計(jì)算機(jī)類(lèi)課程參與式教學(xué)模式研究

涂文婕，程 敏，劉 亮，林秀珍

(空軍預(yù)警學(xué)院，湖北 武漢 430019)

0 引言

信息化戰(zhàn)爭(zhēng)指主要使用以信息技術(shù)為主導(dǎo)的武器裝備系統(tǒng)、以信息為主要資源、以信息化軍隊(duì)為主體、以信息中心戰(zhàn)為主要作戰(zhàn)方式，以爭(zhēng)奪信息資源為直接目標(biāo)，并以相應(yīng)的軍事理論為指導(dǎo)的戰(zhàn)爭(zhēng)。如何提高軍校學(xué)生的信息化素養(yǎng)，使其掌握信息化手段、利用信息資源、打好信息化戰(zhàn)爭(zhēng)，是軍校教學(xué)貼近實(shí)戰(zhàn)化的需求。計(jì)算機(jī)類(lèi)課程是信息類(lèi)課程的核心，它與其它課程緊密相關(guān)，在工作和學(xué)習(xí)中的地位日益凸顯[1]。如何提高計(jì)算機(jī)課程課堂效率，優(yōu)化課堂設(shè)計(jì)，提升學(xué)生計(jì)算機(jī)知識(shí)水平和應(yīng)用能力，是軍校計(jì)算機(jī)課程研究的重要方向。參與式教學(xué)模式把過(guò)去傳統(tǒng)的以“教師講授”為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)生為中心”的模式，加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的交流和反饋，使學(xué)生能深刻掌握并理解所學(xué)知識(shí)，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升課堂教學(xué)效果。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程教學(xué)情況

1.1.1 課程概述

目前空軍預(yù)警學(xué)院開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)課程主要有《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》、《計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)》、《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》等。

《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》這門(mén)課程是新大綱中的公共基礎(chǔ)課程，2018年秋季在學(xué)院大一年級(jí)首開(kāi)，共48學(xué)時(shí)。以往的計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程以O(shè)ffice操作為主要教學(xué)內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生操作技能為主要目標(biāo)。而新開(kāi)的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》中涵蓋了Python語(yǔ)言、計(jì)算思維、信息編碼、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)等方面的內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維為目標(biāo)。這門(mén)課程教學(xué)內(nèi)容多，涵蓋范圍廣，不僅包括計(jì)算機(jī)各方面的基礎(chǔ)知識(shí)，還包括了Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，對(duì)于大一學(xué)生來(lái)說(shuō)，難度有些高。

《計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)》與《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》課程分別面向?qū)W院大二和大三學(xué)生，隨著教學(xué)大綱的調(diào)整，這兩門(mén)課課時(shí)都已刪減至40學(xué)時(shí)(理論20學(xué)時(shí)，實(shí)踐20學(xué)時(shí))。《計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)》課程總目標(biāo)是使學(xué)生掌握算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C語(yǔ)言編程、軟件工程設(shè)計(jì)方法及數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，掌握正確、規(guī)范的編程方法，培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)編程解決實(shí)際問(wèn)題的能力，初步具備獨(dú)立編程與軟件開(kāi)發(fā)能力?！队?jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》課程主要任務(wù)是使學(xué)生獲得計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)與應(yīng)用相關(guān)的新知識(shí)、新技術(shù)打下基礎(chǔ)。

1.1.2 存在的問(wèn)題

(1)重軟輕硬、動(dòng)手實(shí)踐能力弱。學(xué)院目前開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)類(lèi)課程，主要以計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)與語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)為主，而學(xué)生畢業(yè)后操作的信息化裝備大多為軟硬件一體的信息化裝備，學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解大多停留在書(shū)本上，對(duì)基本概念的理解及應(yīng)用能力不足，當(dāng)涉及硬件級(jí)編程或者解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)往往捉襟見(jiàn)肘。

(2)學(xué)時(shí)有限、實(shí)踐難。課程的授課學(xué)時(shí)有限，而計(jì)算機(jī)課程除卻理論知識(shí)外，還需要大量實(shí)踐操作，這對(duì)訓(xùn)練任務(wù)繁重的軍校學(xué)生而言，難度頗高。

(3)教學(xué)模式單一。在授課過(guò)程中，盡管采用了多媒體教學(xué)手段，引入了其它的教學(xué)方法，但仍然是以教師為中心，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)和接受知識(shí)的地位[2]。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式不利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，不利于學(xué)生思維能力及創(chuàng)造力的培養(yǎng)。不僅學(xué)生難以理解復(fù)雜的計(jì)算機(jī)術(shù)語(yǔ)與原理，教師的教學(xué)計(jì)劃也得不到保障。

