構建程序設計教學高效課堂的途徑探索

周利榮

關鍵詞：三階段教學法；高效課堂；程序設計；認知規(guī)律；教學理念

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）02-0124-03

高效課堂是符合學生的認知規(guī)律的，以學生為主體，以教師為主導的課堂。高校課堂是有效能的課堂，它促進了學生的發(fā)展，并且有利于學生的可持續(xù)發(fā)展，學生不僅學到了實實在在的知識，有一定的學習成果，而且提高了能力，學到了方法，培養(yǎng)了情感，鍛煉了思維，養(yǎng)成了好的學習習慣[1]。因此，高效課堂是教學永恒的主題，是教師永遠的追求。

1 高效課堂的幾個特征

一是符合學生的認知規(guī)律。認知學習理論認為人類獲取知識的過程是感知、注意、記憶、理解、問題解決的信息交換過程。程序設計課堂教學首先必須引起學生的注意與興趣，讓學生感知學習內容。在此基礎上記憶理解程序設計知識，然后應用程序設計知識解決問題即編程。

二是以學生為主體，以教師為主導。高效課堂并不是只是看教師教了什么，而主要是看學生學到了什么，并不是教師教得高效，而是學生學得高效。因此，必須以學生為主體，以教師為主導，以學生發(fā)展、學生學習、學習成果為導向，教師只不過是學生學習的促進者、幫助者、引導者。教學的目標是使學生會學習、愛學習。

三是學生的學習是自主學習，合作學習。在高效課堂里，教師應盡量把時間留給學生，讓學生自覺地閱讀學習材料，理解學習內容，總結學習方法；讓學生自己去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、探究問題、分析問題、解決問題。在高效課堂里，教師應該設計好任務活動，將任務活動交給一個小組合作完成，合作學習有利于提高學習效率，學生之間取長補短，相互交流，增進情感，共同成長。

四是教師能及時準確評價學生，學生能及時得到反饋。高效課堂里，每堂課每個學生有一定的學習成果，學習成果的完成效率及完成質量如何，教師能夠及時做出準確客觀評價，學生能及時得到自己的學習成果的反饋。即高效課堂里教師能夠對學生進行過程性評價[2]。

五是著眼于學生的可持續(xù)發(fā)展。當今世界，信息技術日新月異，大數(shù)據、云計算、人工智能方興未艾，新的編程語言不斷出現(xiàn)，知識更新日益加快。大學所學知識不可能受用終生，學生學會學習、熱愛學習，才有可能適應變化的世界。因此，高效課堂的目標是四維的，一是知識，二是能力，三是方法，四是情感。

2 三階段教學法的三個階段

程序設計課堂教學如何構建高效課堂？在Py?thon程序設計教學實踐中總結出“三階段教學法”（編輯調試階段、閱讀理解階段、動手編程階段），使學生更好地掌握了程序設計的知識，提高了學生的編程能力，掌握了編輯調試程序、閱讀理解程序、動手編寫程序的方法，提高了學生的編程興趣。

編輯調試階段是指對于教師尚未講解的教材內容，學生在尚未能完全理解程序的具體含義的情況下，提前編輯、輸入教材中的程序，然后調試、運行得到正確結果。此階段最容易實施，以Python程序設計教學為例：（1）打開Python自帶的編輯器IDLE；（2）執(zhí)行新建文件命令；（3）編輯、輸入教材中的程序；（4）執(zhí)行運行程序命令，如有錯誤則對照教材修改、調試直到得到正確運行結果。學生只要掌握上述四個簡單步驟即可實施。

閱讀理解階段是指在教師的引導下，學生讀懂第一階段編輯調試成功的程序。此階段最為關鍵，教師起重要作用。程序調試成功，運行得到結果，但學生并未真正理解程序的含義，也未掌握蘊含在其中的編程技巧，如同吃下去的食物沒有真正消化吸收一樣。那么，教師應如何引導學生讀懂程序呢？一是要理解每個變量在程序中的功能和作用（存儲結果、循環(huán)變量、標志變量等）；二是要將程序分解成有獨立功能的各個部分，指出各部分的功能；三是將各個部分綜合起來得到整個程序的功能。萬丈高樓平地起，這些都是建立在對程序設計語言知識熟練掌握基礎之上的，教師應將講解知識點與閱讀理解程序結合起來。

