計(jì)算機(jī)專業(yè)課程情境化教學(xué)方法研究

關(guān)鍵詞：課堂效率；教學(xué)情景；設(shè)計(jì)方法；操作系統(tǒng)；導(dǎo)入示例

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）25-0130-03

0 引言

提升計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量和課堂效率[1-2]，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維，是我們課堂教學(xué)一直追求的目標(biāo)，其關(guān)鍵是發(fā)揮學(xué)生的主體性。

要發(fā)揮學(xué)生的主體性，就要?jiǎng)?chuàng)設(shè)適合學(xué)生學(xué)的教學(xué)情境，讓學(xué)生在情境教學(xué)中主動(dòng)參與進(jìn)來(lái)。教學(xué)情境在啟發(fā)式教學(xué)、項(xiàng)目導(dǎo)入法[3]、BOPPPS教學(xué)模式[4]等教學(xué)方式及方法中皆為關(guān)鍵研究問(wèn)題。導(dǎo)入環(huán)節(jié)的教學(xué)情境內(nèi)容，直接影響后續(xù)教學(xué)過(guò)程的展開(kāi)，是保證創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境能否實(shí)現(xiàn)高效課堂教學(xué)的關(guān)鍵。

論文從工程應(yīng)用、工程設(shè)計(jì)、工程建造等工程視角入手[5]，將課程內(nèi)容或目標(biāo)分解成8個(gè)大問(wèn)題，將每個(gè)大問(wèn)題分解成若干個(gè)小問(wèn)題，并從工程的視角來(lái)解決以上問(wèn)題。我們把其中一堂課應(yīng)用的工程問(wèn)題看成是教學(xué)情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)的內(nèi)容，那么其他的課程中這個(gè)適合一堂課應(yīng)用的工程問(wèn)題——作為教學(xué)情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)導(dǎo)入的示例，應(yīng)如何設(shè)計(jì)呢？我們從專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、課程教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生期望等方面研究了導(dǎo)入環(huán)節(jié)的教學(xué)情境內(nèi)容的創(chuàng)設(shè)問(wèn)題。不同于項(xiàng)目導(dǎo)入法[3]中導(dǎo)入的內(nèi)容是項(xiàng)目或案例，本文探討的導(dǎo)入環(huán)節(jié)的教學(xué)情境內(nèi)容是一個(gè)示例，該示例不一定是一個(gè)項(xiàng)目、一個(gè)案例，可能是一個(gè)設(shè)計(jì)出來(lái)的可以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，其主要特點(diǎn)是與課堂內(nèi)容高度相關(guān)的，其解決過(guò)程所涉及的內(nèi)容是本次課堂（一般在2個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成）的教學(xué)內(nèi)容。因此不能照搬實(shí)際的項(xiàng)目或案例進(jìn)行導(dǎo)入，還需要進(jìn)行再設(shè)計(jì)。

1 教學(xué)情境導(dǎo)入示例的需求分析

1998年聯(lián)合國(guó)教科文組織在世界首屆高等教育大會(huì)宣言中提出，高等教育需要轉(zhuǎn)向“以學(xué)生為中心”的新視角和新模式。“以學(xué)生為中心”的教育教學(xué)模式的突出特點(diǎn)是：以學(xué)生發(fā)展為中心、以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、以學(xué)習(xí)效果為中心，也稱“新三中心”[6]?！靶氯行摹迸c工程教育專業(yè)認(rèn)證的OBE理念在內(nèi)涵上是一致的。教學(xué)情境的設(shè)計(jì)要考慮學(xué)生和教師的需求，以及教學(xué)目標(biāo)的要求。

1.1 學(xué)生和教師的需求

1.1.1 學(xué)生的需求

大學(xué)教育中，學(xué)生的需求主要是求知需求，當(dāng)然其他層次的需要也不容忽視。學(xué)生的求知需求，涉及基本教學(xué)理論內(nèi)容、技能、考試、畢業(yè)證等，具有功利性的需要。其次是對(duì)愛(ài)的需求，即包括對(duì)友誼、愛(ài)情以及組織和諧需求。再次是對(duì)尊重的需求，尊重需求既包括對(duì)成就或自我價(jià)值的個(gè)人感覺(jué)，也包括他人對(duì)自己的認(rèn)可與尊重。最后是對(duì)自我實(shí)現(xiàn)的需求，自我實(shí)現(xiàn)需求的目標(biāo)是自我實(shí)現(xiàn)，或是發(fā)揮潛能。