1.2 學(xué)生學(xué)習(xí)情況

從若干期班的課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程中存在以下問(wèn)題：

(1)學(xué)習(xí)有片面性。由于學(xué)生的學(xué)位證與計(jì)算機(jī)二級(jí)考試的成績(jī)直接掛鉤，導(dǎo)致學(xué)生在計(jì)算機(jī)課程學(xué)習(xí)中只關(guān)注與等級(jí)考試相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，偏向“題海”戰(zhàn)術(shù)，導(dǎo)致對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)越來(lái)越“軟化”。

(2)學(xué)習(xí)主動(dòng)性不夠。不少學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中只依賴(lài)于教師的灌輸，離開(kāi)教師的指導(dǎo)，就會(huì)覺(jué)得茫然、手足無(wú)措，不會(huì)自主學(xué)習(xí)。

(3)知識(shí)掌握不牢固。課程涉及的知識(shí)點(diǎn)范圍廣，學(xué)生把握不了學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，容易出現(xiàn)課上都聽(tīng)懂，課后都忘記的情況。

以上種種并不利于學(xué)生計(jì)算思維與動(dòng)手能力的培養(yǎng)，不利于軍隊(duì)信息化水平提高。

2 參與式教學(xué)模式

2.1 概念

學(xué)習(xí)不是學(xué)習(xí)者被動(dòng)接受的過(guò)程，而是學(xué)習(xí)者主動(dòng)進(jìn)行信息加工的過(guò)程，學(xué)習(xí)成果的優(yōu)劣不僅依賴(lài)于教師的傳授，更取決于學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)加工的過(guò)程[3]。“參與式”教學(xué)模式最初起源于20世紀(jì)60年代的英國(guó)，直到90年代才傳入中國(guó)。參與式教學(xué)是以學(xué)習(xí)者為中心，靈活運(yùn)用多樣、直觀形象的教學(xué)手段，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者積極參與教學(xué)過(guò)程，從而加強(qiáng)教學(xué)者與學(xué)習(xí)者之間的信息交流與反饋，使學(xué)習(xí)者更加深刻理解與掌握所學(xué)知識(shí)，并具備將其運(yùn)用到實(shí)踐中的能力。常用的參與式教學(xué)有如下幾種方法：

(1)小組活動(dòng)。將學(xué)生劃分成若干小組，以小組為單位開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。采取一幫一、兵教兵的方式，讓學(xué)生在討論中解疑、辯論中求真、互助中提高。小組長(zhǎng)是全組的靈魂，是整個(gè)小組學(xué)習(xí)的組織者、指導(dǎo)者和監(jiān)督者。教師了解小組學(xué)情，進(jìn)行輔導(dǎo)點(diǎn)撥。小組活動(dòng)是參與式教學(xué)法的基礎(chǔ)，它可以與其它方法配合使用，使組內(nèi)每個(gè)成員都行動(dòng)起來(lái)，這樣可以擴(kuò)大參與范圍。

(2)頭腦風(fēng)暴。教師提出某個(gè)問(wèn)題，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)提出自已的想法，通過(guò)隨心所欲的聯(lián)想，學(xué)生可以在輕松而有趣的氛圍中吸取知識(shí)，這也是拓展思維的一種方法。頭腦風(fēng)暴法適用于有多個(gè)答案或多個(gè)解決方案的問(wèn)題。教師采用頭腦風(fēng)暴教學(xué)法時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生暢所欲言，不要批評(píng)其想法。把所產(chǎn)生的想法記錄下來(lái)，再進(jìn)行歸納和剔除。

(3)角色扮演。將知識(shí)點(diǎn)寫(xiě)成劇本，要求學(xué)生在其中扮演特定的角色，表演結(jié)束后，進(jìn)行全班討論，評(píng)價(jià)表演效果。該方法可激發(fā)學(xué)生課堂參與度，在游戲中學(xué)習(xí)知識(shí)、掌握技能。這種方法能改變學(xué)生因教師的“滿(mǎn)堂灌”而產(chǎn)生的疲勞感。

上文所述都是利用有限的課堂時(shí)間，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性與主動(dòng)性的方法。學(xué)生參與程度越高，對(duì)知識(shí)的記憶與掌握就越牢固。將這些方法與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相結(jié)合，能達(dá)到更理想的課堂效果。

