基于問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的課堂教學(xué)模式研究與探索
——以計(jì)算機(jī)科學(xué)與編程導(dǎo)論課程為例

谷 瓊，寧 彬，胡春陽，屈俊峰，魏希三，程格平

（湖北文理學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，湖北襄陽 441053）

0 引言

要想提高高等教育質(zhì)量，推進(jìn)素質(zhì)教育，必須創(chuàng)新教學(xué)模式和方法。自主提出問題并進(jìn)行批判性質(zhì)疑、實(shí)踐與創(chuàng)新是當(dāng)前大學(xué)生最缺少的能力之一?，F(xiàn)代建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀和教學(xué)設(shè)計(jì)理論將解決問題作為建構(gòu)性學(xué)習(xí)的基本策略，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。建構(gòu)主義指出學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)是學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)進(jìn)行建構(gòu)理解的過程，學(xué)習(xí)不是教師將知識(shí)簡(jiǎn)單地傳遞給學(xué)生，而是學(xué)生自己建構(gòu)知識(shí)，主動(dòng)選擇、加工和處理外部信息，從而獲得知識(shí)的過程。

西方發(fā)達(dá)國(guó)家引導(dǎo)學(xué)生多閱讀文獻(xiàn)，遇到問題勤于思考，重視激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)其批判質(zhì)疑能力和創(chuàng)新精神，提倡發(fā)揮學(xué)生主體作用的教學(xué)方法。國(guó)內(nèi)高校也陸續(xù)開展以學(xué)生為本的課堂教學(xué)改革，包括啟發(fā)式、探究式、討論式教學(xué)方法等。例如，王艷芬等遵循建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適時(shí)采用靈活多樣的討論式、翻轉(zhuǎn)式、啟發(fā)式及案例式教學(xué)等多種模式和方法，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性；李海峰等、楊紅萍提出基于問題的課堂教學(xué)模式，針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)符合要求的各種課堂情境，幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)。目前世界一流大學(xué)中普遍實(shí)施以探究、交流、自主參與為核心的課堂教學(xué)模式，師生互動(dòng)交流、共同提高成為行之有效的培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教學(xué)模式。

目前雖然有許多學(xué)者在課堂教學(xué)模式和方法上進(jìn)行了改革嘗試，使現(xiàn)有課堂教學(xué)效果出現(xiàn)較大改觀，但仍存在部分老師教學(xué)以單向知識(shí)傳遞為主、學(xué)生自主學(xué)習(xí)動(dòng)力不強(qiáng)、師生交流互動(dòng)不足等問題。為此，本文以計(jì)算機(jī)科學(xué)與編程導(dǎo)論課程為例，通過問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的課堂教學(xué)模式，使學(xué)生在知識(shí)與能力、人生觀與價(jià)值觀等方面得到和諧發(fā)展，達(dá)到促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)全面提升的目的。

1 課堂教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

以往課堂教學(xué)大多是老師講、學(xué)生聽，老師在課堂上主導(dǎo)一切，師生互動(dòng)形式過于單一，很少有師生、生生之間的多邊型互動(dòng)，課堂氛圍死板。具體而言，目前課堂教學(xué)還存在如下問題。

1.1 教師存在的問題

部分教師講述的教學(xué)內(nèi)容陳舊，教授過程以單向知識(shí)傳遞為主，較難做到真正的教學(xué)相長(zhǎng)。部分教師教學(xué)方法單一，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)習(xí)慣的意識(shí)和能力還有待提高；教學(xué)內(nèi)容缺乏研究性、引導(dǎo)性、指向性和選擇性，課堂教學(xué)缺乏創(chuàng)新因素滲透等。

1.2 學(xué)生存在的問題

部分學(xué)生上課積極性不高，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，尤其是主動(dòng)提問的意識(shí)不夠，批判質(zhì)疑能力缺乏，習(xí)慣于從課堂和書本上尋找標(biāo)準(zhǔn)答案，與具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的人才培養(yǎng)目標(biāo)有一定差距。學(xué)生剛?cè)雽W(xué)時(shí)，對(duì)于本專業(yè)定位、未來擬從事哪些工作較為迷茫，如果不注重引導(dǎo)，部分學(xué)生將會(huì)逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