1.1.2 教師的需求

大學(xué)教師的需求主要是對(duì)自我實(shí)現(xiàn)的需求，自我實(shí)現(xiàn)需求的目標(biāo)是通過(guò)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成實(shí)現(xiàn)自我，或是發(fā)揮潛能。其他如生存需求、安全需求、愛(ài)的需求和尊重的需求等需求，則通過(guò)社會(huì)和學(xué)生的回饋等方式得以滿足。

1.2 教學(xué)目標(biāo)的要求

教學(xué)活動(dòng)以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，且始終圍繞實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而進(jìn)行。教學(xué)情境導(dǎo)入問(wèn)題作為教學(xué)活動(dòng)的一個(gè)環(huán)節(jié)操作的對(duì)象，必須符合高等教育教學(xué)目標(biāo)的需要。教學(xué)目標(biāo)可以分為課程目標(biāo)、教學(xué)目標(biāo)、教育成材等三個(gè)層次。教學(xué)目標(biāo)來(lái)源于課程教學(xué)大綱，課程教學(xué)大綱根據(jù)學(xué)校定位和專業(yè)培養(yǎng)方案制定。

教學(xué)目標(biāo)也分為現(xiàn)實(shí)性需求和潛在性需求?，F(xiàn)實(shí)性需求，涉及基本教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生需要學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，掌握相關(guān)的技能、具有相關(guān)的能力。潛在性需求：為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)在學(xué)生未來(lái)的成長(zhǎng)與發(fā)展方面，包括自主學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)的能力等。

2 設(shè)計(jì)的基本步驟

2.1 分析教學(xué)目標(biāo)和教材，確定基本目標(biāo)

2.1.1 分析教學(xué)目標(biāo)

在高等教育中，各專業(yè)都有各自的培養(yǎng)目標(biāo)，但就某一技術(shù)來(lái)說(shuō)，在課程設(shè)置可能是多個(gè)專業(yè)的課程體系的一部分，也就是說(shuō)多個(gè)專業(yè)有同樣名稱的課程。在設(shè)計(jì)前，首先要明確所授課專業(yè)的總體培養(yǎng)目標(biāo)，以及該課程的教學(xué)目標(biāo)及其各個(gè)知識(shí)點(diǎn)與教學(xué)目標(biāo)的關(guān)系，是專業(yè)基礎(chǔ)課還是專業(yè)課，是必修課還是選修課，是考試科目還是考查科目等，做到心中有數(shù)。

不僅要確定總體目標(biāo)，還要確立階段性目標(biāo)，每一節(jié)課的目標(biāo)，不僅要確立知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)，還要確立情感目標(biāo)，為進(jìn)一步的教學(xué)確定方向，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2.1.2 分析教材

課堂教學(xué)的內(nèi)容基本來(lái)自教材，對(duì)教材的分析是上好一門課的重要準(zhǔn)備工作，對(duì)于內(nèi)容的把握決定著堂課的成敗，因此，教師設(shè)計(jì)教學(xué)情境導(dǎo)入示例，一定要分析教材、熟知教材，這樣才能使教學(xué)情境示例的導(dǎo)入完美貼合教材內(nèi)容或覆蓋教材內(nèi)容，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

2.1.3 初選示例內(nèi)容

如果教材中有適當(dāng)?shù)氖纠齼?nèi)容，能代表或帶動(dòng)后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的展開(kāi)，教學(xué)情境示例可以從教材中選取。

教學(xué)示例也可以從實(shí)際的應(yīng)用項(xiàng)目中提取，但一般的項(xiàng)目可能太大太復(fù)雜，不能在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行敘述，需要進(jìn)行精簡(jiǎn)，而精簡(jiǎn)后可能與實(shí)際項(xiàng)目相去甚遠(yuǎn)。另外一種方法是凝練教學(xué)內(nèi)容，梳理其關(guān)聯(lián)關(guān)系，并用一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的綜合示例來(lái)設(shè)計(jì)串聯(lián)多次課程[5]。

2.2 了解技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，調(diào)整目標(biāo)內(nèi)容

示例內(nèi)容可以是源于生活的常識(shí)，也可以是正在使用或較新穎的技術(shù)，這樣有利于引發(fā)師生共鳴，知識(shí)遷移。生活常識(shí)學(xué)生較容易理解，內(nèi)容新穎的問(wèn)題能夠較好地吸引全班同學(xué)，讓學(xué)生感到新奇，提高學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，從而達(dá)到帶動(dòng)學(xué)生思考問(wèn)題，解決問(wèn)題，理解新內(nèi)容，接受新知識(shí)的目的。

