基于PBL的XML課程的教學(xué)方法探討

侯愛民 郝志鋒

[摘要]意義建構(gòu)是人類掌握知識的學(xué)習(xí)本質(zhì),它與個人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、認(rèn)知策略、問題情境等緊密相關(guān)。主要根據(jù)基于問題的學(xué)習(xí)(PBL)的教學(xué)原理,探討XML課程的教學(xué)方法。并將它應(yīng)用到實(shí)際的教學(xué)活動中,取得了令人滿意的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]基于問題的學(xué)習(xí);認(rèn)知心理學(xué);教學(xué)方法;拋錨;XML課程

[中圖分類號]TP313[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1005-4634(2009)06-0058-04

0引言

XML(Extensible Markup Language)是一種可擴(kuò)展的元置標(biāo)語言。它集標(biāo)準(zhǔn)通用置標(biāo)語言SGML和超文本置標(biāo)語言HTML的優(yōu)勢于一身,具有易于編輯、適用于網(wǎng)上傳輸和瀏覽、便于文檔規(guī)范化、賦予標(biāo)記一定的含義等諸多優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前最流行的網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)之一。然而,同其他的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的課程一樣,如果采取傳統(tǒng)的“課堂灌輸式+實(shí)驗(yàn)”教學(xué)法進(jìn)行講課,會存在學(xué)生死記硬背大量知識,不能應(yīng)用知識,大多數(shù)實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)等問題。如果采取“啟發(fā)式的案例”教學(xué)法進(jìn)行講課,則一方面很難找到現(xiàn)成的成功案例,能比較完整地詮釋教材上的全部知識或彼此相關(guān)的那些知識,或者要大量修改教材,以滿足案例教學(xué)法的要求;另一方面對某些細(xì)節(jié)不易講解透徹,學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)時很難模仿實(shí)踐。因此,有必要采取新型的教學(xué)方法進(jìn)行研究與實(shí)踐,以便達(dá)到更理想的教學(xué)效果。而認(rèn)知心理學(xué)和基于問題的學(xué)習(xí)的教學(xué)法為滿足這種需求提供了理論依據(jù)。

1相關(guān)理論

1.1PBL理論

基于問題的學(xué)習(xí)(Problem-Based Learning)[1]是把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的、有意義的、真實(shí)的問題情境中,通過學(xué)生獨(dú)自/合作解決問題,來學(xué)習(xí)隱含于問題背后的學(xué)科知識,形成解決問題的技能,并發(fā)展自我學(xué)習(xí)能力的一種新的教學(xué)模式。教師在這種教學(xué)方法中充當(dāng)“認(rèn)知教練”角色,是從認(rèn)知方面給予學(xué)生必要的指導(dǎo),而不是教給學(xué)生解決問題的具體辦法。具體的辦法由學(xué)生自己摸索總結(jié)。

PBL教學(xué)的基本過程[1]如下:①教師根據(jù)教學(xué)任務(wù),創(chuàng)設(shè)出合適的問題情境;②組成學(xué)習(xí)小組,學(xué)生個人根據(jù)自己的認(rèn)知能力理解問題,提出問題表征;③學(xué)生根據(jù)需要收集信息,對問題進(jìn)行分析、假設(shè)、推理。設(shè)計(jì)解決問題的多種方案;④小組內(nèi)/小組間交流意見,選擇最終方案,得出結(jié)論;⑤總結(jié)匯報,展示成果,自我反思。

PBL教學(xué)的基礎(chǔ)是設(shè)計(jì)“問題”。問題[2]分良構(gòu)的和非良構(gòu)的兩種類型。良構(gòu)問題是指問題具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x,解決方法和思考途徑以現(xiàn)成知識為主,答案惟一。非良構(gòu)問題是指問題可以有不同定義,不受已有知識和經(jīng)驗(yàn)局限,解決方法多樣,答案不惟一。因此,在實(shí)際的教學(xué)過程中,教師一般先給學(xué)生呈現(xiàn)良構(gòu)問題,幫助學(xué)生盡快掌握教材知識。然后,再過渡到非良構(gòu)問題,鍛煉學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的能力。

