基于建构主义理论的信息类高校程序设计教学改革研究

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摘要：本文分析和归纳了传统的程序设计的设置目标、课程类型及教学方法，针对当前信息类院校的学生特点，提出一种以兴趣驱动为导向，设置具有探索性价值的课题，由教师在课程中引导学生对问题的理解和思维方式，学生通过程序实践可以提高编程语言运用能力和增强自主思维能力。该方法不仅提高学生参与程序设计课程的积极性，更有助于提高教学质量，促进程序设计课程的教学改革和创新。

关键词：程序设计 建构主义理论 兴趣驱动 问题探索

中图分类号：TP311.1 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.030

1 引言

目前，程序设计是工科高等院校的重要基础性课程，对于信息类专业学生的职业技能培养和实践能力的锻炼起到不可替代的作用[1]。程序设计课程是在学生系统地学习了一种面向对象的程序设计语言的基础上，教师设置和指导涵盖多知识点的软件课题，期望学生通过课题的实践来巩固面向对象的程序设计语法和思想的一种手段。由于面向对象程序设计通常在低年级开课，大部分学生在中学期间接触很少，导致学生普遍对编程语言课程存在畏难情绪和厌恶心理，严重缺乏学习兴趣，因此影响了课程的学习效果。而程序设计课程是一门实践性很强的课程，该课程的教学效果不仅影响到学生对编程语法和方法的掌握，也直接关系到学生对后续专业课程的自信心。

建构主义[2，3]的思想来源于认知加工学说，融合了维果斯基、皮亚杰和布鲁纳等人的思想，皮亚杰等人的认知观点中解释了如何使客观知识结构通过个体与之交互作用而转化为认知结构的方法，建构主义理论中教学观表明：教师不应只是知识的呈现者，不应扮演知识权威角色，而更应关注学生对各种知识的理解，时刻掌握他们的学习进展，并以此为据，引导学生丰富或调整自己的解释，应当在教师引导下以学生为中心，使学生在特定阶段承担起教学中的主体作用。建构主义理论中一个重要核心思想即教师应当引导学生的学习兴趣，在教学过程起始阶段教师是主体，而通过学生兴趣的提高，学生应该慢慢替代教师成为教学中的主体。

2 现状及存在问题

现有多种教学方法应用于程序设计课程，并且取得了一定的实际效果，三种较为典型的程序设计教学方法归纳如下。

2.1 任务驱动教学法[4]

任务驱动式教学是以任务为主线开展的教学方法，是一种探究式教学模式，该模式中在教师的设计引导下，以学生自学为主，教师负责把知识点融入各个子任务中去，学生层层推进任务的完成。尽管这种方法没有遵守传统教学法中从易到难、循序渐进的方式，是以完成任务作为驱动来进行教学，但是可以在完成任务过程中培养学生自主学习的能力。

2.2 案例分析教学法[5]

案例分析式教学是教师运用典型案例材料，引导学生参与理解、分析、探讨、反馈等教学活动，该方法注重培养学生运用知识分析问题和解决问题的能力。该方法的核心是鼓励学生表达对问题的分析及解决问题的想法。通过教学对象的双方互动，通过参与研讨，使得学生在解决课题的实践中掌握知识、熟练技能、侧重实用。

2.3 竞赛驱动教学法[6]

由于把考试作为课程的目标会使学生缺乏正确的学习目标，因此提出竞赛驱动教学方法，期望通过竞赛方式让学生在课程学习中获得成就感，在程序设计教学中引入竞赛的训练方法与评判规则，以竞赛为驱动，激发学生的学习兴趣和竞争意识，例如南京邮电大学每年开展的ACM竞赛、程序设计大赛等，会吸引很多学生踊跃参与。

综上所述几种现行方法，尽管从不同角度改进了程序设计课程的教学效果，但是都存在以下几方面的共性问题。

①重语法、轻方法。高级语言的语法规则繁多，比如函数、指令、输入输出格式等，通常在编程语法教学时教师侧重介绍各种语法规则，并且要求学生记忆并严格遵守规则进行编程。而实际上，程序语言的学习应侧重于对问题的解决思路的训练，培养学生分析问题和解决问题的能力。

②重结果、轻过程。程序设计类课程的成绩评定一般都取决于最终程序的操作效果，所以学生往往关注程序的功能是否实现，而忽略了程序实现方法的选择和取舍，这对于未来大型程序的开发可能会导致严重后果。

