基于信息技术的探究式教学方法研究与实践*

汪永伟 苏会芳 张玉臣 刘小虎 董书琴

1 信息工程大学 郑州 450001 2 河南对外经济贸易职业学院 河南开封 475002

0 引言

建构主义理论认为知识是人类对客观世界在一定阶段的认知，而这种认知会随着环境的变化而变化，不同的人因为环境和经验的不同，其对客观世界的认知也会有所差异[1]。当前，由于信息技术在教育领域的广泛运用，教学环境成为一个以信息技术为支撑的开放平台，为教师的教学提供了更为丰富的教学手段，问题探究式、网络互动式成为主要的教学方式[2-6]。在基于信息技术的探究式教学中，教师充当的是学习环境的创设者，其主要职责是基于信息技术重组教学内容和信息资源，构建教学场景，满足学生学习的个性化和多样化需求，引导学生学习和探索知识内容，养成独立思考的习惯，树立起解决问题的信心，学会团队协作的方法，完成教学中设置的任务，培养创新实践能力[7-9]。针对实践类课程创新性和实践性强的特点，本文以计算机程序设计课程为例，设计了基于信息技术的探究式教学方法的实施流程，以客户提出的需求为任务驱动整个教学过程，教师作为课堂教学的调控者，引导学生围绕目标主题进行任务分工和开展探究活动。通过基于信息技术的探究式教学方法的运用，学生参与课堂教学活动的积极性明显提高，课程的教学效果有较大的提升。

1 教学设计

本次课程采用探究式教学方法，将课堂演绎为软件设计公司，教师是客户，学生是软件设计公司开发团队，有总架构师、设计师、美工等组成。学生5人一个小组，成立设计团队，接受项目，询问客户的需求与要求。客户提供相关信息与素材，提出待解决的问题，设计团队查阅与客户相关的资料，研究客户背团队讨论，协商软件设计的内容，签订合同；确定具体细节。制定至少3套方案供客户选择；与客户进行沟通，讲解设计方案，修改、补充、确定方案；根据已定方案，设计开发软件；客户根据合同验收项目；团队反思此次任务的重难点，接受下一个任务。在教学中能提高学生综合能力，使其顺利走向工作岗位，比如，提高学习能力，会收集素材，能够自我决策，会自主开发小型软件。让学生策划作品，激发创意，熟练应用设计软件。通过设计小组每个成员的分工协作和共同努力高质量地完成设计任务，锻炼学生在工作中与人沟通的技巧，培养学生的独立思考能力、团队协作能力和知识的实际运用能力。

1.1 教学内容分析

典型信息系统设计与开发设计是计算机程序设计课程最后一章的内容，综合了需求分析、概要设计、详细设计、程序开发、程序测试等内容，实用性较强，难度比较大。教学重点：理解、掌握程序开发的基础知识（理论）。教学难点：结合设计知识，开发出信息系统软件（技能）。

1.2 教学对象分析

计算机程序设计课程的开课时间为二年级的夏季学期，学生已经完成计算机程序开发相关语言的学习，在程序开发方面有一定的基础，但在程序综合设计与开发方面还没有进行系统性训练，综合实践能力还比较薄弱。学生对计算机程序开发方面的专业知识兴趣浓厚，喜欢完成程序开发后的成就感，喜欢观察评论彼此的软件作品，但对程序开发的理论知识不感兴趣，开发软件较为随意，缺乏理论知识的引导。

1.3 教学目标

知识目标：知道信息系统的含义、种类及设计流程，理解并掌握信息系统的设计方法。

能力目标：通过对比观察，能够归纳总结出信息系统的要点，能够根据项目要求，使用Visual Studio完成程序的开发。

情感目标：培养学生探究、合作、表达等能力。

1.4 教学设计思想

在教学中，注重提高学生的探究意识，针对总架构师、设计师等角色的不同需求，加强理论知识的渗透和深入，采用案例分析、启发引导、分组讨论等具有探究式特征的教学方法培养学生的实践创新能力，提升学生的综合素质。

