基于5E 模式的職業教育計算機專業教學改革策略研究

袁競

摘要：5E 教學模式關注于以學生為主體的主動探究與自主知識構建，文章從5E 模式的過程和對計算機專業課教學的啟發入手，討論了在計算機專業課的教學過程中5E 模式的實施策略，并以網絡組建課程的章節教學為例，探討了5E 模式的實施效果。

關鍵字：5E 教學模式；計算機教學；策略

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）06-0114-03

0 引言

計算機專業的課程涵蓋面較為廣泛，包含了程序設計、數據庫、計算機網絡、操作系統等，各門課程有其側重的知識領域與專業特點，但在教學方法上大體相同，且教學模式較為固化[1]。當前在職業教育中較為提倡教、學、做一體化的教學模式[2]，在一定程度上實現了理論教學與實踐教學的結合，但同時也帶來了新的問題，學生習慣于處理給定環境下的問題，而對于新出現的問題會束手無策，這并不利于需要面對迅速發展的計算機行業的專業人才的培養。5E教學模式自21世紀引入我國以來，備受教育領域的重視，在生物、化學、數學、地理、英語等學科的教學過程中得到了教學實踐。在計算機專業課的教學中，5E教學模式同樣得到了一定范圍的應用，取得了一定的成果，并對職業教育計算機專業課程的教學工作有一定的啟發與借鑒作用。

1 5E 模式的內涵

1.1 5E 模式的組成

5E教學模式是美國生物科學課程研究組成員R.Bybee等人基于建構主義學習理論和概念轉變理論所開發的探究教學模式，強調學習的主體是學生，教師是學習的引導者[3]。5E教學模式注重學生動手操作實踐能力，要求學生能夠運用調查、實驗等方法解決實際問題，主要通過合作學習、小組談論等形式對知識完成理解與建構的過程，其將課堂教學劃分為五個環節——引入、探究、解釋、遷移以及評價[4]。

吸引環節主要通過情境創設，引入新知識，并與實際問題、已學知識、固有概念等產生聯系，引發區別、矛盾、沖突等，從而激發學生主動探究原因的好奇心，為實現學生主動建構知識這一目的奠定基礎。從知識建構的角度出發，吸引環節最好的方式即是通過能夠由學生自己動手的實驗、操作等問題出發，因此5E教學模式較適合于以計算機專業為代表的理工類專業課程。探究環節是5E教學模式實現學生為學習主體的重要環節，學生在該環節中完成知識的主動獲取與建構。在該環節中，學生主要通過動手實驗、運用現有的知識體系框架、已掌握的操作技能，對在吸引階段中產生的疑問、問題、矛盾進行實驗或是驗證性的解決，進而歸納、總結出新知識、新方法與新結論。教師則主要扮演引導者的角色，組織學生完成小組討論，引導學生完成真實有效的探索實踐，并在這個過程中記錄學生的有效探究方法、盡可能暴露學生存在的問題，為下一個環節做好準備工作。解釋環節是銜接前后環節的關鍵步驟。解釋環節中教師引導、主導的側重性更強，需要給予學生充分的觀察、探索與歸納的時間，引導學生通過已知的知識對探究環節的結果進行解釋，并得出較為一般性的結論，在這個過程中教師除了引導也可進行適當補充講解。解釋環節的主要任務是幫助學生將上一環節中的新知識、新技能明確化、理論化，進而建立新舊知識之間的聯系，完成新知識內化的過程。如果說解釋環節是知識的內化環節，遷移環節則是知識的延伸拓展環節，以幫助學生將剛獲取的新知識應用于新的問題、新的場景之下。該環節中教師需要繼續進行引導，幫助學生理解消化新知識，使其能夠與原有知識相融合，構建新的知識與技能體系，并設計新的應用場景，使學生在實踐與探索新問題的解決過程中擴充知識體系的深度與廣度。評價環節是5E教學模式下的評估環節，以評估學生對新知識的理解與掌握情況、應用新知識解決實際問題的能力為主要內容。鑒于5E教學模式強調學生為中心，以合作學習、小組討論為主要模式，那么在評估中可以采用學生互評與教師評價相結合的模式進行。學生互評側重于過程評價，評估各組成員在各個教學環節中的參與程度、積極程度以及貢獻程度；教師評價側重于終結性評價，評估學生個體在教學段落完成后，對于知識與技能綜合掌握與應用的熟練度。

