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進階式數學思維訓練范文1
[關鍵詞]C語言教學 金字塔原理 知識構建 教學研究
一、引言
C語言程序設計是近年來在國內外得到迅速推廣應用的一種計算機語言，它功能豐富，表達力強，使用靈活方便，目標程序運行效率高，兼有高級語言與低級語言的許多特點，許多機型、操作系統都支持C語言開發[1]。C語言的實用性使之成為編程的首選語言，但概念多、規則繁雜、使用靈活、書寫方式多變、容易出錯，教師教學和學生學習都感到閑難，增加了教學的難度，而學生抱怨課程內容枯燥乏味，沒有興趣，在解決實際問題編寫代碼時往往無從下手，缺乏編程和調試的能力[2]。
在C語言程序設計教學實踐中，廣泛采用任務驅動法、模塊化教學、項目教學法、案例教學法等優秀的教學方法，并取得相應的教學效果。本文提出一種基于“金字塔原理”的知識構建的教學方法，注重在教學過程中引導和訓練學生思維，由上至下構建目標問題框架（分解問題），由下至上逐步解決問題，縱向運用模塊方案，橫向保持內在聯系。該方法在提高教學效率和學生思維能力方面，效果明顯，是其它教學方法的有益補充。
二、目前主要教學方法及其特點
（一）任務驅動教學方法
該方法強調任務設計對學生學習興趣的引導與激發，任務的設計貼近學生的現實生活， 以激發學習興趣為出發點，選取有典型性意義的、覆蓋教學目標知識范圍的任務，分解難點和重點，引導學生在完成任務過程中探究式學習，對加強學生的實踐技能方面效果較好。
（二）模塊化教學方法
模塊化教學法是20世紀70年代初由國際勞工組織研究開發出來的以現場教學為主，以技能培訓為核心的一種教學模式。它的本質在于教學內容的取舍取決于職業崗位對從業者的要求，從職業活動的實際需要來組織教學內容，強調能力本位和知識的“必須和夠用”，與傳統教學強調知識的系統行和完整性有所區別[3]。
（三）案例教學法
案例教學法運用社會或身邊發生的事例激發學生學習興趣，說明道理，給學生的行為以啟發的教學模式，通常是“以例激趣―― 以例說理―― 以例導行”。案例教學法是一種注重師生互動的研究性教學方法，教師要預先選擇典型案例，在案例教學實施過程中，教師要注重引導，啟發學生進行積極的思考，讓學生保持較強的求知欲和濃厚的學習興趣，以培養學生的創造性思維，提高學生參與課堂的能力，然后通過案例的步步進階，使得學生掌握全面的知識點[4]。
（四）項目教學法
在項目教學中引入軟件工程的概念，以團隊的形式進行項目的開發。主要注重培養學生的綜合能力，提高學生的程序設計水平。在實踐環節中，讓學生在溝通中成長，在協作中進步，在自由中學習。實踐中，首先給出實踐參考項目，提出實踐的基本要求，再者引導學生構建自己的團隊，實施項目。最后進行項目成果展示，實現各個項目小組的交流溝通[5]。這種方法適用于在學生掌握了課程的基本內容的基礎上使用。
三、基于“金字塔原理”的教學方法
（一）金字塔原理
金字塔原理是避免文章或語言表達上的“思維混亂”而提出的一種組織結構，即：自上而下式地尋找論據支持論點，或自下而上式的根據事實做出判斷。無論哪種方式，最終都要呈現出骨架剛勁有力的、有金字塔結構的描述。表達的總論點放在頂端，下一層是支持總論點的關鍵句，再下一層是支持關鍵句的論據，依次類推，便于更形象地理解了邏輯性和條理性[6]。C語言程序設計無論是從語法結構還是從代碼編寫上來看，都具有表達和描述的特征，同時在學生學習過程中知識體系構建的過程，也是一個金字塔形的知識建構的過程。
（二）金字塔原理組織教學，建立課程的知識構架
