大學計算機基礎實驗自主探究式教學模式理論與實踐研究

摘要：本文針對學分制下大學信息技術實驗課所面臨的新環境，較為深入地分析了當前教學模式的問題，接著初步探討了以學生為主體、以教師為主導、以學生自主探究為主線的網絡環境下的大學計算機基礎實驗自主探究式教學模式。

關鍵詞：網絡環境；計算機基礎實驗；自主探究式；理論與實踐研究

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

1引言

高校教育改革的核心是教學改革，隨著教學改革的進一步深入，“加強素質教育，增強質量意識”的思想和觀念越來越多地滲透到高等教育過程中。如何培養學生的創新能力，已成為高校素質教育的重點。在素質教育中，大家對創新能力和創新教育的重要性已基本形成共識，而實驗教學作為高等學校教育體系的重要組成部分，對培養學生創新能力、動手能力、分析問題和解決問題能力有著不可替代的作用。因此，僅僅依靠計算機理論課堂的教學，遠遠滿足不了社會對計算機技術人才的需求，實驗教學的重要性隨著計算機技術的發展日益顯現出來。

盡管改革開放以來，我國高校計算機基礎實驗教育教學改革盡管取得了一些成績，但是廣大教育工作者普遍反映已有的教改并沒有取得實質性的突破。原因在哪兒呢？我們認為，這些教改只注重了內容、手段和方法的改革，而忽視教學模式的改革。甚至將教學內容的改革、教學手段的改革、教學方法的改革混為一談。誠然，已有改革確實是起到了重要作用，對推動整個教育教學改革有一定的意義。但是在投入大量的人力、物力進行這類改革的同時，卻忽視了一個更為根本性的改革，即教學模式的改革。

本文在分析討論當前計算機基礎實驗教學存在問題的基礎上，從建構主義的理論四個基本環節著手，對計算機基礎實驗教學模式進行了改革實踐，初步構建了“基于校園網網絡環境下的以自主學習為核心的自主探究式實驗教學模式”，并在實驗教學中進行實踐，取得了一定成效。

2存在的問題

所謂的教學模式，是在一定教學思想、教育理論的指導下，教學活動諸要素依據一定教學目標、教學內容及學生認識特點，所形成的一種穩定而又簡約化的教學架構。也就是按照什么樣的教育思想、理論來組織你的教學活動進程，它是教育思想、教學理論、學習理論的集中體現。教學結構的改變必然會觸動教育思想、教學觀念、教與學的理論等根本性的問題，可見，教學模式的改革是深層次的改革。

以凱洛夫的五段教學模式(激發動機→復習舊課→講授新課→運用鞏固→檢查效果)為典型代表的傳統教學模式，長期以來一直統治著我們各級各類學校。它以教師為中心，老師是整個教學過程的主宰，學生則處于被動接受老師灌輸知識的地位。在這樣一種結構下，老師是主動的施教者，學生是被動的外部刺激接受者即灌輸對象。顯然，學生如果在整個教學過程中始終處于比較被動的地位，肯定難以達到比較理想的教學效果，更不可能培養出創造型人才，這就是傳統的以教師為中心教學結構的最大弊病。

目前我國高校計算機實驗教學模式中存在下列問題：

#61548;重理論，輕實踐：作為應用性很強的一類課程，計算機實驗教學是計算機課程教學的重要環節，通過計算機實驗教學和學生上機實踐操作，其目的是使學生更好地理解和掌握計算機的知識，讓學生熟練地操作計算機和使用計算機解決實際問題。然而，在實際教學中，對實驗教學的重要性認識不夠，有些教師和學生都不同程度的有著重理論教學，輕視實驗教學的傾向。實驗課教學一直處于從屬地位，只重視理論知識的傳授，而忽視了學生動手能力和應用能力的培養。

#61548;實驗內容單一、淺顯：目前從實驗項目上看：現行實驗教學的深度和廣度有所限制，現有實驗基本上都僅僅是驗證教材和講課的內容為主；綜合型、設計型的實驗較少。計算機實驗大部分仍停留在鞏固、消化、理解理論教學的水平上。多數學生只是在計算機上輸入理論課老師所布置或書本上現成實例項目內容，沒有錯誤能通過，驗證完畢就算完成實驗任務，達到實驗目的。長久以來必然導致學生逐步失去應有的積極性和主動性，最終將失去上實驗課的興趣，這對于培養學生綜合應用能力和創新能力非常不利。