1.2 5E 模式對于計算機專業課的啟發

5E教學模式的基本特征可以概括為中心+動力+ 內容三部分內容[5]。中心即是指以學生為中心，動力是指將新舊知識之間的沖突、舊知識無法解決新問題的矛盾作為知識建構的動力，內容則是指學生需要擴充自己的知識體系、完成技能的實際應用。

相較于傳統的教學方式，5E教學模式加強了學生自主探究能力的訓練、強化了知識應用場景和技能解決問題的觀念，同時在形式上通過合作探究使學生的團隊精神得到了鍛煉。5E教學模式的優點，或者說5E教學模式區別于傳統教學方式的特點，對于計算機專業課程的教學有著較大的促進作用，其本質與內涵契合于互聯網精神。互聯網時代下，計算機行業對于從業人員的實踐能力提出了較高的要求，這里所講的實踐能力包含兩層意思：面對新環境、新局面、新變革的適應能力以及研究新問題、解決新問題的能力。計算機行業發展迅速，這就要求從業者具有較強的適應能力，同時又不乏對于新局面的好奇心與求知欲，這正對應了5E教學模式特征中“動力”這一要素；面對新變革，尋求解決辦法、新的發展方向、新的應對策略，使得自身能夠在行業中立于向上發展的位置，這是計算機行業對于從業者的要求，這也正對應了5E 教學模式特征中“內容”這一要素；計算機行業的發展最后的落腳點依然在“人”的身上，倡導技術為人所用、服務于人，這一點亦契合了5E教學模式特征中“中心”的概念。因此，5E教學模式對于計算機專業人才的培養有著較為積極的正向促進作用。

2 5E 模式在計算機專業課教學中的實施策略

2.1 尊重學生的主體地位，充分發揮學生的主動性

5E教學模式的應用首先必須從學生具體學情出發。職業教育階段的學生邏輯思維能力不斷增強，在對新鮮事物充滿好奇心的同時又較容易接受新理論、新概念，因此在教學過程中一方面要尊重學生的主體地位，另一方面又要充分發揮學生的主體性。在5E 教學模式的五個環節中，除了吸引環節主要由教師主導外，其余四個環節，活動主體均為學生。結合計算機專業課程的相關內容來看，探究環節需要學生分析案例、主動研究、得到方案，例如在程序設計課程中，需要學生在探究環節得到案例問題的解決算法；在計算機網絡課程中，學生在探究環節中需要得出網絡拓撲、網絡搭建的方案；在數據庫課程中，學生需要探索出數據庫設計或是查詢設計的方案。解釋環節需要學生對探索環節中得到的方案進行總結與歸納，得到一般性的結論，如程序設計案例的通用算法、網絡搭建的通用方案、數據查詢的一般語句格式等。遷移環節則需要學生將上一環節得到的一般性結論，再次運用到具體的新問題中，如編寫新程序段解決類似問題、對于類似的網絡環境設計新的網絡搭建方案、增加新的查詢條件從數據庫中查找類似的數據。縱觀5E教學模式的各個環節，只有通過各環節的具體實踐操作，調動學生參與教學活動的積極性，其主體地位才能得到體現、主動性得以充分發揮，從而體現5E教學模式的內涵價值。

2.2 以能力培養為導向，提升學生的綜合素養

能力自我的提升既是職業教育對于人才培養的要求，也是計算機行業對于從業者的內在要求。5E教學模式中，通過各個環節的教學設計，學生的理解能力、抽象能力、建模能力、知識遷移能力、應用能力與評價能力得到了鍛煉。探究環節中學生圍繞引入情境中的問題展開，因此需要分析問題的含義、將問題抽象成對應的數據模型、建立與已有知識體系之間的聯系，進而形成問題解決的初步方案。可以看到，探究環節以鍛煉學生的理解能力、抽象能力和建模能力為主。解釋環節中學生需要對初步形成的問題解決方案的思路進行解釋，并在此基礎上歸納出一般性的算法模型、語法格式、語句順序、結構圖表等。更進一步的是需要將歸納總結結果，即本節課程的教學新知與已有知識建立聯系，擴充自身的知識框架。在解釋環節，學生的抽象能力得到了加強，歸納能力得到了培養，自身知識的建構能力得到了塑造。遷移環節中，學生需要利用在解釋環節中得到的一般性結論，解決新環境中的新問題。遷移環節中鍛煉了學生知識遷移的能力，換句話說是知識應用的能力。評價環節需要學生衡量自己的思路、方法和方案，同時與同學的進行比較，在這個環節中鍛煉了學生的判斷能力、評估能力。從計算機行業的發展角度來看，其對于從業者有較高的綜合素質的要求，充分發揮5E教學模式各個環節的驅動作用，能夠有效培養計算機專業學生工科類邏輯思維、實踐操作的能力。

