基于5E 模式的职业教育计算机专业教学改革策略研究

袁竞

摘要：5E 教学模式关注于以学生为主体的主动探究与自主知识构建，文章从5E 模式的过程和对计算机专业课教学的启发入手，讨论了在计算机专业课的教学过程中5E 模式的实施策略，并以网络组建课程的章节教学为例，探讨了5E 模式的实施效果。

关键字：5E 教学模式；计算机教学；策略

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）06-0114-03

0 引言

计算机专业的课程涵盖面较为广泛，包含了程序设计、数据库、计算机网络、操作系统等，各门课程有其侧重的知识领域与专业特点，但在教学方法上大体相同，且教学模式较为固化[1]。当前在职业教育中较为提倡教、学、做一体化的教学模式[2]，在一定程度上实现了理论教学与实践教学的结合，但同时也带来了新的问题，学生习惯于处理给定环境下的问题，而对于新出现的问题会束手无策，这并不利于需要面对迅速发展的计算机行业的专业人才的培养。5E教学模式自21世纪引入我国以来，备受教育领域的重視，在生物、化学、数学、地理、英语等学科的教学过程中得到了教学实践。在计算机专业课的教学中，5E教学模式同样得到了一定范围的应用，取得了一定的成果，并对职业教育计算机专业课程的教学工作有一定的启发与借鉴作用。

1 5E 模式的内涵

1.1 5E 模式的组成

5E教学模式是美国生物科学课程研究组成员R.Bybee等人基于建构主义学习理论和概念转变理论所开发的探究教学模式，强调学习的主体是学生，教师是学习的引导者[3]。5E教学模式注重学生动手操作实践能力，要求学生能够运用调查、实验等方法解决实际问题，主要通过合作学习、小组谈论等形式对知识完成理解与建构的过程，其将课堂教学划分为五个环节——引入、探究、解释、迁移以及评价[4]。

吸引环节主要通过情境创设，引入新知识，并与实际问题、已学知识、固有概念等产生联系，引发区别、矛盾、冲突等，从而激发学生主动探究原因的好奇心，为实现学生主动建构知识这一目的奠定基础。从知识建构的角度出发，吸引环节最好的方式即是通过能够由学生自己动手的实验、操作等问题出发，因此5E教学模式较适合于以计算机专业为代表的理工类专业课程。探究环节是5E教学模式实现学生为学习主体的重要环节，学生在该环节中完成知识的主动获取与建构。在该环节中，学生主要通过动手实验、运用现有的知识体系框架、已掌握的操作技能，对在吸引阶段中产生的疑问、问题、矛盾进行实验或是验证性的解决，进而归纳、总结出新知识、新方法与新结论。教师则主要扮演引导者的角色，组织学生完成小组讨论，引导学生完成真实有效的探索实践，并在这个过程中记录学生的有效探究方法、尽可能暴露学生存在的问题，为下一个环节做好准备工作。解释环节是衔接前后环节的关键步骤。解释环节中教师引导、主导的侧重性更强，需要给予学生充分的观察、探索与归纳的时间，引导学生通过已知的知识对探究环节的结果进行解释，并得出较为一般性的结论，在这个过程中教师除了引导也可进行适当补充讲解。解释环节的主要任务是帮助学生将上一环节中的新知识、新技能明确化、理论化，进而建立新旧知识之间的联系，完成新知识内化的过程。如果说解释环节是知识的内化环节，迁移环节则是知识的延伸拓展环节，以帮助学生将刚获取的新知识应用于新的问题、新的场景之下。该环节中教师需要继续进行引导，帮助学生理解消化新知识，使其能够与原有知识相融合，构建新的知识与技能体系，并设计新的应用场景，使学生在实践与探索新问题的解决过程中扩充知识体系的深度与广度。评价环节是5E教学模式下的评估环节，以评估学生对新知识的理解与掌握情况、应用新知识解决实际问题的能力为主要内容。鉴于5E教学模式强调学生为中心，以合作学习、小组讨论为主要模式，那么在评估中可以采用学生互评与教师评价相结合的模式进行。学生互评侧重于过程评价，评估各组成员在各个教学环节中的参与程度、积极程度以及贡献程度；教师评价侧重于终结性评价，评估学生个体在教学段落完成后，对于知识与技能综合掌握与应用的熟练度。

