程序设计课程是计算机教育的一个部分, 不仅能提高学生应用计算机的能力, 也有助于学生逻辑思维能力、创新能力的培养。如何有效地开展程序设计教学, 探讨程序设计教学的新思想、新方法和新理论, 成为程序设计课程改革中亟待解决的问题。
1 探究教学概述
探究教学是不把构成教学目标的有关概念和认知策略直接告诉学生, 而是由教师创造一种智力和社会交往环境, 让学生通过探索发现有利于开展这种探究活动的学科内容要素和认知策略。其具有以下特征。
1.1 以问题为中心
探究教学不是将学习内容直接呈现给学生, 而是将其寓于一定的问题中, 由学生自己去发现和建构知识。问题可以在一定的背景或情境中完全由学生提出, 也可以在教师的引导下提出。探究教学从问题开始, 探究的过程也是围绕问题进行的, 提出的一般是“为什么”、“是什么”的问题, 探究的通常是“怎么样”的问题, 所有的学习活动都是为解决问题服务的。
1.2 以学生为主体
探究教学是学生自主建构知识的过程, 需要学生主动、积极地参与, 以学生为主体是其核心理论。具体表现在两个方面:一是探究教学内容的选择和活动的设计都应当与学生的兴趣和能力密切相关;二是在探究过程中, 要鼓励学生对自己的想法给出一种表达形式, 鼓励学生自己设计探究方案, 反思自己正在做的事情, 用各种方式验证自己的想法。当然, 这并不否认教师的指导, 只是在探究教学中, 学生不必像以前那样严格遵循教师预先设计好的所谓“唯一正确”的思路进行, 教师的权威不再建立在学生的被动与无知的基础上, 而是建立在学生的积极参与以促进其充分发展能力之上。
1.3 具有互动性
探究教学中的互动包括教师与学生互动、学生间的互动、学生与他人互动等。这些互动能拓展学生的思维, 有利于摆脱个体思维的局限, 使解题思路更清晰, 也能加强对所学知识的理解。学生还能在解答别人问题的过程中体验到自我的价值, 从而增强自信心与成就感, 提高学习的兴趣。
1.4 重视探究的过程
探究教学追求学习过程和学习结果的和谐统一, 尤其注重学习过程中潜在的教育因素和教育价值。探究教学是学生发现知识、应用知识的过程, 学生在此过程中或通过归纳推理, 或通过演绎推理, 经历验证猜想, 并获得结论, 体验探索的艰辛和发现的欢乐, 感受前人的智慧和渗透其中的科学思想, 从而产生主动探究的欲望, 增强学习的内驱力。
2 程序设计探究教学实施的条件
2.1 一定的计算机操作基础
程序设计课程由于其学科自身的特点, 需要在计算机上调试程序, 所以要求学生具有一定的计算机操作知识, 如:开关机、键盘和鼠标的使用、文件的建立与查找、常用软件的使用等。
2.2 良好的程序设计认知结构
认知结构就是学生头脑里的知识结构, 是学习者观念的全部内容和组织。程序设计探究教学强调在已有知识经验上的主动建构, 面对新的问题和任务, 需要学生及时从头脑中提取信息, 建立新旧知识间的联系, 在已有程序设计知识的基础上思考解决新问题的办法, 并试图将新知识纳入自己的认知结构中。
2.3 学生的主动积极性
程序设计探究教学中教师和环境只是为了促进学生的学习, 起的只是外部作用, 学生才是学习的主体, 只有学生愿意学习并且主动地参与到探究教学活动中来, 在活动中认真假设、验证和反思, 探究教学才能开展起来。相反, 在探究教学中, 如果学生缺乏积极性和主动性, 那么就会被动应付, 即使完成了学习任务, 也无兴趣可言, 更谈不上能力的培养。
2.4 合适的学习内容
对于程序设计探究教学内容的选择, 一方面难度要适当, 探究的内容应在学生的最近发展区之内, 太容易的内容会使学生失去兴趣, 太难了又会使学生因挫折而丧失信心。另一方面要具有可操作性, 即探究的结论与某些变量的因果关系可以在现有的条件下通过学生的演绎推理进行验证。
3 程序设计探究教学的组织形式
3.1 班级教学辅之以个别教学
班级教学也称为集体授课, 是传统教学中最常用的一种教学组织形式, 所有学生的学习进度、学习内容都是相同的, 教师对所有学生采用的教学行为也都是相同的。探究教学是新课改提倡的一种教学方式, 但这并不是对传统教学的全盘否定。因为并非所有的教学内容都适合探究, 也并非所有问题都是学生能够探究的, 这时候就需要教师进行集体讲解。对于比较抽象内容, 大部分学生都不太理解的知识, 教师的讲解就很重要。可以先由教师进行讲解, 学生对这部分内容有了一个大概的了解后, 再进行讨论和探究。如果还有个别学生仍然不能理解, 就需要进行个别辅导。
3.2 小组合作学习
小组合作学习是指在程序设计探究教学中将学生分成若干个学习小组, 主要是考虑到学生之间的差异而采用的一种组织形式, 小组人数根据探究需要确定, 通常4～6人一组。分组的时候, 可以根据学生的特点分组, 使得小组成员在学习活动中能力互补, 从而顺利完成学习任务。合作探究的任务根据教学目标和小组的具体情况进行分配。
3.3 个人独立探究
