支架式理论在计算机程序设计课程教学中的应用研究

孙亮

摘  要：计算机程序设计课是计算机专业群公共基础课程，对培养学生问题分析和思维提升等能力有着重要支撑作用。鉴于此，探索调动学生主观能动性和有效更新实践教学范式就显得尤为重要。支架式理论高度契合了计算机程序设计课的培养初衷，为之提供了规范化教学操作流程，规避了传统课程的教学弊端。本文基于支架式教学理论，探究在计算机程序设计课教学中如何搭建脚手架和创造学习情境，讨论怎样培养学习者的学习能动性和独立探索能力。

关键词：计算机程序设计课;支架式理论;脚手架;学习情境;评价机制

中图分类号：G434  文献标识码：A文章编号：1672-4437（2020）03-0049-03

计算机程序设计课是一门提升大学生计算机编程能力的主干课程，是学习VB程序设计语言、C语言等课程的基础。对于初学者来说，计算机科学与信息技术等相关专业知识的欠缺极大影响了其对计算机程序设计课程的学习兴趣，自身主观能动性受其影响难以发挥[1]。计算机程序设计课具有逻辑性强、抽象程度高等特点，使得学习者难以快速地熟悉课程知识点，大概率阻滞程序设计能力的提升，实际教学呈现“教师难教，学生难学”的二难境地。通过引入支架式教学理论，在课程教学过程中搭建概念框架，能帮助学生锻炼算法思维，营造良好的课堂教学生态环境，为学生更好的工作与学习奠定基础[2]。

一、计算机程序设计课程教学问题分析

如今互联网、云计算、区块链、大数据、人工智能以及物联网等产业发展已经如火如荼，对于信息技术的研发和计算机专业人才的需求呈现几何级增长，作为基础程序开发的计算机程序设计课就显得尤为重要。该课程是计算机类专业的公共基础课，能够促进学生逐渐形成程序设计思维，逐步拥有程序设计能力，为学习更高级计算机语言和研发各类程序提供坚实的基础。

然而，在实际教学中，教师无法摆脱传统教学模式的窠臼，热衷于依托教材进行说教式传授，理论教学有余，实验教学严重不足，这极易阻碍理性思维能力弱、专业基础差的学习者对对程序设计的建构和发散能力的培养，更谈不上实际开发与应用，严重挫伤学生深入学习的积极性。当前，该课程教学问题主要表现在以下三个方面。

首先是课程教学缺乏亲和力。构建融洽畅通的教与学良好生态学习环境，兴趣是调和教学关系的核心要素，也是提升学生自主学习水平的内生动力。计算机程序设计课作为公共基础性课程几乎涵盖所有理工类专业，因而应充分考量各专业的不同学情。传统“一刀切”教学模式十分不利于非计算机类专业的理科生，其在思维能力和情感需求等方面是准备不足的，又加以课程本身的晦涩难懂，学生融入该课程学习将非常困难。

其次是知识结构不明晰。该课程主要讲述计算机语言程序的设计和算法控制，知识点之间关联密切、逻辑严密。传统教学依据教材，按部就班进行知识传授，重在单点知识的讲解，忽略知识点之间关系，缺少章节之间的逻辑关联架构，使学生难以建立起宏观的层次分明的课程脉络，导致无法养成系统性、工程性的思维方式，难以做到对新旧知识的融会贯通，知识体系较为零散。

最后是实践教学管理的缺位。学生在学习上天然依附于教师，学习惰性滋生，在基础知识、思维能力以及操作水平等方面的欠缺制约了其对实验过程的整体把控，计算机语言程序调试失误率常常处于高值。基于该课程的特殊性，授课教师扮演着至关重要的角色，实验前要梳理理论知识框架结构，现实中这个环节是执行不到位的。在实验过程中，教师要强化督学和沟通，关注学生实验动态，然而实际情况是，学生在进行编程实践时，倾向于通过复制教材中的编程代码开展实验，缺乏自主创新，且只对单点验证操作，难以對系统知识做到融会贯通，割裂了编程语言的整体性和连续性，限制了学生的发散性思维。实验后也鲜见实验教师以问题为导向对实验失误率较高的难点进行分析讲解。

