困難を克服する方法を教え、同時にサイクルを書く方法

基本的なトピックの XNUMX つについて説明するという事実にもかかわらず、この記事は経験豊富な専門家向けに書かれています。 目的は、初心者がプログラミングに関してどのような誤解を持っているかを示すことです。 実践的な開発者にとって、これらの問題は長い間解決されているか、忘れられているか、まったく気づかれていません。 この記事は、このトピックについて突然誰かを手助けする必要がある場合に役立つかもしれません。 この記事は、Schildt、Stroustrup、Okulov によるプログラミングに関するさまざまな書籍の内容と類似しています。

サイクルに関するトピックが選ばれたのは、プログラミングを習得する際に非常に多くの人がサイクルから除外されてしまうためです。

このテクニックは弱い生徒向けに設計されています。 原則として、強い人はこの問題に固執せず、特別なテクニックを考え出す必要はありません。 この記事の XNUMX 番目の目標は、このテクニックを「すべての生徒、ただし XNUMX 人の教師のみに有効」クラスから「すべての生徒、すべての教師に有効」クラスに移行することです。 私は絶対的なオリジナリティを主張しません。 このトピックを教えるためにすでに同様の方法論を使用している場合は、あなたのバージョンがどのように異なるかを書いてください。 使用することに決めた場合は、どうだったか教えてください。 同様の手法が書籍に記載されている場合は、その名称を記載してください。

私はこのテクニックに 4 年間取り組み、さまざまなレベルのトレーニングを受けた生徒たちと個別に勉強しました。 合計で約 XNUMX 名の学生がおり、授業時間は XNUMX 時間です。 最初は、学生はいつもこのトピックに行き詰まって、離れていきました。 各生徒の後、方法論と教材が調整されました。 この XNUMX 年で、学生たちはこのテーマに行き詰まらなくなったので、私は自分の発見を共有することにしました。

なぜこんなに手紙が多いのでしょうか？ サイクルはとても初歩的なものです。

上で書いたように、練習中の開発者や優秀な学生にとって、ループの概念の複雑さは過小評価される可能性があります。 たとえば、長い講義をしたり、うなずいたり、知的な目をしたりすることができます。 しかし、何か問題を解決しようとすると、呆然とした説明のつかない問題が始まります。 講義後、学生たちは部分的にしか理解できなかったと思います。 学生自身が自分の妄想が具体的に何なのかを声に出せないという事実が状況をさらに悪化させている。
ある日、生徒たちが私の例を象形文字として認識していることに気づきました。 つまり、分割できないテキストに「魔法の」文字を追加するだけで機能するようなものです。
時々、学生が特定の問題を解決するには次のことが必要だと考えていることに気づきました。 何か他のもの まだカバーしていないデザイン。 ただし、この解決策には例をわずかに変更するだけで済みました。

そこで私は、式の構文ではなく、ループを使用して反復的なコードをリファクタリングするというアイデアに焦点を当てるべきであるというアイデアを思いつきました。 生徒がこの考え方をマスターすれば、どんな構文も少し練習するだけで改善できます。

誰に、なぜ教えるのか?

入学試験がないため、クラスには強い生徒も非常に弱い生徒も含まれます。 私の生徒について詳しくは記事をご覧ください 夜間コース学生のポートレート
プログラミングを学びたい人が誰でも学べるように心がけました。
私のクラスは個別に開催され、生徒は毎回自分のお金を支払います。 学生はコストを最適化し、最小限のものを要求するようです。 しかし、人々は知識そのもののためではなく、学んだことへの自信、進歩の実感、そして専門家（教師）からの承認のために、生きた教師との対面授業に通います。 生徒が学習の進歩を感じられない場合、生徒は辞めてしまいます。 一般に、クラスは、生徒が馴染みのある構造の数を増やすことで進歩を感じるように構成できます。 つまり、最初は詳しく勉強し、次に勉強し、次に勉強し、そして今では千夜一夜コースの準備ができています。このコースでは、サイクルだけをXNUMXか月間勉強し、最後には、次のことを書いた学生がいます。ディクテーション中の標準ライブラリ。 ただし、実際的な問題を解決するには、その資料の知識だけでなく、その応用や新しい情報の検索における独立性も必要です。 したがって、対面授業では、最低限のことを教え、ニュアンスや関連するトピックについての自主的な学習を奨励するのが正しい原則だと思います。 ループのトピックでは、while 構造が最小限であると考えています。 そこから原理を理解することができます。 原則を知れば、自分自身のためのことと、やりながらのことの両方をマスターすることができます。