基于問題的學(xué)習(xí)的好處是能激發(fā)并增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī),培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣及獨(dú)立自主學(xué)習(xí),掌握認(rèn)知(如計(jì)算、閱讀、觀察、理解等)、元認(rèn)知(學(xué)生監(jiān)控自己的思考過程)、學(xué)習(xí)策略,提高分析、評價、批判、綜合等思維能力;而且能培養(yǎng)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)技能、交流溝通技能、自我管理技能、以及終身學(xué)習(xí)技能。

1.2認(rèn)知心理學(xué)理論

認(rèn)知心理學(xué)采用信息加工的觀點(diǎn)[3]研究人的認(rèn)知,包括認(rèn)知過程和認(rèn)知結(jié)構(gòu)。認(rèn)知過程是信息加工過程,即信息的輸入、編碼、儲存、提取、輸出的過程。認(rèn)知結(jié)構(gòu)是頭腦中的知識結(jié)構(gòu),它有別于學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)或教材邏輯體系所體現(xiàn)的知識結(jié)構(gòu)。包括知識的表征、知識的類型、知識的組織。

認(rèn)知心理學(xué)主張“加工過程中心、認(rèn)知結(jié)構(gòu)中心、學(xué)生中心”的教學(xué)思想和方法[3],強(qiáng)調(diào)教學(xué)方法只有通過影響學(xué)生的認(rèn)知過程,才能影響教學(xué)效果,進(jìn)而影響學(xué)習(xí)效果。不僅要考察學(xué)生的認(rèn)知結(jié)果,更要考察學(xué)生的認(rèn)知過程。要進(jìn)行學(xué)習(xí)策略、認(rèn)知策略、思維策略訓(xùn)練,要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)。奧蘇伯爾認(rèn)為“有意義的學(xué)習(xí)就是把新知識和原有知識聯(lián)系起來,將新知識納入學(xué)習(xí)者原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中”。已有知識或認(rèn)知結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)的必要條件,學(xué)習(xí)時的認(rèn)知加工的深度和策略是決定學(xué)到什么的充分條件。最高的、最重要的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是使學(xué)生成為獨(dú)立的、自主的、高效的學(xué)習(xí)者。

策略就是一種抽象的、一般的方法[3]。學(xué)習(xí)策略就是如何將新舊知識聯(lián)系起來的一般方法。認(rèn)知策略就是用以調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)者自己的內(nèi)部注意、學(xué)習(xí)、記憶、思維過程的各種技能。思維策略就是指一般性的較普遍適用的思維方法,它不同于解題思路,但它指引著具體的解題思路。

2XML教學(xué)的模式設(shè)計(jì)

2.1教學(xué)目標(biāo)

XML課程的主要教學(xué)目標(biāo)包括:①掌握XML課程的基本知識(概念、語法、語義、注意事項(xiàng)等)和體系結(jié)構(gòu)(XML與DTD、Schema的關(guān)系,XML與CSS、XSL的關(guān)系,XML與DOM、數(shù)據(jù)島的關(guān)系,HTML與XML+XSL的關(guān)系);②利用認(rèn)知策略進(jìn)行XML知識的學(xué)習(xí);③靈活運(yùn)用XML知識,進(jìn)行動態(tài)網(wǎng)頁/網(wǎng)站的設(shè)計(jì)、編程與調(diào)試;④培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力;⑤培養(yǎng)學(xué)生交流溝通、合作學(xué)習(xí)的能力。

可見,這些目標(biāo)重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力、自我認(rèn)知的能力,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新能力。相應(yīng)地,要求教師不斷提高自身素質(zhì),不斷創(chuàng)新教學(xué)方法,建構(gòu)科學(xué)合理的創(chuàng)新型課程體系。這些都是培養(yǎng)應(yīng)用型IT人才創(chuàng)新能力的必要保障[4]。

2.2教學(xué)計(jì)劃

開展XML課程的教學(xué),其宗旨是幫助學(xué)生掌握XML知識;其形式是要求每個(組)學(xué)生利用XML知識,編寫個人風(fēng)格的網(wǎng)站;其策略是通過拋錨方式,依次呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和問題。

