ARCS模型在C语言教学设计中的应用

摘　要：凯勒()提出的ARCS动机设计模型认为，影响学习者的动机因素有注意力、相关性、自信心和满足感4类，并提出了激发学习动机的具体策略。本文针对C语言教学中的学生动机不足的问题，讨论了ARCS动机设计模式在高校C语言课堂教学中的具体应用。

关键词：ARCS动机设计模式；学习动机；C语言教学
引言：
　　学习动机是推动学生进行学习活动的内在原因，是激励，指引学生学习的强大动力。研究表明，学生学习成绩中16%~20%甚至30%的差异，是由学习动机造成的。因此，对于教师而言，理解动机原理并且积极探索其在实际教学中的应用，能够有效的提高教学的质量。20世纪80年代中期，美国南佛罗里达大学心里学教授凯勒()提出了ARCS动机设计理论，经过大量的应用和验证，到目前为止，该理论仍然是将动机原理整合到教学设计过程中最系统的学说。本文针对C语言教学中存在的学生动机不足问题，举例说明如何利用ARCS模型指导C语言教学。
动机设计模型介绍
　　凯勒的动机模型综合了许多动机原则，它包括四个要素，注意力([A]ttention)、关联（[R]elevence）、信心（[C]onfidence），满足感（[S]atisfaction）,取头字母为ARCS动机模型。ARCS模型是教学中“动机设计”的一个策略体系。ARCS是动机的四个要素，都包含了若干具体策略，凯勒认为，它们能“使教学充满兴趣，富有意义和具有足够的挑战性”。
1.1 注意力（Attention）
　　注意力是指人的心理活动指向和集中于某种事物的能力。如何激发学生的注意力是教学过程中的一个核心问题。只有激发和保持注意力，学习者才可以主动参与到知识的建构过程中，从而获得对知识较好的理解达到甚至超过预期的学习结果。所以，学生注意力的激发和维持，不仅是教学设计的起点，也是贯穿于整个教学过程中教师时刻要注意的问题。
1.2 相关性(Relevance)
　　相关指的是学习内容与学生自我价值之间的相关性。在ARCS模式中，学生的注意被吸引后，他们很有可能会提出为什么要学习指定内容及它们和自身的关系。这就是相关性的问题。对这些问题的积极回答有助于激发学生的动机。
1.3自信心（[C]onfidence）
　　自信心是指人们自己相信自己，追求自我，实现自我价值积极表现的心理倾向。在学习过程中，自信心使学习者对所学的事物保持正面态度。凯勒认为信心可以影响学生的成就，教师要让学生产生及保持学习动机就必须发展学生的信心
1.4满足感
　　学习满足感是个体在认识周遭环境过程中所展示的一种愉悦体验，一种对个体心灵状态、学习成效进行自我衡量时所获取的欢愉感受。满足感是动机的基石，因为它确认了个人的努力在整个学习过程中的作用，同时也强化了学习者的经验价值，并赋予学习者未来学习目标崭新的一面。
2.C语言教学中的动机问题
　　作为一所西部山区高校的教师，笔者在2年的C语言教学过程中感受到，让学生学会C语言不容易，让学生学好C语言更加不容易。第一，C语言往往是高校学生接触的第一门程序设计语言，缺乏前序的知识与之关联。因此学生理解起来比较困难，尤其是在笔者所在的山区高校，由于生源问题，此种情况尤为突出。第二，该课程知识量大，教学要求高，而教学课时却并不充裕。所以在课堂上，老师往往以讲述为主，加之现在普遍使用的多媒体教学手段，导致信息量大而课程又有一定难度，学生注意力往往难以维持。第三，能够运用C语言编写程序解决问题，除了要熟悉C语言语法还必须有一定的抽象思维能力，刚接触程序设计的学生在完成课后练习时往往感觉老虎吃天，无法下爪，导致信心不足。也因为此，学生很难体会到独自完成一个有难度的程序后那种成就感和满足感。以上四点直接导致学生在学习过程中往往动力不足，只是在课堂上被动接受，从而导致教学质量无法提高。
3.运用ARCS模型指导C语言教学
　　教学是个双向的过程，按照建构主义教学理念，学习最主要的是要靠学生的主动探索，教师只起到引导和激励的作用。所以提高教学质量的核心问题在于如何激发并维持学生的学习动机，促使他们主动参与学习过程。ARCS动机模型为此提供了系统有效的理论依据。在实际教学过程中，为了验证ARCS动机模型在C语言教学中的有效性，笔者针对自己所带班级，应用该模型各种策略进行了一定的尝试，并取得了良好的效果。下面，笔者仅以C语言教学中的难点”地址和指针”为例，具体说明如何在教学过程中应用ARCS模型的各种策略来提高学生学习动机。
3.1 教学目标
　　“地址和指针”是C语言中的难点之一，不掌握指针就是没有掌握C语言的精华。指针是C语言中一个特殊的数据类型，灵活的运用指针可以写出简介、紧凑、高效的程序。但是指针概念比较复杂，运用比较灵活，容易出错所以，针对“地址和指针”的教学目标主要是让学生“真正”理解地址和指针的概念，读懂包含指针操作的程序以及灵活运用指针解决简单基础的实际问题。
3.2 教学内容
　　此章节的教学内容主要包含4个问题
　　1.什么是指针（地址），如何理解变量和指针的关系
　　2.什么是指针变量，怎么理解指针变量的基类型，如何给指针变量复制
　　3.如何理解指针变量和它所指向变量的关系，如何相互引用
　　4.如何利用指针扩大函数功能
3.3 在教学过程中具体应用ARCS动机模型理论
环节1：通过游戏引入地址和指针的概念
  此环节主要让学生建立起指针和地址的概念，为此笔者设计了一个小游戏，用来帮助学生理解地址和指针的概念 。
游戏过程一：
　　Step1:选定前面两排座位，按次序依次给每个座位发放编号卡，例如1，2，3，4……
　　Step2:给每个座位发放名称卡(可以不按照次序)，例如：a,b,c,d,e,f,g…..
　　Step3:老师呼叫座位号，该座位的同学起立
　　Step4:老师呼叫座位名称，该座位的同学起立
　　Step3及Step4可交替进行。
教室内存座位内存单元座位编号号内存编号（地址）座位名变量名            表一
游戏过程二：
　　Step1:在过程一的基础上，选择一个空座位，发放座位编号卡，座位名称卡，指针卡。指针卡上写着另外一个座位的编号。
　　Step2:老师呼叫座位号，该座位的同学起立
　　Step3:老师呼叫座位名称，该座位的同学起立
　　Step4:老师呼叫Step1中的空座位名，然后通过空座位上的指针卡，呼叫指针卡所指向的座位，该座位上的同学起立。
　 　ARCS的具体应用：[A]ttention—直接以游戏开场，让学生积极参与游戏过程，引发了学生的好奇心，从而牢牢抓住了学生的注意力。[R]elevence—游戏完毕，教师将游戏过程同C语言地址和指针的概念对应起来（表一）。通过游戏过程一，能让学生理解对内存中一个变量的访问，除了可以通过变量名（座位名），还可以通过地址（座位号）。通过游戏过程二，让学生理解，一个变量（座位）的地址（座位号），也可以存放在另一个变量（座位）中，这个变量就叫做指针变量，通过它，可以实现对变量的间接访问。这样通过将新知识同学生过去经验中熟习的东西进行类比，从而为学生建立起一个理解地址与指针的角度。 为进一步深入学习打下了良好的开端

