“起承轉合”式教學法在計算機類課程課堂教學中的運用

余旺盛，秦先祥，程英蕾，劉 彬

（空軍工程大學 信息與導航學院，陜西 西安 710077）

0 引 言

隨著計算機科學與多媒體技術的快速發展，傳統教學模式在高等學校計算機類課程的課堂教學中逐漸捉襟見肘。如何破解計算機類課程授課過程中存在的理論性強、課堂枯燥等難題，以深入淺出的方法使學生在限定的時間內消化知識、理解原理、掌握方法、學會運用，是課堂教學模式改革創新的主要目標。為達成這一目標，近年來，國內外教學一線的許多教育工作者開展了卓有成效的探索，取得了一系列具有影響力的成果。在教學模式方面，隨著MOOC[1]的大規模興起，國內外掀起一陣基于在線學習的教學模式改革的熱潮。然而，純粹的MOOC 教學缺乏因材施教的個性化教學和互動，促使學者們把目光投向了線上線下混合的SPOC 教學模式[2]，這種教學模式能夠更好地服務于個性化教學，帶來深度教學體驗，進而提高了學生自主學習的能力。近年來，翻轉課堂[3]、對分課堂[4]、PBL[5]、TBL[6]等教學模式在一線課堂教學中得到了較好的推廣，在促進教學模式改革方面發揮了積極作用。在教學方法方面，啟發式、互動式、問題式、案例式、研討式、探究式等常見教學方法受到一線教學工作者的青睞。此外，將多種教學方法進行組合使用，衍生出的問題探究式[7]、案例研討式[8]等教學方法在高校課堂教學中也發揮了十分重要的作用。在教學實施策略方面，針對不同的教學對象、教學內容靈活采用不同的教學策略來達成特定的教學目標，是課堂教學模式改革需要研究的末端落實問題。參與式教學、體驗式教學、微課式教學、角色扮演式教學等不同教學策略在不同場合能夠起到特定的作用。為破解計算機類課程課堂教學過程中存在的難點，可以在計算機類課程教學過程中運用“起承轉合”式教學法。

1 計算機類課程課堂教學面臨的困境

雖然教學模式改革探索在許多院校取得了顯著成效，但傳統教學模式和教學方法在課堂教學中依然普遍存在。即使某些課程進行了教學模式改革，也仍然面臨著一些問題。

1.1 學生興趣點低

學情分析是課程設計和教學方法選擇的重要參考方面，學生的個性特點、興趣愛好則是學情分析的重要因素。目前，計算機類課程的教學對象主要是千禧年左右的新一代學生，受自媒體和新媒體技術的影響明顯，具有個性張揚、愛好廣泛、接受新事物能力強等特點。然而，當前在許多高校計算機類課程的課堂實訓中，傳統“填灌式”“照本宣科”式教學方法還不同程度的存在，這些方法很難調動學生的興趣點，使其集中注意力，積極參與課堂。

1.2 課堂參與度低

在一些基礎和專業基礎類計算機課程的課堂教學中，學生的課堂參與度偏低是一個普遍存在的問題。一方面由于教學條件和教學資源的限制，偏重基礎類課程的理論部分授課環節通常采用大班化教學模式，時間短、人數多，學生的課堂有效參與度很難得到有效保障。另一方面，教師在教學內容的呈現方式和教學方法手段的設計上，沒有新意，難以調動學生課堂參與的積極性。此外，學生個人注意力不集中、自我要求不夠嚴格也是一個重要方面。

1.3 學習任務量重

在某些開展課堂教學模式改革探索的高校，一些新的教學理念、教學方法被大量引入課堂教學中，例如慕課教學，要求學生利用課下時間通過慕課平臺完成基本內容的學習，課堂上主要針對學生在學習中存在的問題進行深度剖析和釋疑。再如研討式教學，要求學生利用課下時間研讀相關文獻，提煉基本觀點，制作交流幻燈片等，在課堂上圍繞課堂主題進行集中交流研討。這些教學方法具有一定新意，在一定程度上能取得傳統教學方法難以取得的成果。然而，學生的學習任務量陡然增加，大量擠占課下時間，不利于學生的全面發展。

綜合上述分析，要破除當前計算機類課程課堂教學面臨的困境，需要根據學生的個性特點設計教學方法，通過激發學生的學習興趣，充分調動學生課堂參與的積極性，在不顯著增加學生學習任務量的前提下，立足于課堂時間，達到預定的教學目標。

