PBL在计算机软件教学中的研究

孙丕波 周利江

摘要:近几年来,PBL(Problem-Based Learning,基于问题式学习)已成为国际上越来越受欢迎的一种教学方法。随着计算机软件技术的发展,以及国家对软件人才数量和质量上的迫切需求,软件开发管理人才的培养迫在眉睫,本文结合笔者多年来对计算机软件的教学经验,提出了基于计算机软件教学中的PBL,为高职教育改革探索提供了新思路。

关键词:PBL;基于问题式学习;基于项目式学习;软件教育

中图分类号:G642 文献标识码:B

1PBL简述

基于问题式学习(Problem-Based Learning,简称PBL,或称作问题本位学习),由加拿大Barrows教授首创,经过几十年的改革创新,目前已成为国际上广受欢迎的一种教学方法。我国很多培训机构,职业学校,普通高校也进行了很多有益的尝试。

基于问题式学习,是以认知心理学和信息加工心理学为基础的,它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题(项目)情景中,通过让学习者合作解决真实性问题(项目),从而学习到隐含于问题背后的科学知识,培养解决问题的技能,并强化自主学习的能力(self-directed learning),它属于建构主义学习理论的范畴。

此方法与传统以学科为基础的教学法有很大的不同:

(1) 它将教学方式由教师主导转变为学生主导,强调以学生的主动学习为主,而不是传统教学中强调的以教师讲授为主。

(2) 理论先导转变为实践先导,这些问题(项目)非常接近现实世界或真实情景,对学生具有一定的挑战性,不能简单的套用原来的解决方法,不是理论知识的简单套用,而是充分发展学习者分析问题、解决问题的能力,确保在将来的工作和学习中这种能力有效的迁移到实际问题的解决中。

(3) 以学生自主探究为主,教师指导为辅,学生在分析问题、解决问题的过程中学习。教师在PBL中的责任是提供学习材料,引导学生进行学习,监控整个学习过程使计划顺利地进行。

(4) 激发和支持学生的高水平思维,因为学习应该是广泛学科或主题的整合,强调社会性交流合作的作用、强调支持与引导等。

根据Biggs的理论,教师主导转变为学生主导的教学转变,恰恰就是理论教授(演讲)到问题导向的转变,基于问题式学习的本质是大大提高了学习者的参与性,不同的教学方式对专业知识与非专业知识的成长,有很大的影响,如图1所示,PBL的应用在高参与性的学生中最能产生知识价值,其知识价值包括知识记忆、知识理解、知识应用、知识类推(举一反三)、知识创造及理论建构。图1中“问题解决”与“问题导向”有相同之处,两者都是分析问题、解决问题,但“问题解决”比较及时,可以用现成的资料来解决,不必花费时间做调查、实验,而PBL必须深入地研究。

2PBL的基本操作步骤

事实上,PBL的操作步骤没有一个一成不变的模式,不同知识领域、不同课程运用PBL都会有不同的特点,应该根据学科特点和学生情况灵活掌握,关键在于通过提出和解决问题实现知识经验的建构。在计算机软件教学中,我们的问题就是项目,PBL就是Project Based Learning。根据Barrows的模型,PBL大致包括以下环节:

(1) 组织小组:在解决项目之前,学生首先要组成一个学习小组,可以把班级按项目需要分为几个人数合适的小组。

(2) 提出新项目:提供给学生一个相对复杂的项目,应该尽量与其在现实世界中的情况相接近,能够吸引学生。在解决项目的开始,学生和教师要对项目解决的目标形成共同的理解。

(3)PBL过程:小组成员集合一起,沟通他们所学的知识,并相互协作,在解决项目过程中,对他们新学习的知识生成新的解决项目的假设,在项目的建设过程中巩固知识。

(4) 活动汇报:各小组利用各种不同形式来报告自己的成果、结论以及得出成果结论的过程,比如软件架构、算法分析、软件产品、口头报告等。PBL所强调的不只是让学生解决项目问题,而且要让他们理解项目框架和问题背后的关系与机制。