因此,設(shè)計(jì)了兩個“大問題或大思想”作為主線,始終貫穿于教學(xué)活動當(dāng)中。一條主線是設(shè)計(jì)個人風(fēng)格的靜態(tài)網(wǎng)頁,另一條主線是設(shè)計(jì)個人風(fēng)格的動態(tài)網(wǎng)站。前者涉及HTML、XML、CSS、XSL等知識;要求學(xué)生使用XML+XSL技術(shù),代替HTML頁面。后者涉及XML、DOM、數(shù)據(jù)島、ASP等知識;要求學(xué)生使用XML文檔作為存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源,為動態(tài)網(wǎng)站的內(nèi)容更新提供數(shù)據(jù)。這兩個“大問題或大思想”,以教師自己制作的或者往屆學(xué)生制作的案例為鋪墊和中介,在第一堂課堂上呈現(xiàn)給學(xué)生,以使他們明確學(xué)習(xí)目標(biāo),始終保持學(xué)習(xí)興趣。

進(jìn)一步地,將這兩個“大問題或大思想”分解成若干個相關(guān)的“子問題”。這些“子問題”涵蓋整個教學(xué)內(nèi)容,將教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)、解決問題緊密結(jié)合起來。從而,實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容前后貫通,形成拋錨式的效果;由教學(xué)內(nèi)容決定的問題情境也前后貫通,形成拋錨式的效果。教師在課堂上只是講解知識,適當(dāng)展示往屆學(xué)生的案例。學(xué)生通過解決實(shí)際的良構(gòu)問題和非良構(gòu)問題,形成對知識的理解、應(yīng)用,從而建構(gòu)自己的意義。

根據(jù)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo),設(shè)計(jì)13個子問題,如表1所示。

2.3問題設(shè)置

指導(dǎo)原則是根據(jù)教學(xué)任務(wù)需要,使學(xué)生通過問題解決應(yīng)該獲得并掌握的知識、方法、能力等基本目標(biāo)在問題中有充分的體現(xiàn),讓教學(xué)內(nèi)容和基本目標(biāo)滲透于所創(chuàng)設(shè)的問題情境中。通過前后問題的拋錨式鏈接,實(shí)現(xiàn)整個教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)任務(wù)的銜接。

解決非良構(gòu)問題需要以良構(gòu)問題作為鋪墊和中介。如果學(xué)生還沒有熟悉知識,沒有初步理解和掌握知識,就要面對復(fù)雜的非良構(gòu)問題的解決,往往會望而卻步,終止學(xué)習(xí)步伐。因此,為上述13個問題中的一些問題(即問題2、4、5、7、8、10、11)設(shè)計(jì)了同類型的、難度小、坡度緩的“袖珍型”問題,作為良構(gòu)問題呈現(xiàn)給學(xué)生,讓他們通過作業(yè)完成任務(wù)。然后,在實(shí)驗(yàn)中完成同類型的、難度大、要求高的“大型”問題,這些問題起著非良構(gòu)問題的作用。通過良構(gòu)問題的思考與解決,引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)、思考和解決非良構(gòu)問題。

設(shè)置良構(gòu)問題,其目的是幫助學(xué)生掌握教材上的基礎(chǔ)知識,進(jìn)行簡單的思維訓(xùn)練,培養(yǎng)初級的解決問題的能力。問題呈現(xiàn)形式有選擇題、填空題、簡答題、簡單改錯題、簡單編程題。以作業(yè)本的方式提交。問題特征是答案所需要的信息來源于教材,答案惟一。

設(shè)置非良構(gòu)問題,其目的是要求學(xué)生綜合運(yùn)用教材上的知識,結(jié)合學(xué)生自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu),進(jìn)行復(fù)雜的思維訓(xùn)練,建構(gòu)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu),解決復(fù)雜的實(shí)際問題。問題呈現(xiàn)形式有實(shí)驗(yàn),課程設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)又分設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)(即問題7、8、10、11)和綜合型的實(shí)驗(yàn)(即問題2、4、5)。以實(shí)驗(yàn)報告和課程設(shè)計(jì)報告的方式提交。問題特征是沒有現(xiàn)成答案,解決方法不惟一,答案不惟一。