1.3 師生互動(dòng)存在的問題

以往師生互動(dòng)形式過于單一，課堂上大多是教師就某個(gè)知識(shí)點(diǎn)拋出問題，某個(gè)學(xué)生回答，學(xué)生與教師之間、學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)交流十分少，且?guī)熒?dòng)多為認(rèn)知互動(dòng)，缺乏深層互動(dòng)。

針對(duì)上述問題，本文以計(jì)算機(jī)科學(xué)與編程導(dǎo)論課程為例，將其教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際問題，以各種緊扣知識(shí)點(diǎn)的案例、實(shí)踐項(xiàng)目為主要載體，創(chuàng)設(shè)與學(xué)習(xí)任務(wù)相對(duì)應(yīng)的情境，構(gòu)建以學(xué)生為中心的基于問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的課堂教學(xué)模式。該模式將知識(shí)傳授式課堂改造為問題探究式課堂，將教師角色由學(xué)科知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)引導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主性、研究性、合作式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其思考能力、交流能力、判斷能力、批判能力。

2 基于問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的課堂教學(xué)模式構(gòu)建

基于問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的計(jì)算機(jī)科學(xué)與編程導(dǎo)論課程教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，課前學(xué)生利用教材、課外閱讀材料、視頻資源預(yù)習(xí)，課上以問題為導(dǎo)向進(jìn)行師生討論交流，構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體。該模式重視課程資源開發(fā)，拓展教學(xué)的深度與廣度，在教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與環(huán)境的互動(dòng)中建構(gòu)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和認(rèn)識(shí)。基于問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的課堂教學(xué)模式架構(gòu)如圖1所示。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

結(jié)合教師自身教學(xué)、科研經(jīng)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，在保持知識(shí)系統(tǒng)性的前提下，以問題、案例、實(shí)踐項(xiàng)目為載體對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與編程導(dǎo)論課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。結(jié)合課程大綱要求，分別從教學(xué)目標(biāo)、知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和育人目標(biāo)入手，講授各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)，依托經(jīng)典資源追蹤學(xué)術(shù)前沿，促進(jìn)學(xué)科融合。

2.2 教學(xué)形式

課堂組織突出啟發(fā)式、引導(dǎo)式、探究式、討論式、參與式特點(diǎn)，每次理論課都提前設(shè)計(jì)需要討論的問題，并使學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)UMU 平臺(tái)的線上資源。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，選擇討論、匯報(bào)、成果展示、辯論、實(shí)踐考察等教學(xué)形式，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，在課堂上提出亮點(diǎn)、反思不足、批判質(zhì)疑。

2.3 問題導(dǎo)學(xué)

導(dǎo)學(xué)的問題是每節(jié)教學(xué)內(nèi)容的核心和主線，其既包括任課教師根據(jù)每次授課內(nèi)容提出的問題，也包括學(xué)生課前預(yù)習(xí)教材內(nèi)容和UMU 互動(dòng)平臺(tái)上的課程輔導(dǎo)資料期間遇到的問題，還包括課堂上師生互動(dòng)和學(xué)生互動(dòng)過程中產(chǎn)生的問題等。這些問題凸顯了教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過問與答，以及問題之間的關(guān)聯(lián)性、遞進(jìn)性形成教學(xué)問題鏈。學(xué)生通過反思問題產(chǎn)生對(duì)課程內(nèi)容的整體認(rèn)識(shí)，并不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。

Fig.1 Question guided and interactively constructive based classroom teaching model architecture圖1 基于“問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)”的課堂教學(xué)模式架構(gòu)

3 基于問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的課堂教學(xué)實(shí)踐

計(jì)算機(jī)科學(xué)與編程導(dǎo)論的理論課程教學(xué)分為系統(tǒng)思維、算法思維、邏輯思維、網(wǎng)絡(luò)思維4 個(gè)模塊，其中系統(tǒng)思維模塊從3 個(gè)問題展開：計(jì)算機(jī)如何思考？計(jì)算機(jī)如何記憶？計(jì)算機(jī)如何工作？表1 結(jié)合課堂教學(xué)實(shí)踐案例具體說明。教學(xué)視頻資源會(huì)提前上傳至UMU 平臺(tái)，每段時(shí)長(zhǎng)數(shù)分鐘。上課初始，老師通過提問了解學(xué)生掌握程度，學(xué)生借助UMU 平臺(tái)回答問題，所有回答可展示在大屏幕上，供師生討論。

