基于建构主义的计算机实验教学改革与探索

2011-08-15游应德

大众科技 2011年8期

关键词：建构主义建构学习者

游应德游丽

（宜宾学院计算机科学学院，四川宜宾 644000）

基于建构主义的计算机实验教学改革与探索

游应德游丽

（宜宾学院计算机科学学院，四川宜宾 644000）

传统的实验教学模式存在诸多缺点，而建构主义理论教学体现了学生在指导教师的引导下逐步应用现有知识建构自己知识结构，内化知识的教学理念，这正是培养创新型学生的需要。文章对实验教学的重要性、实验教学的现状进行分析，提出基于建构主义理论的实验教学改革，以提高学生实验教学效果和培养学生对知识的综合应用能力。

实验教学；建构主义；知识内化；教学改革

1 实验教学的重要性

计算机及计算机相关专业所设置的课程中百分之八九十的专业课程都开设了或多或少的实验，有的课程如“JAVA课程设计”、“网络工程实训”、“软件工程实训”则是由教师引导，绝大多数工作都是学生在实验和验证中实践。实验教学作为高等教育体系的重要环节,在提高学生实践操作能力、创新能力和科学素养等方面具有理论教学不可替代的作用。同时实验课程是计算机相关专业核心模块的重要组成部分，实验课程体现出学生学习和掌握的现有知识在实际应用中的使用。实验教学还体现了学生的“学”的过程，是学生对已有知识的一个“内化”的过程，是一个自我建构的过程；实验教学是以实践为载体发展学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。因此，实验教学对于学生能力的培养，实验课程起到不可或缺的作用。

2 实验教学现状

传统的实验教学方式往往束缚了学生在科学实验活动中的主动性与创造性，不利于学生创新精神及实践能力的培养和提高，同时学校现有实验教学仪器设备也不能充分利用。学生虽然进行了较多实验教学，但是收获甚少，根本没有达到实验教学的目的。

在计算机专业核心课程中，除专业基础课程的数学系列课程没有实验教学外，基本上所有课程均开设有实验教学。对于实践性要求弱一点的课程实验学时在几学时到十几学时不等，对与实践性要求强的课程实验学时常常超过理论学时，有的课程的实验课程学时数甚至占总学时的百分之八十。在实验项目安排上，常常是各个项目独立的验证型实验，学生在教师的指导下独自做完一个实验算完成一项目，对项目和项目之间的联系不大，没有融会贯通的内容；学生在实验中很少和同学、老师进行交流，对于实验内容也只是理解、实践和掌握，对知识没有批判和创新。在多年的数据结构实验教学过程中发现能按时保质保量完成任务的学生极少，更谈不上创新，甚至有一部分学生干脆拷贝其他同学已经完成的项目交给指导教师应付实验任务要求，学生普遍反应数据结构实验远离软件开发主流、难度大、工作量大、没有兴趣。

3 理论依据

建构主义思想认为学习应该是积极建构知识体系的过程。学习者（学生）需要在一个特定的情景下，自己建构知识，而不是被动的接受外界（教师）的信息。构建知识的过程即是一个认知客观事物的过程，它是在学习者的头脑中进行的，是一种高级的脑力活动③。而教学是创建支撑建构性学习的学习环境、教学是组建学习者共同体、教学是构建实践共同体。由于学习过程是在一定的情境下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程，因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性③。“情境”：学习环境中的情境必须有利于学生获取知识的意义建构，必须在建构主义学习环境下，对教学进行设计，在这个过程中不仅要考虑教学目标分析，还要考虑有利于学生进行建构意义的情境创设问题的提出，并将情境创设看作是教学设计的最重要内容之一。“协作”：协作发生在学习过程的始终。体现学生与学生之间、学生与教师之间、学生与教学文本之间的协调。在这个知识构建的过程中，学习者之间互动时，他们的知识和信仰会受到其他学习者的信仰和价值观的影响。学习者中的每个成员影响了该团体的每一份子，通过参与共同的活动，他们也吸收了协作者们的部分文化和知识。“会话”：学习小组成员之间必须通过会话商讨如何完成规定的学习任务的计划；协作学习过程也是会话过程，在此过程中，每个合作学习者的思维成果被整个学习群体所共享；教师的引导、学生的问题、课本知识的讲解，这些都是会话的过程④。“意义建构”：所谓建构的意义是指：事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学习者意义建构就是要帮助学习者对当前学习内容所反映的事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间的内在联系达到较深刻的理解，以达到对知识的内化的过程。