(5) 问题(项目)后的反思:为了提炼他们所学到的知识,学生们要反思项目(问题)解决的过程,要考虑不同的解决方案,这可以帮助他们概括和理解新知识的应用情境。

3当前职业院校计算机软件人才培养现状

从我国当前计算机软件人才教育的现状来看,软件人才培养的结构和层次逐渐显现出偏差与失衡。无论是从培养模式还是从培养内容上看这都无法满足目前软件行业对人才的需求。根据软件协会的报告,只有6%的学生来自于职业技术院校;那么,作为培养软件应用性人才的中高职院校,有责任培养大量的“软件蓝领”来满足目前日益增长的软件人才需求。

我国的职业学校普遍模仿高等院校的教学模式、人才培养模式,有其明显的不足,主要表现在:

(1) 教育远远跟不上企业现实的需求,太多的基础教育往往窒息了人才的发展空间;

(2) 教材落后于IT技术发展的前沿,课程讲授脱离软件工程的实际,课程体系设计不是职业化为导向,而是以专业学术发展和研究为导向;

(3) 培养层次不清, 与清华、北大等高校的教材、教学大纲基本一致,缺乏梯次性、特色性与实用性;

(4) 培养出来的学生脱离应用实际,教育体制普遍比较落后,每年虽有大量的毕业生应聘软件企业却不能马上投入工作。过分地强调学习、掌握知识却忽视了实践,没有达到知识传播、技能训练和广泛应用的目的。在创造性地应用知识方面,缺乏一种崭新的观念以及把知识和现实经济相结合的意识。

高职IT教育要培养的学生是具有高尚职业道德、扎实理论基础知识,具有较强的实际工作能力和熟练的基本技能,能站在技术前沿掌握最新技术、熟悉软件工作规范、适应软件行业生产一线需求的软件人才。

4计算机软件教学采用PBL的优势

应试教育偏重理论是目前软件教育的弊端。现在大学的计算机课程大部分是原理性的,而不是案例性的。学生求职时,招聘的人问‘你会做什么?学生回答‘我学过什么。显然,计算机软件教学的改革势在必行,而计算机软件开发所具有的实践性、可操作性为PBL在这个领域的发展提供了新思路。另外,软件企业开发往往采用团队开发模式,这恰恰符合PBL的组织模式。

计算机软件教学有很强的实践性,对于学生来说,软件企业的团队开发模式很容易移植到班级某个小组,借助于网络的互动和软件复制的便利性,使学生体验到团队精神,使学生在团队中不断的学习和发展。团队学习中的成员是分工协作的,每个成员有自我建构的知识并与其他成员分享,通过学生的交互协作,最终对项目、知识进行整合建构。

软件开发具有非常大的可操作性,从填鸭式被动教与学,转化为团队协作式的学习,教师由“Teacher”转化为“Instructor”,对学生予以引导和指导;同时,利用、引用真实的工程项目案例,强化学生的动手实践环节,培养学员的软能力,为学生踏上工作岗位做好铺垫,从而实现了真正意义上的“Teaching”到“Training”的过渡。

5计算机软件教学的PBL设计

计算机软件教学的PBL设计模式可以根据学校状况和学生特点灵活运用,项目小组的人员分配可以按照同班级单独进行,也可以跨班级、甚至跨专业进行。结合Barrows的模型,PBL可以从如下几个方面进行设计。

5.1项目情景的设计

将所要学习的内容融入一个或者多个大项目中(可以是假设项目,也可以是学校外联的项目等等),其中教师的讲授内容隐含在项目中,学生按自己的专业课程要求和兴趣爱好在老师的指导下选择自己的模块,重点在于使学习者学会利用自己所学内容,自学知识、分析问题、解决问题,但同时又渗透了项目管理及流程的知识;这些项目大多来源于社会需求,能帮助社会有关企业单位解决很多实际问题。

