基于構建主義學習理論的“自頂向下”教學法研究

李洪安　李占利　杜卓明

[摘要]計算機課程具有知識點零散分布的特點，這導致學生對知識架構很難形成整體認知，從而造成學生獨立設計能力和構建綜合性工作任務能力的缺失。為了培養學生的自主創新能力。本文借鑒面向過程編程思想的特性，提出“自頂向下”教學方法，該方法則是基于構建主義學習理論而得以實現。本文方法的具體實現思想是：將復雜的學習任務按照“自頂向下，逐步細化”的原則，進行模塊化處理，構建出知識架構整體，使問題以模塊化的方式得以逐步解決。以學生為中心，培養學生主動探索、發現、構建所學知識意義的能力。提高學生對學習任務的整體設計與管理能力，實現促進學生構建和自主創新能力全面提高的目的。

[關鍵詞]構建主義；面向過程；構建能力；創新能力

0引言

計算機技術在各個專業領域都有著至關重要的作用，計算機基礎教學在高校課程體系中也有著濃墨重彩的意義，加強對非計算機專業學生，在充分結合本專業特性的同時，利用計算機提高自身創新能力的培養，這正符合社會對復合型高級人才的高要求。

計算機程序設計課程是計算機基礎教學課程體系中極其重要的一個環節，更是大多數理工科專業學生的必修課程，該學科一般開設于第二學年，對于非計算機專業的學生來說，這門課程通常安排為32個課時左右，其中實踐課時僅為理論課時的二分之一。這種排課方式的主要目的是，培養學生應用計算機知識解決專業領域問題的能力。然而，目前程序設計類課程的教學往往出現這樣的現象：課程抽象、理論性強，實踐課時少，學生自主學習能力以及創新能力不足。

當前，國內教育普遍停留在“老師填鴨灌輸，學生被動接受”式的傳統教學模式，然而這樣的模式已經很難滿足應用型本科院校對人才培養的需要。同時計算機課程具有知識點零散分布的特點，這導致學生對知識架構很難形成整體認知，從而造成學生獨立設計能力和構建綜合性工作任務能力的缺失。本文擬采取計算機編程中“自頂向下，逐步求精”的基本思想，探討針對計算機程序設計課程的新型教學方法，使得學生既見樹木，又見森林。從大局著眼，小處著手，提升學生學習的主動性和積極性，從而使教學質量得到提高。

構建主義指出學習并非是知識由外到內的單一轉移和傳遞，更是主動構建知識經驗的一個重要過程，也即是通過學習者所掌握的新知識以及舊知識經驗的相互作用，來充實、豐富最終改造自己知識經驗的過程。“通過解決問題的方式達到學習的目的”是構建理論中以問題作為導向的一種學習模式，強調把學習的過程放到解決復雜的且同時有實際意義的問題情境中，通過讓學習者直觀直接地解決真正的問題，來掌握隱藏在該類問題背后的知識，從而形成解決實際問題的技能，同時提高自主學習的能力。

因此，本文借鑒面向過程編程思想的特性，提出“自頂向下，由教向學過度”的教學方法，該方法則是基于構建主義學習理論而得以實現，旨在提高學生自主構建知識架構、解決實際問題的能力，進而激發學生的自主創新能力。本文方法的具體實現思想是：首先，將復雜的學習任務按照“自頂向下，逐步細化”的原則，進行模塊化處理，將某具體知識分為多個子問題，構建出知識架構；其次。由簡到繁，循序漸進，以教師作為主導，使得學生能夠自主學習問題的細節。這樣使得學習者，從被動學習轉變為主動學習，從而達到知識獲取與培養能力并重的目的：最后達到學生能夠熟練掌握知識框架，靈活運用知識細節解決實際問題的教學目標。本文方法實現了由教到學的過渡，激發了學生主動學習的熱情，培養了學生多項思維、獨立且多角度思考、解決問題以及自主創新的能力。

1面向過程編程思想和構建性學習

在傳統教學過程中，授課者在教學最初時，會首先為學習者分別講解所需要學習知識點的概念以及其原理，而后再讓其進行一定的練習，同時嘗試解答一些相關的習題。而構建主義學習理論，則是對學習者學習認知理論的一項重大發展，其被譽為當代教育心理學的一場革命。構建主義的主要思想強調：意義不是獨立于個體而存在，個體的知識則是由個人構建而成。而理解事物的關鍵則取決于該事物本身H，事物的感覺刺激對個體本身并沒有太大意義。意義是構建而成的，它取決于個體原有的知識經驗背景。由于個體不同，原有的經驗也不同，而不同的個體對于同一種事物也會有不同的理解，因此，從目前的實際情況來看，針對傳統教學的不足而提出構建主義學習理論具有很實際的意義。傳統的教學弊端主要有：教學內容不完善、教師自身惰性強以及教學手段過于單調等。如何減少在校學習與現實社會生活之間的差異，從而靈活教學，是構建主義者普遍關注的一個焦點問題。

