基于构建主义学习理论的“自顶向下”教学法研究

李洪安　李占利　杜卓明

[摘要]计算机课程具有知识点零散分布的特点，这导致学生对知识架构很难形成整体认知，从而造成学生独立设计能力和构建综合性工作任务能力的缺失。为了培养学生的自主创新能力。本文借鉴面向过程编程思想的特性，提出“自顶向下”教学方法，该方法则是基于构建主义学习理论而得以实现。本文方法的具体实现思想是：将复杂的学习任务按照“自顶向下，逐步细化”的原则，进行模块化处理，构建出知识架构整体，使问题以模块化的方式得以逐步解决。以学生为中心，培养学生主动探索、发现、构建所学知识意义的能力。提高学生对学习任务的整体设计与管理能力，实现促进学生构建和自主创新能力全面提高的目的。

[关键词]构建主义；面向过程；构建能力；创新能力

0引言

计算机技术在各个专业领域都有着至关重要的作用，计算机基础教学在高校课程体系中也有着浓墨重彩的意义，加强对非计算机专业学生，在充分结合本专业特性的同时，利用计算机提高自身创新能力的培养，这正符合社会对复合型高级人才的高要求。

计算机程序设计课程是计算机基础教学课程体系中极其重要的一个环节，更是大多数理工科专业学生的必修课程，该学科一般开设于第二学年，对于非计算机专业的学生来说，这门课程通常安排为32个课时左右，其中实践课时仅为理论课时的二分之一。这种排课方式的主要目的是，培养学生应用计算机知识解决专业领域问题的能力。然而，目前程序设计类课程的教学往往出现这样的现象：课程抽象、理论性强，实践课时少，学生自主学习能力以及创新能力不足。

当前，国内教育普遍停留在“老师填鸭灌输，学生被动接受”式的传统教学模式，然而这样的模式已经很难满足应用型本科院校对人才培养的需要。同时计算机课程具有知识点零散分布的特点，这导致学生对知识架构很难形成整体认知，从而造成学生独立设计能力和构建综合性工作任务能力的缺失。本文拟采取计算机编程中“自顶向下，逐步求精”的基本思想，探讨针对计算机程序设计课程的新型教学方法，使得学生既见树木，又见森林。从大局着眼，小处着手，提升学生学习的主动性和积极性，从而使教学质量得到提高。

构建主义指出学习并非是知识由外到内的单一转移和传递，更是主动构建知识经验的一个重要过程，也即是通过学习者所掌握的新知识以及旧知识经验的相互作用，来充实、丰富最终改造自己知识经验的过程。“通过解决问题的方式达到学习的目的”是构建理论中以问题作为导向的一种学习模式，强调把学习的过程放到解决复杂的且同时有实际意义的问题情境中，通过让学习者直观直接地解决真正的问题，来掌握隐藏在该类问题背后的知识，从而形成解决实际问题的技能，同时提高自主学习的能力。

因此，本文借鉴面向过程编程思想的特性，提出“自顶向下，由教向学过度”的教学方法，该方法则是基于构建主义学习理论而得以实现，旨在提高学生自主构建知识架构、解决实际问题的能力，进而激发学生的自主创新能力。本文方法的具体实现思想是：首先，将复杂的学习任务按照“自顶向下，逐步细化”的原则，进行模块化处理，将某具体知识分为多个子问题，构建出知识架构；其次。由简到繁，循序渐进，以教师作为主导，使得学生能够自主学习问题的细节。这样使得学习者，从被动学习转变为主动学习，从而达到知识获取与培养能力并重的目的：最后达到学生能够熟练掌握知识框架，灵活运用知识细节解决实际问题的教学目标。本文方法实现了由教到学的过渡，激发了学生主动学习的热情，培养了学生多项思维、独立且多角度思考、解决问题以及自主创新的能力。

1面向过程编程思想和构建性学习

在传统教学过程中，授课者在教学最初时，会首先为学习者分别讲解所需要学习知识点的概念以及其原理，而后再让其进行一定的练习，同时尝试解答一些相关的习题。而构建主义学习理论，则是对学习者学习认知理论的一项重大发展，其被誉为当代教育心理学的一场革命。构建主义的主要思想强调：意义不是独立于个体而存在，个体的知识则是由个人构建而成。而理解事物的关键则取决于该事物本身H，事物的感觉刺激对个体本身并没有太大意义。意义是构建而成的，它取决于个体原有的知识经验背景。由于个体不同，原有的经验也不同，而不同的个体对于同一种事物也会有不同的理解，因此，从目前的实际情况来看，针对传统教学的不足而提出构建主义学习理论具有很实际的意义。传统的教学弊端主要有：教学内容不完善、教师自身惰性强以及教学手段过于单调等。如何减少在校学习与现实社会生活之间的差异，从而灵活教学，是构建主义者普遍关注的一个焦点问题。