動手編程階段是指在教師的指導下，學生自己動手編寫程序。學生經過大量編輯調試、閱讀理解程序后，接下去就應該自己動手編程，掌握編程的技巧了。此階段最為艱難，學生不僅要熟練掌握程序設計基礎知識（基本概念、編程規(guī)范、數(shù)據類型、程序結構），還要有較強的抽象思維能力和邏輯思維能力，根據題意總結出算法，選擇一定的數(shù)據結構，編寫出易讀、健壯、高效的程序。教師應遵循先易后難的原則，有目的、有步驟地指導學生編寫程序，使學生學會編程，看到自己實實在在的學習成果，從而熱愛編程。

3 三階段教學法的具體實施

以劉慶編寫的教材《Python編程案例教程》為例，第一章（開始Python編程之旅）和第二章（Python編程基礎知識）為第一個教學單元。編輯調試階段共輸入編輯11個例題；閱讀理解階段講解相關知識點并理解11個例題及完成相關練習題共20 題；動手編程階段共編寫4個程序。

第三章（判斷和循環(huán)語句）和第四章（字符串的使用）為第二個教學單元。編輯調試階段共輸入編輯20 個例題；閱讀理解階段講解相關知識點并理解20個例題及完成相關練習題共17題；動手編程階段共編寫7 個程序。

第五章（列表和元組）和第六章（字典和集合）為第三個教學單元，編輯調試階段共輸入編輯22個例題；閱讀理解階段講解相關知識點并理解22個例題及完成相關練習題共23 題；動手編程階段共編寫9個程序。三階段教學法較為靈活，可根據學生的基礎知識及學習進展情況，增刪教材例題和練習題。

4 三階段教學法是打造程序設計教學高效課堂的有效途徑

4.1 三階段教學法是符合學生的認知規(guī)律的

教學必須符合學生的認知規(guī)律，這是教學必須遵循的基本原則。編輯調試階段最容易實施，且運行程序得到結果后，學生獲得成就感，激發(fā)了學生的學習動機和學習興趣，學生感知并注意了學習內容；閱讀理解階段需要記憶程序設計基礎知識，理解程序的含義和功能；動手編程階段則是問題解決的過程。因此，三階段教學法與認知學習理論是吻合的，是符合學生的認知規(guī)律的。

4.2 三階段教學法真正體現(xiàn)了以學生為主體，以教師為主導的教學理念

教學理念的發(fā)展大致經歷了三個階段：以教師為中心的階段；以學生為中心的階段；以學生為主體，以教師為主導的階段[3]。

以教師為中心，即以“課堂、教師、教材”為中心，教師是教學目標、教學內容、教學方法、教學過程的確定者，是絕對的權威。這種教學理念有利于學生系統(tǒng)地掌握知識，但學生缺乏自由思考、自主探索，不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。以學生為中心的教學理念，強調學生的中心地位，倡導發(fā)現(xiàn)學習、探究性學習、合作學習、個性化教學。主張讓學生自由地發(fā)展，讓學生自己去探究、去發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造知識，學生能夠影響自己的學習內容、形式和進度。這種教學理念有利于學生自主地學習知識，但過分夸大學生的能動性，教師的作用有被弱化的傾向。實際上，教學實施的每個環(huán)節(jié)要落到實處，都離不開教師的指導作用。以學生為主體，以教師為主導的教學理念，綜合了以教師為中心和以學生為中心兩種教學理念的優(yōu)點，有利于調動教師和學生兩方面的積極性，得到了廣泛的認同。

三階段教學法真正體現(xiàn)了以學生為主體，以教師為主導。在編輯調試階段，教師只要講解四個操作步驟即可，基本上是學生編輯、輸入，調試、運行得到結果，發(fā)現(xiàn)問題可以小組交流討論。整個過程以學生為主體，教師很少介入[3]。在閱讀理解階段，教師可以先講解知識點，然后通過填空題、判斷題、選擇題、閱讀程序將程序補充完成，閱讀程序寫出程序的運行結果等練習形式，使學生掌握Python程序設計基礎知識（基本概念、編程規(guī)范、數(shù)據類型、程序結構）。教師可以修改程序，使學生比較不同程序的運行結果，自己總結出Python編程規(guī)范、語句的功能。在動手編程階段，教師只給出適當?shù)奶崾荆ㄊ褂玫淖兞考邦愋汀⒄Z句、畫出流程圖），學生以小組為單位共同編寫程序。因此，三個階段教學法無論在哪個階段，都是以學生為主體，教師為主導。

