基于问题导学—互动建构的课堂教学模式研究与探索——以计算机科学与编程导论课程为例

谷 琼，宁 彬，胡春阳，屈俊峰，魏希三，程格平

（湖北文理学院计算机工程学院，湖北襄阳 441053）

0 引言

要想提高高等教育质量，推进素质教育，必须创新教学模式和方法。自主提出问题并进行批判性质疑、实践与创新是当前大学生最缺少的能力之一。现代建构主义学习观和教学设计理论将解决问题作为建构性学习的基本策略，强调学习的主动性。建构主义指出学习的实质是学习者积极主动进行建构理解的过程，学习不是教师将知识简单地传递给学生，而是学生自己建构知识，主动选择、加工和处理外部信息，从而获得知识的过程。

西方发达国家引导学生多阅读文献，遇到问题勤于思考，重视激发学生主动学习的兴趣，培养其批判质疑能力和创新精神，提倡发挥学生主体作用的教学方法。国内高校也陆续开展以学生为本的课堂教学改革，包括启发式、探究式、讨论式教学方法等。例如，王艳芬等遵循建构主义学习理论，根据教学内容适时采用灵活多样的讨论式、翻转式、启发式及案例式教学等多种模式和方法，调动了学生学习的主动性；李海峰等、杨红萍提出基于问题的课堂教学模式，针对不同教学内容创设符合要求的各种课堂情境，帮助学生建构知识。目前世界一流大学中普遍实施以探究、交流、自主参与为核心的课堂教学模式，师生互动交流、共同提高成为行之有效的培养创新型人才的教学模式。

目前虽然有许多学者在课堂教学模式和方法上进行了改革尝试，使现有课堂教学效果出现较大改观，但仍存在部分老师教学以单向知识传递为主、学生自主学习动力不强、师生交流互动不足等问题。为此，本文以计算机科学与编程导论课程为例，通过问题导学—互动建构的课堂教学模式，使学生在知识与能力、人生观与价值观等方面得到和谐发展，达到促进学生素质全面提升的目的。

1 课堂教学现状与存在的问题

以往课堂教学大多是老师讲、学生听，老师在课堂上主导一切，师生互动形式过于单一，很少有师生、生生之间的多边型互动，课堂氛围死板。具体而言，目前课堂教学还存在如下问题。

1.1 教师存在的问题

部分教师讲述的教学内容陈旧，教授过程以单向知识传递为主，较难做到真正的教学相长。部分教师教学方法单一，培养学生主动学习能力和学习习惯的意识和能力还有待提高；教学内容缺乏研究性、引导性、指向性和选择性，课堂教学缺乏创新因素渗透等。

1.2 学生存在的问题

部分学生上课积极性不高，学习动力不足，尤其是主动提问的意识不够，批判质疑能力缺乏，习惯于从课堂和书本上寻找标准答案，与具有创新精神、实践能力、创新创业能力的人才培养目标有一定差距。学生刚入学时，对于本专业定位、未来拟从事哪些工作较为迷茫，如果不注重引导，部分学生将会逐渐丧失学习兴趣和自主学习的动力。

1.3 师生互动存在的问题

以往师生互动形式过于单一，课堂上大多是教师就某个知识点抛出问题，某个学生回答，学生与教师之间、学生与学生之间的互动交流十分少，且师生互动多为认知互动，缺乏深层互动。

针对上述问题，本文以计算机科学与编程导论课程为例，将其教学内容转变为实际问题，以各种紧扣知识点的案例、实践项目为主要载体，创设与学习任务相对应的情境，构建以学生为中心的基于问题导学—互动建构的课堂教学模式。该模式将知识传授式课堂改造为问题探究式课堂，将教师角色由学科知识传授者转变为教学引导者，引导学生进行自主性、研究性、合作式学习，培养其思考能力、交流能力、判断能力、批判能力。

2 基于问题导学—互动建构的课堂教学模式构建

基于问题导学—互动建构的计算机科学与编程导论课程教学强调学生的主体地位，课前学生利用教材、课外阅读材料、视频资源预习，课上以问题为导向进行师生讨论交流，构建学习共同体。该模式重视课程资源开发，拓展教学的深度与广度，在教师与学生、学生与学生、学生与环境的互动中建构学生对学习内容的理解和认识。基于问题导学—互动建构的课堂教学模式架构如图1所示。

2.1 教学内容

结合教师自身教学、科研经验及计算机学科发展趋势，在保持知识系统性的前提下，以问题、案例、实践项目为载体对计算机科学与编程导论课程教学内容进行整体设计。结合课程大纲要求，分别从教学目标、知识目标、能力目标和育人目标入手，讲授各章节知识点、重点与难点，依托经典资源追踪学术前沿，促进学科融合。

