支架式教学在《VB程序设计》课程教学中的应用

吴世雯，刘青萍，穆珺，周燃犀，涂珊

摘 要：VB程序设计课程是高校计算机技术基础的主要教学内容，其教学目标着重于培养学生分析和解决问题的思维能力。文章结合非计算机专业学生的认知特点和VB程序设计课程的培养目标，分析了传统模式下的教学过程存在的问题，借鉴支架式教学中在学习者最近发展区建构概念框架的理论，进行了支架式教学模式各环节在VB程序语言教学中的应用探索，提高了学生学习的自主性和创新性。

关键词：VB程序设计；最近发展区；概念框架；建构

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）18-0108-04

Abstract： VB programming course is the main teaching content of universities' computer technology foundation， aiming to train students' ideation in analyzing and solving problems. Combined with the cognitive characteristics of non-computer majors and the training objective of VB programming， this paper analyzes the existing problems in the traditional teaching mode. Referring to the theory of scaffolding construction in the learner's zone of proximal development， this paper explores the application of scaffolding teaching model in the study of VB programming language. The result shows that it improves the independence and creativity of students' learning.

Keywords： VB programming； zone of proximal development； conceptual framework； construction

当前，随着教育理念的改善和更新，现代教育理论越来越注重调动学生学习的主观能动性以提高教学效果的教学模式和方法。Visual Basic程序设计课程是教育部提出的大学生计算机技术基础的主要教学内容，作为我校公共基础课程，中医药类院校非计算机专业学生的学习兴趣受其专业影响对课程的认识程度不够，难以发挥其学习的主体性。由于课程的逻辑性强、抽象程度高，学生学习该课程时，缺乏理工思维，大大地影响其知识的积累和能力的提升。综上所述，在VB程序设计课程的课堂教学设计中引入支架式教学理论，通过搭建概念框架，可以帮助学生更好地理解理论知识，锻炼其分析和解决问题的计算思维，提高学生编程的实践能力，提升课堂教学效果。

一、VB程序设计课程教学现状分析

随着教育信息化的发展，VB程序设计课程的目的在于培养学生建立系统化和工程化的思维方式解决实际问题的综合能力和素质。课程通过程序设计的语言基础和语句语法结构的理论教学，结合编程实践，加强学生对理论知识的理解，提高学生的实际操作能力。VB程序设计课程教学目前存在的问题如下：

（一）学生缺乏学习兴趣，难以发挥学习主体性

学生作为课堂教学的主体，被动接受新知识的传统学习方式降低了教学的效果和学习的效率。一方面，该课程面向医药类院校非计算机专业学生，学生的学习受到所学专业和思维模式的影响，对课程的重视程度不够。另一方面，传统教学模式下，教师注重讲授理论知识，没有引导学生去了解和感受学习该课程对其综合能力培养的重要性，学生对课程的学习没有形成正确的认识。

（二）课程知识结构系统性强、抽象度高，学生理解和接受程度低

课程中理论概念的抽象程度高，以“填鸭式”的方法介绍各知识点的传统教学方式，教师常着重于单个知识点的讲述，忽略了闡述知识点的原理，在处理各知识点之间的联系以及章节与章节之间逻辑关系时，没有宏观上为学生建立一个系统性强、层次分明的知识体系。因此，学生在学习新知识时，难以做到“知其然，并知其所以然”，不能以系统性、工程性的思维方式将新知识融入自己已有的知识结构中，形成新的知识体系。

（三）理论学习不能与实践过程相匹配，难以达到教学目标

课程采用3课时+3课时的理论与实验教学相结合的模式，授课教师在机房教授实验内容，学生通过实际操作以巩固理论知识。学生往往只着眼于复制实现实践教材上各例题所涉及知识点的编程代码，这种实践模式仅是对单个理论知识点的验证性实验，缺乏整体性和连续性，限制了学生的探索性和创新性，学生很难达到灵活运用各理论知识点解决不同实际问题的教学要求。

二、支架式教学概述

根据欧共体“远距离教育与训练项目”（DGXⅢ）的有关文件对支架式教学的定义，这种教学模式是一种以维果斯基（Lev Vygotsky）“最近发展区”理论为基础，通过认知建构主义理论中“概念框架”（Conceptual Framework）的支撑作用，逐步提高学习者原有认知水平，主动构建知识体系的一种教与学相结合的模式[1]。