2.3 利用多種教學方法拓展5E 模式外延，豐富學生課堂體驗

5E教學模式僅是一種課堂教學的形式，在具體教學實施過程中依然需要運用具體的教學方法讓教學內容得以落實。具體使用哪種教學方法，需要依據專業課的特點進行選擇，同時，在5E模式的各個環節中可以使用多種教學方法，以豐富學生的課堂學習體驗。如在程序設計課程中，可以使用案例演示法進行情境創設、引入新問題，然后通過任務驅動法由學生完成解釋環節的算法模型構建以及遷移環節的新程序段編寫；在計算機網絡課程中可以通過分組討論法，先由學生以小組討論的形式完成網絡拓撲結構方案的建設，然后再以任務驅動法要求學生將拓撲方案應用于具體的網絡環境要求中，并給予相應的調整以適應具體的應用需求；在數據庫相關課程中，可以先通過案例演示法讓學生知曉當前數據庫的結構以及運行情況，然后通過任務驅動法要求學生完成相關數據的查詢操作等。在5E模式的評價環節中，涉及組內評價與組間評價，分組教學的方式較為合適，當然還可以輔以組間競賽、組內競賽的形式，在調動學生積極性的同時豐富課堂體驗。

3 教學案例分析

3.1 教學流程設計

在教學實踐中，以網絡組建課程中“VLAN的劃分”這一小節為例。該小節的教學目標是要求學生能夠理解VLAN的作用、交換機中VLAN劃分的方法以及交換機訪問控制的使用方法，針對這樣的目標，在5E模式的各個環節中教學活動的設計和所使用的教學方法如表1所示。

3.2 教學效果分析

為衡量5E教學模式在“VLAN的劃分”這一小節的教學中的應用效果，在計算機專業同年級的兩個平行班中進行了實驗。當然，學生個體能力的提升是較難以量化評估的量，因此在課堂教學中以過程化的行為觀察來替代，具體觀察內容如表2所示。

從觀察結果中可以看到，5E模式下學生總體的參與度與積極性得到了一定的提升；分組探索、小組討論的效果優于傳統模式，因此任務提交的人數與正確率得到了小幅提高；在評價環節中，自我評價與互評的參與率得到了提升，學生總體的自我表達欲得到了一定的釋放。

4 結束語

5E教學模式聚焦于以學生為主體的教學活動設計，對于計算機專業課程的教學來講是一種以提升學生能力為目標的教學嘗試，除了應用于計算機網絡的相關課程外，筆者也在程序設計、數據庫構建等課程的教學中進行了應用，對于課程教學效果均有一定提升。當然，檢測學生知識與技能掌握的真實情況需要通過教學評價和具體環境下的技能應用，這是5E教學模式在教學活動應用后需要進一步研究的內容。

參考文獻：

[1] 童加斌.高職教學改革：探索與實踐[M].南京：東南大學出版社，2010：10-45.

[2] 李克東.教育技術研究方法[M].北京：北京師范大學出版社，2001.

[3] 王健，李秀菊.5E教學模式的內涵及其對我國理科教育的啟示[J].生物學通報，2012，47（3）：39-42.

[4] 張敬南.基于5E教學模式的典型教學案例應用[J].電氣電子教學學報，2016，38（5）：75-77，107.

[5] 吳成軍，張敏.美國生物學“5E”教學模式的內涵、實例及其本質特征[J].課程·教材·教法，2010，30（6）：108-112.

【通聯編輯：李雅琪】