个人独立探究通常是较长或较短时间进行的探究学习。对于开放式长作业一般需要较长时间, 探究的内容可以由教师提供, 也可以是学生自己寻找;可以全部同学有相同的探究任务, 也可以因人而异分别布置任务。这类问题的解决通常需要编写很长的程序, 学生不可能在一节或几节课上完成任务, 他们在课后相对独立地开展探究活动, 用一个月甚至半学期的时间来完成作业。
4 程序设计探究教学情境的创设分析
在程序设计教学中, 教师主要可通过以下方法来创设探究教学情境。
4.1 借助多媒体创设探究情境
利用多媒体创设情境能增加情境的真实性和生动性, 吸引学生的注意力, 激发他们主动探究的欲望。例如, 利用多媒体展示了这样一个故事画面:从前有个贪婪的财主, 经常欺负穷人, 还扣长工的工资, 一个聪明人决定替大家出口气, 想出了一个整财主的办法。他来到财主家, 说要跟他做个交易:财主第一天给他0.01元, 第二天给他0.02元, 第三天给他0.04元, 第四天给他0.08元, 第五天0.16元, 依此类推, 每天给的钱是前一天的两倍, 这样持续一个月。在这一个月中, 他每天都给财主100元。规则就是这样, 财主听完, 眼睛转了几圈, 觉得这肯定是一个赚钱的交易, 所以很快就同意了。同学们看到这里, 都嘀咕起来, “这样也叫聪明人啊, 简直是个笨蛋”, “毕竟是财主啊, 真是精明”。老师看同学们都兴趣盎然, 提醒同学们看看交易的进展情况。刚开始的几天, 财主是每天都乐呵呵的, 可是越往后, 财主需要付出的钱越多, 后来把所有家产都输给了那个聪明人。对于故事的结果, 大家都很诧异, 于是, 老师鼓励大家编程计算一下财主和聪明人一个月后各得了多少钱, 用数据来检验故事结果的真实性, 学生的探究活动也由此开始。
4.2 以生活展现探究情境
我们在使用手机开通新业务或者在ATM取款机上取钱的时候, 通常需要输入密码进行验证, 以防别人使用自己的账号或银行卡。那么, 这个密码校验程序又是如何实现的呢?可以先请同学们讨论一下密码校验的过程, 这是大家日常生活中很熟悉的事情, 所以都兴趣大增, 积极地讨论分析着校验过程:用户根据提示输入密码, 然后系统进行密码校验, 如果密码正确, 用户就可以进行新的操作;如果密码错误, 系统就会显示出错信息-用户再次输入-系统再次校验……通常用户可以输入三次密码, 三次中只要有一次是正确的, 就可以继续操作, 如果三次都错了, 通常卡就会被锁定。那么, 这些功能是如何通过计算机程序实现的呢?对于密码校验, 生活中经常碰到, 但大家都是在机械地使用, 也许从来没有考虑过校验过程的实现, 这就需要教师引导学生问个“怎么样”, 进行算法设计和深入探究。
4.3 创设趣味性探究情境
兴趣是学习的巨大动力, 是学生主动学习的力量源泉。探究教学倡导学生主动探究, 那么, 就需要调动起学生学习的兴趣。面对枯燥的C语言语法和难懂的算法, 教师可以通过趣味性的问题来引起学生学习的兴趣。例如, 在讲循环的时候可以创设这样的趣味性情境:大家都知道猴子比较喜欢吃桃子, 有只猴子第一天摘下了若干只桃子, 由于嘴馋, 当即吃了一半, 还不过瘾, 又多吃了一个;第二天早上又将剩下的桃子吃了一半, 又多吃了一个。以后每天早上都吃了前一天剩下的一半多一个到第10天早上想吃的时候发现就只剩一个桃子了, 大家能不能帮助算算, 这只猴子第一天共摘了多少个桃子啊?学生对学习内容感兴趣了, 便会主动去探索。
4.4 创设陷阱探究情境
数学里所熟悉的等于号和C语言中的赋值号“=”写法相同, 而C语言中的等于号应该是“==”。初学C语言的学生经常把这两种符号混淆, 于是, 我们可以创设这样的情境:
T:今天我们来做一个小游戏, 测试一下大家是否心有灵犀。测试是通过我们编写的一个程序进行的, 同桌的两个人为一组, 两人各自在小纸条上写一个整数交给我, 我把两个数字分别输入程序测试, 如果两个人写的数字一样, 屏幕上就会显示“心有灵犀”的字样, 否则就会显示“心无灵犀”。那么, 大家想想这个程序该用什么结构的语句实现呢?
S:选择结构, if…else语句。
于是, 老师在电脑上编写了这样一个C语言程序:
T:程序写好了, 大家看看有没有问题啊?
S:没问题, 正确!
T:好, 测试开始了!
同学们很积极地把写好的纸条递给老师。很快, 大家就发现问题了, 不管输入什么样的两个数, 屏幕都会显示“心有灵犀”。于是, 师生一起寻找出错的原因, 探究学习也就自然地开始了。当他们找出错误的原因时, 不仅会获得巨大的满足感, 而且对产生错误的原因也更加深刻。
摘要：程序设计课程有助于学生逻辑思维能力、创新能力的培养。如何有效开展程序设计教学, 成为计算机教师急需解决的问题。本文对程序设计课程中探究教学的实施方法进行了分析和探讨。
关键词：程序设计课程,探究教学,创新能力
参考文献
[1] 靳玉乐, 探究教学论[M].西南师范大学出版社, 2001.
[2] 李森, 对探究教学几个理论问题的认识[J].教育研究, 2002.
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