2 “起承轉合”式教學法

為達到課堂教學中激發興趣點、調動積極性、控制任務量的目的，將戲劇創作中慣用的“起承轉合”手法引入課堂教學中，通過將教學過程分解為“起、承、轉、合”4 個階段，各階段緊密銜接、環環相扣，共同服務于整體教學目標。

2.1 教學理念

“起承轉合”屬于藝術創作的架構技巧，廣泛應用于詩歌和散文的創作中?！掇o海》對“起承轉合”做了較為通俗的描述：“起”是開端，“承”是承接上文加以申述，“轉”是轉折，“合”是結束全文。當前，已有學者將“起承轉合”手法運用到散文分析[9]、課堂結構設計[10]當中，取得了較好的效果。從教學理念來看，“起承轉合”式教學法充分體現了以教師為主導與以學生為主體相統一的現代教學理念。通過對課堂進行階段劃分，以符合學生對客觀事物認知的方式對課堂進行建構，輔以相應的教學實施策略，最終達到消化知識、理解原理、掌握方法、學會運用的目的。

2.2 教學步驟

“起承轉合”式教學法包含4 個基本教學步驟。

第1 步是“起”，即引入問題，引起興趣。這一步驟雖然時間相對較短，但其意義非同凡響?！皩дn”導得好不好，在一定程度上影響到一堂課的好壞。這一階段需要結合課堂教學內容進行精心設計，可以采用課前小任務、互動游戲、時事熱點等多種形式進行課堂引入，其基本要求是“緊扣主題、先聲奪人”。

第2 步是“承”，即承接問題，引向深入。這一步驟主要是對“起”階段的現象進行剖析，揭示其背后蘊含的基本原理或理論問題。顧名思義，“承”是承上啟下的意思，通過這一階段的承接和申述，提煉課堂需要解決的基本科學問題或者揭示現象后面的基本科學原理，可以采用啟發式、引導式或問題牽引式的方法進行教學，其基本要求是“抽絲剝繭、撥云見日”。

第3 步是“轉”，即深入問題，啟發思考。這一步驟的主要任務是對需要解決的關鍵科學問題進行層層分析、探究本質，得到解決問題的基本思路、基本方法。這一階段往往涉及關鍵理論的證明、核心公式的推導、解決方案梳理等，從時間角度來看，通常占據4 個步驟里面的首要位置，可以采用微課教學、情境教學、板書推導等多種輔助手段，其基本要求是“直擊本質、深入淺出”。

第4 步是“合”，即回歸問題，前后呼應。這一步驟通常涉及對課堂引入階段所應用的案例、所列舉的現象、所提出的問題等進行回歸，進一步揭示案例背后的原理、現象背后的本質、問題背后的解決方案。這一階段不能僅僅停留于對課堂引入階段的問題解決，需要進一步泛化拓展，得出更為一般的結論，可以采用設問式、參與式等教學策略進行輔助教學，其基本要求是“前后呼應、拓展延伸”。

3 課堂實訓分析

以數字圖像處理課程中直方圖均衡化內容為例，“起承轉合”式教學法在課堂實訓中的具體運用流程如下。

3.1 起——課堂導入

起，即課堂導入。在導課時，首先通過幻燈片展示課前學生隨手收集并提交的視覺效果不理想的照片。引導學生將照片歸納為曝光過度、曝光不足和濃霧條件下三大類。啟發學生聯系實際生活中最熟悉的照相攝像設備和娛樂應用軟件，進而以設問方式拋出問題：有沒有什么簡單有效的辦法能夠實現這一類圖像的增強呢？這就是本節課將要學習的直方圖均衡化內容。那么什么是直方圖？它又是如何實現圖像的增強的呢？

這一階段時間控制在3～5 分鐘以內為宜，有課下與課上的銜接，有理論問題與實際現象的聯系，能夠較好地激發學生的興趣，調動學生的課堂參與積極性。

3.2 承——問題順承

承，即問題順承。通過提前制作的微課視頻，從生活中最常見的圖像實例出發，生動形象地講解直方圖的概念，分析不同圖像之間直方圖的主要區別，為后續講解直方圖均衡化的基本原理打下基礎。在直方圖的基礎上，微課進一步講解累積直方圖的概念，分析直方圖和累積直方圖之間的關系。整個微課約3 分鐘左右，強烈的視覺沖擊、輕快的理論講解節奏，較好地適應了學生自媒體時代碎片化知識吸收的特點。