4.3 三階段教學法，學生的學習是自主學習，合作學習

三階段教學法有利于培養(yǎng)學生的自主學習精神和自主學習能力。一是三階段教學法促進了學生的課前預習。在編輯調試階段，學生提前編輯、輸入教材中的程序，學生在此過程中提前感知、注意了學習內容，雖然不能深入理解程序的具體含義，但初步理解了題目的含義及程序的功能。俗話說，眼過千遍不如手過一遍，這種預習的效果比單純看書效果要好得多，為教師后續(xù)講解奠定了一定的基礎。二是三階段教學法使學生的學習從課內拓展到課外，線下拓展到線上。教師可以組織學生在課內分組完成學習內容，可以在課內布置后在課外分組完成，使學生的學習從課內拓展到課外。如果在課外完成，遇到學生不能解決的問題，可以通過超星網絡教學平臺、QQ、微信、釘釘?shù)忍峤挥懻?。課外完成的作業(yè)可以通過超星網絡教學平臺、電子郵件、QQ、微信等方式提交，使學生的學習從線下拓展到線上。

三階段教學法提高了學生合作學習的水平。三階段教學法是一種合作學習，促進了學生的相互交流和共同進步。[4]通過合作學習，程序設計基礎扎實的學生可以幫助基礎薄弱的學生，在這種幫助中，其基礎知識又得到了鞏固，對兩者都是提高。在編輯調試階段可采用小組合作的方式進行，一個小組完成一個程序，如果程序較短，則小組的人數(shù)少；如果程序較長，則小組的人數(shù)多；如果程序很長，則每個小組完成其中一段程序，再由多個小組合并而成整個程序。在動手編程階段也可采用小組合作的方式進行，一個小組共同完成一個程序的編寫。

4.4 三階段教學法能及時準確評價學生的學習，學生能及時得到反饋

每個學生有三個文件夾，編輯調試、閱讀理解、編寫程序，分別上傳對應的結果。對于編輯調試，編寫程序兩個文件夾，里面存放的都是.py程序文件，批量運行相同目錄下.py文件可得完成正確率。通過按修改日期排序可得完成效率，從而快速得到每個學生的準確評價，并將結果反饋給學生。

4.5 三階段教學法著眼于學生的可持續(xù)發(fā)展

三階段教學法加深了學生對已學知識的理解。課外完成程序編輯、調試任務需搭建Python開發(fā)環(huán)境，加深了對搭建Python開發(fā)環(huán)境這一知識點的理解。程序編輯、調試中遇到許多錯誤，大多數(shù)是沒有遵守Python編碼規(guī)范引起的，加深了對Python編碼規(guī)范這一知識點的理解。通過輸入調試面向對象程序設計編程實例，加深了對Python是面向對象的程序設計語言這一知識點的理解。通過輸入調試GUI編程實例，加深了對Python圖形界面開發(fā)這一功能的理解。通過輸入網絡爬蟲編程實例，加深了對Python網絡爬蟲編程開發(fā)這一功能的理解。通過輸入教材中“飛機大戰(zhàn)”編程實例，加深了對Python游戲開發(fā)編程這一功能的理解。

三階段教學法提高了學生的能力，包括程序調試能力、閱讀理解能力、動手編程能力。學生在編輯、輸入教材中的程序后，執(zhí)行運行程序命令，如果不能得到正確結果，IDLE編輯器會給出錯誤提示，說明程序有誤。學生可根據錯誤提示，認真比對輸入程序與教材中程序的差別，發(fā)現(xiàn)錯誤并修改，直到得到正確結果。教學實踐中發(fā)現(xiàn)，學生在編輯、調試程序過程中出現(xiàn)的錯誤是五花八門的，如不滿足縮進格式、語句格式，多輸入、少輸入、錯誤輸入代碼，中文狀態(tài)下輸入代碼等。任何程序都要符合編程規(guī)范及正確的語法，才能通過解釋或編譯，得到正確結果。三階段教學法培養(yǎng)了學生一絲不茍的學習態(tài)度，提高了學生的程序調試能力。通過大量填空題、判斷題、選擇題、閱讀程序將程序補充完成，閱讀程序寫出程序的運行結果等練習，提高了學生閱讀理解程序的能力。通過前面兩個階段的大量練習，學生掌握了程序設計的基礎知識。再通過大量由淺到深，由易到難的編程題目訓練，學生掌握了編程的步驟、技巧，提高了學生的動手編程能力。

