基于問題的啟發(fā)式教學(xué)法在計算機專業(yè)本科教學(xué)中的應(yīng)用

于凱

摘 ? 要：基于問題的啟發(fā)式教學(xué)是將基于問題的學(xué)習(xí)與啟發(fā)式教學(xué)二者有機結(jié)合起來的一種新型教學(xué)模式，既強調(diào)問題的解決，也強調(diào)分析的過程。文章以UBC計算機專業(yè)本科教學(xué)為例，分析了基于問題的啟發(fā)式教學(xué)的內(nèi)涵、模式構(gòu)建及其應(yīng)用要點，并結(jié)合計算機學(xué)科教學(xué)實踐中的應(yīng)用，提出今后在國內(nèi)高校相應(yīng)的改進策略。

關(guān)鍵詞：啟發(fā)式教學(xué);計算機專業(yè);國內(nèi)計算機專業(yè)教學(xué)

經(jīng)過長期的發(fā)展，發(fā)達國家的高等教育已經(jīng)形成了一整套成熟的培養(yǎng)體制和教學(xué)模式，其教學(xué)質(zhì)量和科研水平在國際上多數(shù)處于領(lǐng)先水平。雖然中西方在多方面存在差異，但不可否認的是，發(fā)達國家在高校培養(yǎng)體制和教學(xué)模式方面給我國提供了諸多借鑒[1]。本文以在加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)（University of British Columbia，UBC）教育學(xué)院訪學(xué)期間的經(jīng)歷為基礎(chǔ)，討論基于問題的啟發(fā)式教學(xué)法在國內(nèi)計算機學(xué)科本科教學(xué)中的應(yīng)用。

始建于1908年的UBC位于加拿大溫哥華市，是不列顛哥倫比亞省歷史最悠久的大學(xué)，與多倫多大學(xué)、麥吉爾大學(xué)并稱加拿大大學(xué)“三強”。在經(jīng)歷了百余年的長足發(fā)展后，UBC逐漸成為在世界上享有盛譽的綜合研究型大學(xué)，始終位居世界高校綜合實力排名的前列。在2018年US.News和QS世界大學(xué)排名中，UBC排名分別為全球第27位和51位。UBC擁有眾多學(xué)院、科研院所以及世界一流的實驗室，在林學(xué)、地學(xué)、生物學(xué)、法學(xué)、醫(yī)學(xué)/藥學(xué)和計算機等學(xué)科領(lǐng)域擁有較高的知名度和國際聲譽[2]。

計算機學(xué)科的理論性和實踐性都很強，主要探討信息與計算的理論基礎(chǔ)以及它們在計算機系統(tǒng)中如何實現(xiàn)與應(yīng)用的實用技術(shù)。隨著學(xué)科幾十年的發(fā)展，確立了一些重要領(lǐng)域，包括軟件工程、人工智能、計算機圖形學(xué)、操作系統(tǒng)等。這些研究領(lǐng)域與師生的日常活動，如軟件開發(fā)、語音識別、交通出行、圖像處理等結(jié)合也非常緊密。針對計算機科學(xué)專業(yè)和課程特點，嘗試通過基于問題的啟發(fā)式教學(xué)方法（Problem Based Heuristic Teaching，PBHT）進行教學(xué)，探索這種教學(xué)方法的應(yīng)用模式與實踐狀況。

本文在對UBC計算機專業(yè)培養(yǎng)體制和課堂教學(xué)模式進行總結(jié)和分析的基礎(chǔ)上[3]，對基于問題的啟發(fā)式教學(xué)法在該專業(yè)本科教學(xué)中的應(yīng)用進行研究分析，并結(jié)合我國高等教育計算機專業(yè)教學(xué)體制和模式中存在的問題，提出了國內(nèi)高校計算機專業(yè)教學(xué)改革的若干建議。

1 ? ?PBHT方法內(nèi)涵

當(dāng)前，分別研究基于問題式學(xué)習(xí)（Problem-based Learning，PBL）和啟發(fā)式教學(xué)的高校教學(xué)方法成果較多，前者強調(diào)問題的解決，后者強調(diào)分析的過程，將兩者結(jié)合起來的研究較少。基于問題的啟發(fā)式教學(xué)就是結(jié)合了基于問題和啟發(fā)式教學(xué)理論提出的教學(xué)方法。因此，PBHT教學(xué)方法的核心在于：從問題入手，培養(yǎng)學(xué)生主動思考的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維[4]。

2 ? ?PBHT教學(xué)在UBC課堂中的組織和實施

2.1 ?以PBHT為主體的多樣化教學(xué)手段

UBC教師傳統(tǒng)板書授課方式很少見，大多數(shù)教師授課方式多樣而且靈活。其中，計算機學(xué)院大部分教師都采用 PPT或互動方式授課。另外，在講課過程中，教師經(jīng)常通過啟發(fā)式教學(xué)的方式（提問題）進行師生互動，有時直接點名，有時由學(xué)生自由舉手或輔助工具（如i-Clicker）作答。學(xué)生通過課堂互動能夠很好地參與教學(xué)過程，并逐步養(yǎng)成積極和獨立思考問題的習(xí)慣。

