基于問題導學—互動建構的課堂教學模式研究與探索
——以計算機科學與編程導論課程為例

谷 瓊，寧 彬，胡春陽，屈俊峰，魏希三，程格平

（湖北文理學院計算機工程學院，湖北襄陽 441053）

0 引言

要想提高高等教育質量，推進素質教育，必須創新教學模式和方法。自主提出問題并進行批判性質疑、實踐與創新是當前大學生最缺少的能力之一。現代建構主義學習觀和教學設計理論將解決問題作為建構性學習的基本策略，強調學習的主動性。建構主義指出學習的實質是學習者積極主動進行建構理解的過程，學習不是教師將知識簡單地傳遞給學生，而是學生自己建構知識，主動選擇、加工和處理外部信息，從而獲得知識的過程。

西方發達國家引導學生多閱讀文獻，遇到問題勤于思考，重視激發學生主動學習的興趣，培養其批判質疑能力和創新精神，提倡發揮學生主體作用的教學方法。國內高校也陸續開展以學生為本的課堂教學改革，包括啟發式、探究式、討論式教學方法等。例如，王艷芬等遵循建構主義學習理論，根據教學內容適時采用靈活多樣的討論式、翻轉式、啟發式及案例式教學等多種模式和方法，調動了學生學習的主動性；李海峰等、楊紅萍提出基于問題的課堂教學模式，針對不同教學內容創設符合要求的各種課堂情境，幫助學生建構知識。目前世界一流大學中普遍實施以探究、交流、自主參與為核心的課堂教學模式，師生互動交流、共同提高成為行之有效的培養創新型人才的教學模式。

目前雖然有許多學者在課堂教學模式和方法上進行了改革嘗試，使現有課堂教學效果出現較大改觀，但仍存在部分老師教學以單向知識傳遞為主、學生自主學習動力不強、師生交流互動不足等問題。為此，本文以計算機科學與編程導論課程為例，通過問題導學—互動建構的課堂教學模式，使學生在知識與能力、人生觀與價值觀等方面得到和諧發展，達到促進學生素質全面提升的目的。

1 課堂教學現狀與存在的問題

以往課堂教學大多是老師講、學生聽，老師在課堂上主導一切，師生互動形式過于單一，很少有師生、生生之間的多邊型互動，課堂氛圍死板。具體而言，目前課堂教學還存在如下問題。

1.1 教師存在的問題

部分教師講述的教學內容陳舊，教授過程以單向知識傳遞為主，較難做到真正的教學相長。部分教師教學方法單一，培養學生主動學習能力和學習習慣的意識和能力還有待提高；教學內容缺乏研究性、引導性、指向性和選擇性，課堂教學缺乏創新因素滲透等。

1.2 學生存在的問題

部分學生上課積極性不高，學習動力不足，尤其是主動提問的意識不夠，批判質疑能力缺乏，習慣于從課堂和書本上尋找標準答案，與具有創新精神、實踐能力、創新創業能力的人才培養目標有一定差距。學生剛入學時，對于本專業定位、未來擬從事哪些工作較為迷茫，如果不注重引導，部分學生將會逐漸喪失學習興趣和自主學習的動力。

1.3 師生互動存在的問題

以往師生互動形式過于單一，課堂上大多是教師就某個知識點拋出問題，某個學生回答，學生與教師之間、學生與學生之間的互動交流十分少，且師生互動多為認知互動，缺乏深層互動。

針對上述問題，本文以計算機科學與編程導論課程為例，將其教學內容轉變為實際問題，以各種緊扣知識點的案例、實踐項目為主要載體，創設與學習任務相對應的情境，構建以學生為中心的基于問題導學—互動建構的課堂教學模式。該模式將知識傳授式課堂改造為問題探究式課堂，將教師角色由學科知識傳授者轉變為教學引導者，引導學生進行自主性、研究性、合作式學習，培養其思考能力、交流能力、判斷能力、批判能力。

2 基于問題導學—互動建構的課堂教學模式構建

基于問題導學—互動建構的計算機科學與編程導論課程教學強調學生的主體地位，課前學生利用教材、課外閱讀材料、視頻資源預習，課上以問題為導向進行師生討論交流，構建學習共同體。該模式重視課程資源開發，拓展教學的深度與廣度，在教師與學生、學生與學生、學生與環境的互動中建構學生對學習內容的理解和認識。基于問題導學—互動建構的課堂教學模式架構如圖1所示。

2.1 教學內容

結合教師自身教學、科研經驗及計算機學科發展趨勢，在保持知識系統性的前提下，以問題、案例、實踐項目為載體對計算機科學與編程導論課程教學內容進行整體設計。結合課程大綱要求，分別從教學目標、知識目標、能力目標和育人目標入手，講授各章節知識點、重點與難點，依托經典資源追蹤學術前沿，促進學科融合。

