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基于建构主义打造知识共识的高校教学创新研究

2023-06-24李立赵佳

中国新通信 2023年3期
关键词:学习者计算机思政

李立?赵佳

摘要:《数据结构与算法》是计算机本科专业的一门重要的专业基础课程。本课程教学以建构主义观视角出发,注重情景、协作、对话、意义四要素在学习过程中的体现。强调对话式教学行为和协作式教学方法的使用,摒弃“精英式”教学方式,营造集体性知识氛围,形成以“知识为载体”的新社交方式。深度挖掘“数据结构与算法”的交叉作用,发展学习者主观能动性,以达到学习者对知识意义的理解过程的建立为目的,符合计算机基础教育的新人才培养目标。

关键字:建构主义;集体知识氛围;交叉课程

一、课程现状

进入新世纪的第二个十年,为适应经济社会发展新常态, 新工科教育的人才培养目标发生了巨大的转变。互联网+云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术将成为构建计算机课程体系的核心内容。打造“1+X”新计算机课程体系,把体系内的任何一门计算机课程既当作1,也要把其当作其余课程的关联知识 X。建设《数据结构与算法》课程必须紧紧围绕课程特色,发挥其“通专”(通识课与专业课)交叉、“专专”(专业课与专业课)交叉的作用,为理工科基础课程提供技术引导功能,在专业课程中寻找前沿应用情景以及结合课程使用的方法。纵观我国教育现状,高校教育大多重知识输出成果轻主观能动性培养,重知识接受速度轻思维过程培养。“建构主义”的学习观认为学习不是由教师把简单的知识传递给学生,而是由学生自己建构知识的过程,教学以学习者为中心,教师是建构过程的帮助者和促进者。强调为学习者提供学习情景、协作、对话能够帮助其对所学知识的内化理解达到意义建构的最终目的。

对于任课教师,通过记录和研究学生的学习效果和问题,反思总结出适合本课程特点的教学模式一直是教学改革创新的方向。目前本课程传统教学过程侧重理论细节,与实际程序设计思维、程序设计能力相距甚远,究竟是教语言还是教编程,是注重知识还是能力培养?“见树木不见森林”,吃不透、用不活所学知识,也是目前本课程的主要问题。

二、以“知识为载体”的教学创新方法

(一)深挖掘,重打造“通专”“专专”的纽带课程

课程整合是教学改革的一大重点研究方向,涉及庞大教学资源的协调与调动工作。一部分高校正处在学年制管理向学分制管理的转型过程中,采用学年制选课的学分管理制度。学生对培养方案和教学管理制度了解程度不高,推进课程整合不是一蹴而就的,是在实践过程中不断发展、变化、完善的。因此,加深挖掘“通专”、“专专”交叉的纽带性课程的教学改革研究成为具有可行性。

教学内容改革方案如下:

《数据结构与算法》是计算机学科中一门核心的专业基础课程,也是一门解决现实世界中数值与非数值问题的经典课程。

1.新工程体系下,通专结合,培养理论、模型、数理分析的分析思维

学生通过借助基础学科的经典算法,理解如何将复杂的现实问题转化为计算机内部存储和处理的方法。解决数值问题,明确因果关系,培养学生的计算研究思维,便于提升学生对基础学科的认知力。

2.工程人才要求下,“专专”结合,培养系统性、创造性思维

把后续专业课的教学案例引入本课程的教学环节中,帮助学生明确了专业方向,也拓展了领域视野。为专业课程作好知识铺垫的同时,培养学生继续深入开展专业研究以及对复杂的、混沌的工程系统能进行综合性全局思考。

(二)学科逻辑与心理逻辑整合的教学模式

传统工程教育强调学生基于学科知识的认知训练,容易造成工程教育忽视学生个体身心健康。本课程教学创新实践过程强调教育活动中人才培养的学科逻辑与心理逻辑的整合。

1.学科内容注重知识的二次构建的产生

教学内容注重知识形态的二次构建,包括理论、抽象两方面。为学生提供多学习视角理解课程内容,形成实践能力。理论部分将9个章节划分为四大知识模块,形成“四模块”教学:预备知识模块、线性结构模块、非线性结构模块、算法模块。把繁杂的知识点按照章节联动关系重组为四大内容模块,划分后的知识模块在模块内产生迁移学习,模块间产生对照学习。

抽象部分打破章节约束,将逻辑结构-存储结构-运算贯穿整个内容体系。教师在授课前吃透教材,將学习内容进行归约,一方面从教材的章节出发,另一方面要突破教材章节的约束,将各章知识有机地串联起来,最终形成多视角的交叉输出,打消学生畏难心理。

2.心理逻辑以建构主义理论为依据,营造知识传播的新社交平台

建构主义理念下加强对学生的设计、抽象、总结等计算思维的培养。学习者可以利用所学信息资源,使学习者自身达成对知识的意义建构,而非单纯的“教”。安排TBL教学实验场地。突出以学习者为中心,创造适合的学习情景,教师只是学习过程中的帮助者和促进者,协助学生达到知识的建构。启发学生发现问题-分析问题-解决问题的思维过程。明确教学主题。情景构建后,设计易于实现的结构化教学内容----知识脉络清晰,服务情景。为学习者营造互动交流的新社交方法。形成具有社交性质的社群,建立知识为载体的共同经验,完成自我知识结构的组建。值得注意的是知识氛围不会在松散的课堂中天然形成,它需要教师在组织教学中利用有效的教学手段,才能使学习者完成对教学内容的吸收。