维果斯基认为，“最近发展区”是人的认知的两种发展状态之间的距离，即能够独立解决问题的实际发展水平以及在外界帮助下才能够解决问题的潜在发展水平之间的距离[2]。该理论指出，学习者的学习能力能够借助外界帮助，从已有的实际认知水平发展到潜在可以达到的水平。因此，为促进学生认知水平的发展，教学应以学生认知的实际发展水平为基础，在最近发展区为学生提供帮助和支持[3]。支架式教学将这个能够发挥支持作用的外界帮助定义为“概念框架”，建构主义引用建筑行业“脚手架”（Scaffolding）来比喻概念框架的支撑作用[4]。以皮亚杰（J.Piaget）思想为核心的认知建构主义提出：学习者的认知水平在相对平衡、不平衡和新平衡状态的循环中，通过与环境的“同化”、“顺应”两个基本过程，逐步得到发展和完善[5]。同化是认知结构内量的扩充，即学习者在接受新信息或新问题的刺激时，能够把新刺激纳入自己原有知识结构中，此时处于相对平衡状态；顺应是对原有认知结构性质的改变，即学习者现有认知水平不能同化新刺激、发生认知冲突时，因破环原有平衡而需要修改并重组原有知识结构、建构新知识体系，从而达到新的平衡状态。因此，学习者在以原有认知结构建构新事物的过程中，教学应着眼于通过引入不同类型的脚手架并创建其所需学习情境，帮助学生深刻理解事物的性质、规律及事物之间的内在联系，主动建构夯实的知识体系。

综上所述，支架式教学模式的本质在于：教师为学生搭建概念框架，以引导的方式为学生创造理论知识学习的相关情境；学生在现有认知的基础上，以概念框架作为知识学习的基本支架，发挥其学习的主观能动性，逐步完成对新知识体系的自我建构；对于复杂知识的学习，应按照理解、掌握和运用的三级目标将学习任务加以分解，从演绎到归纳，引领学生从初步了解到深入理解。

三、支架式教学在VB程序设计课程教学中的应用

通过分析传统模式下VB程序设计课程教学的现状及存在的问题，对于复杂的结构化编程语言的语法结构及其应用，学生仅仅是被动的接受相关知识，而不能灵活地应用去解决问题。因此，作者借鉴“最近发展区”的思想，从理解、掌握和运用三个目标层面分解复杂的学习任务，从认知建构的角度将支架式教学模式引入到课程教学设计中并组织教学，其教学过程的主要环节如下：

（一）搭建支架

围绕课堂教学内容，在“最近发展区”内搭建概念框架是展开支架式教学的基础。对于编程语言中难以理解的结构化语句的语法结构及其运用，按照知识点的层级结构及其之间的联系，构建层次分明、逻辑清晰的知识结构体系，并以此为基础，搭建作为支撑的“脚手架”是帮助学生理解和掌握结构化语句的有效工具[6]。

学习结构化程序语言，语法结构是大多数非专业学生之前从未接触过、相对陌生的知识。因此，借助学生已有的汉语句式结构的认知搭建一个概念型脚手架，能够帮助学生理解其语法格式，掌握解决问题所需的认识和方法。汉语语句由字、词和相关句式结构按照语法惯例连结而成，结构化编程语句也是由关键字和表达式按照其规定结构组成。以For...Next循环结构为例，其句式结构如下[7]：

For 循环控制变量 = 初始值 To 结束值 [Step 步长值]

循环体

Next 循环控制变量

循环语句结构规定以For开始、Next结束。该句式的基本结构是由for、to、next等关键字和一个描述循环开始与结束的表达式所组成，能够完成一些操作不复杂、但需要反复多次处理的循环执行内容（循环体）。这个概念框架是学生学习结构化程序语言后，能够独立解决问题所需要的外界帮助。借助搭建的概念框架，可以以最直观的方式将知识点展示给学生，通过发挥学生的理性逻辑思维能力，帮助其形成基础知识架构。