在教學設計中，以“整體―部分―整體”的模式進行教學設計，課程開始時，學生對一門新的課程的積極性、學習興趣較高，筆者直接給出“尋找最佳存款方案”的源程序，首先講解程序的基本組成部分（頭文件#include、主函數main{ }、自定義函數、{函數體}、數據），初步建立C語言程序設計的基本知識框架；其次對于淺顯易懂的部分如定義變量、基本語句等采取精要講解完成教學，最后簡要講解該程序的其它內容。此時并不要求學生都掌握該實例的全部內容，而是對C語言程序設計有一個宏觀上的理解，同時掌握一些初步內容。這種模式有利于學生在思維上上升一個高度初步了解C語言程序設計課程，消除陌生感，避免一開始就進入細節學習的混沌狀態。
建立初步的知識架構后，就像登山之前從地圖或高空對登山路徑、環境和景區分布有了全面的了解和掌握，在登山時，目標明確，任務清晰，這種前瞻地把握事物整體的方法避免學生在學習中遇到困難時產生迷蒙感和挫敗感，有利于保持學習興趣。
（三）采用模塊化與案例教學法進行各項內容的教學
（1）模塊化建立知識結構
一個完整的C語言程序由頭文件、函數、函數體、數據4個基本部分組成，我們就把這四個部分劃分為四個大的知識模塊，有的模塊包含較多的內容，需要再次細分二級模塊，如數據模塊中，就分為數組、常量、變量、指針，還涉及到函數值返回等內容。模塊劃分強化知識集合的相對集中，而不是割斷模塊之間的內在聯系。課本中指針、函數返回值和鏈表的內容靠后一些，難度相對增加，在模塊教學的順序中，適當延后或提前，分散難度，保持整個教學過程中難點呈均勻分布，而不是先易后難。在教學中巧妙把握模塊的獨立性與內在聯系，在學生知識構建中模塊化內容自然形成，同時也包含模塊間的關聯。
（2）模塊化與案例分析教學
在模塊化教學過程中采用案例分析教學，一個案例包含多個知識，甚至是課程的大部分知識，呈現給學生的是該案例程序的完整內容，講解時重點放在目標知識點上，非目標知識點僅作簡要講解或功能描述，形成既有側重點又有覆蓋面的教學，而不是單一知識點的“攻堅”，多個案例分析教學后就構成了一個知識面的“重復結構”，這種“重復”有利于加深記憶。例如，課程開始時，就用一個包含基本語句、變量、循環結構這些相對簡單內容的案例，側重點放在基本語句和語法上，對于變量、循環這些內容僅做功能描述或簡要講解，對于少數學生來說，已經能掌握案例的全部內容，而大部分學生則應掌握目標知識點（基本語句和語法），在后續的變量部分的教學中，又涉及到語法的內容，采取同樣的方式處理，形成知識的循環結構，讓學生的學習能“跑”的跑起來、能“走”的走快點、其它的跟著“走”。
以住的教學模式習慣按課本的章節順序進行各知識點的教學，然后結合實例鞏固，由下至上堆積知識來構建知識結構，在進行知識點教學時，常常過度講解，割裂了與其它模塊的聯系，知識重復概率降低，聽懂的學生已經走神，沒接受的學生仍然不懂。在改進的教學中，我們采取既突出重點，又注重知識板塊之間的連貫性和覆蓋面的策略，在涉及到另一模塊的內容時仍然簡要講解，對于舊的知識點有利于加深印象，起到良好的復習作用，個別沒有掌握的學生得到再次的學習機會，甚至產生頓悟；對于新的非目標知識點，經過簡要講解后，接受能力好的學生已經掌握，其它學生即便沒掌握也有了一個初步的印象。每個案例始終保持程序的完整性和準確性，方便學生筆記和復習時閱讀。
（3）實踐環節
在上機實踐環節中，直接把授課案例的源碼給學生調試通過，引導學生簡要分析程序與輸出結果之間的因果關系，間接復習了整個程序的全部知識，然后給出與之相似的任務，鼓勵學生自己分析，畫出由知識結構組成的程序流程圖，敲出代碼，并調試，再次形成一個知識的“重復結構”。布置任務時，障礙設置不宜過大，避免隨著學習的深入、難度增加，產生挫敗感，導致學習興趣下降。