2.2 教学形式

课堂组织突出启发式、引导式、探究式、讨论式、参与式特点，每次理论课都提前设计需要讨论的问题，并使学生课前自主学习UMU 平台的线上资源。结合教学内容，选择讨论、汇报、成果展示、辩论、实践考察等教学形式，引导学生独立思考，在课堂上提出亮点、反思不足、批判质疑。

2.3 问题导学

导学的问题是每节教学内容的核心和主线，其既包括任课教师根据每次授课内容提出的问题，也包括学生课前预习教材内容和UMU 互动平台上的课程辅导资料期间遇到的问题，还包括课堂上师生互动和学生互动过程中产生的问题等。这些问题凸显了教学内容的重点和难点，通过问与答，以及问题之间的关联性、递进性形成教学问题链。学生通过反思问题产生对课程内容的整体认识，并不断发现问题、分析问题和解决问题。

Fig.1 Question guided and interactively constructive based classroom teaching model architecture图1 基于“问题导学—互动建构”的课堂教学模式架构

3 基于问题导学—互动建构的课堂教学实践

计算机科学与编程导论的理论课程教学分为系统思维、算法思维、逻辑思维、网络思维4 个模块，其中系统思维模块从3 个问题展开：计算机如何思考？计算机如何记忆？计算机如何工作？表1 结合课堂教学实践案例具体说明。教学视频资源会提前上传至UMU 平台，每段时长数分钟。上课初始，老师通过提问了解学生掌握程度，学生借助UMU 平台回答问题，所有回答可展示在大屏幕上，供师生讨论。

为使学生进一步理解计算机中数据的记忆方法，向其介绍一种计算机存储字母a的简单方式：如果是白色像素，计算机将其存为0，如果是黑色像素，计算机将其存为1。图2 中的第一行依次包含1 个白色像素、3 个黑色像素和1个白色像素，因此这一行编码为0，1，1，1，0，第二行依次包含4 个白色像素和1 个黑色像素，因此编码为0，0，0，0，1，以此类推。当采用游程编码方法（Run-length Encoding，RLE）进行压缩时，第一行会被编码为1，3，1，同理第二行可简单表示为4，1。

图2左侧为字母a从小到大的3种形式，右侧为一系列数字，但并未给出编码规则。课堂上教师请学生分析该符号的形成规则，并设计类似图案和数字序列。通过这个任务可以考察和培养学生的信息表达和建模能力，使其理解并掌握如何采用数字在计算机中表示图像。学生在理解计算机图像编码和解码规则后完成的部分作业如图3所示。

4 学生反馈

在计算机科学与编程导论课堂教学中，教师团队通过预设不同情境导入相应的教学问题，学生表现出浓厚的学习兴趣，积极主动地分析并解决问题，在收获知识的同时自身能力也得以提升。

课程结束后，借鉴文献［16］中的访谈提纲对学生进行反馈调查。相较于本课程前两年的教学模式，89.66%的学生愿意选择基于问题导学—互动建构的教学形式，80.6%的学生会在业余时间提前进行线上课程的预习，98.71%的学生表示课堂教学模式的变化改变了自己的学习方法，课堂讨论、小组展示分享是学生普遍乐于参与的课堂活动。学期末学生对该课程的课堂教学反馈结果如表2所示。

Table 1 Practical cases based on question guided and interactively constructive classroom teaching model表1 基于问题导学—互动建构的课堂教学实践案例

Fig.2 0，1 encoding of the letter a图2 字母a的0，1编码

Fig.3 Examples of students'homework图3 学生作业示例

Table 2 Feedback of students on course teaching表2 学生课堂教学反馈结果

5 结语

本文以计算机科学与编程导论课程教学改革为突破口，研究与探索了基于问题导学—互动建构的教学模式，使教师由注重知识点传授的以教为中心向知识+思维方式+想象力并重的以学为中心教学模式转变；由知识传播者转变为激发学生创新创造的引导者；由灌输式转变为探究式、个性化培养方式，最终使学生从被动学习转变为主动学习，逐渐形成勤学、悦学、会学的良好习惯。基于问题导学—互动建构的教学模式以学生发展为本，课堂教学以学生为中心，使其能够独立自主地学习并建构知识体系，课堂教学不再是简单的知识传授，而是以问题为导向的师生共同探讨，这种一切教学活动围绕学生探究能力和创造能力培养的模式契合现代社会对创新型人才的需求。