1.5 教学前的准备

在基于信息技术的教学过程中，课前的准备尤为重要，需要检查信息化教学设备的状态，并完成课堂教学所需要的软硬件设置。在本次课程中，教师使用红蜘蛛教学管理软件完成对教学任务的发布、教学过程的监控与教学效果的评价，学生使用Visual Studio工具软件完成给出的设计任务。因此，课前教师需要检查、测试各种工具软件的设置是否正确，确保教学过程能够顺利实施。

在整个教学设计中，突出强调学生的主体作用，任务分解、角色分工都由学生自主完成，教师仅在关键环节作引导和调控，为学生创设友好的探究学习氛围，所提出的问题源于工作和学生完成任务过程中面临的难点和重点问题，贴近现实，更能激发学生的探究欲望。

2 教学实施过程

2.1 教学流程

基于信息技术的素质教育在计算机程序设计课程中采用探究式教学方法，以客户提出的需求为任务驱动整个教学过程，学生作为课堂教学主题，将任务进行分解，通过团队协作共同完成任务和问题求解。在此过程中，教师作为课堂教学的调控者，引导学生围绕目标主题进行任务分工和开展探究活动，并在恰当的时机设置若干问题开展课堂互动，吸引学生课堂学习的注意力，使学生始终保持较高的创作热情，提升教学效果。

2.2 教学实施（图1）

图1 基于信息技术的探究式教学方法实施流程

2.2.1 布置任务，创设情境

这一部分是探究式教学法的起点，首先，学生要明确本次课程的主要任务是什么，教材中知识内容都能干些什么，有哪些内容可以支撑本次课程所需要完成的任务。这里所提出的问题和任务是是课程实施能否成功的关键，问题和任务的质量将直接影响课堂的教学效果，源自实际工作的问题和任务更能吸引学生参与。课程的开始，先向学生展示一个从网络上下载的信息系统软件，然后创设一个工作情境，引出项目任务及要求，给出软件的应用前景和价值，让学生了解课程的作用和意义，使学生树立起学好课程的坚定信心，并激发学生的学习热情。通过将要讲授的内容进行分解，使其融入一个个任务之中，学生在完成任务过程中，通过独立思考提升了自身的创新思维能力。

2.2.2 项目分析，任务分解

布置好任务后，教师先不急于讲解如何完成任务，而是为学生普及软件行业知识，进行成功案例分析，让学生分析比较优秀作品与失败作品的不同，讨论优秀作品的设计特点，师生共同总结概括设计要点，分解任务要点，分析其包含哪些子任务，每个阶段需要重点关注点有哪些，层层推进，从而推导出完成软件设计作品需要注意的关键要点和步骤，实现对本节课程要点的完全覆盖。此外，概括的设计要点也将出现在项目评价中，作为理论知识的评价依据。最后，教师用多媒体演示关键位置的操作方法，给学生技术方面的指导。需要指出的是，对于某些任务，在这一步不可能把所有的问题一次都提出来。一些问题是曾经学过知识的具体运用，这些问题可以在课程开始的时候由教师提出供学生思考和解决；而对于一些任务中存在问题，适合将其留作课中的引导问题，并将其作为活跃气氛、调节课程进度的教学素材，在完成任务的过程中再去提出并解决相应的问题。

2.2.3 项目实施，协作完成

在这一阶段，教师主要基于课前设计的问题，引导学生完成作品设计。学生则对完成作品比较迫切，最希望通过自己的努力形成独特的构思，快速地完成自己的作品设计。然而，在实施过程中往往会四处碰壁。这时候，教师可以基于提出的问题，给出若干已有的经典案例，启迪学生的思维，供他们参考。学生需要做的工作包括三个方面。1）自选主题，用一个小的游戏互动，照顾学生公平选题，省时省心，活跃了课堂气氛，也活跃了学生思维，同时也暗示学生在工作中接受任务确实有一定的随机性。2）自制计划，小组根据主题进行项目分析，自制计划，明确分工。提高了各小组对整个项目任务的整体认识，锻炼了学生的组织规划能力。3）合作完成项目，难点主要在操作步骤的衔接上，因此给学生提供“参考步骤”和“三问方案”，让学生在完成项目的过程中有所借鉴，锻炼学生直面困难，克服困难的能力，帮助学生提升自己的能力素养。