#61548;實驗教師積極性不高：由于傳統觀念和體制的原因，在我國高校中，實驗教師被稱為“教學輔助人員”，他們所從事的工作被稱為“教學輔助工作”，加之對實驗教學人員的職稱、業績和激勵不重視，這些都直接地挫傷了實驗教師的積極性。

經過長期的教學實踐和教改實驗，我們探索出一條大學計算機基礎實驗教育教學改革的道路—將現代信息技術與大學計算機基礎實驗課程加以整合進行實驗教學模式的改革。目前，我們已初步構建了將現代信息技術與大學計算機基礎實驗課程加以整合，以培養學生的創新意識、創新能力和解決實際問題的能力為宗旨的，以“強調以學生為中心”為指導思想，以學生自我評價為主要評價方式的，以學生為主體的自主探究為主線的，以建構主義“學與教”理論和認知工具理論為主要理論依據的，基于校園網網絡環境下的“自主探究式”大學計算機基礎實驗教學模式：創設情境——提出問題——自主探索——網上協作——網上測試——課堂小結。

3自主探究式教學模式的理論基礎

建構主義源自關于兒童認知發展的理論，由于個體的認知發展與學習過程密切相關，因此利用建構主義可以比較好地說明人類學習過程的認知規律，即能較好地說明學習如何發生、意義如何建構、概念如何形成，以及理想的學習環境應包含哪些主要因素等等。總之，在建構主義思想指導下可以形成一套新的比較有效的認知學習理論，并在此基礎上實現較理想的建構主義學習環境。本文所提出的“自主探究式教學模式”以建構主義“學與教”理論、建構主義“學習環境”理論、建構主義“認知工具”理論為主要理論依據。

建構主義“學與教”理論強調以學生為中心，要求學生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉變為信息加工的主體、知識意義的主動建構者，建構主義的教學理論則要求教師要由知識的傳授者、灌輸者轉變為學生主動建構意義的幫助者、促進者；要求教師應在教學過程中采用全新的教育思想與教學結構(徹底摒棄以教師為中心、強調知識傳授、把學生當作知識灌輸對象的傳統教育思想與教學結構)、全新的教學方法和全新的教學設計。

建構主義“學習環境”理論認為，學習者的知識是在一定情境下，借助于他人的幫助，如人與人之間的協作、交流、利用必要的信息等等，通過意義的建構而獲得的。理想的學習環境應當包括情境、協作、交流和意義建構四個部分。

(1) 情境：學習環境中的情境必須有利于學習者對所學內容的意義建構。在教學設計中，創設有利于學習者建構意義的情境是最重要的環節或方面。

(2) 協作：應該貫穿于整個學習活動過程中。教師與學生之間，學生與學生之間的協作，對學習資料的收集與分析、假設的提出與驗證、學習進程的自我反饋和學習結果的評價以及意義的最終建構都有十分重要的作用。

(3) 交流：是協作過程中最基本的方式或環節。比如學習小組成員之間必須通過交流來商討如何完成規定的學習任務達到意義建構的目標，怎樣更多的獲得教師或他人的指導和幫助等等。其實，協作學習的過程就是交流的過程，在這個過程中，每個學習者的想法都為整個學習群體所共享。交流對于推進每個學習者的學習進程，是至關重要的手段。

(4) 意義建構：建構的意義指的是事物的性質、規律以及事物之間的內在聯系這也是教學的最終目標。幫助學生在學習過程中進行“意義建構”，就是要幫助學生對當前學習的內容所反映事物的性質、規律以及該事物與其他事物之間的內在聯系達到較深刻的理解。

建構主義“認知工具”理論認為，學習是以思維為中介的，為了更直接地影響學習進程，應減少一直以來對傳遞技術的過分關注，而更多地關心在完成不同任務中如何要求學習者思維的技術。認知工具理論就是在這種基礎上應運而生的。認知工具是支持、指導、擴展學習者思維過程的心理或計算裝置。前者存在于學習者的認知、元認知策略；后者則是外部的，包括基于計算機的裝置和環境；它們都是知識建構的助成工具。以多媒體教學技術和網絡技術為核心的現代信息技術成為最理想、最實用的認知工具。