苦手な生徒が教材を習得するには、構文を説明するだけでは十分ではありません。 より単純だが多様なタスクを与え、例をより詳細に説明する必要がある。 最終的に、発達の速度は、表現を変換し、パターンを検索する生徒の能力によって制限されます。 賢い学生にとって、ほとんどの課題は退屈なものになるでしょう。 彼らと一緒に勉強するとき、問題を 100% 解決することに固執する必要はありません。 私の資料は次の場所で閲覧できます 私のgithub。 確かに、リポジトリはウォーロックのグリモワールに似ています。私以外の誰も、何がどこにあるのか理解できません。チェックに失敗すると、気が狂ってしまう可能性があります。

方法論は実践指向です

問題を解決する例を使用して理論を説明します。 分岐やループを教えるプログラミングの基礎の授業では、15 つのトピックについて 20 時間ずっと有益な講義を行うことは不可能です。 コンセプトを説明するには XNUMX ～ XNUMX 分で十分です。 主な困難は、実際のタスクを実行するときに発生します。
初心者の教師は、XNUMX 回の講義で演算子、分岐、ループ、配列をガタガタと理解することができます。 しかし、生徒たちはこの情報を吸収するという問題に直面することになります。
ただ内容を伝えるだけでなく、聞き手に理解してもらうことも必要です。

トピックを習得できるかどうかは、学生が独立した作業にどのように対処するかによって決まります。
生徒が教師の助けを借りずにトピックに関する問題を解決できた場合、そのトピックは習得したことになります。 自己テストを確実に行うために、各タスクはテスト シナリオを含む表に記載されています。 タスクには明確な順序があります。 タスクをスキップすることはお勧めできません。 現在のタスクが難しすぎる場合は、次のタスクに進んでも意味がありません。 さらに複雑です。 学生が現在の複雑なタスクを習得できるように、最初の問題の例を使用していくつかのテクニックを説明します。 実は、このトピックの内容はすべて、困難を克服するためのテクニックに帰着します。 サイクルはむしろ副作用です。

最初のタスクは常に例です。 XNUMX番目は少し異なり、教師の監督の下、最初の直後に「独立して」実行されます。 その後のすべてのタスクは、誤解を引き起こす可能性のあるさまざまな小さなことに注意を払うことを目的としています。

この例の説明は、学生が内容の一部を習得していることを確認するために、伝播と相互検証をコールバックする必要がある対話です。

ありきたりな言い方になりますが、このトピックの最初の例は非常に重要です。 広範な独立した研究のための資料がある場合は、最初の例の省略を修正することができます。 例以外に何もない場合、学生はトピックを習得できない可能性が高くなります。

その間、それともずっと？

物議を醸している問題の XNUMX つは、例の構築の選択です (while または for)。 かつて、教育経験のない現役の開発者の友人が、for ループが最も理解しやすいと XNUMX 時間かけて私を説得してくれました。 議論は要約すると、「そこにあるものはすべて明確で、所定の位置に配置されている」ということだった。 しかし、本当の初心者にとっての困難の根本原因は、その書き方ではなく、サイクルそのものの考え方です。 この考え方を理解していない人は、構文に苦労するでしょう。 アイデアが実現されるとすぐに、コード設計の問題は自然に消えます。

私の資料では、分岐のテーマに続いてループのテーマが続きます。 if と while の外部の類似性により、「ヘッダーの条件が true の場合、本体が実行される」という直接的な類似点を引き出すことができます。 このサイクルの唯一の特徴は、体が何度も実行されることです。

私の XNUMX 番目の議論は、while では for よりも書式設定が少なくて済むということです。 書式設定が少なくなると、コンマや括弧の欠落による愚かな間違いが減ります。 初心者は、構文エラーを自動的に回避するのに十分な注意力と細心の注意をまだ身につけていません。
XNUMX 番目の引数は、多くの良書で最初の引数と同様に説明されています。

生徒が簡単に表現を変えることができれば、ついでに for について話すこともできます。 次に、生徒は自分が一番好きなものを選択します。 変換によって困難が生じる場合は、注意をそらさない方がよいでしょう。 まず生徒に while を使ってすべてを解決させます。 ループのトピックをマスターしたら、ソリューションを書き直して、while から for への変換を練習することができます。
事後条件ループはかなり珍しいものです。 まったく時間をかけていません。 生徒がパターンを特定し、表現を変換するというアイデアを習得していれば、私の助けなしでもそれを理解できるでしょう。