③重规范、轻探索。程序设计课题的一般都有标准答案，要求学生所开发程序达到或者接近标准结果，尽管这种课题便于教师对学生的成绩评定，但是限制了学生自由探索的空间。

程序设计能力实质上是一种需要学生发挥主观能动性、激发灵感的一种技能，过多的约束与限制不利于职业技能的养成和后期发展。以上所述的三方面问题显然抑制了学生对程序设计课程的学习兴趣，降低了学习乐趣，进而也影响了学习效果。因此，本文提出一种基于建构主义理论，面向兴趣导向的程序设计课程改革思路。

3 兴趣为导向的课程改革

以兴趣为导向的程序课程改革包括课程设置、教师引导、学生实践和教师评价四个步骤，如图1所示，本节分别介绍这些步骤的实施方法。

图1 兴趣为导向程序设计的主要步骤

3.1 课题的选择与设置

课题的选择对于程序设计课程而言非常重要，与课题的合理性和可探索性有着直接关系，一个合适的课题体现几个特点：①知识点涵盖完整、合理，课题所需要用到语法能贯穿高级语言的主要知识点，另外这些知识点应与实际软件开发相符合；②趣味性，课题可以引起学生的主动思考、激发研究的意愿，比如可以采用巡回赛竞分型课题；③可探索性，课题未必有标准的答案，程序开发的结果可以是多样化的，允许学生的独立思考和个性发挥，并且可以通过自主学习其他相关课程来加深对课题的理解和分析。

3.2 教师引导课题

由于程序设计课程主要面向低年级本科生开设，教学对象的专业基础想对薄弱，而探索性课题具有一定的复杂性和多样性特征，所以教师对课题的引导很有必要。课题引导应侧重于课题所涉及知识点、解决思路、基础理论等，尤其是关注对解决过程的引导，解决过程可以采用“问题剖析―问题建模―方法凝练―实施解决”的模式来开展和介绍，可以把课题的关键步骤作为入口，逐步增加细节，按照“关键步骤―增加细节―全局”步骤加以分析和引导。

3.3 学生探索与实践

经过教师对课题内容和方法的引导之后，学生要开始课题的具体实施。实施过程包括课题分析、课题准备、方法选择、编程实现和结果验证及反馈环节。课题分析需要根据教师的引导开展，根据分析结果学生进行相关知识的储备，之后选择合适的方法进行编程实现，在对结果进行验证之后可能还需要反馈结果进一步调整方法，对程序进行修改和完善，所以该步骤是一个迭代过程，学生可能需要进行多次的“方法选择（调整）开发（完善）程序结果验证方法选择（调整）”。在该过程中，学生将不断加深对程序设计思想的理解和应用水平，还有助于提高学生解决问题的能力。

3.4 教师评价

在该方法中，教师评价将不仅仅依据学生所开发的程序结果，而更多关注学生在实践过程中的分析和思考过程，特别是学生在方法选择和调整过程中的实践轨迹。教师评价的指标应覆盖学生实践的四个环节，分别对学生的分析能力、准备情况、方法选择、程序结果进行评价，得到一个综合的评价等级。尽管在该方法中，教师的工作量会有所增加，但是将有助于提高学生的课程学习的效果，并给予更为客观的评价。

4 结语

当前信息类高校中学生对程序设计课程普遍存在兴趣不强的现象，因此影响了教师所预期的教学效果。针对该现象，本文基于建构主义理论，提出一种以兴趣为导向的程序设计教学改革方法，期望通过激发学生学习兴趣，驱动学生进行自主地学习和探索，提高课程的教学效果和学生的专业技能。此外，本文还提出一种对程序设计课程中学生成绩评定的模型，该模型涵盖学生参考课程的各个环节，有利于教师对学生给出一个更为客观的评价。

参考文献：

[1]乔淑云，黄刚.程序设计类课程教学改革与计算思维之培养[J].计算机教育，2012，（19）：17-23.

[2]张建伟，陈琦.简论建构性学习和教学[J].教育研究，1999，（5）.

[3]张建伟，陈琦.从认知主义到建构主义[J].北京师范大学学报（社会科学版），1996，（4）.

[4]冀松.兴趣教学法在高级语言程序设计语言类课程中的应用[J].教育探索，2012，（3）：52-53.

[5]王岚.程序设计课程教学法探讨[J].中国职业技术教育，2009，（11）：65-67.

[6]王桂平，冯睿.程学设计课程实践教学的改革探索[J].现代教育技术，2010，20（13）：51-53.

[7]罗伯特・阿克塞尔罗德.合作的进化[M].上海人民出版社，2007.

作者简介：刘林峰（1981-），男，博士，副教授，南京邮电大学计算机学院，江苏南京 210023

吴家皋，南京邮电大学计算机学院，江苏南京 210023

刘业，中国科学技术大学苏州研究院，江苏苏州 215123