1.2 5E 模式对于计算机专业课的启发

5E教学模式的基本特征可以概括为中心+动力+ 内容三部分内容[5]。中心即是指以学生为中心，动力是指将新旧知识之间的冲突、旧知识无法解决新问题的矛盾作为知识建构的动力，内容则是指学生需要扩充自己的知识体系、完成技能的实际应用。

相较于传统的教学方式，5E教学模式加强了学生自主探究能力的训练、强化了知识应用场景和技能解决问题的观念，同时在形式上通过合作探究使学生的团队精神得到了锻炼。5E教学模式的优点，或者说5E教学模式区别于传统教学方式的特点，对于计算机专业课程的教学有着较大的促进作用，其本质与内涵契合于互联网精神。互联网时代下，计算机行业对于从业人员的实践能力提出了较高的要求，这里所讲的实践能力包含两层意思：面对新环境、新局面、新变革的适应能力以及研究新问题、解决新问题的能力。计算机行业发展迅速，这就要求从业者具有较强的适应能力，同时又不乏对于新局面的好奇心与求知欲，这正对应了5E教学模式特征中“动力”这一要素；面对新变革，寻求解决办法、新的发展方向、新的应对策略，使得自身能够在行业中立于向上发展的位置，这是计算机行业对于从业者的要求，这也正对应了5E 教学模式特征中“内容”这一要素；计算机行业的发展最后的落脚点依然在“人”的身上，倡导技术为人所用、服务于人，这一点亦契合了5E教学模式特征中“中心”的概念。因此，5E教学模式对于计算机专业人才的培养有着较为积极的正向促进作用。

2 5E 模式在计算机专业课教学中的实施策略

2.1 尊重学生的主体地位，充分发挥学生的主动性

5E教学模式的应用首先必须从学生具体学情出发。职业教育阶段的学生逻辑思维能力不断增强，在对新鲜事物充满好奇心的同时又较容易接受新理论、新概念，因此在教学过程中一方面要尊重学生的主体地位，另一方面又要充分发挥学生的主体性。在5E 教学模式的五个环节中，除了吸引环节主要由教师主导外，其余四个环节，活动主体均为学生。结合计算机专业课程的相关内容来看，探究环节需要学生分析案例、主动研究、得到方案，例如在程序设计课程中，需要学生在探究环节得到案例问题的解决算法；在计算机网络课程中，学生在探究环节中需要得出网络拓扑、网络搭建的方案；在数据库课程中，学生需要探索出数据库设计或是查询设计的方案。解释环节需要学生对探索环节中得到的方案进行总结与归纳，得到一般性的结论，如程序设计案例的通用算法、网络搭建的通用方案、数据查询的一般语句格式等。迁移环节则需要学生将上一环节得到的一般性结论，再次运用到具体的新问题中，如编写新程序段解决类似问题、对于类似的网络环境设计新的网络搭建方案、增加新的查询条件从数据库中查找类似的数据。纵观5E教学模式的各个环节，只有通过各环节的具体实践操作，调动学生参与教学活动的积极性，其主体地位才能得到体现、主动性得以充分发挥，从而体现5E教学模式的内涵价值。

2.2 以能力培养为导向，提升学生的综合素养

能力自我的提升既是职业教育对于人才培养的要求，也是计算机行业对于从业者的内在要求。5E教学模式中，通过各个环节的教学设计，学生的理解能力、抽象能力、建模能力、知识迁移能力、应用能力与评价能力得到了锻炼。探究环节中学生围绕引入情境中的问题展开，因此需要分析问题的含义、将问题抽象成对应的数据模型、建立与已有知识体系之间的联系，进而形成问题解决的初步方案。可以看到，探究环节以锻炼学生的理解能力、抽象能力和建模能力为主。解释环节中学生需要对初步形成的问题解决方案的思路进行解释，并在此基础上归纳出一般性的算法模型、语法格式、语句顺序、结构图表等。更进一步的是需要将归纳总结结果，即本节课程的教学新知与已有知识建立联系，扩充自身的知识框架。在解释环节，学生的抽象能力得到了加强，归纳能力得到了培养，自身知识的建构能力得到了塑造。迁移环节中，学生需要利用在解释环节中得到的一般性结论，解决新环境中的新问题。迁移环节中锻炼了学生知识迁移的能力，换句话说是知识应用的能力。评价环节需要学生衡量自己的思路、方法和方案，同时与同学的进行比较，在这个环节中锻炼了学生的判断能力、评估能力。从计算机行业的发展角度来看，其对于从业者有较高的综合素质的要求，充分发挥5E教学模式各个环节的驱动作用，能够有效培养计算机专业学生工科类逻辑思维、实践操作的能力。

