一種基于建構主義的計算機課程課堂教學設計新方法

姜丹　楊健　徐東

摘 要：傳統的教學模式總是致力于研究如何提高教學質量，如何完善教學策略，過于注重“教”而忽略“學”。雖然近年來教學改革不斷推進，不斷涌現很多新的教學理念、教學模式，但是由于計算機課程本身的特殊性，使得計算機課堂教學陷入沉悶乏味的、強迫灌輸的、低效率的泥潭。本文在深入研究建構主義學習理論和計算機課程本身特點的基礎上，針對當前計算機課程課堂教學存在的問題，提出符合計算機課程特性的教學設計，在教學實踐中具有積極的指導意義。

關鍵詞：建構主義；傳統教學模式；教學策略；教學設計

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

Abstract：The traditional teaching mode is always dedicated to the research of how to improve the quality of teaching，how to improve the teaching strategies.Excessive focus on “teaching”，and ignore the “learning”.Although in recent years，the improvement of the further education， many kinds of educational pattern formed，but because of the particularity of computer course itself，the computer teaching classroom is t tedious，low efficiency.Based on the in-depth study of the construction constructivism theory and the characteristics of computer courses，aiming at the existing problems in teaching computer courses，it proposes the teaching design conform to the characteristics of computer course，and it has positive guiding significance in teaching practice.

Keywords：constructivism；the traditional teaching mode；teaching strategies；instructional design

1 引言（Introduction）

雖然近年來，教育者一直研究如何改善教學，不斷推出新的教學模式，但是在計算機課程教學中，往往仍然采取先介紹基本概念，再介紹語法規則，然后給出實例這樣的教學模式，這種方式固然嚴謹，但是也禁錮了學習者的思維，不利于學習者編程思想的培養。如何進行全新的、有效的教學設計亟待解決。

2 建構主義（Constructivism）

2.1 什么是建構主義

建構主義（constructivism）的最早提出者J.Piaget（皮亞杰）從內因與外因相互作用來研究兒童的認知發展過程，認為兒童是在與外部環境相互作用的過程中，逐步建構起關于外部世界的知識，從而使自身的內在認知結構得到發展，其發展涉及到了四個方面：圖式、同化、順應、平衡。圖式即認知結構，或者說是由經驗構成的網絡。平衡是指認知個體通過自我調節機制，使得認知結構從一個平衡狀態發展到另一個平衡狀態的過程。同化是指吸收外部信息融合到已有的內在認知結構中；順應是指內在的認知結構隨著外部環境的變化而變化、重組的過程；同化是認知結構在數量的擴充，而順應則是認知結構在性質的改變；這二者正是認知個體的內在與外部環境相互作用的表現，認知個體通過同化與順應這兩種方式與外部環境逐步形成平衡。同化過程在保持已有平衡基礎上擴充認知結構，并不會破壞已有的平衡，而當新信息不能被同化時，平衡被破壞，順應過程就會尋找新的平衡，在“平衡——不平衡——新平衡”這個循環過程中，個體的認知結構得到進一步豐富和提高，最終完成意義的建構。

2.2 建構主義的學習理論

建構主義認為，知識是學習者在一定的情境下，借助教師和學習伙伴的幫助，利用必要的學習資源，通過意義建構的方式獲得的。“情境”“協作”“會話”和“意義建構”是學習的四大要素。在建構主義的學習環境下，教學設計要創設有利于學習者意義建構的情境，這種情境有助于學習把握知識結構；協作學習是一種通過小組或者團隊的形式進行學習的一種策略，學習者在學習的全過程中相互協作，互相促進，既是一種學習過程，也是一種學習方法；會話是協作過程中的不可缺少環節，可以是學習小組成員之間的商討，也可以是學習者的自我商談；所謂意義建構是學習者深刻理解事物的性質、規律以及事物之間的內在聯系，并在大腦中長期存儲形成“圖式”，是整個學習過程的最終目標。總之，學習者在預先設定好的情境下，通過會話等相互協作，相互協商，完成意義的建構。