PBL是基于建构主义对知识和学习的理解。建构主义认为,知识是通过经验的意义建构,而学习也是一个积极的建构过程,在这个过程中,学生参与到真正的工程项目中去建构更有意义的知识。基于建构主义观点,PBL强调积极的学习,通过真正认知去学习和在学习者中间通过社会交往去学习。PBL的开始和进行都是通过项目来驱动的,这些项目往往是结构复杂的、面向过程的,而且没有固定的解决方法和过程。大多数学习主题要反映“真实世界”的问题和真正的认知,设计者应该针对问题开发经验性学习情景。这意味着设计者应描述为学习者或学习小组所解决的问题,以便让学习者通过该单元的教学学习解决问题的方法;其次设计者应该努力发现导学性活动与经验性活动之间的平衡,必须为每一类问题设想经验性学习情景并加以描述,问题的难度是层级式上升的。

5.2PBL过程设计

在老师的指导下,学生学习相关知识、查阅相关资料,小组团队沟通协作、完成项目。在创建学习型组织的过程中,知识共享与团队学习是一个关键环节,学生在分享中学习、成长。一般情况下,软件企业具有比较严格的职责划分(如:策划师,设计师,操作/支持工程师,程序员,项目经理,需求分析师等),但软件教学可以不必这么严格,应该让学生充分扮演多重角色,达到锻炼目的。

5.3学习者自学环境的创建

PBL的学习,很多项目的解决要靠学生的自学活动,在硬件设备上,我们可以采用校园网或者Internet协作,办公软件的便利和文件传递的方便性极大的提高了协作的效率,另外,可以专门在校园网上开辟一个讨论交流栏目,便于小组团队之间的讨论和小组团队与指导老师的讨论,在计算机环境下,为了避免学生陷入信息的困惑中,我们要为他们创设一个良好的自学环境,在小范围内展示学习内容,并且应用一步一步的入门方法去引导学生;其次在学习中要给学生提供指导,帮助学习者管理他们每天的学习日程;第三,我们可以采取多种策略来刺激学生进行思考或通过各种类型的问题和检查列表给学习者自我检测提供机会。

5.4PBL的评价

PBL的软件教学评价方式是多种多样的,随着项目的推进,对于一些基本知识,学生可以通过期中期末测验进行检测,自己找出学习目标与知识掌握间的差距,真正的项目成果(软件作品和论文)成为检验效果的重要依据。另外,对于项目研究的成果,学生可以以多种形式放在校园网或者Internet上。一方面可以集思广益、看到不足、启发灵感;另一方面有助于相互的交流和比较,促进和激发学生的上进心。最后,教师可以通过多种方式与个别或全体同学就小组的学习情况做一下项目评价,以鼓励学生研究不同的方法、探究不同的观点。

6结束语

中国计算机职业教育的前景很大程度上影响着中国计算机行业的前景。高职计算机教育培养的人才应当是具有社会竞争力甚至国际竞争力的应用性人才,尤其是中国软件行业的发展急切需要大量这样的高素质、强技能的人才。如何进行高职教育改革、如何缩短学校与企业的距离,是教育的规范性与实用性体现,这也符合当前行业发展的特点。PBL的教学给了我们这样的启示:培养出来的人才要能在第一时间为企业所用,很快加入到大型的软件设计项目中,用统一、规范的语言、代码进行编程。这对中国的软件企业规范化发展,提高中国软件业整体素质水平具有非常关键的作用,PBL软件教学模式的探索对于高职教育和高等教育的改革也有借鉴作用。

参考文献:

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[4] 黄洪. PBL的改进及在“软件设计模式”课程教学中的应用研究[J]. 计算机教育,2008(8):56-57.

The Study of PBL in the Teaching of Computer Software

SUN Pi-bo1, ZHOU Li-jiang2

(1. Dept. of Information Technology, Qingdao Hismile College, Qindao 266100, China; 2. Qingdao Ocean shipping Mariners College,

Qingdao 266071, China)

Abstract: PBL(Problem-Based Learning)has become an increasingly popular method of instruction among educators recently. Along with the development of the computer software technology, and urgent need of nation to the software workers talented person's quantity and quality, the cultivation of the software worker and manager becomes more and more crucial. In this paper, combining the teaching experience of many years to the software, I put forward the PBL software teaching, which provides a new way of thinking for the vocational-education reform.

Key words: PBL; Problem-Based Learning; Project-Based Learning Teamwork; software teaching