信息类专业课建构主义教学模式探索

陈 荦， 吴 烨， 熊 伟， 景 宁

(国防科技大学 电子科学与工程学院， 湖南 长沙 410073)

信息类专业课建构主义教学模式探索

陈 荦， 吴 烨， 熊 伟， 景 宁

(国防科技大学 电子科学与工程学院， 湖南 长沙 410073)

本文以大学本科信息类专业课程“信息系统分析与设计”为例，研究了建构主义学习理论在教学中的具体实施方法，从课堂讲授、实践练习、案例研讨、自主学习和合作学习等五个环节进行了建构主义教学设计和实践，结合教学效果，从教学观念、行为、方法等三个方面提出了从传统教学向建构主义教学转变中需要关注的重点。

建构主义；教学模式；信息系统

0 引言

20世纪80年代末，建构主义学习理论开始兴起，并在全球范围内产生了广泛的影响。从本质上说，建构主义学习理论强调主体对知识的主动构建，这个观点非常适合于大学教学，因为，大学生(尤其是高年级学生和研究生)已经打下了较好的知识基础，开始广泛地感知和理解世界，具备了基于自己的经验和思维方式建构世界意义和现实(或者解释现实)的前提。

本文以建构主义学习理论为指导，结合“信息系统分析与设计”本科信息类专业课程教学实际，探索了一种建构主义教学方法，并探讨了该方法对激发学生深入掌握知识理论、技术方法和工具使用方面的教学效果。

1 建构主义知识观与教学观

建构主义学习理论是建立在建构主义知识观基础上的。建构主义知识观认为：知识只是对现实的一种解释和假设，知识会随着人类的进步而不断更新，在具体问题中，知识需要针对具体情况进行再创造，知识虽然有语言符号等外在表现形式，但是学习者并不会对这些知识有同样的理解，知识的理解只能由个体学习者基于各自的经验而建构[1]。

以上述知识观为基础，建构主义对教学的认识是[2]：

第一，与其他方式进行的认知操作不同，特别是与“训练”的方式。“训练”侧重于对行为的模仿以获得良好的外部表现，而并不关心内在的理解和心理认知过程。建构主义教学观强调的是如何促进学生对于知识的理解。

第二，教师在教学过程中应关注受教育者发现结果的过程，而不是结果本身，应该去了解其新旧知识相互作用的过程和方式，进而发现最适合受教育者的思维和学习模式，并用于指导教学。

第三，受教育者的学习过程则需要在反思和抽象中进行自我调节。尤其是概念性知识，这部分知识是通过对普遍认同的现象进行不断地观察、反思和抽象中建立起来的。教师应该善于利用学生在日常生活和前期学习中体验的相关经验来帮助其理解知识和纠正认识。

从学生的角度，建构主义认为学习的本质不是被动的接受过程，而是积极主动的知识建构过程[3]。学生接受承载知识的符号信息，通过建构活动主动地赋予这些知识一定的意义，并通过新知识与原有经验的分析比较，主动丰富完善已有的认知经验。这种观点看重学生对已有知识经验的加工利用，更适合于高级阶段的学习活动。

2 基于建构主义的教学设计

在建构主义的知识观和教学观指导下，针对工科类学生专业课程教学实践，我们发现，学习情境中与工程实际相结合的问题是知识点的良好体现，可以让学生以求解者身份，基于已有理论、知识和技能参与问题解决的全过程，有助于学生理解相应的概念、原理、方法和工具，从而构建良好的知识结构和能力结构。为此，我们提出了建构主义框架下基于问题和研讨的专业课程教学方法，并在“信息系统分析与设计”本科生专业课程教学中进行了实践。

2.1 课程简介

“信息系统分析与设计”是我校工程技术类、军事指挥类信息工程本科专业必修课程，主要讲授信息系统分析与设计、运行与维护、建设与管理等方面的基本理论、方法和工具，提供完整、科学、适用的信息系统研究开发体系，培养学生对信息系统的实际分析、设计开发、调试测试、运行维护、安全防护以及项目管理等多方面的初步能力与专业技能，是信息系统与工程领域的一门重要课程，具有十分重要的地位。