建構主義的學習方法，以學習者為學習的主體，以教育者為主導。學習者是信息加工的主體、是意義的主動建構者，而教育者是意義建構的幫助者、促進者。學習者在學習過程中主動去搜集信息和資料，積極分析問題，提出各種假設并努力加以驗證，把當前所學習內容反映的事物盡量和自己已有的知識結構相聯系，并認真地思考，主導完成意義的建構。教育者運用各種手段激發學習者的興趣，創設適當的情境，組織協作學習，開展討論與交流，合理指導，幫助學習者建構當前所學知識的意義。

比較成熟的教學方法主要有支架式（Scaffolding Instruction）、拋錨式（Anchored Instruction）、隨機進入（Random Access Instruction）。

支架式教學由以下幾個環節組成[1]：

（1）搭建腳手架：根據當前學習內容，建立概念框架。

（2）創建情境：將學習者逐步引入創設的學習情境。

（3）獨立探索：首先由教育者啟發引導，然后讓學習者自己去發現探索，在整個過程中，教育者要適時、適當提示幫助，幫助學生沿著概念框架逐步攀升。

（4）協作學習：可以是小組內的協商、討論，也包括學習者內在的自我協商自我討論。學習小組的協作學習注重溝通和分享，在集體智慧中完成意義建構。自我的協作學習旨在學習者的自我總結自我提升。

（5）效果評價：此次學習過程是否成功完成意義建構，是否提升了學習者的自主學習能力。

拋錨式教學由以下幾個環節組成[2]：

（1）創設情境：創設問題情境，逐步引導學習者進入問題情境。

（2）確定問題：所謂的“錨”就是問題，“拋錨”就是確定問題，拋出問題，啟發學習者思考探索。

（3）自主學習：學習者針對上一環節所拋出的問題，獨立思考，獨立探索，自主學習，教育者要適當給予指導幫助。

（4）協作學習：通過討論學習、交流分享，不斷地加深對當前問題的理解，獨立解決問題。

（5）效果評價：觀察學習者獨立解決問題的過程，及時給予評價和幫助，幫助學習者不斷地自我提升。

隨機進入式即學習者帶著不同的學習目的、不同的側重點，通過不同的方式、不同的途徑進入同樣的學習內容，從而獲得對同一事物或同一問題的多方面的認識與理解，多次進入使得學習者獲得對事物全貌的理解與認識上的飛躍[3]。

3 計算機課程的特點及課堂教學中存在的問題 （The feature of computer courses and the problems in the teaching）

現有計算機課堂教學中存在的問題，不僅有其他課程教學普遍存在的問題，比如教學與實踐脫節嚴重、教學內容層次化不足不能因材施教、課程設計枯燥乏味，導致學習者學習興趣不足等，還存在由于計算機課程本身的特點而帶來的特性問題。

計算機課程與傳統的物理、化學等課程不同，不能遵循人的自然思維去學習，必須站在計算機的角度思考問題，遵循計算機的規則解決問題，整個思維方式與學習者從小建立起的思維方式截然不同，以致學習者無法融入到計算機世界。所以其他課程教與學的方式忽視了思維方式的培養，并不適用于C語言等計算機編程語言的課堂教學。

在計算機課程的學習過程中，掌握基本概念及語法規則是基礎，而程序設計則是能力層面的問題。現在的計算機課程教學往往過分強調基本概念及語法規則，而忽略程序設計能力的培養和提升，忽視了編程思想的培養及動手能力的提高。例如C語言教學中的循環結構，大多數教師進行教學設計的過程中往往先介紹循環結構的基本結構、語法規則，接下來給出簡單示例，叫學生模仿之。這種教學方式固然存在簡單、嚴謹等優點，但是卻克制了學生的積極性，被動的接受知識，不利于自主學習能力的培養，也不利于開發學生的潛能，提升創新能力[4]。

