探究式教学法在计算机程序设计教学中的应用

探究式教学法在计算机程序设计教学中的应用

戴　挺¹　童蔚苹²

（1．东南大学材料科学与工程系，江苏南京，210096；2．东南大学交通学院，江苏南京，210096）

【摘要】　论述了探究式教学法在计算机程序设计教学中对培养学生自主创新能力的作用。对探究式教学法实施过程中的探究问题的设置、探究过程的组织以及探究结果的总结和评价等阶段进行了案例分析和讨论，并探讨了探究式教学法的实施过程中应注意的问题及其措施。

【关键词】　探究式教学　计算机程序设计教学　素质教育　创新

【中图分类号】　G64214；TP31111　　　　　　　　【文献标识码】　A

【文章编号】　1008－0686（2005）04－0105－04

许多学生在计算机程序设计课程上获得了较好的成绩，掌握了计算机程序设计的基础知识和技能，但当需要设计程序解决实际问题时却往往无从下手，这反映了学生在自主创新能力上的匮乏。造成这种现象的原因，是对这些学生采用的教学方法不利于启发学生的创造性思维的发展。在目前普遍采用的教育模式中，学生处于一种比较单纯的接受式学习方式中，学生所学知识内容，基本上是由教师以定论的形式传授给学生的，学生不需要进行独立发现，而只需接受或理解。教师则更多注重于知识的传授，重视教学内容的选择和讲授的技巧和方法的研究，而往往不太重视对学生的自主学习能力和创新思维的培养。这样的教学方法适应于以教师为中心的知识技能的传授，或以学生为中心的知识技能或经验的获得，目标是培养承传型人才。这样的传统教学思想有其合理之处，但对于现代教育中所强调的素质教育的要求则存在着一定的差距。

素质教育的重点在于培养学生的多方面能力和素质，它强调学生的主体作用和以教师为主导、学生为主体的辩证统一，要求改变以教师为中心的状况，强调学生在信息处理能力、分析能力、应用和创新能力上的个性化发展。在教育方法上，强调通过在教师引导下的学生自主或合作进行探索而获得知识。因此，在对传统教学方法分析的基础上，继续保持传统教学中注重教法研究的优势，改变以教师为中心的状况，正确看待和处理教学活动中教师教和学生学的辩证关系，注重学生多方面的能力和素质的培养，特别要重视学生思维能力、思维方法和创新能力的培养，做到教师传授知识和学生自主学习的统一。

探究式教学方法通过“探究—创新”的过程，在培养创新型人才上起了明显的作用，受到了教育学界的重视并得到了逐步推广。所谓“探究式教学”，是指教学过程在教师的启发诱导下，以学生自主学习和合作讨论为基础，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动，将所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式。由于探究式教学方法遵循的教学过程特别适宜于思维能力的锻炼，自主学习能力和团队合作精神的培养，它在启发和培养学生创新能力方面呈现着明显的优点。

本文就探究式教学法在计算机程序设计课程教学中应用的一些经验和问题展开讨论，以期为这一教学方法的深入研究与应用起“抛砖引玉”作用。

1．探究式教学法在计算机程序设计课程教学中的实施

（1）明确提出问题或设置问题的情境

探究式学习的最终目的是通过在教师适当的引导下，学生自主地对问题进行探究从而达到对所学知识的深入理解和知识应用能力的提高，同时学生分析和解决问题的思维能力得到培养。教师对待探究问题的设计和问题情境的设置是探究式教学过程的开始，必须让学生明确问题要求及解决问题要达到的目的。对问题难度、实用性等要有所考虑，难度不能太小，但也不能太难，而且要有一定的实用意义，否则难以引起学生的自主学习兴趣。

在程序设计课程中，“排序算法”是讲授数组内容时的一个实际应用。由于其涉及插入排序、选择排序、冒泡排序等多种基本算法思想，在课程中是比较重要的知识点。

下面对教师在开展这一知识点的教学时采用的两种不同的教学方案的教学效果进行比较和分析。

第一种教学方案，教师紧密围绕着“排序算法”的算法思路展开论述，向学生传授其中涉及的算法和程序设计问题并逐一讲解插入、选择和冒泡排序各个具体算法的思想和设计思路，并要求学生在上机环节中编程实践各个排序算法，从而使学生掌握该知识点的相关内容。

第二种教学方案，教师不立即对“排序算法”进行论述，而是结合学生结束不久的军训提出实际问题：“需要对原本高矮参差不齐的队列按个人身高由矮到高的顺序重新调整”，并要求学生按照算法有穷性和确定性等基本特性讨论提出不同的调整方案和实施步骤。学生在已经学习和掌握算法基本特性和程序结构的基础上，经过思考和讨论完全有能力提出不同的见解，由教师对学生提出的各种方案和实施步骤进行总结和评价后完成了算法设计阶段的探究过程。在此基础上，让学生按照自己提出的算法思路并结合教师的意见写出相应的程序代码，要求在随后的上机环节中编程实践各个排序算法，从而完成整个知识点的教学过程。