三階段教學法使學生掌握了編輯調試程序、閱讀理解程序、動手編寫程序的方法。以Python程序設計教學為例，對于編輯調試程序，只要掌握四個步驟即可，由于例題都是教材中正確的程序，只要認真仔細輸入，滿足Python編程規(guī)范和語法，運行得到結果并難。如何閱讀理解程序？最重要的是理解變量、函數(shù)、某個程序段的功能。變量、函數(shù)、某個程序段的功能搞清楚了，程序的功能基本上搞清楚了。可以通過閱讀程序注釋部分來明確變量、函數(shù)或程序段的功能；可以在程序中間插入print語句，輸出變量、函數(shù)的結果來理解變量、函數(shù)、某個程序段的功能；可以修改變量或者函數(shù)參數(shù)的值，比較運行結果的不同來理解變量、函數(shù)或程序段的功能。至于動手編程，程序設計有一個著名的公式：程序=數(shù)據結構+算法。因此，編寫程序最重要的是選擇合適的數(shù)據結構或者數(shù)據類型，運用適當?shù)乃惴?。Python常用的數(shù)據結構和數(shù)據類型有：數(shù)字型、字符型、布爾型、列表、元組、字典、集合，數(shù)據類型往往根據題意來選擇。算法是解決問題的過程和步驟，要根據題意選擇適當?shù)恼Z句（賦值、選擇、循環(huán)、輸出）和表達式（算術、關系、邏輯、身份、成員）來完成，需要運用一定的數(shù)學知識進行抽象、判斷、推理，因此學生需要具備一定的邏輯思維能力和抽象思維能力。

三階段教學法培養(yǎng)了學生對程序設計課程的學習熱情。一是三階段教學法提高了高職學生的學習參與度。學習參與度是衡量教學有效性的重要指標，高職學生學習主動性普遍不足，課堂上普遍存在“教師教多少，學生學多少，教師不教，學生不學”的現(xiàn)象，少數(shù)學生甚至根本不參與學習。因此，最大限度地調動高職學生參與課堂學習，是教師面臨的最大挑戰(zhàn)。[5] 教學實踐表明，在編輯調試階段，大多數(shù)學生都能參與到學習中。在動手編程階段，學生通過小組交流討論共同完成程序設計，學生之間的互動變得頻繁了，打破了“課堂沉默”，學生參與課堂學習的積極性明顯提高[6]。二是三階段教學法提高了學生的學習興趣、增加了學習信心。高職學生普遍對自己的學習缺乏信心，學習主動性普遍不足。三階段教學法使學生認識到，學習Python程序設計是有用的、有意義的、有趣的。如教材中的實例：“猜拳游戲”“百錢買百雞”“計算器”“三級菜單”“文本詞頻統(tǒng)計”“學生管理系統(tǒng)”“哥德巴赫猜想”“采集百度搜索結果”“飛機大戰(zhàn)”等。通過編輯、調試上述程序，使學生提前體會到Python的強大功能和實用性。教學實踐表明，三階段教學法提高了學生的學習興趣，增強了學習自信心。

總之，三階段教學法使學生學到了知識，提高了能力，掌握了方法，培養(yǎng)了情感。因此，三階段教學法是著眼于學生的可持續(xù)發(fā)展的。

5 三階段教學法的啟示

啟示一：教師不能忽視學生的潛能。教師最重要的任務是將學生的潛能最大限度地發(fā)揮出來，使每個學生在原有的基礎上都有所發(fā)展。教師要改變高職生是“差生”的固有觀念，采取適合高職學生的符合學生認知規(guī)律的教學方法。教師要調整觀察學生的視角，要關注學生的學，幫助學生掌握一定的學習方法。高職學生編程能力差不等于沒有編輯、調試程序的能力，不等于沒有閱讀程序的能力，教師要從培養(yǎng)學生編輯、調試程序的能力開始，進一步培養(yǎng)學生閱讀程序的能力，進而才是編寫程序的能力。教學實踐表明，三階段教學法不僅提高了學生調試程序的能力，還提高了學生閱讀程序的能力，提高了部分優(yōu)秀學生的編程能力。

啟示二：創(chuàng)新需要突破常規(guī)思維，大膽地嘗試。傳統(tǒng)的教學原則是按教材的編排順序，教師按部就班地教，學生被動地學；教師先講授，學生后練習；前面的知識還沒有掌握，決不要動手搞后面的。三階段教學法卻要求學生先編輯調試程序，再閱讀理解程序，最后編寫程序，即學生先練，教師后講，學生再練，實踐證明是可行的。