按總學時72個課時算，當教學進行到45個學時的時候，已經完成大部分內容的教學，經過案例實踐的訓練，學生掌握了一定的編寫和調試程序的能力，具有較強的主觀能動性了，實踐課也應作相應的調整，難度加大，按模塊化任務的形式進行軟件開發模擬，把一個復雜任務分為若干個相對簡單的子任務，每個子任務即為一個模塊，模塊化是組織程序的基礎，多人或多組協同工作來完成軟件的不同模塊可以提高開發效率，這是軟件工程對模塊化的要求。另一方面，C語言又稱之為函數語言，函數是實現程序功能的最小單位，一個函數完成一個功能是程序設計的基本要求。一個模塊通常用C語言的函數來實現，因此函數是實現模塊化思想的有力工具。我們在教學過程中，以函數作為著眼點，培養學生的模塊化設計思想。
首先，訓練學生以函數為單位組織程序。教材中的例程為了節省篇幅，往往在一個程序當中實現全部算法或功能。針對這一問題，我們安排學生按模塊化思想用函數重新組織程序，培養學生的模塊化思想。
其次，加強團隊協作訓練。在上機或作業過程中，在一個題目中給出多項任務，將學生分組，不同小組分別用函數來完成不同的任務，借此來培養學生的協同工作能力，促進學習[7]。
（四）思維訓練
德國教育學家第斯多惠曾說：“教學的藝術不在于傳授本領，而在于激勵、呼喚。[8]”在C語言程序設計課程教學中，激勵學生樹立一種有效的思維模式顯得尤其重要，在學生的學習過程中，我們注重金字塔形式的自上而下構建知識結構，自下而上學習鞏固，縱向模塊化案例訓練實踐，橫向重復鞏固。在案例分析中，引導學生分解問題，建立架構，逐步細化，畫出知識結構圖，完成代碼編寫。經過這種思維訓練，學生在思考和解決問題的過程中，就是一個若干知識模塊的集合在大腦里運轉、優化組合和實現的流程，最終完成任務。
（五）教學中的幾個原則
（1）整體性原則
整體大于局部之和，無論知識模塊的大小，盡可能的把整個框架呈現給學生，有利于從整體上把握知識點，上升一個高度來學習、分析和解決問題，有了整體構架后，再逐步細化，深入學習各個知識點，在學習各知識點時清晰的知道它在模塊中的地位與用途。
（2）層次性原則
在某一個特定知識目標教學時，這個目標本身要反映出學習效果的層次性。如布盧姆、加涅等人對教育目標分類都是有層次性的，他們累積性的層次分類，表現為每一層次的行為或操作包含了較低層次的行為和操作。應用這種層次累積的思想，對教學目標要求進行層次分析。
（3）動態性原則
即所構建的金字塔式知識結構不應當處于僵化狀態，必須根據學生學習的效果反饋能夠進行不斷調節的動態結構，這種動態性也體現在學生隨著學習的深入，對課程內容的掌握逐步增加，知識結構的縱向加深和橫向的豐富和完善。
四、結束語
在《C語言程序設計》教學中，采用“金字塔原理”的知識構建模式，結合其它教學方法開展教學，通過案例激發學生興趣，模塊化搭建知識結構，目標任務的分解實現來提高學生解決問題的能力，取得較好的教學效果。這種基于知識構建的教學方法和學生思維訓練的方法，同樣適用于其它課程和知識的學習。
[參考文件]
[1]譚浩強.C程序設計(第三版)[M].清華大學出版社,2005.
[2]王創偉,湯克明,蔡長安.《C語言程序設計》教學改革方案與實踐[J].現代計算機.2010(10).
[3][4]蔡茜.淺談模塊化案例教學法在《C/C++語言程序設計》實踐課程中的應用[J].科技信息.2010（13）.
[5]黃婷.淺談《C語言程序設計》實踐教學[J].北京電力高等專科學校學報.2010（10）.
[6][美]巴巴拉.明托.金字塔原理[M].汪洱,高愉,譯.?？?南海出版社, 2008:10.
[7]韓春成,邢鵬飛,燕揚.C語言程序設計教學改革實踐[J].長春師范學院學報(自然科學版)201O（10）.