微課結束，教師在幻燈片上進一步引導學生梳理直方圖和累積直方圖的特點，特別對累積直方圖“單調不減”和“有界”的特點進行突出顯示。在此基礎上，結合微課視頻引入一個課堂互動游戲。在幻燈片上給出曝光不足、曝光過度、某一區間灰度聚集和灰度分布均衡的四幅圖像，同時隨機順序給出上述4 幅圖像的直方圖，要求學生進行“連連看”。以此調動學生的課堂參與度，夯實核心原理講解前的理論儲備。

游戲結束，指定學生對游戲內容進行總結，教師稍作點評，得出結論：直方圖分布均勻的圖像具有較好的視覺效果，即可以通過對圖像進行變換，使得變換后的圖像對應的直方圖分布均勻，達到增強圖像的目的。

3.3 轉——問題深入

轉，即問題深入。通過上一階段微課學習和課堂游戲，看似得出了解決問題的方法，但實則是引入了更深入的問題：如何設計直方圖變換的函數。

這是一個比較寬泛的問題，需要教師靈活運用教學方法啟發引導學生進行分析。通常而言，可以從變換函數應當滿足的基本要求入手，歸納出3 個基本要求：單調、有界、均勻分布。這里很容易與前面分析得到的累積直方圖“單調不減”和“有界”的特點聯系起來，進而拋出問題：累積直方圖會不會就是我們需要尋找的直方圖均衡化函數呢？分析可知，只需要證明累積直方圖的輸出滿足均勻分布即可。這樣一來，不僅思路清晰明了，還培育了學生留心觀察、及時總結、大膽猜想、小心求證的科學素養。

證明的推導過程需要配合使用板書，也可點名基礎較好的學生上講臺進行證明。證畢，結合課前制作的演示動畫，進一步形象說明為什么累積直方圖的輸出服從均勻分布，進一步加深學生對重難點問題的理解。

爾后，即可對直方圖均衡化的基本步驟進行歸納總結，結合實際例題進行直方圖均衡化的計算過程強化練習。

3.4 合——問題回歸

合，即問題回歸。在學生掌握基本計算方法的基礎上，引導學生對課堂引入階段所列圖像增強的問題進行分析，通過幻燈片給出均衡化前后的直方圖對比和圖像增強效果，圓滿解決之前所提出的問題，形成閉環。

在這一階段，需要進一步對內容進行拓展，例如彩色圖像直方圖均衡化的實例講解，通過均衡化前后彩色圖像顯著的效果對比，強化學生對直方圖均衡化效果的理解。同時引導學生思考濃霧圖像的增強方法等，在此基礎上給出課后拓展學習的方向，供學有余力和感興趣的學生進行課后拓展學習。

在某種程度上說，“合”，雖然合上了當前課堂的一扇門，但卻給學生打開了一扇新的窗，激發學生對新問題的探索永無止境。

4 建 議

“起承轉合”式教學法是對課堂進行建構的一種思路，將課堂以符合新時代學生認知規律的方式進行設計，輔以恰當的教學實施策略，以期達到預定教學目的。在實際課堂教學使用過程中，有如下建議。

4.1 按綱施教

在課程開始之前需要對課程進行認真的設計，從課程性質地位、基本學情分析、內容組織安排、教學方法設計、實施策略選擇等方面，對教學大綱進行細化落地，制定詳盡的教學實施計劃。需要指出的是，“起承轉合”式教學法并不一定適合所有內容的教學，要根據不同教學內容，設計恰當的教學方法。在實際教學過程中，要嚴格落實按綱施教。

4.2 因材施教

“起承轉合”式教學法僅僅是對課堂的一種宏觀設計，以故事的形式來呈現所需要講解的教學內容。至于每一個環節的具體落實，需要針對教學對象的個性特點和興趣愛好進行針對性的實施策略選擇，例如采用微課式教學、設計課堂游戲等。只有根據不同學生的特點進行針對性的教學策略選擇，才可能最大限度的發揮“起承轉合”式教學法的優勢。

4.3 彈性施教

每一個教學環節的時間劃分并不是固定不變的，需要根據不同教學對象、不同教學內容進行彈性調整。在每一個小環節里面，又可以進一步劃分“起承轉合”小環節，其最終都是服務于消化知識、理解原理、掌握方法、學會運用的目的。

5 結 語

“起承轉合”式教學法通過將教學過程分解為緊密銜接、環環相扣的4 個階段，對于破解當前計算機類課程課堂教學中面臨的難題具有積極作用。作為符合新時代青年學生認知規律的教學方法，“起承轉合”式教學法在計算機類課程的課堂教學中具有一定的推廣應用價值。