在程序設計課程中應用探究教學的體會

在技校從教十三年，筆者一直承擔計算機程序設計課程教學，對于教學過程中存在的種種問題，有著深刻的體會。在教學過程中，筆者發現，大多數學生都認為程序設計艱澀難懂、學難致用，再加之技校學生數學、英語基礎薄弱，編程時常常處于一種機械、被動狀態。如何改變這種情況呢?筆者認為探究教學是一種適合于程序設計課程的教學方式。

一、探究教學的主要特征

第一，以學生為主體，探究教學是學生自主建構知識的過程，需要學生主動、積極地參與，以學生為主體是其核心理論。第二，以問題為中心，探究教學從問題開始，探究的過程也是圍繞問題進行的，提出的一般是“為什么”、“是什么”等問題，探究的通常是“怎么樣”的問題，所有的學習活動都是為解決問題服務的。第三，具有互動性，在互動中學生也學會了合作，學會了展示自我，學會了傾聽別人的想法，學會了相互接納、認同、贊賞與互助。這對于學生完整人格的形成有很大的促進作用。第四，具有開放性，探究教學的開放性主要表現在四個方面:教學目標的開放性、學習內容的開放性、探究過程的開放性、探究結論的開放性。

二、探究教學的實施

1.程序設計探究教學實施條件

(1)良好的程序設計認知結構。認知結構就是學生頭腦里的知識結構，是學習者觀念的全部內容和組織。奧蘇伯爾的認知結構理論是針對新學習內容的影響(即遷移)提出的， 良好的認知結構有利于知識的提取和正向遷移。

(2)一定的計算機操作基礎。程序設計課程由于其學科自身的特點，需要在計算機上調試程序，所以要求學生具有一定的計算機操作知識。

(3)合適的學習內容。對于程序設計探究教學內容的選擇，一方面難度要適當，探究的內容應在學生的最近發展區之內，另一方面要具有可操作性，即探究的結論與某些變量的因果關系可以在現有的條件下通過學生的演繹推理進行驗證。

(4)學生的積極主動性。程序設計探究教學中教師和環境只是為了促進學生的學習，起的只是外部作用，學生才是學習的主體。只有學生愿意學習并且主動地參與到探究教學活動中來，在活動中認真假設、驗證和反思，探究教學才能開展起來。

(5)良好的探究環境。良好的探究環境是學生順利進行探究的保證，至少包含兩方面的內容:要有充足的探究時間和靈活的探究條件。

2.教學情境設計

心理學研究表明，恰當、適宜的環境能有效激發人的熱烈情緒，提高活動的質量和效果。教學情境是指教師人為創造的“典型場景”，創設目的在于引出教學任務，將學生的注意力吸引到學習任務中來。教師把將要學習的程序設計知識通過一定的情境呈現給學生，使得學生認知結構與周圍環境不平衡，引起他們對學習目標的注意和興趣，并通過探究活動把學生過去的活動和將來的活動聯系在一體。探究教學情境的創設應做到:創設的情境是為程序設計教學服務的，要以程序設計探究教學目標為依據;探究情境要接近學生的真實生活經驗，能夠激發學生的認知沖突和求知欲;學生在情境中能夠感覺到問題的存在，自然地將新舊知識聯系起來;情境中必須包含學生未知的新內容，可以通過創設陷阱探究情境進行說明。

數學里所熟悉的等于號和C語言中的賦值號“=”寫法相同，而C語言中的等于號應該是“==”。初學C語言的學生經常把這兩種符合混淆起來，于是，有位教師創設了這樣的情境:

T:今天我們來做一個小游戲，測試一下大家是否心有靈犀。測試是通過我們編寫的一個程序進行的，同桌的兩個人為一組，兩人各自在小紙條上寫一個整數交給我，我把兩個數字分別輸入程序測試，如果兩個人寫的數字一樣，屏幕上就會顯示“心有靈犀”的字樣，否則就會顯示“心無靈犀”。那么，大家想想這個程序該用什么結構的語句實現呢?