2.3 了解學(xué)情，力求能無(wú)縫對(duì)接

在課前要了解授課對(duì)象群體的知識(shí)基礎(chǔ)、授課對(duì)象群體以及個(gè)體的特點(diǎn)，包括生源渠道、理想信念、興趣愛(ài)好、組織紀(jì)律、學(xué)習(xí)風(fēng)氣以及掌握相關(guān)的知識(shí)程度；本次課堂教學(xué)情境導(dǎo)入示例需關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)知識(shí)中，學(xué)生已經(jīng)掌握或要求掌握情況。力求在課前掌握盡可能多的信息，使得設(shè)計(jì)時(shí)能融合授課對(duì)象的特點(diǎn)，做到導(dǎo)入示例與教學(xué)知識(shí)點(diǎn)無(wú)縫對(duì)接。

2.4 根據(jù)教學(xué)資源，選擇實(shí)施方案

要求示例內(nèi)容能夠?qū)⒔滩睦碚撀?lián)系實(shí)際應(yīng)用，要求能在現(xiàn)有的教學(xué)資源條件下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入，如果不能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入，則需要調(diào)整。如有較好的硬件或者人員支持某些過(guò)程用動(dòng)畫(huà)演示，會(huì)取得更好的效果。

3 教學(xué)情境導(dǎo)入示例設(shè)計(jì)舉例

3.1 操作系統(tǒng)中的教學(xué)情境導(dǎo)入示例

教學(xué)內(nèi)容：分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式

適用學(xué)生：計(jì)算機(jī)類專業(yè)

基礎(chǔ)知識(shí)：分頁(yè)存儲(chǔ)器管理的基本方法、分頁(yè)地址轉(zhuǎn)換。

教學(xué)目標(biāo)：理解內(nèi)存分頁(yè)管理方式中頁(yè)面、物理塊、地址結(jié)構(gòu)及頁(yè)表作用，掌握分頁(yè)管理方式中地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)換運(yùn)算。

教學(xué)情景內(nèi)容：將班級(jí)當(dāng)作運(yùn)行的進(jìn)程，教室中座位數(shù)量看作內(nèi)存存儲(chǔ)單元數(shù)量。班級(jí)同學(xué)進(jìn)入教室入座后如何以優(yōu)異的方式管理兩個(gè)班級(jí)同學(xué)呢？如何盡快計(jì)算出每位同學(xué)的座位號(hào)并且找到每位同學(xué)？

如圖1所示，班級(jí)連續(xù)8人一組作為一頁(yè)，模擬進(jìn)程邏輯地址劃分，教室8個(gè)連續(xù)座位作為一個(gè)物理塊，模擬計(jì)算機(jī)內(nèi)存劃分。2個(gè)班的同學(xué)按組進(jìn)入教室物理塊按順序就座。如此以班級(jí)模擬進(jìn)程，教室模擬內(nèi)存作為場(chǎng)景講解分頁(yè)地址結(jié)構(gòu)，講解頁(yè)表作用及通過(guò)1班第1組同學(xué)學(xué)號(hào)8-15號(hào)到了教室第10塊80-87號(hào)座位落座，講解十進(jìn)制、二進(jìn)制和十六進(jìn)制邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換過(guò)程。

最后，由情景教學(xué)案例引導(dǎo)出教材32位內(nèi)存分頁(yè)地址結(jié)構(gòu)、頁(yè)表作用及地址轉(zhuǎn)換的知識(shí)。由簡(jiǎn)單問(wèn)題到復(fù)雜問(wèn)題分析的遷移，擺脫枯燥的理論知識(shí)講解，強(qiáng)化同學(xué)知識(shí)理解深度，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移能力，提高同學(xué)課堂參與主動(dòng)性。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程中的教學(xué)情境導(dǎo)入示例

教學(xué)內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)中的信息安全與隱私保護(hù)

適用學(xué)生：物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)一年級(jí)

基礎(chǔ)知識(shí)：物聯(lián)網(wǎng)的概念，物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)概念。

教學(xué)目標(biāo)：了解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中信息安全與隱私保護(hù)的重要性及其基本技術(shù)的作用，關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其信息安全與隱私保護(hù)的需求。

導(dǎo)入環(huán)節(jié)的教學(xué)情境內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用非常廣泛，如圖2所示的物聯(lián)網(wǎng)智能家居安防系統(tǒng)是怎樣實(shí)現(xiàn)家居安防的？存在哪些信息安全威脅與隱私保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)？

物聯(lián)網(wǎng)的概念，物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)概念是前面學(xué)習(xí)過(guò)的，但是現(xiàn)在面對(duì)的是一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)及其安全問(wèn)題。因此首先引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)現(xiàn)智能家居安防的設(shè)備、信息及其功能，這些設(shè)備存在的安全隱患，這些信息存在的安全威脅，哪些涉及居住者的隱私？怎么解決？