环节2：讲解指针变量的定义及赋值
　　Step1:教师提问：“已经学过什么变量类型，这些变量类型是如何定义的”。根据学生的回答，进一步提出问题：“用来存放整形数据的变量叫整形变量，用来存放浮点数据的变量叫浮点变量，可以存放字符的变量叫字符变量，那么用来存放指针的变量叫什么？”由此自然引出“指针变量”。★
　　Step2: 教师书写一个整形变量定义的例子，同时在旁边书写一个整形指针变量定义的例子，比较两种定义形式上的不同。对比整形变量的基类型和整形指针变量的基类型，启发学生理解指针变量基类型的含义。
　　Step3: 教师进一步向同学提问：“如何定义一个浮点型指针变量，如何定义一个字符型指针变量”。根据学生在Step2中对指针变量基类型的理解，可以很容易的回答出教师的问题
　　Step4: 教师对指针变量的定义和基类型进行总结。
　　Step5: 教师书写几条普通变量的赋值语句，并提出问题：“如何给指针变量赋值”。教师可以一个错误的例子如 int *p,a; p=a;为例子，说明该语句的错误，并给出正确的赋值语句。使得学生理解正确的赋值方式。并进一步提问学生，如何给浮点指针变量赋值，如何给字符指针变量赋值等。
　　Step6:进行总结，并以画图的方式使得学生理解指针和所指向的变量之间的关系。

　　ARCS的具体应用：[A]ttention—处处以提问的形式开始一个新知识点的引入。可以使的学生一直出于思考状态，从而保证学生注意力的长久性。[R]elevence—对于指针变量的定义以及赋值，均以学生已经熟习的普通变量的定义和赋值为参照，使得新知识体系的形成变得平缓，自然。[C]onfidence—教师的提问过程由浅到深，学生在启发下很容易给出正确的答案，教师要及时对此提出表扬，使得学生对新知识的学习充满信心