S:選擇結構，if…else 語句。

于是，老師在電腦上編寫了這樣一個 C 語言程序:

#include“stdio.h”

main ()

{ int a，b;

Sacaf“(%d%d”，a，b);

if (a=b) printf“( 心有靈犀”);

else printf“(心無靈犀”);

}

T:程序寫好了，大家看看有沒有問題啊?

S:沒問題，正確!

T:好，測試開始了!

同學們很積極地把寫好的紙條遞給老師。很快，大家就發現問題了，不管輸入什么樣的數字，屏幕都會顯示“心有靈犀”。于是，學生們與老師一起尋找出錯的原因，探究學習也就自然開始了。當找出錯誤的原因時，不僅能使學生獲得巨大的滿足感，而且也使他們對產生錯誤的原因更加深刻。

三、程序設計課程中的探究形式

程序設計課程中開展探究教學，主要有四種形式:探究性提問、探究性討論、探究性演示和探究性實驗。這四種形式是相輔相承的，而不是孤立存在的，在程序設計探究教學中，需要用到多種形式來構成一個完整的探究教學過程。

1.探究性提問

(1)發散式提問。它是指允許做出多種可能解釋或回答的提問，特別是那些能用“怎么樣”和“為什么”提出的問題，這些問題能誘發學生進行深入思考，使得學生親自去進行觀察、推理和判斷。例如，怎么樣才能使10 個數按由小到大的順序排列呢?為什么循環體中必須包含修改循環變量的語句呢?

(2)假設性提問。假設性提問中的問題是讓學生思考，條件的改變將對程序結果產生的影響。這種提問方式要求學生根據已有的知識進行猜測，做出創造性的回答。

(3)提示性提問。提示性提問是指教師所提出的問題，對學生的探究活動起指導或引導的作用，給學生指出探究的大致方向或提示學生從哪個方面去著手探究。

2.探究性討論

他們在討論的過程中對探究教學的發展性和合作性有了實踐的經驗，而且，也為那些希望共同分享的人提供了重要的渠道。其中，包括以下方面:

(1)對算法的討論。算法是程序設計的核心，初學程序設計的學生對程序設計的思想還不熟悉。例如，如何通過編程實現求一個數的最小公倍數和最大公約數?怎么判斷一個數是不是素數?怎么樣找出 1800～2000 年中的閏年?

(2)概括性的討論。這要求學生對所學內容進行概括和總結，再現重要的知識和觀點，有利于他們的回憶和思考。這種討論通常是在一個知識點講解完或者下課前使用。

(3)要求講出更多證據的討論。這種討論往往是在大家意見不一致或者有部分同學對問題還沒有理解時進行的。

3.探究性演示

教師要根據實際教學內容和學生的知識水平認真設計提問。例如，下一步做什么?這個語句對程序的運行結果有什么影響，為什么會有這樣的結果?如果改變了條件或語句，結果又會發生什么變化，是否會出現語法錯誤?這些問題會使得學生在演示過程中集中注意力，仔細地觀察和比較，并在已有知識基礎上進行分析和推理。

4.探究性實驗

程序設計課程中的探究性實驗，算法的設計和程序的編寫、調試，完全是由學生完成的。學生不僅要將程序調試正確，更要去尋找程序中可能存在的問題，探求產生錯誤的原因和解決問題的方法，并盡可能地對程序進行優化。這時的實驗就成了培養學生科學探究能力的重要途徑。

探究教學作為一種新的教學方法，僅僅把握其教學理論是不夠的。探究教學要求將傳統教學中以教師為中心、注重結論的模式向以學生為中心、注重過程的方向轉變，將傳統教學中注重學科知識向培養學生探究技能和創新精神轉變。

(作者單位:內蒙古自治區呼倫貝爾市高級技工學校)