第一种方案的教学方法体现了教师以传授知识为重点，学生被动接受知识内容的典型传统教学思想。第二种方案通过精心设计与教学内容相关的难易适中的实际问题引发学生思考并探索问题的答案，并通过教师在教学过程进行的引导、评价和总结，体现了探索式教学方法的思想。两种方案比较而言，第一种方案中，学生思维过程和应用能力只能在后续的上机过程中得到锻炼，且学生主动参与的积极性不高；第二种方案中学生自主地理解了知识点的内容、建立了思维过程并初步获得了相应的应用能力，且学生参与的积极性很高。第二种方案的实施对教师总体控制教学进度的能力和调动教学气氛的能力要求较高，且教师必须具有较宽的知识面和较强的临场应变能力。

（2）探究过程中注意引导组织，合理安排教学时间

探究式教学必须使学生在探究的过程中完成知识的理解和深化，根据程序设计课程编程实践性强的教学特点采取在教师的指导下以学生自主或者讨论合作为主的方式进行探究过程。在程序设计课程教学中结合教学内容，要求学生利用课外和上机实训时间自主完成一个综合性的大作业。以“人员信息管理系统”为例，选题涉及类的分析与设计、类成员的特点和使用、数组的使用、数组的常用算法（排序和查找等）、类的继承与派生、类的多态性和文件操作等众多知识点，特别适合于学生与各个知识点的教学过程同步起来，利用课外时间分阶段完成。由于探索目的是让学生在自主寻找问题正确理解的过程中深化和掌握程序设计课程内容并得到实践锻炼，因此探索的每阶段中教师的引导和组织作用显得尤为重要。在相关知识点的教学过程中结合大作业内容，花少量时间给出必要的指引，使学生少走弯路。如：类设计部分“人员信息管理系统”的起始点，由于知识点本身抽象而不易掌握，授课时可以用相似的实例（如“图书馆书籍管理系统”的类设计问题）讲解相关的概念和方法，触发类比思维，使学生在建立大作业相关的类体系时不致无从下手或因难度太大而逐渐失去信心。由此来看，适当的引导可以提高教学效率，而从探究式教学活动本身的目的和意义来看教师的引导和指导应该是教学活动中促进学生创新思维建立和自主学习能力提高的“点睛之笔”。

另外，探究过程不必拘泥于形式，完全可以灵活地借助各种可用时间和媒介，学生自主讨论和合作探究的过程和方式也可以多样化。课堂授课时间之外，师生之间通过电话、电子邮件、网络BBS、MSN等各种可用媒介开展交流和讨论，这是解决学生在课外找不到老师指导的有效办法。

开展探究式教学时教师对教学进度的合理安排和控制是保证教学效率的关键。影响探究式教学效率的因素主要是问题的难度，学生参与的积极性，教师引导、评价和总结的方法。教师尤应注意探索问题的难度控制和学生积极性的调动，避免对整体素质不佳的班级或性格内向不善言辞的学生教学时出现“冷场”而影响教学效率。在整体教学过程中，一开始学生通常不适应这种新型的教学方法，“冷场”情况出现的可能性较大，这就要求教师在教学时尽量贴近与学生的距离，主动让学生熟悉自己，淡化学生对教师的“严肃、权威”固有想法，消除师生隔阂。可以采取教学时经常走到学生中间，不要总是站在讲台上；课间常到学生中间参与学生感兴趣的话题；讨论时到学生中间倾听学生想法；尽量采用“朋友”式的语言与学生交流等具体做法。

以“排序算法”的探究教学过程为例，由于知识点的要求无需进行课外调研，所以课堂教学环节是该知识点的教学主体。如果教学时发现非学生积极性原因“冷场”出现时，教师应及时调整问题难度并加以引导。如，学生对刚学的数组内容还不熟悉时，可提示学生首先应该解决“每位军训学生的身高如何存储和表示”等子问题依次探索解决。教师要随时倾听和分析学生的思维过程并适时引导，引导不在多而一定要突出引导的“点睛”式的作用。让学生感觉豁然开朗时的效果是最好的。