最初の例を優秀な生徒に示すとき、最初の例では、解決策だけでなく、結果につながった一連の行動全体も記録することが重要であるという事実に注意を払います。 怠け者の学生は、書くことを無視して、最終的なアルゴリズムだけをコピーすることができます。 彼らは、いつか困難な課題がやってくることを確信する必要があります。 これを解決するには、この例のような手順に従う必要があります。 そのため、すべての段階を記録することが重要です。 以下の問題では、解決策の最終バージョンのみを残すことができます。

自動化の主な考え方は、人間に代わって日常的な作業をコンピュータに任せることです。 基本的なテクニックの XNUMX つはループを記述することです。 プログラム内に同一の繰り返し動作を複数連続して記述する場合に使用します。

暗黙的よりも明示的な方が優れています

最初のループタスクで同じフレーズを複数回表示するのは良い考えかもしれません。 例えば：

万歳、うまくいきます！
万歳、うまくいきます！
万歳、うまくいきます！
万歳、うまくいきます！
万歳、うまくいきます！
万歳、うまくいきます！
万歳、うまくいきます！
万歳、うまくいきます！

カウンタ値が出力に表示されないため、このオプションは不適切です。 これは初心者にとっては問題です。 彼女を過小評価しないでください。 最初は、このタスクが XNUMX 番目で、一連の数値を昇順に導出するタスクが XNUMX 番目でした。 「N 回サイクルする」と「A から B までサイクルする」という追加の用語を導入する必要がありましたが、これらは本質的に同じものです。 不要なエンティティを作成しないように、一連の数値の出力例のみを示すことにしました。 準備なしに頭の中でカウンターを保持し、プログラムの動作をモデル化する方法を習得できる人はほとんどいません。 学生の中には、サイクルというテーマに関するメンタル モデリングに初めて出会う人もいます。
ある程度練習した後、同じテキストを繰り返して独立して解く課題を与えます。 最初に目に見えるカウンターを与え、次に目に見えないカウンターを与えると、生徒の問題は少なくなります。 「画面にカウンターを書かないでください」というヒントだけで十分な場合もあります。

他の人はそれをどう説明しますか？

インターネット上のほとんどの教材では、サイクルの構文が「講義」の一部として提供されます。 たとえば、developer.mozilla.org (現在) では、他のいくつかの構造が while ループとともに説明されています。 この場合、デザイン自体のみがテンプレートの形式で提供されます。 打ち上げの結果は言葉で説明されていますが、図はありません。 私の意見では、このようなトピックのプレゼンテーションは、そのような資料の有用性をゼロ倍にします。 学生はコードを書き直して自分で実行できますが、それでも比較のための基準が必要です。 結果を比較するものが何もないのに、例が正しく書き直されたことをどうやって理解できるのでしょうか?
例が示されずにテンプレートだけが与えられると、生徒にとってはさらに難しくなります。 コードフラグメントがテンプレート内に正しく配置されていることを理解するにはどうすればよいでしょうか? 書いてみることができます どういうわけか、そして実行します。 しかし、結果を比較する基準がなければ、起動しても役に立ちません。

Intuitive に関する C++ コースでは、ループ構文はトピック「演算子」に関する講義 4 の 7 ページ目に埋め込まれています。 ループの構文を説明するときは、「演算子」という用語に特に重点を置きます。 この用語は、「シンボル」のような一連の事実として表現されます。 これはステートメントです」、「{} は複合ステートメントです」、「ループの本体はステートメントでなければなりません」。 私はこのアプローチが好きではありません。重要な関係が XNUMX つの用語の背後に隠されているように見えるからです。 プログラムのソース コードをこのレベルの用語に解析することは、コンパイラ開発者が言語仕様を実装するために必要ですが、学生が最初に近似する必要はありません。 プログラミングの初心者は、用語にこれほど細心の注意を払うほど細心の注意を払う人はほとんどいません。 新しい単語を初めて覚えて理解できる人は稀です。 学んだばかりの用語を正しく適用できる人はほとんどいません。 そのため、学生は「while(a<XNUMX);{ と書いたのにプログラムが動かない」といったエラーが多発します。
私の意見では、最初は括弧を使って構造の構文をすぐに示す方がよいと思います。 括弧のないオプションは、生徒が「なぜ括弧がなくても機能するのか」という具体的な質問がある場合にのみ説明する必要があります。