4 計算機語言課堂教學設計創新（The innovation of the computer courses design）

4.1 基本思想及創新點

在建構主義理論的基礎上，結合計算機編程語言課程的學科特點，進行全新的、生動的、有效的課堂教學設計，在設計中主要突出學習者的主體地位，教師只是幫助者、引導者、促進者，主要創新點是“雙線索式頭腦風暴法”。以C語言的循環結構教學設計為例，在學習循環結構之前給出明確的任務，譬如給出“采用循環結構編寫程序，確定多人中誰是犯罪嫌疑人？”這個例子，不但極大地激發了學習者的學習興趣，并且以此為整個課堂設計的事務線索，結合以循環結構程序設計方法為知識線索，使得學習者循著事務線索逐步推進知識線索的探討，隨著知識線索的推進又更進一步深化事務線索，二者緊密結合，相輔相成，緊緊抓住學習者的思考方向，逐步形成編程思維，在解決實際事務的同時完成知識方法的學習，并學會運用所學知識方法解決實際問題。同時在學習過程中引入“頭腦風暴”的概念，以小組為單位，通過無限制的自由聯想和集體討論，暢所欲言，相互感染，形成熱潮，激發靈感，引導學習者沿著事務線索和知識線索這雙線索逐步展開討論、實作、總結、再討論、再總結、再實作……最終得出結論“誰是犯罪嫌疑人”，完成事務線索，并且掌握循環程序設計方法，形成意義的建構，整個過程中教育者注意引導學習者創建計算機的思維方式，注重編程思想的培養。

綜上所述，教學設計的基本思想和創新點如圖1所示。

4.2 教學設計實施環節

（1）創設情境，給出案例，確定問題，引導學生思考如何解決問題。

（2）主持學生初步討論，建立概念模型，建立邏輯思維方式。

（3）給出知識背景，提供程序設計方法的規則及示例，引導學生積極討論，主持討論，總結知識點、語法規則及設計方法。

（4）采用頭腦風暴式進行深入討論，通過討論過程中激發的個人競爭意識以及熱情渲染帶動的聯想反應，引導學生如何使用提供知識點解決案例中的實際問題。

（5）討論之后，進行小總結，初步給出編程方案并上機實作，逐步調試程序。

（6）重復第四第五環節，直至得出結論。如圖2所示。

（7）效果評價。通過個人總結和小組總結，評價兩方面內容，一方面是學習過程和學習效果的評價，一方面是學習能力的評價，幫助學習者不斷地自我提升。

5 結論（Conclusion）

建構主義學習理論以學習者為主體，倡導學習者在教育者創建的學習情境下，獨立地探索，進行自主的、協作的學習，有利于學習者對新知識的建構，提升自主學習能力。本文在建構主義學習理論的支撐下，引入雙線索教學法及頭腦風暴的模式，大大提高了學習者的學習效率，取得了很好的學習效果。

參考文獻（References）

[1] D.H.Schunk，B.J.Zimmerman.陳嘉皇，等，譯.自我調整學習[M].北京：心理出版社，1994.

[2] Scott W. Vanderstoep，Paul R.Pintrich. Learning to Learn： TheSkill and Will of College Success [M].Prentice Hall，2nd Revisededition，2007.

[3] 吳良根.隨機進入教學：模式及實例分析——建構主義理論視閾下[J].教育研究與評論（中學教育教學），2011（10）：141-143.

[4] 唐紅杰.C語言循環結構教學探討[J].軟件工程師，2014（10）：49-50.

作者簡介：

姜 丹（1982-），女，碩士，講師.研究領域：數據挖掘.

楊 健（1971-），男，博士，副教授.研究領域：項目管理.

徐 東（1972-），女，碩士，講師.研究領域：計算機視覺與圖像處理.