面向過程編程思想的核心是功能分解。將復雜問題按“自頂向下，逐步求精”原則進行模塊化處理，將其分解為若干個簡單問題的組合，針對每一簡單問題，以數據為中心功能設計算法，最終形成整個程序，這樣的程序通常包含一個主模塊以及若干個子模塊。在面向過程的語言中，模塊是通過“函數”來得以實現的，而函數是程序的一個基本單位，因此，解決一個實際問題的基本步驟可以描述為：（1）將某一特定問題分解為若干個簡單的功能“模塊”；（2）根據不同功能模塊設計用于存儲數據的特定的數據結構：（3）編寫諸多函數對這些數據進行操作，最終的程序則由這些函數構成。這就是面向過程編程思想。

結合構建主義和面向過程編程思想的特性來設計教學，使得問題在學習的過程中得以解決。教師可根據所學內容設計出具有一定價值和意義的問題，讓學生去主動思考并嘗試解決。在此過程中，教師可提供相應的引導，組織學生討論、合作，但這都應以不妨礙學生獨立思考為前提。在解決問題的過程中，學習者需要綜合使用已經掌握的知識經驗，同時適當結合了解到的新知識經驗，這些新知識經驗可以是通過查閱有關資料而得到。從而做出合理的推論，全面分析、解釋當前問題，形成自己獨有的假設以及解決方案。通過這個過程，學生便可構建起與此相應的知識經驗。在此基礎上。教師可再提煉和概括，使學生所構建的知識更明確和更有系統性。此類方法有利于培養學生的問題意識、創造性思維以及解決問題的能力，并形成自主學習的能力，提高學習興趣。

2基于構建主義學習理論的“自頂向下”教學法

我國教學資源和條件有限，如何實施基于構建主義的學習模式，從而提高教學質量，在構建主義學習觀的基礎上，本文提出結合面向過程編程思想的“自頂向下”教學方法。其核心思想是，在教學中以問題為導向和線索，建立相應的知識框架，使學生逐步掌握知識細節，通過如下過程完成教學活動：

2.1建立相應知識框架，設計特定問題

所有的問題都同時是知識與技能的共同載體，因此在設計問題時，必須得同時滿足契合教學內容、符合學習者的特征，且同時能夠突出所學知識點的重點和難點。用問題形成知識點的整體框架，在宏觀上讓學生掌握整體知識。問題與將要學習的知識點應緊密聯系，問題的設置要使知識點之間形成一個整體，讓學生在完成任務的過程中掌握系統知識、技能與解決方法，理解所學知識的用途，以及各個知識點間的關聯。

2.2分析解決問題的思路，逐步掌握知識細節

通過分析，提出解決問題的思路主要是，總結所需知識點，說明將要學習知識的用途。首先，讓學習者從感性認知方面對該知識點產生濃厚興趣，然后通過興趣和目標的雙重驅動或某些方法和措施，激發學習者對該知識點的學習興趣，同時加深學習者對該門課程學習內容的深刻理解，最終達到培養和增強學習者對知識點學習的積極性以及主動性。在問題分析的過程中，應當著重關注對學習者自主學習意識的培養。

2.3通過拆分、實際解決相關問題講授相關知識點，使學生能夠全面掌握知識

在解決問題的過程中，可以把復雜問題分解為“子問題”逐步細化，直至分解出所要講解的知識點。通過細化問題，可使學生掌握所學知識點；通過子問題的整合，可加深學生對各知識點聯系的理解程度，更好的掌握知識框架。通過解決問題的過程，教師可將知識點自然的滲透其中。在這一步中可以增強授課者和學習者之間的互動，通過各種互相問答的方式，更好的引導學習者對該問題主動、客觀地思考，最終達到使得學習者能夠舉一反三，以此類推，深入掌握相應知識體系的目的。

2.4通過解決類似問題，幫助學生鞏固所學相關知識點，從而提高學生的解決問題和創新的能力

雖然傳統的教學方法存在諸多問題，但也并非全都無用。課上“教”的活動完成后，要讓學生真正實踐，否則極易導致學生形成眼高手低的壞習慣。通過實際操作或者分析解決某些特定問題等形式給學生一個類似問題，包含與課上所授知識點相類似但又不相同的知識點最好，讓學生通過主動查找資料來解決問題，以此培養學生的自學和獨立解決問題的能力。

3小結

美國著名教育家杜威認為最成功的教學方法就是“讓學生去做事情，而非讓他們學東西”。以學生為中心，以問題為主導，依據“自頂向下”原則，將原有復雜問題細化為多個小問題，使學生掌握知識框架，在解決問題的過程中學習，使學生掌握知識細節。這種方式，使得學生在掌握知識的同時，又提高了解決問題的能力，這與教育家杜威所說的教學思想一致。因此，完整、科學地掌握本文辦法，必將促進學生學習的積極性，提高學生發現問題、解決問題和創新問題的能力，從而提高計算機程序設計課程的教學質量。

[責任編輯：楊玉潔]