Okulov の 2012 年の著書「Fundamentals of Programming」では、ループの入門が for パターンから始まり、次にその使用方法に関する推奨事項が示され、すぐにレッスンの実験セクションに進みます。 この本は、私のクラスにめったに来ない、非常に有能な少数の学生のために書かれたものだと理解しています。

人気のある本には、必ずコードの断片の結果が書かれています。 たとえば、Shildt の『Java 8. The Complete Guide』2015 年版です。 まず、テンプレートが与えられ、次にサンプルプログラムが与えられ、その直後に実行結果が与えられます。

例として、その逆の処理を行う while ループを考えてみましょう。
10 からカウントダウンが始まり、ちょうど 10 行の「メジャー」が表示されます。

//Продемонстрировать применение оператора цикла while
class While {
    public static void main(String args []) {
        int n = 10;
        while (n > 0) {
            System.out.println("такт " + n);
            n--;
        }
    }
}

このプログラムを実行すると、次のように XNUMX 個の「サイクル」が出力されます。
такт 10
такт 9
такт 8
такт 7
такт 6
такт 5
такт 4
такт 3
такт 2
такт 1

テンプレート、サンプル プログラム、およびプログラムの結果を記述するというアプローチは、書籍「JavaScript for Kids」や w3schools.com の js コースでも使用されています。 Web ページ形式により、この例を対話型にすることもできます。

Stroustrup 氏の 2016 年の著書『Principles and Practice using C++』はさらに進んだものです。 最初のステップでは、どのような結果が得られるべきかを説明し、その後、プログラムのテキストが表示されます。 さらに、彼らは単なるランダムなプログラムを例として取り上げるのではなく、歴史への旅を提供します。 これは、注意を引くのに役立ちます。「ほら、これは単なる役に立たないテキストではありません。 何か意味のあるものが見えてきましたね。」

反復の例として、ストアド プログラム マシン (EDSAC) で実行される最初のプログラムを考えてみましょう。 これは、6 年 1949 月 XNUMX 日にイギリス、ケンブリッジ大学のコンピューター研究所の David Wheeler によって書かれました。 このプログラムは、正方形の単純なリストを計算して出力します。
0 0
1 1
2 4
3 9
4 16
...
98 9604
99 9801
ここで、各行には、数字の後にタブ文字 (「t」) とその数字の XNUMX 乗が含まれています。 このプログラムの C++ バージョンは次のようになります。

//Вычисляем и распечатываем таблицу квадратов чисел 0-99
int main()
{
    int i = 0; // Начинаем с нуля
    while(i < 100){
        cout << i << 't' << square(i) << 'n';
        ++i;
    }
}

興味深いことに、この本では構文パターンについては説明されていません。 講師用マニュアルの Stroustrup (翻訳）生徒の知性を尊重していることを強調している。 おそらく、いくつかの例からパターンを特定する能力は、そのような知性の現れであると考えられます。

自分で説明すると

ストロイストラップ氏のアプローチは、結果を説明し、次に問題を解決し、その後生徒が独自に分析するというもので、最も思慮深いものに思えます。 したがって、これを基礎として取り上げますが、あまり歴史的ではない例、つまり「目次」を導き出すタスクを使用して説明することにしました。 これは認識可能なアンカーを形成するため、「目次に関するタスクを覚えておいてください」と言うことができ、生徒はこれを正確に覚えておくことができます。 私の例では、最も一般的な誤解をさらに XNUMX つ防止しようとしました。 次はそれらについて詳しく書いていきます。

このタスクでは、複雑な問題を解決するためのテクニックを紹介します。 最初の決定は原始的かつ単純に行う必要があります。 さて、このソリューションを改善する方法を考えることができます。
Введение
Глава 1
Глава 2
Глава 3
Глава 4
Глава 5
Глава 6
Глава 7
Заключение

私の観察によると、「テンプレート-例-結果」というアプローチをさまざまに組み合わせても、依然として生徒がサイクルを象形文字として認識するという事実につながります。 このことは、なぜそこに書き込むための条件があるのか​​、i++ と i のどちらを選択するのか、その他の一見明白なことを彼らが理解していないという事実に現れました。 これらの誤解を避けるために、サイクルについて話すアプローチでは、同じアクションを繰り返し、それを構造を使用して形式化することの意味を強調する必要があります。 したがって、ループ構文を与える前に、問題を正面から解決する必要があります。 目次の問題に対する原始的な解決策は次のようになります。