2.2 教學形式

課堂組織突出啟發式、引導式、探究式、討論式、參與式特點，每次理論課都提前設計需要討論的問題，并使學生課前自主學習UMU 平臺的線上資源。結合教學內容，選擇討論、匯報、成果展示、辯論、實踐考察等教學形式，引導學生獨立思考，在課堂上提出亮點、反思不足、批判質疑。

2.3 問題導學

導學的問題是每節教學內容的核心和主線，其既包括任課教師根據每次授課內容提出的問題，也包括學生課前預習教材內容和UMU 互動平臺上的課程輔導資料期間遇到的問題，還包括課堂上師生互動和學生互動過程中產生的問題等。這些問題凸顯了教學內容的重點和難點，通過問與答，以及問題之間的關聯性、遞進性形成教學問題鏈。學生通過反思問題產生對課程內容的整體認識，并不斷發現問題、分析問題和解決問題。

Fig.1 Question guided and interactively constructive based classroom teaching model architecture圖1 基于“問題導學—互動建構”的課堂教學模式架構

3 基于問題導學—互動建構的課堂教學實踐

計算機科學與編程導論的理論課程教學分為系統思維、算法思維、邏輯思維、網絡思維4 個模塊，其中系統思維模塊從3 個問題展開：計算機如何思考？計算機如何記憶？計算機如何工作？表1 結合課堂教學實踐案例具體說明。教學視頻資源會提前上傳至UMU 平臺，每段時長數分鐘。上課初始，老師通過提問了解學生掌握程度，學生借助UMU 平臺回答問題，所有回答可展示在大屏幕上，供師生討論。

為使學生進一步理解計算機中數據的記憶方法，向其介紹一種計算機存儲字母a的簡單方式：如果是白色像素，計算機將其存為0，如果是黑色像素，計算機將其存為1。圖2 中的第一行依次包含1 個白色像素、3 個黑色像素和1個白色像素，因此這一行編碼為0，1，1，1，0，第二行依次包含4 個白色像素和1 個黑色像素，因此編碼為0，0，0，0，1，以此類推。當采用游程編碼方法（Run-length Encoding，RLE）進行壓縮時，第一行會被編碼為1，3，1，同理第二行可簡單表示為4，1。

圖2左側為字母a從小到大的3種形式，右側為一系列數字，但并未給出編碼規則。課堂上教師請學生分析該符號的形成規則，并設計類似圖案和數字序列。通過這個任務可以考察和培養學生的信息表達和建模能力，使其理解并掌握如何采用數字在計算機中表示圖像。學生在理解計算機圖像編碼和解碼規則后完成的部分作業如圖3所示。

4 學生反饋

在計算機科學與編程導論課堂教學中，教師團隊通過預設不同情境導入相應的教學問題，學生表現出濃厚的學習興趣，積極主動地分析并解決問題，在收獲知識的同時自身能力也得以提升。

課程結束后，借鑒文獻［16］中的訪談提綱對學生進行反饋調查。相較于本課程前兩年的教學模式，89.66%的學生愿意選擇基于問題導學—互動建構的教學形式，80.6%的學生會在業余時間提前進行線上課程的預習，98.71%的學生表示課堂教學模式的變化改變了自己的學習方法，課堂討論、小組展示分享是學生普遍樂于參與的課堂活動。學期末學生對該課程的課堂教學反饋結果如表2所示。

Table 1 Practical cases based on question guided and interactively constructive classroom teaching model表1 基于問題導學—互動建構的課堂教學實踐案例

Fig.2 0，1 encoding of the letter a圖2 字母a的0，1編碼

Fig.3 Examples of students'homework圖3 學生作業示例

Table 2 Feedback of students on course teaching表2 學生課堂教學反饋結果

5 結語

本文以計算機科學與編程導論課程教學改革為突破口，研究與探索了基于問題導學—互動建構的教學模式，使教師由注重知識點傳授的以教為中心向知識+思維方式+想象力并重的以學為中心教學模式轉變；由知識傳播者轉變為激發學生創新創造的引導者；由灌輸式轉變為探究式、個性化培養方式，最終使學生從被動學習轉變為主動學習，逐漸形成勤學、悅學、會學的良好習慣。基于問題導學—互動建構的教學模式以學生發展為本，課堂教學以學生為中心，使其能夠獨立自主地學習并建構知識體系，課堂教學不再是簡單的知識傳授，而是以問題為導向的師生共同探討，這種一切教學活動圍繞學生探究能力和創造能力培養的模式契合現代社會對創新型人才的需求。