為使學(xué)生進(jìn)一步理解計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的記憶方法，向其介紹一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)字母a的簡(jiǎn)單方式：如果是白色像素，計(jì)算機(jī)將其存為0，如果是黑色像素，計(jì)算機(jī)將其存為1。圖2 中的第一行依次包含1 個(gè)白色像素、3 個(gè)黑色像素和1個(gè)白色像素，因此這一行編碼為0，1，1，1，0，第二行依次包含4 個(gè)白色像素和1 個(gè)黑色像素，因此編碼為0，0，0，0，1，以此類推。當(dāng)采用游程編碼方法（Run-length Encoding，RLE）進(jìn)行壓縮時(shí)，第一行會(huì)被編碼為1，3，1，同理第二行可簡(jiǎn)單表示為4，1。

圖2左側(cè)為字母a從小到大的3種形式，右側(cè)為一系列數(shù)字，但并未給出編碼規(guī)則。課堂上教師請(qǐng)學(xué)生分析該符號(hào)的形成規(guī)則，并設(shè)計(jì)類似圖案和數(shù)字序列。通過這個(gè)任務(wù)可以考察和培養(yǎng)學(xué)生的信息表達(dá)和建模能力，使其理解并掌握如何采用數(shù)字在計(jì)算機(jī)中表示圖像。學(xué)生在理解計(jì)算機(jī)圖像編碼和解碼規(guī)則后完成的部分作業(yè)如圖3所示。

4 學(xué)生反饋

在計(jì)算機(jī)科學(xué)與編程導(dǎo)論課堂教學(xué)中，教師團(tuán)隊(duì)通過預(yù)設(shè)不同情境導(dǎo)入相應(yīng)的教學(xué)問題，學(xué)生表現(xiàn)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣，積極主動(dòng)地分析并解決問題，在收獲知識(shí)的同時(shí)自身能力也得以提升。

課程結(jié)束后，借鑒文獻(xiàn)［16］中的訪談提綱對(duì)學(xué)生進(jìn)行反饋調(diào)查。相較于本課程前兩年的教學(xué)模式，89.66%的學(xué)生愿意選擇基于問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的教學(xué)形式，80.6%的學(xué)生會(huì)在業(yè)余時(shí)間提前進(jìn)行線上課程的預(yù)習(xí)，98.71%的學(xué)生表示課堂教學(xué)模式的變化改變了自己的學(xué)習(xí)方法，課堂討論、小組展示分享是學(xué)生普遍樂于參與的課堂活動(dòng)。學(xué)期末學(xué)生對(duì)該課程的課堂教學(xué)反饋結(jié)果如表2所示。

Table 1 Practical cases based on question guided and interactively constructive classroom teaching model表1 基于問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的課堂教學(xué)實(shí)踐案例

Fig.2 0，1 encoding of the letter a圖2 字母a的0，1編碼

Fig.3 Examples of students'homework圖3 學(xué)生作業(yè)示例

Table 2 Feedback of students on course teaching表2 學(xué)生課堂教學(xué)反饋結(jié)果

5 結(jié)語

本文以計(jì)算機(jī)科學(xué)與編程導(dǎo)論課程教學(xué)改革為突破口，研究與探索了基于問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的教學(xué)模式，使教師由注重知識(shí)點(diǎn)傳授的以教為中心向知識(shí)+思維方式+想象力并重的以學(xué)為中心教學(xué)模式轉(zhuǎn)變；由知識(shí)傳播者轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造的引導(dǎo)者；由灌輸式轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴?、個(gè)性化培養(yǎng)方式，最終使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，逐漸形成勤學(xué)、悅學(xué)、會(huì)學(xué)的良好習(xí)慣。基于問題導(dǎo)學(xué)—互動(dòng)建構(gòu)的教學(xué)模式以學(xué)生發(fā)展為本，課堂教學(xué)以學(xué)生為中心，使其能夠獨(dú)立自主地學(xué)習(xí)并建構(gòu)知識(shí)體系，課堂教學(xué)不再是簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授，而是以問題為導(dǎo)向的師生共同探討，這種一切教學(xué)活動(dòng)圍繞學(xué)生探究能力和創(chuàng)造能力培養(yǎng)的模式契合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才的需求。