Console.WriteLine("Введение");
Console.WriteLine("Глава 1");
Console.WriteLine("Глава 2");
Console.WriteLine("Глава 3");
Console.WriteLine("Глава 4");
Console.WriteLine("Глава 5");
Console.WriteLine("Глава 6");
Console.WriteLine("Глава 7");
Console.WriteLine("Заключение");

どうすれば改善できるでしょうか?
単調なアクションをサイクルに置き換えます。
変更せずに連続して繰り返されるアクションは何ですか?
このフラグメントには何もありません。 ただし、「章」という単語を数字とともに表示するコマンドは非常によく似ています。
したがって、次の段階では、フラグメント間の違いを見つけることになります。 すべてが明らかなのはこのタスクのみです。その場合、単一のコマンドではなく、5 行以上のコードのブロックが繰り返されます。 コマンドのリストだけでなく、分岐やループの構造内でも検索する必要があります。
この例では、コマンド間の違いは「Chapter」という単語の後の番号にあります。
違いが見つかったら、変化のパターンを理解する必要があります。 異なるフラグメントは番号ですか? 常に増加していますか、それとも減少していますか? 隣り合った XNUMX つのチーム間で数値の値はどのように変化しますか?
この例では、「章」という単語の後の数字が 1 ずつ増加します。違いが見つかり、パターンが明らかになります。 これで、異なるフラグメントを変数に置き換えることができます。
このような変数は、最初の繰り返しフラグメントの前に宣言する必要があります。 このような変数は通常、I または j、またはより詳細な名前で呼ばれます。 その初期値は、画面に表示される最初の値と等しくなければなりません。 この例では、最初の値は 1 です。
「100、101、102、103、104、105」という一連の数字を表示するには、どのような初期値を取ればよいでしょうか?
このシリーズの最初の数字は 100 です。
各出力コマンドの後に、この変数の値を 1 ずつ増やす必要があります。この単位が変更ステップです。
「100、102、104、106」という一連の数字は何番目になるでしょうか？
この行のステップ 2。
異なるフラグメントを変数に置き換えると、コードは次のようになります。

Console.WriteLine("Введение");
int i;
i = 0;
Console.WriteLine("Глава " + i);
i = i + 1;
Console.WriteLine("Глава " + i);
i = i + 1;
Console.WriteLine("Глава " + i);
i = i + 1;
Console.WriteLine("Глава " + i);
i = i + 1;
Console.WriteLine("Глава " + i);
i = i + 1;
Console.WriteLine("Глава " + i);
i = i + 1;
Console.WriteLine("Глава " + i);
i = i + 1;
Console.WriteLine("Заключение");

「変数のパターンを表現する」手法をコードに適用すると、連続する同一のアクションのグループがいくつか得られます。 繰り返しアクションをループに置き換えることができるようになりました。

ループを使用する必要がある問題を解決する手順は、次の手順で構成されます。

1. 多くの個別のコマンドを使用して「正面から」解決します
2. パターンを見つける
3. 変数のパターンを表現する
4. サイクルとしてのデザイン

次に、生徒が「すべては理解しているが、言えない」という状況に陥らないように、新しい用語が導入されます。
— カウンタは常に、ループ内のステップ数を追跡するために必要な変数です。 通常は、制約と比較される整数です。
— カウンタステップ — カウンタ変化のパターンの説明。
- 制約 - アルゴリズムを最終決定するためにカウンタと比較される数値または変数。 カウンタ値は限界に近づくように変化します。
— ループ本体 — 繰り返される一連のコマンド。 「コマンドがループの中に書かれている」というのは、本体のことを指します。
— ループの反復 — ループ本体の XNUMX 回限りの実行。
— ループ条件 — 別の反復を実行するかどうかを決定する論理式。 (ここでの分岐構造により混乱が生じる可能性があります)
最初は学生が他の目的で用語を使用するという事実に備える必要があります。 これは強い人にも弱い人にも当てはまります。 共通言語を確立するのは芸術です。 ここで簡単に書きます。「コードの一部を <用語> で強調表示する」というタスクを設定し、会話の中でこれらの用語を自分で正しく使用する必要があります。
ループによる変換後、フラグメントが取得されます。

Console.WriteLine("Введение");
int i = 0;
while (i < 7) {
    Console.WriteLine("Глава " + i);
    i = i + 1;
}
Console.WriteLine("Заключение");

主な誤解

学生の間でよくある誤解の XNUMX つは、一度だけ実行する必要があるアクションをループ内に配置しているということです。 たとえば次のようになります。

;
int i = 0;
while (i < 7) {
    Console.WriteLine("Введение")
    Console.WriteLine("Глава " + i);
    i = i + 1;
    Console.WriteLine("Заключение");
}

学生は、最初の段階でも、より複雑な問題でも、常にこの問題に遭遇します。
この場合の重要なヒント:

コマンドを何回繰り返す必要がありますか? XNUMX 回または複数回?