2.2 優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以授課教師為核心，學(xué)習(xí)者處于被動(dòng)學(xué)習(xí)地位，這不適合未來(lái)教育發(fā)展的方向。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者應(yīng)有更大的自由度，這才有利于創(chuàng)造力與獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)。參與式教學(xué)通過(guò)設(shè)計(jì)課堂“活動(dòng)”的形式，全面調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，通過(guò)自我思考、自我表達(dá)，內(nèi)化教學(xué)內(nèi)容，不斷實(shí)踐提高運(yùn)用知識(shí)的能力。參與式教學(xué)提高了課堂參與度，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)了其自主學(xué)習(xí)意識(shí)，變被動(dòng)接受為主動(dòng)探究，找到適合自己的學(xué)習(xí)方式。

參與式教學(xué)把學(xué)習(xí)者放在教育教學(xué)的主體位置，加強(qiáng)學(xué)習(xí)者對(duì)教學(xué)過(guò)程的參與，能夠提高他們對(duì)教學(xué)內(nèi)容掌握的程度，特別是知識(shí)記憶的持久性。學(xué)習(xí)者參與越深入，對(duì)教學(xué)內(nèi)容留下的印記越持久。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)者對(duì)教學(xué)過(guò)程的參與形式，有利于學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握，有利于教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

3 參與式教學(xué)模式應(yīng)用

針對(duì)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中存在的這些問(wèn)題，學(xué)院嘗試在課堂上使用參與式學(xué)習(xí)理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的參與，加深他們對(duì)知識(shí)的理解與內(nèi)化。

3.1 小組活動(dòng)

在課程教學(xué)開(kāi)始前，將班級(jí)學(xué)生分組，每組人數(shù)不超過(guò)6個(gè)，每組設(shè)立一名小組長(zhǎng)。小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)本組內(nèi)教學(xué)活動(dòng)安排，比如任務(wù)的分配、記錄組員上課回答問(wèn)題的成績(jī)(組長(zhǎng)成績(jī)由課代表記錄)、組織小組討論、檢查組員小任務(wù)完成情況等。每次課程中布置任務(wù)時(shí)，明確組內(nèi)每個(gè)成員職責(zé)，讓組內(nèi)學(xué)生合作完成。這樣既能督促組內(nèi)成員參與，也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

例如在《計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)》的課前10 min環(huán)節(jié)，要求以組為單位，完成某個(gè)典型算法的流程圖及程序代碼實(shí)現(xiàn)。分配畫(huà)流程圖、代碼實(shí)現(xiàn)、PPT展示、匯報(bào)任務(wù)，要求組內(nèi)成員每人承擔(dān)其中一項(xiàng)。讓學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，開(kāi)展經(jīng)驗(yàn)交流[4]。這樣使每個(gè)學(xué)生都參與到任務(wù)中，組內(nèi)互相督促，避免出現(xiàn)有人很忙，有人卻很閑的局面。采用這種分組管理形式，不僅能夠積極有效組織課堂學(xué)習(xí)，而且能實(shí)時(shí)掌握組內(nèi)情況。

目前20人以上的期班，學(xué)院在課程中多采用分組方式進(jìn)行課堂教學(xué)。

3.2 頭腦風(fēng)暴

為能了解學(xué)生知識(shí)水平、幫助他們系統(tǒng)地歸納知識(shí)結(jié)構(gòu)，在講解《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》中的“計(jì)算機(jī)硬件組成”知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可利用便利貼開(kāi)展“一分鐘問(wèn)卷”活動(dòng)。“一分鐘問(wèn)卷”就是在每組分發(fā)一張便利貼，限時(shí)1 min讓組員進(jìn)行討論，集思廣益，寫(xiě)下自己所掌握的計(jì)算機(jī)硬件的組成部件。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生根據(jù)個(gè)人理解、聯(lián)系日常接觸的計(jì)算機(jī)，積極發(fā)表觀點(diǎn)，組內(nèi)積極討論，最后在便利貼上寫(xiě)下各組討論結(jié)果。教師通過(guò)查看各組便利貼，實(shí)時(shí)了解學(xué)生知識(shí)水平，然后針對(duì)性的進(jìn)行講解。該活動(dòng)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的思維，將學(xué)生知識(shí)掌握的程度與存在的問(wèn)題全都清晰顯示，為課堂教學(xué)開(kāi)展?fàn)I造了活潑的氛圍。