2.4拋錨機(jī)制

在建構(gòu)主義理論中,問題被稱為“錨”,確定它們被形象地比喻為“拋錨”。正如前面所述,設(shè)計(jì)的兩個“大問題或大思想”是由若干個相關(guān)的“子問題”組成。其中一些“子問題”通過拋錨機(jī)制而聯(lián)系在一起(比方說,問題4和5是問題6的“錨”),形成了問題情境的拋錨式的效果。另一方面,一些較為復(fù)雜的非良構(gòu)的“大型”問題,通過與其同類型的良構(gòu)的“袖珍型”問題的拋錨而引出,形成了問題規(guī)模的拋錨式的效果。

由于教學(xué)內(nèi)容分解到了各個問題中,因此,教學(xué)內(nèi)容也通過拋錨機(jī)制而銜接在一起,形成了一個整體。在教學(xué)過程中,具體的拋錨活動如下:①簡單介紹HTML知識,作為錨,引出XML知識+XSL知識;②XML語法知識和注意事項(xiàng),作為錨,引出XML改錯。類似地,還有DTD改錯,Schema改錯;③HTML知識和XML知識,作為錨,引出HTML與XML的對比分析。類似地,還有DTD與Schema的對比分析,CSS與XSL的對比分析,DOM與數(shù)據(jù)島的對比分析;④DTD知識,作為錨,引出Schema知識。作為同是XML的語法規(guī)范的約束性說明文檔,針對同一個XML文檔,DTD到Schema,約束性說明文檔由簡到繁。類似地,還有CSS與XSL,作為XML的顯示樣式的說明文檔,針對同一個XML文檔,CSS到XSL,由簡到繁。還有DOM與數(shù)據(jù)島,作為以XML為數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問的技術(shù),針對同一個XML文檔,數(shù)據(jù)島到DOM,由簡到繁。

2.5問題特征

筆者設(shè)計(jì)的13個問題,具有如下特征:①答案多樣性。不同的學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同。如在問題7、8中,教師只提出一個大概要求,學(xué)生根據(jù)自己的能力與愛好,通過對“若干個語句+每個語句的若干個選項(xiàng)”進(jìn)行排列組合,設(shè)計(jì)出獨(dú)具個人風(fēng)格的網(wǎng)頁;②知識總結(jié)性。將教材提供的知識以及學(xué)生通過各種資源收集的信息,加以對比、分析、綜述。如問題3、6、9、12;③知識發(fā)現(xiàn)性。通過解決問題,發(fā)現(xiàn)了新的知識。如在問題5中,針對一個XML范文,教師設(shè)計(jì)了多個含有錯誤的Schema文檔。學(xué)生在改錯的過程中,無意間發(fā)現(xiàn)了“在一個Schema文檔中,作為自定義的數(shù)據(jù)類型的名稱只能參考引用。而在多個嵌套的Schema文檔中,作為自定義的數(shù)據(jù)類型的名稱既可以直接引用,也可以參考引用”。這是XML教材都沒有涉及的新知識;④問題發(fā)現(xiàn)性。通過解決問題,發(fā)現(xiàn)了新的問題。如在問題8中,設(shè)計(jì)了一個三層結(jié)構(gòu)的XML文檔,并且在第三級層次上設(shè)置了多個相同名字的結(jié)點(diǎn)<愛好>。如果采用通配符“.”、“*”等方式尋找結(jié)點(diǎn),則只能取出第一個<愛好>結(jié)點(diǎn)的內(nèi)容,無法取出其余的<愛好>結(jié)點(diǎn)的內(nèi)容。于是,產(chǎn)生了一個新問題。學(xué)生在解決新問題的過程中,發(fā)現(xiàn)了使用for語句,循環(huán)取出<愛好>結(jié)點(diǎn)的內(nèi)容;⑤認(rèn)知策略性。通過尋找解決問題的方法,發(fā)現(xiàn)了認(rèn)知策略水平上的知識,從而將具體的解決方法升華到抽象的思維圖式(即思想)。如在問題2、4、5中,雖然改錯的內(nèi)容不同,涉及的知識面不同。但是,可以采取兩種思想“自頂向下”和“自底向上”,指導(dǎo)問題的解決?！白皂斚蛳隆彼枷胧菑暮绣e誤的整個文檔開始,逐條跟蹤,找出錯的語句,改正過來,直至整個文檔不含錯誤,能夠正常執(zhí)行為止?！白缘紫蛏稀彼枷胧菑囊粋€空白的文檔開始,逐條添加正確的語句,逐步向原始的錯誤文檔的整體架構(gòu)靠近,實(shí)現(xiàn)其原來設(shè)想的全部功能。