3.对话式教学创新行为,打造TBL协作基础

课堂提问是教学中教师与学生互动的一种主要对话方式,是教师促进学生进行有效学习的一种重要方法。近年来,随着学习者年龄的递增,课堂的提问次数与其呈反向相关性。根据观察,大学生普遍的松懈情绪会带入到大学课堂中,教学提问行为有效增加课堂集聚力。本门课程为小班授课模式,首次尝试对话式教学方法,每位学生在每节课堂中至少发言1次甚至更多。课堂中教学者对学习者适当施加压力,使全部学习者处于共同的知识范畴内,保持学习内容始终在课堂氛围中传递,营造以知识为载体的学习环境,帮助学习者建立新社交方法,建立共同经验,才能实现学习者的TBL合作。

4.任务驱动,贯穿课内外教学过程

任务发布:为学生提供教材导读、学习任务、情景案例(从基础课、专业课和综合实训项目中选取)等学习资源,辅助学生完成课前预习准备。以小组形式展开课前学习,培养学生自学能力;以学习材料为出发点,将理论内容直观化;以提出问题为目标,培养学生思维能力。

任务实施:在课堂中,教师以阶梯式教学内容的设计来激发学生学习兴趣。实施步骤:

第一步,安排学习小组围坐,以学生为中心,学生围绕学习任务自主探究与交流。

第二步,下发任务书,填报任务书。明确组内成员项目分工,打破“大锅饭”的团队模式。

第三步,教师根据任务书,给予不同小组辅助问题解答以及个性化的指导,进行组间答疑。

第四步,翻转课堂,学生汇报各组方案设计概况,教师评价内容优缺点。

第五步,教师总结项目中的共同问题,突出教学重点。在与学生的互动中完成教学理论的授课内容,再以推演式教学方法,进行归纳和总结。

社会实践:教师指导学生小组制作课程微课。学生成立微课录制团队,教师完成对知识脉络的指导、素材收集的指导、制作方式的指导等,提升学生的学科知识的拓展与学习,帮助学生重新构建知识体系。同时,增强大学生社会实践能力,培养创新创业意识。

5.课程思政对标人才培养

课程思政紧紧围绕“高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”这个根本问题。实现“三全育人”,将科学理论融入专业实践中去,课程思政“两横两纵”方法对标人才培养:第一,人文通识融入工科教学,增强文化自信,关注学生情感态度变化,遵循学生身心发展规律。第二,将课程思政与国家时事相结合。培养学生家国情怀,使命担当的认知能力。第三,将课程思政与前沿科技结合,用数据眼光看待世界的发展。大数据时代,在信息技术的不断升级和网络无限延伸的背景下,大数据作为促进社会变革的领先信息技术,更深入影响着多数大学生的思维方式。第四,数据结构在现实世界的应用,与社会主义核心价值观结合。实际需求来自社会的不断向前发展,使学生对学过的理论谨记在心,并融汇为自己的内在综合素质,转化为外在行为。课程思政的“纵横贯通”方法,一方面纵向深入培养学生对“中国梦”的深刻理解。另一方面横向引导学生正确处理理想抱负与现实,以现实做“抓手”,脚踏实地去行动。

三、教學效果

根据教学过程,对我校生物医学工程系学生进行创新教学的问卷调查。本创新教学实践采用小班授课,班级人数共67人,参与答题人数61人,回收问卷61份。问卷共设计21个客观题和1个主观题。

问卷结果显示如下:

图1显示,对授课教师准备情况48人认为非常充分,13人认为充分。无人认为不充分或不太充分。从评价中反映出教师对课程内容整合符合学生对知识的认知学习与拓展延伸需求。

图2显示,对授课教师组织课堂秩序,对学生要求情况看,50人认为严格,6人认为非常严格,无人认为不严格。从评价中反映出教师对课程组织管理能力增强,真正从课堂中给每位学生“压负担”,不放弃任何一位学生,摒弃“精英化”教学。为学生努力创造集体性知识经验,提供搭建TBL协作方式的源点。

图3显示,授课教师注意引导,引发积极思考情况,61人作答情况全部为优良。反映出对话式教学方式,真正增加了师生交流频率,并为学习者成功构建学习交流的新社交平台。课堂强调“以学生为中心”,依据建构主义理论,教学方法的改进,发挥出学习者的主观能动性,达到学习者对知识意义的理解。

图4显示,授课内容是否注重课程思政,60位被访者选择优良。反映课程思政教学内容的设计实现了思政教育目标,“两横两纵”思政原则,有效为学生埋下了一颗“待开花的精神种子”。

图5显示,授课教师设计综合项目情况60位被调查者选择优良,1人选择“可”。反映出综合项目设计的实现是基于全体学生知识的共同经验产生了有效的组内讨论,使得TBL的过程中,每个人参与度都较高,协作性有所增加。

四、结束语

《数据结构与算法》这门课程是专业学生从基础课到专业课的衔接课程。它要帮助学生延续基础课的理论方法,也要承担为学生做好专业启迪和专业认知的功能。本门课程一直在改革中前行,深度挖掘课程整合工作的纽带课程的教学创新方法,努力实现学科逻辑与心理逻辑的整合,引入建构主义理论作为依据,注重知识形态的二次构建。教学改革对标人才培养能力目标,以“三全育人”为导向,不断地分析、归纳、总结学生学情分析,调整改进教学方式方法。

作者单位:李立 赵佳 承德医学院

参  考  文  献

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基金项目:河北省高等教育教学改革研究与实践项目“以提高实践和创新能力为目标的计算机综合课程设计与研究”,项目编号:2020GJJG241。

李立(1986.08-),女,汉族,河北承德,讲师,硕士,研究方向:数据挖掘;

通讯作者:赵佳(1988.06-),女,汉族,河北邢台,讲师,硕士,研究方向:计算机应用。

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