2.2 课程教学基本思路

本课程是一门系统性强、涉及面广、基础理论与实践应用紧密联系的课程，教学效果不仅与学生的基础理论知识掌握水平有关，还与学生在问题情景下有效运用所学知识与技能的能力密切相关。鉴于此，实施本课程教学活动的基本思路是基于建构主义学习论思想，结合课堂讲授、实践练习、问题研究与研讨等多种方式，提高学生的主动思考能力与动手实践能力；通过启发式教学方法，采用合作学习与研究性学习教学模式，加强教与学的良性互动；以学生学习需要为中心，突出学生学习的主体地位，坚持知识、能力、素质融为一体，充分发挥课程教学对实现人才培养目标的支撑作用，整体优化教学实施，促进学生德、智、军、体全面发展。

鉴于本课程内容多和高度综合的特点，课程设计时将学生的先修课程(“程序设计”、“数据结构”、“数据库”、“计算网络与通信”等)的理论与知识系统地纳入信息系统分析设计的框架之下，处理好基本理论、基础知识和基本技能之间的关系，并注意应用案例、实践用例等案例教学资源。

2.3 课程教学环节设计

课程教学分为五个环节，如图1所示。

图1 课程教学环节设计

1) 课堂讲授

该环节的主要目标是通过传统课堂讲授方法，使学生建构信息系统领域的基本概念，包括信息、系统、信息系统等，掌握信息系统结构类型、基本功能与生命周期等知识。在该环节中，需要注重信息系统与其他工业系统的类比分析，以加强学生对已有经验的联想和概念的建构。

2) 实践练习

该环节的主要目标是通过实践教学手段，使学生建构主流信息系统分析与设计工具的使用方法和操作技能，建立信息系统的结构模型，设计开发验证性信息系统。在该环节中，需要注重课堂讲授环节中的概念知识与实践中出现的现象的对比分析，加强学生对物化的信息系统所表现出的各种特征的经验建构。

3) 案例研讨

通过课堂教学和实践练习环节，学生对信息系统的基本概念和特性有了一定的了解，但毕竟还是抽象的、局部的知识，学生视野还不够开阔，对于规模较大、结构复杂的信息系统的理解还比较欠缺。本环节的主要目标是通过对科研中各种实际案例进行分析介绍，由教师设计一系列问题，组织所有学生开展研讨，并在此过程中结合学员已有的知识和技能，激发其开展有效联想，提高学习兴趣，使其利用原有认知结构中的有关经验去发现和建构新知识。

4) 自主学习

通过前三个环节的学习，大多数学生已经具备了在信息系统工程领域开展独立思考和动手实践的基础。此时推动学生进入自主学习环节的教学。该环节主要目标是使学生建构在信息系统工程领域独立开展调研、分析、设计验证等一系列工作的步骤方法。自主学习是以学为中心的教学设计的核心，也是学生合作学习的基础。在面对学习主题时，学生将运用前阶段获得的知识经验，查阅相关资料，思考拟解决的问题，经过分析推理，形成自己的解决方案。教师在自主学习环节中主要起引导作用，应充分调动学生的主动性，让其自主分析探索，同时给予适时的提炼、概括和鼓励。

5) 合作学习

合作学习是建构主义学习论的重要方式，而团队合作也是信息系统工程领域的重要教学和实践内容。采用合作学习教学模式开展信息系统领域教学具有独到的优势。在本环节中，主要目标是通过合作学习方式，使学生建构团队协作共同攻关的方法和经验。合作学习环节营造出学生间相互交流的环境，从而使学生意识到个人目标与小组目标之间相互依赖的关系，认识到只有在小组成功的前提下，自己才能获得成功。一个合作良好的小组内部很容易形成和谐的学习氛围，从而可以将个体团结在一起，共同实现学习目标。

2.4 课程教学评价设计

由于引入了案例研讨、自主学习、合作学习等新方式，本课程的教学评价也在原有单纯笔试的基础上进行了改进。

学生的课程成绩由三方面评价构成，见图2。

图2 课程教学评价设计

(1)传统的笔试，该部分主要测试学生对基础知识和方法的掌握情况，不赘述。

(2)对案例研讨和自主学习环节的独立研究报告的评价。在该部分评价中，教师通过案例和自主学习主题建构师-生之间的学习情境，学生通过独立思考和知识建构完成独立研究报告，教师对该研究报告的完成过程和完成结果进行评价。

(3)对合作学习环节的合作研究报告的评价。在该部分评价中，教师通过提出的问题引导合作学习小组的学生自主建立学习情境，学生之间通过建立合理的分工协作机制，开展协同攻关，共同完成合作研究报告，教师对该研究报告完成过程中各学生的表现情况和完成结果进行评价。