2.2.4 作品分享，项目评价

根据自评表让学生从知识、技术、素养等方面进行评价，方便学生自我检查。既然给出了任务，就一定要检查任务完成的情况。学生完成任务的情况，教师要及时进行进度检查，并对完成情况做相应记录以作为课程过程性考核的依据。教师要根据发现的问题及时对教学内容和教学进度进行调整，对于完成效果未达预期的任务模块进一步提供教学资源供学生参考，也可以挑选阶段任务完成较好的学生进行展示分享或设置若干问题供大家讨论。对于公开展示的作品，学生可根据规则和表格对彼此的作品进行优缺点分析和辩论评价，各小组成员可基于自己头脑中建构的设计知识和技能知识，畅所欲言，分享自己的观点，点评他人的不足，通过思维的碰撞增加课堂的趣味性。多种评价方式，多元评价角度，巩固所学知识，锻炼表达能力的同时让学生自我认可和肯定，体会成功的快乐。

2.2.5 项目拓展，能力提升

学生完成全部任务后，教师可以展示一些优秀的成功案例，提问如何完成？巩固并提升学生掌握的知识，给学生一个新的学习目标。给学生推荐Visual Studio技术学习的相关网站和中国大学MOOC中的程序开发课程。鼓励学生思考优秀案例的成功经验，对本次课程的作品做出修改，进一步提升自身的设计能力。举反面例子，提醒学生提高自己的道德素养，禁止违法行为。

2.3 教学方法

为了调动学生的积极性并培养学生的创新思维能力，在计算机程序设计课程教学过程中采用探究式的教学方法，在课堂整体任务的设计上充分考虑问题的趣味性、实用性等特征。在教学过程中，设置阶段性的任务目标，并通过表扬、奖励等手段引导学生养成独立思考的习惯，使其学会分析现象、抓住要点、洞察问题本质，具备自主探究的能力。在教师的引导下，学生通过信息资料的搜集整合，新旧知识之间的对比分析，同学之间的交流碰撞，找到问题的解决办法，从而提升学生的问题探究能力。在此过程中，不仅要让学生明白学到什么知识内容，还要让学生知道遇到问题如何去分析解决，以及所学知识在实际环境如何进行实践运用。

2.4 信息技术支撑

本次教学实施使用的信息化手段和系统包括多媒体计算机、红蜘蛛教学管理系统、投影设备和Visual Studio软件。在课堂的开始，利用红蜘蛛教学管理软件发布教学任务，通过Visual Studio软件演示、讲解优秀作品，并在红蜘蛛教学管理软件中对教学过程进行监控，及时掌控学生的学习状况，实时发布阶段性任务和问题，驱动并调控教学实施过程。

3 教学效果

通过在计算机程序设计课程中的运用实践，学生参与课堂教学活动的积极性明显提高，分组讨论和集体辩论气氛活跃，公平开放的作品互评方式调动了学生参与教学活动的热情，而且互评成绩比较客观公正。经课后统计，学生对课堂教学的满意度提升了16.8%，次任务的整体完成度相对于上一届学生提升了21.3%，拓展性设计任务的完成率比较高，达到了28.9%，学生的创新实践能力整体有了较大提升。

4 结束语

学生的实践创新能力培养是新时期高等院校教育亟须解决的重点问题。针对实践类课程的特点和创新能力培养的现实需求，本文提出了以问题探究等为主要特征的适应信息化素质教育的教学新模式，充分利用信息技术，综合利用多种教学方法，突出强调学生的主体作用和创新实践能力培养，取得了良好的教学效果，为高等院校开展基于信息技术的高素质人才培养和教学模式改革提供了初步探索。未来，随着信息技术的不断发展，其对高等院校教育的支撑力度将会不断加大，信息技术在高等院校教育中的融入程度必将更加紧密，且两者之间的融合方式也会发生相应变化，因此，基于信息技术的教学方法研究将是一个持续的研究方向。