一种基于建构主义的计算机课程课堂教学设计新方法

姜丹　杨健　徐东

摘 要：传统的教学模式总是致力于研究如何提高教学质量，如何完善教学策略，过于注重“教”而忽略“学”。虽然近年来教学改革不断推进，不断涌现很多新的教学理念、教学模式，但是由于计算机课程本身的特殊性，使得计算机课堂教学陷入沉闷乏味的、强迫灌输的、低效率的泥潭。本文在深入研究建构主义学习理论和计算机课程本身特点的基础上，针对当前计算机课程课堂教学存在的问题，提出符合计算机课程特性的教学设计，在教学实践中具有积极的指导意义。

关键词：建构主义；传统教学模式；教学策略；教学设计

中图分类号：TP391 文献标识码：A

Abstract：The traditional teaching mode is always dedicated to the research of how to improve the quality of teaching，how to improve the teaching strategies.Excessive focus on “teaching”，and ignore the “learning”.Although in recent years，the improvement of the further education， many kinds of educational pattern formed，but because of the particularity of computer course itself，the computer teaching classroom is t tedious，low efficiency.Based on the in-depth study of the construction constructivism theory and the characteristics of computer courses，aiming at the existing problems in teaching computer courses，it proposes the teaching design conform to the characteristics of computer course，and it has positive guiding significance in teaching practice.

Keywords：constructivism；the traditional teaching mode；teaching strategies；instructional design

1 引言（Introduction）

虽然近年来，教育者一直研究如何改善教学，不断推出新的教学模式，但是在计算机课程教学中，往往仍然采取先介绍基本概念，再介绍语法规则，然后给出实例这样的教学模式，这种方式固然严谨，但是也禁锢了学习者的思维，不利于学习者编程思想的培养。如何进行全新的、有效的教学设计亟待解决。

2 建构主义（Constructivism）

2.1 什么是建构主义

建构主义（constructivism）的最早提出者J.Piaget（皮亚杰）从内因与外因相互作用来研究儿童的认知发展过程，认为儿童是在与外部环境相互作用的过程中，逐步建构起关于外部世界的知识，从而使自身的内在认知结构得到发展，其发展涉及到了四个方面：图式、同化、顺应、平衡。图式即认知结构，或者说是由经验构成的网络。平衡是指认知个体通过自我调节机制，使得认知结构从一个平衡状态发展到另一个平衡状态的过程。同化是指吸收外部信息融合到已有的内在认知结构中；顺应是指内在的认知结构随着外部环境的变化而变化、重组的过程；同化是认知结构在数量的扩充，而顺应则是认知结构在性质的改变；这二者正是认知个体的内在与外部环境相互作用的表现，认知个体通过同化与顺应这两种方式与外部环境逐步形成平衡。同化过程在保持已有平衡基础上扩充认知结构，并不会破坏已有的平衡，而当新信息不能被同化时，平衡被破坏，顺应过程就会寻找新的平衡，在“平衡——不平衡——新平衡”这个循环过程中，个体的认知结构得到进一步丰富和提高，最终完成意义的建构。

2.2 建构主义的学习理论

建构主义认为，知识是学习者在一定的情境下，借助教师和学习伙伴的帮助，利用必要的学习资源，通过意义建构的方式获得的。“情境”“协作”“会话”和“意义建构”是学习的四大要素。在建构主义的学习环境下，教学设计要创设有利于学习者意义建构的情境，这种情境有助于学习把握知识结构；协作学习是一种通过小组或者团队的形式进行学习的一种策略，学习者在学习的全过程中相互协作，互相促进，既是一种学习过程，也是一种学习方法；会话是协作过程中的不可缺少环节，可以是学习小组成员之间的商讨，也可以是学习者的自我商谈；所谓意义建构是学习者深刻理解事物的性质、规律以及事物之间的内在联系，并在大脑中长期存储形成“图式”，是整个学习过程的最终目标。总之，学习者在预先设定好的情境下，通过会话等相互协作，相互协商，完成意义的建构。

建构主义的学习方法，以学习者为学习的主体，以教育者为主导。学习者是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而教育者是意义建构的帮助者、促进者。学习者在学习过程中主动去搜集信息和资料，积极分析问题，提出各种假设并努力加以验证，把当前所学习内容反映的事物尽量和自己已有的知识结构相联系，并认真地思考，主导完成意义的建构。教育者运用各种手段激发学习者的兴趣，创设适当的情境，组织协作学习，开展讨论与交流，合理指导，帮助学习者建构当前所学知识的意义。

比较成熟的教学方法主要有支架式（Scaffolding Instruction）、抛锚式（Anchored Instruction）、随机进入（Random Access Instruction）。

支架式教学由以下几个环节组成[1]：

（1）搭建脚手架：根据当前学习内容，建立概念框架。

（2）创建情境：将学习者逐步引入创设的学习情境。

（3）独立探索：首先由教育者启发引导，然后让学习者自己去发现探索，在整个过程中，教育者要适时、适当提示帮助，帮助学生沿着概念框架逐步攀升。

（4）协作学习：可以是小组内的协商、讨论，也包括学习者内在的自我协商自我讨论。学习小组的协作学习注重沟通和分享，在集体智慧中完成意义建构。自我的协作学习旨在学习者的自我总结自我提升。