3 基于建构主义的教学实践与效果

“信息系统分析与设计”课程自2003年开设，至今已开设12次，每次平均修课人数为60人。该课程共有40学时，分为八部分内容。

自2012年开始，课程开始引入建构主义方法实施教学。具体教学实践如下：

课堂讲授环节约占20学时，主要由教师在课堂上讲授各部分相关基本概念、基本理论方法，在这个环节中，教师加强了相关概念在客观世界中实例的讲解，并注重与其他学科领域相关概念的类比分析，在正式讲解书本上的内容之前，教师鼓励学生尝试提出自己的想法，并鼓励学生挑战彼此的观点，而后通过对教材及相关参考资料的对比讲解推动学生对于概念性知识的内在建构。例如，在讲解面向对象分析的交互模型时，让学生以人员请假、发放服装等每人都经历的活动为背景，以上述活动中的参与人作为模拟对象，体会对象间以消息(语言)来触发对象的行为，并且这些行为须按照一定时序发生等经验，从而促进基于消息时序的对象交互模型概念的理解。

实践练习环节约占12学时，穿插在课堂讲授有关内容之间，主要由教师在实验室实施。该环节分为两个层次：第一层次由教师讲授相关工具的基本使用方法，教师结合信息系统分析设计各阶段的目标，采用基于问题的学习模式，提出一系列关于工具在信息系统分析设计中应用方法的问题，引导学生快速掌握工具的使用方法；第二层次由教师采用情境化学习模式，仿真建立若干信息系统分析设计的典型场景，通过将学生进行分组(每组3至5人)，提出若干综合性信息系统分析设计课题，组织学生按照合作学习模式自主解决问题。例如，基于对人员管理需求，让学生分析并开发一个人员管理信息系统。学生可以基于日常管理经验，对请销假、上课、公差等活动进行分析和记录，运用课程所学理论知识，分析设计信息系统，实现理论知识与实践方法的深入理解。在该环节教学中，学生的学习积极性得到了较好的激发，往往会主动利用课外时间完成课题并提高完成质量。

案例研讨环节约占8个学时，主要由教师结合科研工作中的真实案例，由教师在课堂或在实验室指导学生体验真实环境下信息系统分析设计所面临的实际情况，并通过对相关分析设计方法在实际案例中的应用和作用进行讲解分析。例如，教师带领学生参观科研实验室，介绍某城市大型信息系统，结合课堂所学知识以及学生在实践环节的经验，研讨大型信息系统建设中的若干问题。在这个环节，学生可以接触到原始的数据和第一手资料，以及可操作的、实际的物理材料与设备，主动性强的学生往往会提出有思想的、开放的问题。在此情况下，教师鼓励学生找出问题的原因，并预测结果，进而鼓励学生通过实践练习环节验证其结果。

自主学习和合作学习环节并不占用课程计划学时，而是在教学过程中由教师引导，学生自主利用课外时间完成。在此环节中，我们把合作学习的中心更多地聚焦在了学生之间和师生之间关系的建立和互动上。我们认为，在课堂内外，学生之间的关系比任何其它因素对学生的成绩、社会化和个体发展的影响都更强有力。

在教学评价上，我们也将课程中合作学习的效果作为教学评价的一个部分。在实施上将重点放在小组总体成绩上，把个人计分改为小组计分。整个小组要得到好的教学成绩，小组内各个成员必须通力合作，共同努力，从而形成了“组内成员合作，组间成员竞争”的新格局。这使得整个评价的重心由鼓励个人竞争达标转向大家合作达标。

4 教学实践体会

通过教学实践，我们体会到，从专业课程教学角度看，学生能够在充满建构主义氛围的课堂和教学情境下更加积极地思考，从而更好地理解专业知识，更深入地掌握专业技能，对于切实提高教学质量是有积极意义的。但要有效开展建构主义教学活动，教师需要在施教观念、施教行为和综合素质等方面进行积极的转变。对此，我们的体会如下：