环节3：通过读程序理解指针的操作
　　该环节涉及指针的具体应用，也是该章的难点和重点。为了达到良好的效果，教师尤其需要让学生保持足够的学习动机。★
　　Step1:教师书写一个有关指针操作的简单程序。要求学生读程并得出结果
　　Step2:教师讲述理解有关指针操作的核心，即“ 指针和所指向变量之间的关系”，并通过图示简化对该问题的理解。
　　Step3:教师以Step2中的核心出发，对Step1中的例子加以解读。
　　Step4:教师继续书写两到三个难度不断加深的读程题目，启发学生正确读程。
　　Step5：教师总结读程经验，回顾“指针和所指向变量之间的关系”。
　　ARCS的具体应用:[A]ttention—首先举出简单例子，让学生自行思考，吸引学生注意力。[R]elevence—老师可启发学生将对普通变量操作的程序改写成通过指针操作变量的程序。并引导学生回顾环节一中的游戏过程，通过已有的游戏经验理解如何运用指针来操作其所指向的变量。[C]onfidence & [S]atisfaction—无论是读程序还是写程序，都采用具有一定难度梯度（梯度应该合适）的例子。教师应该时刻提醒学生用Step2中所讲述的基本分析点来考虑问题，引导他们“自行”得出正确答案。不断解决难度逐渐增加的问题的过程，也是逐渐提高学生自信心和满足感的过程。
环节4：指针与函数
　　Step1:首先复习函数的相关概念（尤其对形式参数和实际参数的概念的回顾）.
　　Step2:教师编写几个简单的具有返回值的函数，总结这些函数的特点，即均只能返回一个值。然后提出问题：“假如需要一个函数能够完成两个操作，并把结果都返回，如何来做，例如一个函数可以将两个变量的和及差都计算出来，如何把结果返回给主函数？”
　　Step3:教师编写一个运用指针类型参数的函数（如 void fun(int a, int b,int *sum,int *diff)）。引导同学读程、得出程序结果。依次说明指针在函数中的应用。
　　Step4:通过由浅到深的例子，帮助学生掌握指针在函数中的运用
　　ARCS具体应用: [R]elevence—首先复习学生已熟习的函数的相关知识。[A]ttention—通过提问，引发学生好奇，唤醒主义。同时，老师可利用动态课件，来使得表达更为直观。[C]onfidence & [S]atisfaction—要掌握如何在函数编写中灵活运用指针，必须要通过一定量，多种类型的程序阅读来体现。所以，教师在举例时，仍然需要像环节5一样，由浅到深的进行。要避免直接告诉学生答案，而需要耐心的引导学生得出正确答案。同时要注意对“指针和指针所指向的变量”这一核心概念的重复和强调。使学生在充满自信和满足感的状态下，对所学知识形成积极有效的理解。
环节5：根据课程内容，布置梯度作业
　　教师根据学生水平的差异，布置基础作业和拔高作业。基础作业主要涉及基础概念，简单读程题和写程题。拔高作业则是综合性的，具有一定难度的写程序题。老师在布置作业的时候注意标明题目的难度等级。对于大多数同学，完成基础作业即可，而对于那些基础知识较好并有强烈学习兴趣的同学，可要求他们完成拔高题。
　　ARCS的具体应用：学生可以很容易完成基础作业，这样即可以帮助他们复习和巩固所学知识点，也可以提高他们的信心。而拔高题满足了那些学习兴趣浓厚，喜欢钻研的同学，通过完成这些题目，他们可以获得极大的成就感，从而进一步激发了学习兴趣。同时，作业难度的标识也有助于激发同学挑战拔高题，在解决这些题目的过程中深化自己的理解，提高自己的编程能力。
结论
　　学习动机虽然没有直接介入学习的信息加工过程，但它却通过集中注意、做好学习准备和调控努力程度，间接影响学习者的学习效果。教学实践表明，在教学过程中灵活运用ARCS动机设计模型的各个策略，可以有效的提高教学质量。但是应当清楚，ARCS动机设计模式仅仅是个启发性的教学设计模式。如何在教学设计和教学实践中有有效应运用，很大程度上依赖于教学内容，教学环境，学习者的特征，老师对该模式的理解以及富有创造性的思维。
参考文献：
[1] 盛群力.教学设计[M].北京:高等教育出版社,2005.113-163
[2] 陈秀琼.基于ARCS理论的计算机文化基础教学模式构建[J].三明学院学报，2006.6
[3] 李卫刚.C语言教学指针概念解析及注意问题[J].数字技术与应用，2010,3.117