4自主探究式教學模式的實施

目前，我們初步構建了大學計算機基礎實驗自主探究式教學模式的實施環境——大學計算機基礎實驗中心，它由硬件、軟件、師資三部分組成。

硬件：

計算機基礎實驗中心通過1000M網絡出口連接校園網，配有DELL、浪潮高性能服務器。千兆主干、100M到桌面等硬件設施，并將多間多媒體教室互聯。

軟件：

在計算機基礎實驗中心網絡配置網絡資源：數據資源共享系統、視頻廣播和點播(VOD)系統、Internet資源共享系統、屏幕廣播系統、師生互動論壇、新一代大學計算機基礎實驗教學系統、基于B/S的大學計算機基礎實驗網上測試和評估系統。

設計開發的“基于積件的計算機基礎實驗教學軟件系統——各種類型積件庫和積件組合平臺”，它由以下幾部分組成：

(1) 按照與當前大學計算機基礎實驗教學的密切程度，將大學計算機基礎實驗教學素材資源庫分為核心庫、擴展庫和備用庫，并提供了簡易、快捷、智能自動的檢索方法。

(2) 構建基于積件組合平臺簡易精練的接口式“大學計算機基礎實驗微教學單元庫”。

(3) 構建供廣大教師可從中直接調用教學所需網上素材并用于實驗教學的實驗虛擬積件資源庫。

(4) 構建“大學計算機基礎實驗教學資料呈現方式庫”，將各種素材資料的進行歸納分類的方式呈現，設計成供教師容易調用與賦值的圖標。

(5) 構建“大學計算機基礎實驗教與學策略庫”。將不同的策略方式設計成可填充重組的框架，以簡單明了的圖標表示，讓教師在教學中根據需要將不同的素材、微教學單元與不同的資料呈現方式和教學策略方式相結合，以產生“組合爆炸式”的效果，適應于各種教學情況；讓學生在學習中根據自己需要將不同素材、微教學單元與不同的資料呈現方式和學習策略方式相結合，更好地發揮學生的自主性與主觀能動性，進行積極的探索和認知學習。

(6) 構建類似于“傻瓜照相機”的特別適合于課堂教學使用的積件平臺——大學計算機基礎實驗積件組合平臺。

我們開發的“基于B/S的大學計算機基礎實驗網上測試和評估軟件系統” 由以下幾部分組成：

(1) 測驗試卷的自動生成工具(試卷的題目為隨機抽取，可以為每個學生產生不同的試卷，以防作弊。)；

(2) 測試監控系統(系統主要完成對網上測試過程的控制，如在需要時鎖定系統，不允許學生進行與測試無關的瀏覽，控制測試時間，到時自動交卷等。

(3) 試卷自動批改功能(系統對測驗提供了“自動批改即時反饋功能”，還可以根據學生的答案提供個性化的反饋內容。系統允許教師通過對一些問題加權，進一步控制測試的進程和結果)。

(4) 分析統計工具。

系統提供自動記分功能，在學生完成測驗后，系統自動判分，并自動匯總成績。系統可根據每道題中的知識點和學生的答題情況，對具體學生給出診斷，對下一步學習提出建議。該系統還可以根據考試測驗的統計數據，運用教育評估理論分析題目的質量，如區分度、難度等。

師資：

加強對課題組教師培訓。研究人員以自學為主，采取專題培訓、講座、討論和外出參加培訓等多種方式，學習現代教育理論特別是建構主義“學與教”理論、建構主義“學習環境”理論、建構主義認知工具理論，更新教學觀念和思想，掌握教育實驗研究方法；學習現代信息技術，掌握多媒體與網絡教學方法和多媒體與網絡教學軟件開發方法。

5初步結論與思索

總之，對于“自主探究”，從本質上說是要給學生留出發揮自主性、積極性和創造性的空間，要給學生提供各種不同的情境下建構知識、運用知識、表現自我的多種機會，要讓學生通過主動學習形成自我監控、自我反思、自我評價、自我反饋的學習能力。在“自主探究式”實驗教學中，學生始終處于一種興趣昂然、積極參與、理論聯系實際的狀態，他們的思維、表達、自學、實踐、合作等能力與技能都得以充分的訓練并得到極大的發展。通過“自主探究”來學習計算機基礎知識和技能，可以使學生將所學知識運用于新問題的解決，形成客觀而實事求是的科學態度和積極主動的探索精神，嚴謹細致的作風品質等。最終，學生獲得的將是科學素養的全面提高以及個人發展的極大促進。

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