（二）创造情境

“情境式”教学是一种常用的教学方法，创建情境服务于学生新知识体系的建构，是以概念框架为基础的支架式教学的展开环境。借助概念框架，学生初步构建了程序语言句式结构的认知体系，而这个概念框架仅能发挥基础支撑的作用，学生仅是被动地接受，不能很好地同化到原有的知识结构中。为了帮助学生更有效地利用概念框架，理解和掌握For...Next循环语句的结构和原理，教师可以围绕教学内容积极地创造具体、形象的学习情境，将的理性知识与感性认识相结合，有助于学生主动建构新知识。

对于For...Next循环语句，概念框架所述句式结构是为了完成循环语句的功能，即解决需要反复多次地执行一些不复杂操作的相关问题。教学过程中可以结合学生熟悉或感兴趣的事物，营造学习氛围。通过描述为观赏庐山三叠泉，需要从第1级台阶由上而下历经3300个台阶后，到达目的地的旅游经历，创建学习情境。对于重复爬台阶的活动，其目的在于反复执行动作以抵达目的地。可将自然语句分解为：1.反复执行的动作：爬台阶；2.动作开始和结束的条件：从第1级台阶开始、第3300级台阶结束；3.每次执行动作的结果：当前台阶的级数增加1。将其转化为符号化的表达式。因此，对应关系如下：1.反复执行的动作：循环体；2.台阶的数量是决定爬台阶动作开始和结束的关键，其开始值和结束值控制动作执行的次数，即循环语句中的循环控制变量。通过定义台阶数量的循环控制变量，并将其值的变化转换为数学表达式：台阶数量=1 To 3300；3.通過定义步长值，描述每次循环执行后，循环控制变量值的变化量。即当前台阶级数加1。

在实际教学过程中，通过上述方式为复杂学习任务搭建概念支架并为其创建形象具体的应用情境，有利于学生结合已有认知，更主动的理解结构化语句的各组成元素，理清知识脉络、掌握结构化语句的语法规则。

（三）引导学生独立探索

支架式教学模式强调学习者以概念框架作为知识学习的基本支架，逐步完成对新知识体系的自我建构的主观能动性。因此，为发挥学生学习的主体性，教师在教与学的关系中应完成引导、启发和组织的基本功能，以任务驱动的方式引领和鼓励学生积极探索和尝试是支架式教学开展的主要目标。

学生在具备程序设计语言基础的内容后，没有形成一个知识体系用来解决“学”以致“用”的问题。根据信息加工理论，发现和解决问题的过程离不开信息的获取、存储、转换、加工和利用[8]，即分析问题的过程。因此，在学生已理解结构化语句的语法结构和运用原理后，教师可以用基于建构主义教学理论的“任务驱动”法，以任务为导向设计例题，通过引导和启发的方式，帮助学生构建一个分析并解决问题的认知体系。以For循环语句的应用为例，设计例题：求解水仙花数。引导学生在解决问题时分析和思考：1.问题求解对象是什么？2.需要哪些关键信息作为解决问题的基础？3.为了解决问题需要使用什么方法？4.求解的结果是否符合问题解答的各项要求，可以怎样表示？

学生在理解语法结构和原理后，借助分析问题的思维模式，可以清晰地抓住解决问题的关键在于什么样的数是水仙花数。为激发学生兴趣，还可通过女生喜欢通过照镜子保持仪容的现象引入古希腊美少年纳喀索斯的神话，创建水仙花症的自爱成疾的情境，帮助学生理解水仙花数作为1个三位整数，其三个数位上数字的立方之和等于这个数本身的特征，设计算法并进行代码实现。

引导学生独立探索是教学过程中教师主导向学生主导过渡的重要环节，善用“我们试想一下”、“大家一起尝试看看”等启发性语句，有利于调动学生参与的积极性，学生在引导下主动尝试，经过分析和独立思考，逐渐形成自己分析并解决问题的认知体系，减轻复杂知识学习的认知负荷、形成自己的方法论[9]。在组织教学过程中，对复杂知识点有意识地设计特定的问题并创造相应的情境，将感性认识和理性思维相结合，有助于提高学生的学习兴趣，变被动完成任务为主动探索，灵活运用抽象概念以解决实际问题。

（四）鼓励学生协作学习

建构主义思想指出，学习者在融合新旧知识时，借助“支架”建构和发展对事物的认知体系。学习者以自己的方式选择支撑的“支架”，在认识、接受和内化新知识的过程中，通过协作学习，可以帮助学习者从不同角度建构认知体系。协作学习作为支架式教学模式的重要环节，教师应以任务为导向，通过分组讨论等形式给学生建立沟通合作的学习环境；学生通过相互学习、互相补充和共同促进的协作学习方式，更为详尽、深入地分析和解决问题。