(1) 教师在教学观念上需注重传统观念向建构主义观念的转变。在传统教学观下，教学活动被看作是一种知识的传递模型，学生的角色是接受、记忆并理解教师传递给他们的信息。这种模型中教师的作用像一座桥梁，知识通过这个桥梁传递到学生头脑中，教师的职责是把这个桥梁建设好。在建构主义教学观下，教师的作用更像一个导演，他设计并主持一个个逻辑连贯的镜头(教学情境)，然后组织学生参与其中，作为发现知识的主角。学生通过亲身参与，在不同的教学情境中利用语言、工具、模型、理论和思想等与外界世界进行相互作用，从而获得了对知识的理解。这种理解是能够逐步更新的，将随着环境的变化而不断深化。米德兰顿和格普夫就建构主义教学观念提出了一些建议，包括：将以掌握内容为主的教学目标转变为促进有意义的活动、以理解为主的教学目标；将以讲授和反复练习为主的教学方法转变为以对话和交流为主的教学方法；将教室建设成学生的交流地，而非学习个体的单纯聚集地等[4]。我们认为上述提法有助于教师指导自己观念的转变。

(2) 教师在教学行为上应注重师生之间的积极互动。建构主义教学过程非常依赖于教师和学生在课内外等各种情境下的互动。教师积极的交流沟通能力和行为不但可以吸引学生的学习积极性，还能够影响学生的性格行为，将对学生的学业成就、未来发展有着正面的影响。教师在教学中应该表现出关心学生及班级，对学生的学习困难予以理解，积极帮助学生解决学习问题，公平客观地对待学生学习结果，鼓励学生学习活动。文献[5]研究了师生人际互动中广泛采用的伍伯尔斯互动问卷，可作为改进师生人际互动教学行为的参考。

(3) 教师在教学方法上需注重灵活应变、张驰有度。真正的建构主义教学，是一种因地制宜、根据实际情况灵活多变的教学艺术。在实际运用时，要发挥教师的创造性，对其教学方法加以灵活应用。例如在课堂管理方面，并不需要对课堂控制得非常严格，这样反而剥夺了学生自主思考及深入理解的机会，可以通过多提出问题，留出时间和空间让学生思考和交流；在实践教学方面，可考虑边做边学，甚至先做后学，而非传统教学中的先学后做，强调通过实践调动学生的多种感官，鼓励学生口、手、脑并用，在表达中深化思考，在实践中加深理解；在教学评价上，可以多考虑学生知识建构的程度，不必多考察教师设计和实施教学的严格程度。

5 结语

通过教学实践，我们认为建构主义教学模式能够推动学生从真实问题情境下主动思考知识理论和问题解决策略，加深学生对知识的理解和掌握，提高学生的专业技能，对提升学生的综合素质具有积极作用，与大学专业课程教学目标可以很好地契合，因此有必要在建构主义与大学教育实践相结合的问题上开展进一步探索。

[1] 陈琦, 张建伟. 建构主义学习观要义评析[J]. 上海：华东师范大学学报:教育科学版, 1998(1):61-68.

[2] 辛自强.知识建构研究：从主义到实证[M]. 北京：教育科学出版社. 2006.

[3] 胡斌武. 建构主义的学习与教学观要义评析[J]. 厦门：集美大学学报:教育科学版, 2002, 3(1):26-28.

[4] Middleton J.A.， Goepfert P. 数学教学的新策略：课程改革标准的实施[M]. 伍新春，张洁等译.北京：中国轻工业出版社，2003.

[5] 辛自强, 林崇德, 俞国良. 教师互动问卷中文版的初步修订及应用[J]. 上海：心理科学, 2000, 23(4):404-407.

Study on the Constructivism of Teaching Method for Specialized Courses for Information

CHEN Luo, WU Ye, XIONG Wei, JING Ning

(NationalUniversityofDefenseTechnology,CollegeofElectronicScienceandEngineering,Changsha410073,China)

The paper has discussed the teaching method of the professional courses in engineering school based on constructivism. Taking Information Systems Analysis and Design course for instance, the design and practice of constructivism based teaching methods are discussed, including classroom teaching, practice exercises, case study, independence study and cooperative study. Some issues of concern have been presented from teaching philosophy, teaching behavior and teaching method aspects.

constructivism; teaching method; information system

2016-03-10;

2016-04-28

湖南省普通高等学校教学改革研究项目：基于建构主义的研究型教学模式在工科信息类课程教学中的实践研究，国防科技大学研究生一流课程建设项目(yjsy2012003) 第一作者：陈 荦(1973-)，男，博士，教授，主要从事信息系统工程理论教学与研究工作，E-mail：luochen@nudt.edu.cn

G424

A

1008-0686(2017)01-0074-05