「はじめに」と「結論」という単語を出力し、変数 i を宣言して初期化するコマンドは、他の反復的なアクションとは異なります。 これらは XNUMX 回だけ実行されるため、ループ本体の外側に書き込む必要があります。

解決策の XNUMX つの段階はすべてコード内に残し、後で問題が発生した場合に参照できるようにする必要があります。 干渉しないように、最初の XNUMX つのオプションをコメントアウトするだけで十分です。
生徒は次の事実に注意を払う必要があります。
— ループ条件では、通常、カウンタとリミットが比較されます。 カウンタはループ本体内で変更できますが、制限は変更できません。 このルールを破るには、説得力のある理由を明確にする必要があります。
— 「はじめに」と「結論」という単語を表示するコマンドは、ループ本体の外側にあります。 それらを 1 回実行する必要があります。 「導入」 - アクションを繰り返す前、「結論」 - 後。
このトピックを強化し、次のトピックを習得し、困難に対処する過程で、たとえ強い生徒であっても、次の質問をすることが役立ちます。 XNUMX つですか、それとも多数ですか?

追加のスキルの開発

サイクルを学習する過程で、学生は問題を診断して解決するスキルも身につけます。 診断を実行するには、学生は希望する結果を提示し、それを実際の結果と比較する必要があります。 修正措置はそれらの違いに応じて異なります。
この段階の学生はまだ「望ましい」結果についてほとんど理解していないため、テストデータに集中できます。 一般に、この段階では何​​が問題になり得るか、そしてそれにどのように対処するかを理解している人はまだいません。 したがって、私はノートに典型的な問題の説明とそれらを解決するためのいくつかの方法を書きます。 最も適切なものを選択するのは学生自身の仕事です。
「予想されたことは起こりましたか?」、「現在起こっている状況はどれですか?」、「適用されたソリューションは役に立ちましたか?」を尋ねるには、記録が必要です。

1. アクションの数が予想より 1 少ないか多いです。 解決策:
   — カウンタの初期値を 1 ずつ増やします。
   — 厳密な比較演算子 (< または >) を非厳密な比較演算子 (<= または >=) に置き換えます。
   — 制限値を 1 に変更します。
2. ループ内のアクションは、停止することなく無限に実行されます。 解決策:
   — カウンタ変更コマンドが存在しない場合は追加します。
   — カウンタ変更コマンドを修正し、その値が制限値に近づくようにしました。
   — 制約変更コマンドがループの本体にある場合は、それを削除します。
3. ループ内のアクションの数が予想より 1 つ以上少ないか多いです。 ループ内のアクションは一度も実行されませんでした。 まず、ループが開始される直前に変数の実際の値を確認する必要があります。 解決策:
   — 制約の初期値を変更する
   — カウンタの初期値を変更します

問題 3 には通常、間違った変数を使用するか、カウンターをゼロにリセットしないことが関係します。

この説明の後でも、生徒はループがどのように機能するかについてさまざまな誤解を抱いているかもしれません。
最も一般的な問題を解決するために、次のタスクを提供します。

1. 制限、初期カウンタ値、またはカウンタ ステップがユーザーによって入力されます。
2. この場合、カウンター値を何らかの算術式で使用する必要があります。 差が非線形になるように、根号式または分母にカウンタを使用することをお勧めします。
3. ループの実行中はカウンター値が画面に表示されません。 たとえば、同じテキストの断片を必要な数だけ表示したり、タートル グラフィックで図を描画したりすることができます。
4. 最初にいくつかの反復アクションを実行し、次に他のアクションを実行する必要があります。
5. 繰り返す前後に他のアクションを実行する必要がある場合

タスクごとに、テスト データと予想される結果を提供する必要があります。

どれだけ速く進められるかを理解するには、これらの問題の用語を読み、「例とどのように異なるのか?」、「問題を解決するには例の何を変更する必要があるか?」と尋ねる必要があります。 生徒が意味のある答えをした場合は、少なくとも XNUMX つはクラスで解かせ、残りは家で自分で解かせます。 解決策が成功した場合は、ループ内の条件の説明を開始できます。
自分で問題を解決することが難しい場合は、授業ですべてを解決する必要があります。 問題を解決するとフクロウの絵を連想させることを避けるために、最初に非普遍的な方法で問題を解決することをお勧めします。 つまり、ソリューションは最初のテストに合格し、ループ構造を使用しません。 次に、ソリューションの普遍性を達成するために変換を適用します。