利用不同结构化语言编写程序解决实际问题的难点在于分析问题的过程和选择解决问题的算法。在上述例题中，解题本质在于判定和穷举，而解决问题的算法灵活多样。通过引导学生思考设计算法的关键点，以小组讨论的形式进行协作学习，可以启发学生的开拓性和批判性思维方式，对不同算法进行比较和优化，选择最优或相对满意的算法解答具体问题。在教学过程中，对于例题中判定和穷举的实现，设计有启发性的相关问题，组织学生进行分组讨论，并在讨论后实现小组所选择算法的代码，提交作业文档。例如：1.穷举有哪些方式？可以用什么语句？2.执行判定是否一定要用If语句去实现，若否，则尝试实现其他的选择语句？3.如何处理穷举和判定的嵌套关系？4.求解得到的水仙花数可以用哪些方式表示，并实现。通过组内协作讨论、交流反馈并进行实际操作实现，培养学生从整体的角度出发，综合解决问题所需各相关知识点，深入学习与思考，融会贯通后“同化”、“顺应”并内化为自身的知识结构。

（五）重视效果评价

支架式教学模式的目的在于学习者主动进行自身知识建构和发展，建立科学有效的评价机制对学习效果进行评估是改进教与学方法的源动力。支架式教学模式的主体是学习者，更注重学生自主学习、协作学习能力的评价，知识建构效果的评估。因此，VB程序设计课程的教学效果可以从学习能力和知识建构两方面进行评价。学习能力分为自主学习、团队合作及沟通能力，知识建构是指综合运用自身知识体系，分析和解决问题的能力。量化后分为30%的形成性评价和70%的总结性评价。结构化程序设计语言的形成性评价主要从学生以概念框架为基础从理解和掌握语法结构和原理的接受程度来评估；总结性评价主要依据学生能否利用知识结构灵活解决问题来具体评价。其中，建立教师、学生自己和组内同学的三方反馈机制是客观评价学习能力和知识建构效果的重要保证。

四、结束语

支架式教学以“在学生潜在发展水平上建立支架，提高学生认知水平”的最近发展区思想为基础组织教学，将教与学的关系从教师主导转变为学生主导，强调学生的主体性，能够激发学生学习兴趣、主动进行知识建构，提高教学效果。综上所述，为提高VB程序设计课程的教学质量，在教学设计中引入支架式教学模式应注意以下3个方面的内容。1.以学生的潜在发展水平为中心，在学生已有认知的基础上建立概念框架，作为提升学生认知水平的支撑；2.创建具体形象的情境，以任务为导向激发学生独立思考和探索的兴趣和主观能动性，将概念框架与已有知识结构相融合并内化到自身知识体系；3.注重实践过程中的互动和协作，建构新知识体系的目的在于通过提升认知水平以解决实际问题，因此，引导学生建立系统性思维，对解决问题所需各种资源进行合理分配、整合，提升学生综合素质。

参考文献：

[1]魏志平.支架式教学（ScaffoldingInstruction）方法[J].数学通讯，2003，19.

[2]L.E.Berk & A.Winsler. Scaffolding Children's Learning：Vygotsky and Early Childhood Education[M].NA-EY C，1995.

[3]刘杰.支架式教学模式与课堂教学[J].贵州师范大学学报，2010，26（3）：66-70.

[4]雷钢.支架式教学在计算机网络实验教学中的应用[J].中国成人教育，2007，5：165-166.

[5]苗 ，金炳尧.支架式教学方法在计算机程序设计课中的应用研究[J].实验室研究与探索，2007，26（4）：111-114.

[6]庞尔丽，王欣.支架式教学与计算机程序设计语言[J].计算机时代，2012，12：56-58.

[7]涂珊，易钢.Visual Basic程序设计教程[M].人民邮电出版社，2015.

[8]穆 ，晏峻峰，等.基于信息加工理论的CDIO教育模式在医药信息学课程教学中的研究与实践[J].高教学刊，2016，16：179-180.

[9]王海珊.教与學的有效互动——简析支架式教学[J].福建师范大学学报，2005，1：140-142.