2.6評估

對于任何教學(xué)來說,評估都是其重要組成部分之一。不僅為整個教學(xué)的效果提供重要的評估作用,也為學(xué)生提供一個進(jìn)步的標(biāo)準(zhǔn)和參照,還為教師的成長提供依據(jù)。評估始終伴隨著PBL學(xué)習(xí)的整個教學(xué)的基本過程中。

從參加評估的角色分析,有學(xué)生評估和教師評估。學(xué)生評估包括學(xué)生個人的自我評價,小組成員的同伴評價,教師對學(xué)生的評價。教師評估包括教學(xué)實(shí)施評價,指導(dǎo)學(xué)生效果評價,教師個人的自我評價,學(xué)生對教師的評價。

從開展評估的方式分析,有過程性評估和結(jié)果性評估。過程性評估是在PBL學(xué)習(xí)的過程中實(shí)施的評價,主要包括對正在使用的教學(xué)方法、學(xué)生的學(xué)習(xí)行為(如學(xué)習(xí)態(tài)度,交流溝通,發(fā)現(xiàn)新問題,認(rèn)知策略)、教學(xué)指導(dǎo)等的評價。結(jié)果性評估是對學(xué)生在PBL學(xué)習(xí)中的知識、技能熟練程度(主要包括問題的解決答案,思維日志,實(shí)驗(yàn)成績,考試/考查成績)、方法策略等的評價。

思維日志可以作為實(shí)驗(yàn)報告中的總結(jié)部分,要求學(xué)生記錄下在解決問題、學(xué)習(xí)知識的過程中思維上發(fā)生的變化,以及自己的感受和體會。教師應(yīng)當(dāng)對思維日志進(jìn)行等級評分,并且記入到期末總評成績當(dāng)中,作為一項(xiàng)重要指標(biāo)進(jìn)行核算。對于寫得很詳細(xì),并且有深度的思維日志,評為A級。對于寫得很膚淺籠統(tǒng)的思維日志,評為D級。

3結(jié)束語

通過過程和結(jié)果評估,可以看出在講授XML課程時,采用PBL教學(xué)法,能取得更好的效果。不僅保證了學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識,而且培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)際動手能力,解決問題能力,促進(jìn)了知識和學(xué)習(xí)能力的遷移。而這種教學(xué)方法的成敗關(guān)鍵在于將整個知識體系設(shè)置成一系列相關(guān)的“問題”,寓“教與學(xué)”活動于解決問題的過程中,于意義建構(gòu)的過程中。

那么,什么樣的課程比較適合采用PBL教學(xué)法呢?或者說,如何判斷某門課程采用的教學(xué)法就是PBL教學(xué)法呢?在這里,筆者認(rèn)為有以下幾個判斷準(zhǔn)則值得采納:①教學(xué)內(nèi)容要轉(zhuǎn)化為一系列的非良構(gòu)問題,這些問題有多種解決方法、多種答案;②問題的解決方法一定要是學(xué)生自己設(shè)計(jì)出來的,而不是對現(xiàn)有方法的一種驗(yàn)證;③為解決問題而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所花費(fèi)的時間應(yīng)當(dāng)多于教師課堂上傳授知識的時間;④問題的解決要有利于認(rèn)知能力、認(rèn)知策略的鍛煉和提高。

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Discussion of teaching method of XML course based on PBL

HOU Ai-min1,HAO Zhi-feng2

(1.Department of Computer Science and Technology,Dongguan University of Technology,DongguanGuangdong523808,China;

2.College of Computer Science and Technology,South China University of Technology,GuangzhouGuangdong510640,China)

AbstractMean constructing is the innate character of man studying and is tightly related to personal cognitive structure,cognitive tactics and problem circumstances.This article introduces the teaching method of XML course based on the theories of PBL.Not only is the teaching practice putted into but also the teaching effect is quite satisfactory.

Key wordsPBL;cognitive psychology;teaching method;anchor;XML course