二、关于支架式教学理论

支架式教学是以维果斯基的“最近发展区理论”为基础，通过“概念框架”（conceptual framework）的支撑作用，围绕学科知识范畴，构建学习过程“脚手架”（Scaffolding），将学习者引入框架情境，按照框架节点，以独立探索和与他人协作学习的方式，共同完成全部学习过程。“最近发展区”理论主要是解决问题的实际发展水平与其对应的外界帮助下潜在发展水平两种发展状态之间构成的距离[3]，也就是在学习者“现在发展区”（第一水平）和“潜在发展区”（第二水平）之间搭建学习支架，实现学习者知识习得和认知水平的跨越，因此支架式教学理论强调始终走在学生智力发展的前面，起着至关重要的引领作用。

支架式教学核心环节是“脚手架”的搭建。“脚手架”的形式具有多样性，诸如图表支架、范例支架、向导支架、工具支架等等，这为不同课程教学的个性化需求提供了选择的空间。通过引入不同类型的“脚手架”为学习者创设所需要的个性定制范式，打通已有的知识概念和预期教学目标之间的阻隔，进而使得学习者科学便捷地正确认知事物的本质属性、发展规律以及内在联系，在不断的学习中自主搭建个人知识体系。教师是搭建“脚手架”的关键角色，需要对所授课程的知识框架进行归纳与重构，在此基础上细致规划教学实施整个进程，在重要知识节点提供学习支架，帮助学生快速理解所学知识。因此，支架式教学过程就是对晦涩难懂课程的解构与重构的过程，善于把复杂的教学内容分解，通过螺旋式循序渐进的方式引领学习者掌握知识。

支架式教学理论凸显外因对学习的推动作用，通过支架的支撑，个体学习能力得到提高，促使学生的认知结构发生量的扩充和质的改变。量的扩充体现在新刺激、新问题、新知识不断纳入学习者自身原有的知识结构中，以达到水乳交融、兼容并蓄的情形，整体认知结构处于相对平衡状态;质的改变则是当认知出现冲突或者现有认知水平不能同化新问题、新知识时，将会诱发原有知识结构的重组，从而导致平衡被破坏，需要不断修缮，以达到新的平衡状态，呈现为原有认知结构的瓦解和新范式的诞生。

三、支架式教学方法在计算机程序设计课中的应用

（一）搭建有效的“脚手架”

计算机程序设计课具有抽象性和系统性的特点，大多数学习内容都是结构化编程语言，其语法结构及调试应用对学生的学习能力提出了考验。教师需要在掌握学生“最近发展区”的基础上，完成“概念框架”的解构与重建，开始搭建符合学情的学习支架。具体来说，将计算机编程语言中难以理解的的结构化语句按照知识点的逻辑结构逐级搭建，使其形成逻辑清晰、知识点明确、构建层次分明的知识结构体系。关键要在重要学习节点置入“脚手架”，借助“脚手架”的支撑作用帮助学生逐级理解知识难点，直至掌握复杂的结构化语句。

具体来说，就是将编程语言中的结构化语句按照理解、掌握和运用三个预期目标进行教学任务分解，依靠学生已熟知的汉语句法范式重构不熟悉的计算机编程语言，以隐喻的方式搭建计算机程序设计教学中的“脚手架”，例如将计算机语言映射为汉语中的字、词、句等结构，基于对母语的天然亲近，学生掌握结构化程序语言的接受度得到很大提高，为规避教学误区、增进教与学亲和力奠定了基础。借助搭建的概念框架使学生以最直观的方式发散思维，在运用理性逻辑思维的过程中逐渐形成基础知识的构建。