（3）及时总结，对学生的探究结果给出评价

每次探究问题的解决，教师都应该及时进行总结，并相应对每种不同的解决方案或问题的结果给出相应的评价。

给出评价和进行总结时所采取的方式和方法非常重要，对探究式学习的评价旨在通过评价促进学生探究水平的不断发展和提高而并非单一对学生探究结果给出肯定或否定的结论。从评价方法来看，学生的探究素质往往难于通过纸笔测验来加以评价，而宜采用档案记录的方法来加以评价，或根据学生在探究任务中的实际表现来加以评价。从评价的内容来看，重点应放在学生在探究过程中表现出来的对探究过程和方法的理解，而不能把是否探究出结论或结论是否正确作为唯一的评价指标。

程序设计教学由于其强调学生逻辑思维能力锻炼的特殊性，教师对探究结果进行总结时必须突出逻辑性的特点。教师通过对探究结果进行总结时所表现出的很强的逻辑思维能力可在学生中逐步建立威信，同时也可以通过逻辑性本身的魅力引起学生更大的学习兴趣。

2．探究式教学时应注意的问题

（1）围绕课程大纲，展开课堂讲授、上机实验和探究式教学相结合的多种学习方式

学生不可能自主发现式地学习和掌握课程大纲要求的大多数学习内容，需要对学生进行教学内容知识的传授。不能认为探究式学习就是先进的、唯一的，教师讲授、学生听讲的学习方式就是落后的、过时的、应该抛弃的。不同学习方式各有所长，相互之间应该相辅相成，互相促进，不可偏废。程序设计课程中指针、多级指针等难以理解的概念学生无法纯粹通过自主学习获得理解，教师应该予以讲授。讲授和探究式教学活动的时间比重应根据教师的经验和教学大纲内容和时间的总体要求进行安排。

（2）探究问题的类型多样化

由于计算机程序是解决科学技术、管理、办公自动化等领域实际问题时的辅助工具，它的应用已经涉及生产和生活的各个方面。程序设计就关系到目标问题领域和程序设计本身相关的知识和技术，在程序设计课程的教学活动中有目的地选取不同领域的探究问题，可以拓宽学生的知识面，引起学生更大的学习兴趣，更有利于学生独立解决实际问题和提高创新能力。

（3）探究过程中教师注意充分倾听学生想法

在授课过程中，教师从讲台上下来走到学生中间去，拉近与学生的距离的同时会发现课堂气氛活跃一些了，学生更主动积极了。在探究式教学中，学生是否能够积极主动地与教师进行交流与讨论决定了教学是否成功。缺乏这种交流时，教师的指导和引导作用就会是无的放矢。

教师要重视学生对问题的思维活动。首先倾听他们现在的想法，洞察他们这些想法的由来，并鼓励学生之间相互交流和质疑，了解彼此的想法，以此为根据，引导学生彼此丰富和调整自己的思维。

（4）探究式教学应面向全体学生，并考虑个体差异

探究式教学应遵循“以人为本”的原则。由于计算机程序设计课程的学生素质的差异，如有的学生至今连计算机也没有见过，没有任何计算机的基础知识或经验，而有的学生已经配备了笔记本电脑等先进的计算机装备。

在探究式教学活动中，教师要防止一部分优秀者控制和把持着局面，要注意引导使每一个人都对探究活动有所贡献，让每个学生分享和承担探究的权利和义务。如，在分组时和明确探究任务时，可以有意将优秀学生分在一组，分配难度较大的探究课题；水平或能力较差的学生分在一组，分配基本的探究课题。尽量使各组探究的任务难度与个人能力相适应，以符合因材施教的原则并且能够充分发挥每个人的特点。特别是在班级或小组中更多沉默的学生，应给予他们特别的关照和积极的鼓励，使他们有机会、有信心参与到探究中来。

3．结论

探究式教学方法是近几年才提出并逐步推广的新的教学方法。其面向具体课程的实际应用手段和方法还需要不断地探索和实践。本文通过探究式教学方法在计算机程序设计课程中的初步探索，提出了一些体会和意见。

（1）探究式教学成功之基础源于选题。选题时应考虑其实用性，以引发学生兴趣为原则，题目难易应适当，且可因人而异分组进行不同难度的探究教学活动；

（2）探究式教学成功之关键在于教师引导和学生相互间及与教师间的讨论与交流。创新能力的建立源于思维能力和自主学习能力的提高，而每一次探究过程中的交流与讨论便逐渐在进行着上述过程；

（3）探究式教学能够不断进行的动力在于教师的总结与评价。教师的总结与评价对学生的探究活动阶段的结束，评价的目的是通过评价促进学生探究水平的不断发展和提高，而不能把是否探究出结论或结论是否正确作为唯一的评价指标。否则易于伤害学生继续参与探究的积极性与兴趣。

通过对探究式教学的深入研究及实践，相信探究式教学方法将为培养高素质、具有创新思想和能力的个性化人才提供一种新的途径。

参考文献：

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（原载于《电气电子教学学报》，2005年第4期）