至此，課程導(dǎo)入環(huán)節(jié)結(jié)束，進(jìn)入課程分析階段。

接著，我們從以下三個(gè)方面進(jìn)行分析和解決：1） 智能家居安防系統(tǒng)的功能模塊及其工作原理；2） RFID 的安全隱患及其解決技術(shù)；3） 位置信息的安全隱患及其解決技術(shù)。

最后，進(jìn)行分析總結(jié)，從智能家居安防系統(tǒng)的運(yùn)行思考系統(tǒng)功能的完成，需要在各種可能的環(huán)境下都要求能夠正常運(yùn)行，還有網(wǎng)絡(luò)安全的問(wèn)題是否也需要考慮？下次課我們考慮怎樣設(shè)計(jì)安全的智能家居安防系統(tǒng)的基本思路。從而加深對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案的理解，也培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新意識(shí)。

4 教學(xué)情境導(dǎo)入示例應(yīng)用的效果分析

教學(xué)情境導(dǎo)入示例不僅具有一般的教學(xué)情境導(dǎo)入的作用，即通過(guò)導(dǎo)入創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，還便于學(xué)生將整個(gè)課程知識(shí)串接起來(lái)。

4.1 有助于吸引學(xué)生的注意

如果說(shuō)良好的開(kāi)端是成功的一半，那么課堂中的“導(dǎo)入示例”就是如此。設(shè)計(jì)良好的教學(xué)情境問(wèn)題作為導(dǎo)入，讓學(xué)生帶著具體問(wèn)題或懸念，緊緊跟著老師的節(jié)奏與思路進(jìn)入課堂。情境問(wèn)題是教學(xué)的關(guān)鍵，解決問(wèn)題是學(xué)習(xí)的手段。通過(guò)對(duì)導(dǎo)入環(huán)節(jié)的教學(xué)情境內(nèi)容所表示問(wèn)題進(jìn)行分析和解決，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的目標(biāo)。

4.2 有助于教師把控課堂

根據(jù)問(wèn)題解決的思路、學(xué)生的認(rèn)知等因素，設(shè)計(jì)良好的教學(xué)情境問(wèn)題，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性，在問(wèn)題的發(fā)展過(guò)程中把控課堂，判斷自己的授課進(jìn)程、方法是否針對(duì)了授課對(duì)象的特點(diǎn)，并在授課的過(guò)程中及時(shí)予以修正。應(yīng)用教學(xué)情境導(dǎo)入示例，授課的過(guò)程就是教學(xué)情境導(dǎo)入示例中問(wèn)題的分析解決過(guò)程。

4.3 有助于提高教師激情，從而提高課堂教學(xué)的效率

激情，是指一種積極、飽滿的興奮情緒，它是增強(qiáng)課堂凝聚力和講授感染力的重要因素，也是激發(fā)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)熱情，使之聚精會(huì)神，專注好學(xué)的催化劑[8]。好的教學(xué)情境是設(shè)計(jì)有價(jià)值的具體問(wèn)題，可以讓教師充分有效地在課堂內(nèi)“表演激情”，既傳授知識(shí)，也傳授方法，充分發(fā)揮課堂“臺(tái)詞”的作用，以提高教師的教學(xué)技藝和素質(zhì)感染力。體現(xiàn)教師的使命感，體現(xiàn)教師的敬業(yè)精神。

4.4 便于師生需求信息交流，融洽師生關(guān)系

一個(gè)情境演繹或復(fù)雜問(wèn)題分割及解決的過(guò)程，可以是一個(gè)提問(wèn)和討論的過(guò)程，一個(gè)學(xué)習(xí)信息交流的過(guò)程，也是一個(gè)師生需求信息交流的過(guò)程。在良好的交流過(guò)程中，建立融洽的師生關(guān)系，有助于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)歸屬感、學(xué)習(xí)成就感和學(xué)習(xí)自信心。

4.5 便于學(xué)生建立自己的知識(shí)圖譜

應(yīng)用教學(xué)情境導(dǎo)入示例，課堂的教學(xué)內(nèi)容就是教學(xué)情境導(dǎo)入示例中問(wèn)題的分析解決。所用到的知識(shí)點(diǎn)，新的知識(shí)點(diǎn)都是有機(jī)地聯(lián)系到了一起。一堂課如此，如果每一堂課都如此，可以順利地將整門課程的知識(shí)串接起來(lái)，建立自己的知識(shí)圖譜。

5 總結(jié)

本文介紹的教學(xué)情境導(dǎo)入示例的設(shè)計(jì)方法從師生的需求、教學(xué)目標(biāo)的要求出發(fā)，結(jié)合技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和課程內(nèi)容，聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)出教學(xué)情境導(dǎo)入示例，可以滿足師生的需求和教學(xué)的需要，可以有效地提高課堂效率。