4 实验方法的改进方法

在实验教学过程中，力求使用构建主义教学理论，重视学生实践能力、合作协调能力、语言表达能力、知识创新能力等，提出一下几点改进。

4.1 分散集中的教学项目设置

分散集中的教学项目分为两个层面，一是实验内容本身分散或集中，二是实验形式上的分散或集中。在实验项目的设置中，第一，分散的实验内容集中进行实验，将验证型的实验作为实验课的实验内容，让学习者在规定的时间范围内完成规定的事情，内容是分散的，形式是集中的，主要目的是实现对现有知识的验证和内化过程，在这个过程中如果学生存在任何的问题，可以和教师进行交流对话；第二，集中的实验内容分散进行实验，将综合型的实验内容设置为一个对前面所学知识的综合应用的大型实验，让学生自主学习和实验，内容是集中的，而形式是分散的，主要目的是让学生实现对现有知识的自我构建的过程，是对知识的自我探索和创新的过程，也是学习者之间交流对话、吸收经验的过程。这也是对建构主义情景的设置。

4.2 分组进行实验

学习的过程是一个对话交流的过程，在这个过程中，学习者不断的通过与教师的交流对话、与学习者之间的交流对话、与文本的交流对话来实现知识的认识和内化的过程。在这个过程中，学习者之间的交流尤为重要。所以在实践性较强的实验课程中，采取分组实验显得如此重要，学生之间加强交流、加强合作的过程中，他们在对话中进步，对话中成长。分组教学就是为学生协作提供条件，并在真实的情景中实践。

在分组方面，每个小组由4人至5人组成，成员至少有1～2人是学习兴趣较高。这样分组的原因：在小组的各种活动中可以使小组的成员相互学习、启发、补充和相互帮助，不同层次的学生充当不同的角色，完成不同的学习任务，实现不同层次的学习目标。

在小组组织方面，为小组中的成员分配不同的工作职责，1人为组长负责任务的安排协调和组织工作，1人负责分析任务及要求，1人负责实验的设计，1人负责实验的实现，1人负责实验的总结。要求每个小组建立好自己团队，只有每个小组成员都健壮起来，团队才会成为最优秀的。将小组利益进行捆绑，让小组内学生具有共同的利益和目标，在小组目标实现的同时，也能达成他们的个人目标，这样小组成员可以共同进步，共同交流。

4.3 强调预习过程

预习的过程是一个学习者与文本进行交流对话的过程。在此过程在，学习者要不断的与指导教师所给的实验要求进行交流，阅读、理解、分析到认识，并试图用已有知识解决问题；同时在此过程中学生会带着要解决的问题，再一次与课本知识进行深层次的文本交流对话，这都将有利于学习者的建构。

实验前常常忽略预习的环节,因此，在布置好实验内容后，应及时提醒学生做好上机实验前的预习工作,并把预习实验报告作为整个实验报告的一部分。在实验前指导教师对学生预习实验报告的检查可以有效了解学生对此次上机内容的大体掌握情况,做到心中有数。

4.4 重视实验报告

实验报告是实验的后期阶段，是记录整个实验所有细节的唯一存档，是值得重视的阶段。实验报告一般分为如下几个部分：实验题目、实验要求、实验设计、实验过程、实验结果、实验结论、实验中所遇到的错误及改正方法、作品说明书、实验心得与体会等。实验教师在批改学生实验报告时要着重审阅实验设计、实验过程、实验结论,实验中所遇到的错误及改正方法这几部分。

4.5 实验成果答辩

实验成果答辩是学生综合能力的考验，是一个增长知识，交流信息的过程。为了参加答辩，学生在答辩前就要积极准备，对自己实验的所有部分做进一步的推敲，如果发现一些问题，就要继续收集与此有关的各种资料，作好弥补和解说的准备。这种准备的过程本身就是积累知识、增长知识的过程，学生可以从答辩教师处获得新的知识。实验成果答辩也是学生全面展示自己的勇气、雄心、才能、智慧、风度和口才的最佳时机之一。实验成果答辩还是锻炼学生的表达能力和增强学生自信心良机，在这个过程中学生向答辩教师学习、请求指导，学生的口才和说话技巧都得到了展示和锻炼。

实验成果答辩内容包括学生介绍实验设计的思想、采用的方法、已经解决的问题、实验的获得的成果等进行阐述，这个过程体现学生设计意图和掌握知识的情况，以及语言表达的能力。实验成果答辩一般安排每门课程进行一次综合实验答辩为宜。