例如，UBC主講“高級關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”課程的Ed教授在講授數(shù)據(jù)庫中索引Indexes知識點一節(jié)時，圍繞圖1中類似于思維導(dǎo)圖的學(xué)生表存儲結(jié)構(gòu)展開，提問了若干個需要學(xué)生上課回答的問題，從而引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生掌握相關(guān)知識內(nèi)容并進行實際應(yīng)用。

此外，教師還經(jīng)常組織學(xué)生進行分組討論學(xué)習(xí)（Team-Based Learning，TBL），針對某一項目學(xué)習(xí)（Case-Based Teaching，CBL）或有爭議的問題，先將學(xué)生分成小組，經(jīng)過15～25 min組內(nèi)討論之后，再由各組學(xué)生分別作答或組織小組間辯論，最后，由教師進行點評和總結(jié)。

2.2 ?Jigsaw在PBHT方法中的應(yīng)用

拼圖教學(xué)法（Jigsaw Method）是一種被時間證明過的有效的合作學(xué)習(xí)法，該學(xué)習(xí)法非常有助于培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，在學(xué)生人數(shù)超過百人的課堂中同樣可以達到良好的教學(xué)效果。如UBC的Brett Gilley在“Foundations of Pedagogy in Higher Education”課堂中，通過精心設(shè)計專家組和混合組的啟發(fā)式問題、恰當(dāng)準(zhǔn)備分組閱讀材料，在啟發(fā)式問題的引導(dǎo)下，通過Jigsaw分組閱讀學(xué)習(xí)、混合組討論辨析和教師個別答疑等步驟和方式，學(xué)習(xí)者完整掌握了3種基本教學(xué)理論，并且課堂教學(xué)氣氛輕松活潑、討論熱烈，最終出色地完成了該課程的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)效果。

3 ? ?應(yīng)用PBHT在國內(nèi)計算機學(xué)科本科教學(xué)中存在的問題及解決方案

3.1 ?存在的問題

針對計算機學(xué)科相關(guān)課程，如“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”“C語言程序設(shè)計”等，大部分知識點之間彼此都具有一定的相關(guān)性。如講解知識點A時需要學(xué)生先掌握知識點B和C，因此，教師需要提前計劃講授此3個知識點的順序，整個過程需要較長時間專注的講授和聽課。不難想像，學(xué)生容易感到枯燥而倦怠。

在觀課過程中發(fā)現(xiàn)，UBC的教師在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中（課前、課中和課后）均注重提出啟發(fā)性的問題，讓學(xué)生勤于思考和討論，即從之前的“Teacher/ Teaching Centered”轉(zhuǎn)變?yōu)椤癓earner/Learning Centered”。后者的教學(xué)理念要求教師從教學(xué)目標(biāo)設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容選取、教學(xué)方法應(yīng)用、教學(xué)活動設(shè)計到教學(xué)成果評價都進行重新思考和教學(xué)再設(shè)計，不再過多關(guān)注知識的識記型要求，而更關(guān)注對學(xué)生能力的培養(yǎng)和學(xué)習(xí)目標(biāo)的實現(xiàn)[5]。因此，教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變是PBHT方法在國內(nèi)計算機學(xué)科本科教學(xué)中有效應(yīng)用時面臨的主要問題，同時，也是其有效實施的根本和基礎(chǔ)。

3.2 ?解決方案

在實施PBHT教學(xué)模式和方法時，首先，建議縮短講課環(huán)節(jié)時間，留出更多寶貴的課堂時間培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。針對上述學(xué)科知識點的情況，教師在清晰講解B和C點的同時，讓學(xué)生明晰A點的定義和如何通過B和C得到A的思路（啟發(fā)式問題）。接下來的時間，需要學(xué)生自己繪制A知識點的草圖。最后，老師給出深入總結(jié)和針對性解釋，如圖2所示[6]。

4 ? ?結(jié)語

本文以UBC計算機專業(yè)本科教學(xué)為例，分析了基于問題的啟發(fā)式教學(xué)的內(nèi)涵、模式構(gòu)建及其應(yīng)用要點，并結(jié)合計算機學(xué)科本科專業(yè)教學(xué)實踐中的應(yīng)用，提出今后在國內(nèi)高校相應(yīng)的改進策略。

[參考文獻]

[1]王傳毅，嚴(yán)會芬，呂曉泓.跨學(xué)科研究生培養(yǎng)：加拿大大學(xué)的實踐與特色[J].研究生教育研究，2016（5）：84-89.

[2]趙榮欽，劉英，張戰(zhàn)平，等.加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)（UBC）教學(xué)模式對我國高校教學(xué)改革的啟示[J].高等理科教育，2018（6）：87-93.

[3]UBC.Center for teaching，learning and technolgoy[EB/OL].（2019-02-14）[2019-08-20].https：//ctlt.ubc.ca/learning-technologies/.

[4]彭芬，劉李豫.基于問題的啟發(fā)式教學(xué)方法與實踐—以“組織行為學(xué)”本科教學(xué)為例[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013（3）：65-67.

[5]何保榮.本科計算機教學(xué)中的啟發(fā)式教學(xué)模式構(gòu)建與應(yīng)用[J].計算機產(chǎn)品與流通，2018（11）：286.

[6]SHAOXI W，RU H，MENG Z，et al.Improving teaching efficiencywith heuristic teaching method in information technology[J].Advances in Information Technology and Education，2011（201）：454-458.