（5）效果评价：此次学习过程是否成功完成意义建构，是否提升了学习者的自主学习能力。

抛锚式教学由以下几个环节组成[2]：

（1）创设情境：创设问题情境，逐步引导学习者进入问题情境。

（2）确定问题：所谓的“锚”就是问题，“抛锚”就是确定问题，抛出问题，启发学习者思考探索。

（3）自主学习：学习者针对上一环节所抛出的问题，独立思考，独立探索，自主学习，教育者要适当给予指导帮助。

（4）协作学习：通过讨论学习、交流分享，不断地加深对当前问题的理解，独立解决问题。

（5）效果评价：观察学习者独立解决问题的过程，及时给予评价和帮助，帮助学习者不断地自我提升。

随机进入式即学习者带着不同的学习目的、不同的侧重点，通过不同的方式、不同的途径进入同样的学习内容，从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识与理解，多次进入使得学习者获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃[3]。

3 计算机课程的特点及课堂教学中存在的问题 （The feature of computer courses and the problems in the teaching）

现有计算机课堂教学中存在的问题，不仅有其他课程教学普遍存在的问题，比如教学与实践脱节严重、教学内容层次化不足不能因材施教、课程设计枯燥乏味，导致学习者学习兴趣不足等，还存在由于计算机课程本身的特点而带来的特性问题。

计算机课程与传统的物理、化学等课程不同，不能遵循人的自然思维去学习，必须站在计算机的角度思考问题，遵循计算机的规则解决问题，整个思维方式与学习者从小建立起的思维方式截然不同，以致学习者无法融入到计算机世界。所以其他课程教与学的方式忽视了思维方式的培养，并不适用于C语言等计算机编程语言的课堂教学。

在计算机课程的学习过程中，掌握基本概念及语法规则是基础，而程序设计则是能力层面的问题。现在的计算机课程教学往往过分强调基本概念及语法规则，而忽略程序设计能力的培养和提升，忽视了编程思想的培养及动手能力的提高。例如C语言教学中的循环结构，大多数教师进行教学设计的过程中往往先介绍循环结构的基本结构、语法规则，接下来给出简单示例，叫学生模仿之。这种教学方式固然存在简单、严谨等优点，但是却克制了学生的积极性，被动的接受知识，不利于自主学习能力的培养，也不利于开发学生的潜能，提升创新能力[4]。

4 计算机语言课堂教学设计创新（The innovation of the computer courses design）

4.1 基本思想及创新点

在建构主义理论的基础上，结合计算机编程语言课程的学科特点，进行全新的、生动的、有效的课堂教学设计，在设计中主要突出学习者的主体地位，教师只是帮助者、引导者、促进者，主要创新点是“双线索式头脑风暴法”。以C语言的循环结构教学设计为例，在学习循环结构之前给出明确的任务，譬如给出“采用循环结构编写程序，确定多人中谁是犯罪嫌疑人？”这个例子，不但极大地激发了学习者的学习兴趣，并且以此为整个课堂设计的事务线索，结合以循环结构程序设计方法为知识线索，使得学习者循着事务线索逐步推进知识线索的探讨，随着知识线索的推进又更进一步深化事务线索，二者紧密结合，相辅相成，紧紧抓住学习者的思考方向，逐步形成编程思维，在解决实际事务的同时完成知识方法的学习，并学会运用所学知识方法解决实际问题。同时在学习过程中引入“头脑风暴”的概念，以小组为单位，通过无限制的自由联想和集体讨论，畅所欲言，相互感染，形成热潮，激发灵感，引导学习者沿着事务线索和知识线索这双线索逐步展开讨论、实作、总结、再讨论、再总结、再实作……最终得出结论“谁是犯罪嫌疑人”，完成事务线索，并且掌握循环程序设计方法，形成意义的建构，整个过程中教育者注意引导学习者创建计算机的思维方式，注重编程思想的培养。

综上所述，教学设计的基本思想和创新点如图1所示。

4.2 教学设计实施环节

（1）创设情境，给出案例，确定问题，引导学生思考如何解决问题。

（2）主持学生初步讨论，建立概念模型，建立逻辑思维方式。

（3）给出知识背景，提供程序设计方法的规则及示例，引导学生积极讨论，主持讨论，总结知识点、语法规则及设计方法。

（4）采用头脑风暴式进行深入讨论，通过讨论过程中激发的个人竞争意识以及热情渲染带动的联想反应，引导学生如何使用提供知识点解决案例中的实际问题。

（5）讨论之后，进行小总结，初步给出编程方案并上机实作，逐步调试程序。

（6）重复第四第五环节，直至得出结论。如图2所示。

（7）效果评价。通过个人总结和小组总结，评价两方面内容，一方面是学习过程和学习效果的评价，一方面是学习能力的评价，帮助学习者不断地自我提升。

5 结论（Conclusion）

建构主义学习理论以学习者为主体，倡导学习者在教育者创建的学习情境下，独立地探索，进行自主的、协作的学习，有利于学习者对新知识的建构，提升自主学习能力。本文在建构主义学习理论的支撑下，引入双线索教学法及头脑风暴的模式，大大提高了学习者的学习效率，取得了很好的学习效果。

参考文献（References）

[1] D.H.Schunk，B.J.Zimmerman.陈嘉皇，等，译.自我调整学习[M].北京：心理出版社，1994.

[2] Scott W. Vanderstoep，Paul R.Pintrich. Learning to Learn： TheSkill and Will of College Success [M].Prentice Hall，2nd Revisededition，2007.

[3] 吴良根.随机进入教学：模式及实例分析——建构主义理论视阈下[J].教育研究与评论（中学教育教学），2011（10）：141-143.

[4] 唐红杰.C语言循环结构教学探讨[J].软件工程师，2014（10）：49-50.

作者简介：

姜 丹（1982-），女，硕士，讲师.研究领域：数据挖掘.

杨 健（1971-），男，博士，副教授.研究领域：项目管理.

徐 东（1972-），女，硕士，讲师.研究领域：计算机视觉与图像处理.