2.3 利用多种教学方法拓展5E 模式外延，丰富学生课堂体验

5E教学模式仅是一种课堂教学的形式，在具体教学实施过程中依然需要运用具体的教学方法让教学内容得以落实。具体使用哪种教学方法，需要依据专业课的特点进行选择，同时，在5E模式的各个环节中可以使用多种教学方法，以丰富学生的课堂学习体验。如在程序设计课程中，可以使用案例演示法进行情境创设、引入新问题，然后通过任务驱动法由学生完成解释环节的算法模型构建以及迁移环节的新程序段编写；在计算机网络课程中可以通过分组讨论法，先由学生以小组讨论的形式完成网络拓扑结构方案的建设，然后再以任务驱动法要求学生将拓扑方案应用于具体的网络环境要求中，并给予相应的调整以适应具体的应用需求；在数据库相关课程中，可以先通过案例演示法让学生知晓当前数据库的结构以及运行情况，然后通过任务驱动法要求学生完成相关数据的查询操作等。在5E模式的评价环节中，涉及组内评价与组间评价，分组教学的方式较为合适，当然还可以辅以组间竞赛、组内竞赛的形式，在调动学生积极性的同时丰富课堂体验。

3 教学案例分析

3.1 教学流程设计

在教学实践中，以网络组建课程中“VLAN的划分”这一小节为例。该小节的教学目标是要求学生能够理解VLAN的作用、交换机中VLAN划分的方法以及交换机访问控制的使用方法，针对这样的目标，在5E模式的各个环节中教学活动的设计和所使用的教学方法如表1所示。

3.2 教学效果分析

为衡量5E教学模式在“VLAN的划分”这一小节的教学中的应用效果，在计算机专业同年级的两个平行班中进行了实验。当然，学生个体能力的提升是较难以量化评估的量，因此在课堂教学中以过程化的行为观察来替代，具体观察内容如表2所示。

从观察结果中可以看到，5E模式下学生总体的参与度与积极性得到了一定的提升；分组探索、小组讨论的效果优于传统模式，因此任务提交的人数与正确率得到了小幅提高；在评价环节中，自我评价与互评的参与率得到了提升，学生总体的自我表达欲得到了一定的释放。

4 结束语

5E教学模式聚焦于以学生为主体的教学活动设计，对于计算机专业课程的教学来讲是一种以提升学生能力为目标的教学尝试，除了应用于计算机网络的相关课程外，笔者也在程序设计、数据库构建等课程的教学中进行了应用，对于课程教学效果均有一定提升。当然，检测学生知识与技能掌握的真实情况需要通过教学评价和具体环境下的技能应用，这是5E教学模式在教学活动应用后需要进一步研究的内容。

参考文献：

[1] 童加斌.高职教学改革：探索与实践[M].南京：东南大学出版社，2010：10-45.

[2] 李克东.教育技术研究方法[M].北京：北京师范大学出版社，2001.

[3] 王健，李秀菊.5E教学模式的内涵及其对我国理科教育的启示[J].生物学通报，2012，47（3）：39-42.

[4] 张敬南.基于5E教学模式的典型教学案例应用[J].电气电子教学学报，2016，38（5）：75-77，107.

[5] 吴成军，张敏.美國生物学“5E”教学模式的内涵、实例及其本质特征[J].课程·教材·教法，2010，30（6）：108-112.

【通联编辑：李雅琪】