ループと分岐

私の意見では、「ブランチ内のサイクル」というトピックを個別に提供するのが有益だと思います。 これにより、条件を複数回チェックする場合と XNUMX 回チェックする場合の違いが後でわかるようになります。
統合のタスクは、ユーザーが入力した数値を A から B に出力することです。
- 常に昇順です。
- A と B の値に応じて昇順または降順。

「ループ内での分岐」のトピックは、生徒が「パターンを変数に置き換える」および「反復アクションをサイクルに置き換える」というテクニックを習得した後にのみ先に進む必要があります。
ループ内で分岐を使用する主な理由は、パターンの異常です。 初期データによっては途中で壊れます。
簡単なテクニックを組み合わせて解決策を見つけることができる生徒にとっては、「分岐はループ内に記述できます」と言って、「たとえば」完全に独立して解決できる問題を与えるだけで十分です。
タスクの例:

ユーザーは数値 X を入力します。0 から 9 までの数値を列に表示し、X に等しい数値の反対側に「+」記号を置きます。

0が入力された場合0+
1
2
3
4
5
6
7
8
9

6が入力された場合0
1
2
3
4
5
6+
7
8
9

9が入力された場合0
1
2
3
4
5
6
7
8
9+

777が入力された場合0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

簡単な説明だけではループを使用して記述するのに十分でない場合は、ループを使用せずに同じ問題に対する普遍的な解決策を達成する必要があります。
次の XNUMX つのオプションのいずれかが表示されます。
望ましい

string temp;
temp = Console.ReadLine();
int x;
x = int.Parse(temp);
if (x==0) {
    Console.WriteLine(0 + "+");
} else {
    Console.WriteLine(0);
}
if (x==1) {
    Console.WriteLine(1 + "+");
} else {
    Console.WriteLine(1);
}
if (x==2) {
    Console.WriteLine(2 + "+");
} else {
    Console.WriteLine(2);
}
if (x==3) {
    Console.WriteLine(3 + "+");
} else {
    Console.WriteLine(3);
}
if (x==4) {
    Console.WriteLine(4 + "+");
} else {
    Console.WriteLine(4);
}
if (x==5) {
    Console.WriteLine(5 + "+");
} else {
    Console.WriteLine(5);
}
if (x==6) {
    Console.WriteLine(6 + "+");
} else {
    Console.WriteLine(6);
}
if (x==7) {
    Console.WriteLine(7 + "+");
} else {
    Console.WriteLine(7);
}
if (x==8) {
    Console.WriteLine(8 + "+");
} else {
    Console.WriteLine(8);
}
if (x==9) {
    Console.WriteLine(9 + "+");
} else {
    Console.WriteLine(9);
}

可能

string temp;
temp = Console.ReadLine();
int x;
x = int.Parse(temp);
if (x==0) {
    Console.WriteLine("0+n1n2n3n4n5n6n7n8n9");
}
if (x==1) {
    Console.WriteLine("0n1+n2n3n4n5n6n7n8n9");
}
if (x==2) {
    Console.WriteLine("0n1n2+n3n4n5n6n7n8n9");
}
if (x==3) {
    Console.WriteLine("0n1n2n3+n4n5n6n7n8n9");
}
if (x==4) {
    Console.WriteLine("0n1n2n3n4+n5n6n7n8n9");
}
if (x==5) {
    Console.WriteLine("0n1n2n3n4n5+n6n7n8n9");
}
if (x==6) {
    Console.WriteLine("0n1n2n3n4n5n6+n7n8n9");
}
if (x==7) {
    Console.WriteLine("0n1n2n3n4n5n6n7+n8n9");
}
if (x==8) {
    Console.WriteLine("0n1n2n3n4n5n6n7n8+n9");
}
if (x==9) {
    Console.WriteLine("0n1n2n3n4n5n6n7n8n9+");
}