有關(guān)系統(tǒng)組成、特點(diǎn)性能、解決方法等知識(shí)點(diǎn)，很適合采用頭腦風(fēng)暴策略。首先讓學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)，教師再歸納總結(jié)。這樣從單純的教師講轉(zhuǎn)變成學(xué)生思考，從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)吸收。

3.3 角色扮演

通過(guò)形式多樣的活動(dòng)，讓學(xué)生在參與其中，在參與中學(xué)習(xí)、理解。教師在教學(xué)活動(dòng)中植入知識(shí)點(diǎn)教學(xué)，學(xué)生通過(guò)教學(xué)活動(dòng)加深理解。比如在《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》課程中，“馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)”知識(shí)點(diǎn)中的的五大部件——運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的功能與協(xié)同工作的關(guān)系比較抽象，在以往的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生難以理解。為此在課堂上設(shè)計(jì)了一個(gè)互動(dòng)游戲，讓各組模擬馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程。組內(nèi)成員分別扮演運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入、輸出設(shè)備，學(xué)生相互配合完成一段給定程序的輸入、處理、存儲(chǔ)、輸出。最后通過(guò)展示輸出結(jié)果檢查各部件運(yùn)行正確與否。通過(guò)扮演各個(gè)功能部件，學(xué)生不僅掌握了體系結(jié)構(gòu)的概念，而且更深層次地理解了馮·諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)工作原理[5]。

對(duì)于比較抽象的工作原理，可以通過(guò)設(shè)置相應(yīng)情境，讓學(xué)生分角色模擬操作過(guò)程，從而掌握復(fù)雜的工作原理。

3.4 平臺(tái)應(yīng)用

為了提高教學(xué)效果，有效利用課堂管理軟件與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)配合參與式教學(xué)方法，提高課堂效果，在課堂教學(xué)中使用“博思特教學(xué)管理軟件”對(duì)整個(gè)課堂進(jìn)行掌控。除了電子點(diǎn)名、傳遞文件外，教師還可利用該系統(tǒng)將某學(xué)生課堂上的練習(xí)作業(yè)投到大屏幕或?qū)W生手機(jī)屏幕上，全班同學(xué)可對(duì)該學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、學(xué)習(xí)，教師可實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。利用電子搶答功能，將課堂問(wèn)題變?yōu)殡娮訐尨痤}，采用計(jì)算機(jī)搶答方式調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，活躍課堂氣氛。

為了強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力，在課程中引入了Educoder實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。教師在該實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上新建課堂，在課堂內(nèi)添加實(shí)訓(xùn)任務(wù)，每個(gè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)有若干關(guān)卡。學(xué)生每次課后可登陸實(shí)訓(xùn)平臺(tái)課堂，通過(guò)游戲形式，完成教師布置的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，每通過(guò)一關(guān)可獲得相應(yīng)金幣獎(jiǎng)勵(lì)。教師可查看課堂內(nèi)每個(gè)學(xué)生通關(guān)情況與成績(jī)。利用該平臺(tái)，可實(shí)時(shí)對(duì)學(xué)生的程序進(jìn)行評(píng)測(cè)，提高學(xué)生上機(jī)實(shí)踐的效率。游戲通關(guān)的形式，將知識(shí)點(diǎn)的檢測(cè)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)了學(xué)生參與實(shí)踐的主動(dòng)性。交流反饋機(jī)制使教師能實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，把握課程節(jié)奏。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的參與式教學(xué)模式在2016級(jí)與2017級(jí)部分期班的計(jì)算機(jī)課程中進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。從課程反饋看，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、自主學(xué)習(xí)能力、協(xié)作能力、對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度與運(yùn)用計(jì)算工具解決實(shí)際問(wèn)題的能力均大幅提升。

(1)在采用參與式教學(xué)法的《計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》課程中，大部分學(xué)生掌握了計(jì)算機(jī)組裝和拆卸方法，能獨(dú)立拆裝計(jì)算機(jī)。

(2)在這些期班中，大約有1/3的學(xué)生積極主動(dòng)參加“計(jì)算機(jī)興趣小組”，希望深一步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)。

(3)在課程團(tuán)隊(duì)教師的指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)該課程的部分學(xué)生參加了全國(guó)計(jì)算機(jī)綠色大賽，并獲二、三等獎(jiǎng)。

(4)學(xué)生自發(fā)組建團(tuán)隊(duì)參加全國(guó)信息安全大賽，參加人數(shù)是上一屆的一倍。