面向过程编程思想的核心是功能分解。將复杂问题按“自顶向下，逐步求精”原则进行模块化处理，将其分解为若干个简单问题的组合，针对每一简单问题，以数据为中心功能设计算法，最终形成整个程序，这样的程序通常包含一个主模块以及若干个子模块。在面向过程的语言中，模块是通过“函数”来得以实现的，而函数是程序的一个基本单位，因此，解决一个实际问题的基本步骤可以描述为：（1）将某一特定问题分解为若干个简单的功能“模块”；（2）根据不同功能模块设计用于存储数据的特定的数据结构：（3）编写诸多函数对这些数据进行操作，最终的程序则由这些函数构成。这就是面向过程编程思想。

结合构建主义和面向过程编程思想的特性来设计教学，使得问题在学习的过程中得以解决。教师可根据所学内容设计出具有一定价值和意义的问题，让学生去主动思考并尝试解决。在此过程中，教师可提供相应的引导，组织学生讨论、合作，但这都应以不妨碍学生独立思考为前提。在解决问题的过程中，学习者需要综合使用已经掌握的知识经验，同时适当结合了解到的新知识经验，这些新知识经验可以是通过查阅有关资料而得到。从而做出合理的推论，全面分析、解释当前问题，形成自己独有的假设以及解决方案。通过这个过程，学生便可构建起与此相应的知识经验。在此基础上。教师可再提炼和概括，使学生所构建的知识更明确和更有系统性。此类方法有利于培养学生的问题意识、创造性思维以及解决问题的能力，并形成自主学习的能力，提高学习兴趣。

2基于构建主义学习理论的“自顶向下”教学法

我国教学资源和条件有限，如何实施基于构建主义的学习模式，从而提高教学质量，在构建主义学习观的基础上，本文提出结合面向过程编程思想的“自顶向下”教学方法。其核心思想是，在教学中以问题为导向和线索，建立相应的知识框架，使学生逐步掌握知识细节，通过如下过程完成教学活动：

2.1建立相应知识框架，设计特定问题

所有的问题都同时是知识与技能的共同载体，因此在设计问题时，必须得同时满足契合教学内容、符合学习者的特征，且同时能够突出所学知识点的重点和难点。用问题形成知识点的整体框架，在宏观上让学生掌握整体知识。问题与将要学习的知识点应紧密联系，问题的设置要使知识点之间形成一个整体，让学生在完成任务的过程中掌握系统知识、技能与解决方法，理解所学知识的用途，以及各个知识点间的关联。

2.2分析解决问题的思路，逐步掌握知识细节

通过分析，提出解决问题的思路主要是，总结所需知识点，说明将要学习知识的用途。首先，让学习者从感性认知方面对该知识点产生浓厚兴趣，然后通过兴趣和目标的双重驱动或某些方法和措施，激发学习者对该知识点的学习兴趣，同时加深学习者对该门课程学习内容的深刻理解，最终达到培养和增强学习者对知识点学习的积极性以及主动性。在问题分析的过程中，应当着重关注对学习者自主学习意识的培养。

2.3通过拆分、实际解决相关问题讲授相关知识点，使学生能够全面掌握知识

在解决问题的过程中，可以把复杂问题分解为“子问题”逐步细化，直至分解出所要讲解的知识点。通过细化问题，可使学生掌握所学知识点；通过子问题的整合，可加深学生对各知识点联系的理解程度，更好的掌握知识框架。通过解决问题的过程，教师可将知识点自然的渗透其中。在这一步中可以增强授课者和学习者之间的互动，通过各种互相问答的方式，更好的引導学习者对该问题主动、客观地思考，最终达到使得学习者能够举一反三，以此类推，深入掌握相应知识体系的目的。

2.4通过解决类似问题，帮助学生巩固所学相关知识点，从而提高学生的解决问题和创新的能力

虽然传统的教学方法存在诸多问题，但也并非全都无用。课上“教”的活动完成后，要让学生真正实践，否则极易导致学生形成眼高手低的坏习惯。通过实际操作或者分析解决某些特定问题等形式给学生一个类似问题，包含与课上所授知识点相类似但又不相同的知识点最好，让学生通过主动查找资料来解决问题，以此培养学生的自学和独立解决问题的能力。

3小结

美国著名教育家杜威认为最成功的教学方法就是“让学生去做事情，而非让他们学东西”。以学生为中心，以问题为主导，依据“自顶向下”原则，将原有复杂问题细化为多个小问题，使学生掌握知识框架，在解决问题的过程中学习，使学生掌握知识细节。这种方式，使得学生在掌握知识的同时，又提高了解决问题的能力，这与教育家杜威所说的教学思想一致。因此，完整、科学地掌握本文办法，必将促进学生学习的积极性，提高学生发现问题、解决问题和创新问题的能力，从而提高计算机程序设计课程的教学质量。

[责任编辑：杨玉洁]