分岐のトピックを勉強しながら、同様のタスクを事前に与えます。
生徒が「可能な」選択肢を思いついた場合は、同じ問題に対して多くの解決策があることを伝える必要があります。 ただし、要件の変更に対する耐性が異なります。 「別の番号を追加する必要がある場合、コード内の何箇所を修正する必要がありますか?」と質問してください。 「可能な」バージョンでは、さらに 10 つのブランチを追加し、他の XNUMX か所に新しい番号を追加する必要があります。 「望ましい」では、ブランチを XNUMX つだけ追加するだけで十分です。
「望ましい」オプションを再現するようにタスクを設定し、コード内のパターンを見つけて変数の置換を実行し、ループを作成します。
ループを使用せずに他の方法でこの問題を解決する方法に関するアイデアがある場合は、コメントに書き込んでください。

ループ内のループ

このトピックでは、次の点に注意する必要があります。
— 内部ループと外部ループのカウンターは異なる変数である必要があります。
— 内側のループのカウンターは何度も (つまり、外側のループの本体内で) リセットする必要があります。
— テキスト出力タスクでは、最初に XNUMX 文字を複数行に分けて書いてから、XNUMX 番目の文字を書くことはできません。 最初に XNUMX 行目のすべての文字を出力し、次に XNUMX 行目のすべての文字を出力する、というように行う必要があります。

ループ内のループのトピックについては、カウンターをゼロにリセットすることの重要性を説明することから始めるのが最善です。
タスクの例:

ユーザーは XNUMX つの数値 R と T を入力します。「#」文字を XNUMX 行印刷します。 最初の行には R 文字が含まれている必要があります。 XNUMX 行目には T 個の個数が含まれます。 数値が負の場合は、エラー メッセージが表示されます。

R=5、T=11#####
###########

R=20、T=3####################
###

R=-1、T=6R 値は負でない必要があります

R=6、T=-2T 値は負でない必要があります

明らかに、この問題にも少なくとも XNUMX つの解決策があります。
望ましい

string temp;
int R;
int T;
temp = Console.ReadLine();
R = int.Parse(temp);
temp = Console.ReadLine();
T = int.Parse(temp);
int i = 0;
while (i < R)
{
    Console.Write("#");
    i = i + 1;
}
Console.WriteLine();
i = 0;
while (i < T)
{
    Console.Write("#");
    i = i + 1;
}

可能性その 1

string temp;
int R;
int T;
temp = Console.ReadLine();
R = int.Parse(temp);
temp = Console.ReadLine();
T = int.Parse(temp);
int i = 0;
while (i < R)
{
    Console.Write("#");
    i = i + 1;
}
Console.WriteLine();
int j = 0;
j = 0;
while (j < T)
{
    Console.Write("#");
    j = j + 1;
}

違いは、「可能な」解決策では、XNUMX 番目の変数を使用して XNUMX 行目を出力していることです。 両方のループで同じ変数を使用するようにしてください。 この制限は、XNUMX サイクルに XNUMX つのカウンタを使用するソリューションが「カウンタ リセット」という用語の実例となるという事実によって正当化できます。 以下の問題を解決するには、この用語を理解する必要があります。 妥協策として、問題に対する両方の解決策を保存することもできます。

XNUMX つのループに XNUMX つのカウンタ変数を使用する場合の典型的な問題は次のようになります。
R=5、T=11#####
######

3 行目の文字数は T の値に対応しません。この問題についてサポートが必要な場合は、ループに関する一般的な問題に関するメモを調べる必要があります。 これが症状その３です。 XNUMXサイクル目の直前に出力されるカウンタ値を追加すると診断されます。 リセットすると直りました。 しかし、このことはすぐには言わないほうが良いでしょう。 学生は少なくとも XNUMX つの仮説を立ててみなければなりません。

もちろん、別の解決策もあります。 しかし学生の間では見たことがありません。 サイクルを勉強する段階では、それに関する話は注意をそらすでしょう。 後で文字列関数について学習するときに戻って見ることができます。
可能性その 2

string temp;
int R;
int T;
temp = Console.ReadLine();
R = int.Parse(temp);
temp = Console.ReadLine();
T = int.Parse(temp);
Console.WriteLine(new String('#', R));
Console.WriteLine(new String('#', T));

次に必要なタスク:

0 から 9 までの数字を表示します。各数字は独立した行に入力する必要があります。 行の桁数 (W) をキーボードから入力します。

W = 10
1
2
3
4
5
6
7
8
9

W = 100000000000
1111111111
2222222222
3333333333
4444444444
5555555555
6666666666
7777777777
8888888888
9999999999

学生が変数を置き換えるテクニックを習得していれば、すぐに対処できるでしょう。 変数のリセット時に問題が発生する可能性があります。 変換に対処できない場合は、急いでいて、より単純な問題を解決する必要があることを意味します。

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出所： habr.com