（二）创造合适的学习情境

学习情境是支架式课程教学的基本要素，是基于现实生活撷取和选择的应用问题和场景。这样的学习情境必须同知识建构体系紧密关联，让学习者在此类情境中体验知识的发现、识读、应用、升华等，领悟知识在生活中的意义，从而激发学习者的主观能动性，进一步促进理论向实践转化。

学习“脚手架”需要在某个情境中展开，且不同类型的“脚手架”需要创设不同情境，因此，情境的创设必须紧紧抓住不同教学主题的特性。计算机语言比较抽象晦涩，初学者往往学习起来十分困难，这就需要通过解决实际问题，让学生在身临其境中轻松愉快地了解函数、字符等概念及其应用，例如通过设计大家都熟悉的乘法口诀表来学习“For循环”，来体会该循环的变量、语句和不同表达式，代码如下：

#include

int main（）

{int i，j;for（i=1;i<=9;i++）

{for（j=1;j<=i;j++）

{printf（"%d*%d=%d "，i，j，i*j）;}

printf（"＼n"）;}

return 0;}

计算机程序设计要解决的问题与现实生活的结合十分紧密，教师应当从中选择经典且富有趣味的现实案例，创设适应“脚手架”的学习情境，让学习者在快乐中完成知识的迁移和应用。

（三）培养独立的探索能力

独立探索能力是支架式教学模式的核心教学目标。教师充当引导者的角色，给予学生充分的自主探究空间和时间，尽量减少非必要的干预和制约。概念框架确立之后，学生自主学习过程基本可以分为两个阶段。

第一阶段是以概念框架作为探索学习的基本支架，围绕某个知识节点，学习者逐渐完成对程序设计知识的自我建构，这个过程充分体现学习主体的主观能动性。初始掌握资料是有限的，迫使学习者补充完善资料，接着对资料进行初级分析处理，再进一步进行资料补充分析，最终勾勒出完整的知识体系。例如IF和ELSE语句，首先要掌握顺序结构和循环结构的区别，了解IF“如果”和ELSE“否则”的概念意义，进一步掌握在不同判断条件下“语句块”的执行，再进一步掌握单一“IF语句”“IF ELSE语句”以及“IF语句的嵌套”等所有结构类型。

第二阶段以具体任务为驱动，在实践过程中将知识体系学以致用。例如用IF和ELSE语句，筛选是否可以使用网络游戏软件的人群，学习者首先要找到关键条件，即“age>=18”，然后依据是否符合此条件，执行不同的自行设定的语句。这个过程，十分考验学习者对整个结构逻辑顺序的把握以及不同语句块的编辑能力，学习者需要不断修改与调试，才能完成整个代码的有效执行。

支架式教学是融合“最近发展区”和建构主义理论的实践性教学模式，其通过搭建学习者当前发展区和潜在发展区之间的“脚手架”，创设同知识点高度契合的学习环境，以案例式教学、独立探索、协助合作等多种方式促进学习者主动构建知识技能，从而让其在不断的循环调试中提高自身学习能力，成为独立自律的学习者。本文在支架教学效果评价方面尚需要开展进一步研究，支架理论的创建目的是促进学生对复杂抽象知识的有效掌握，支架搭建、情境创设、学习完成度以及学习过程中自主学习能力、沟通协作能力等方面是否达标，需要构建科学的评价机制进行考量。

参考文献：

[1]贺美娜.支架式教学法在高职课堂教学中的可行性研究：以高职国际贸易课程为例[J].辽宁高职学报， 2016，18   （11）：26-29.

[2]吕洁，李瑛，韩庆龙.基于能力培养的计算机程序设计课程的教学方法的探索与研究[J].计算机工程与科学， 2016，38（s1）：170-173.

[3]周群，李颖馨，刘婉琳，等.基于支架式教学理论的《傳染病护理学》教学方法设计[J].成都中医药大学学报（教育科学版），2017，18（3）：51-53.