基于信息技術的探究式教學方法研究與實踐*

汪永偉 蘇會芳 張玉臣 劉小虎 董書琴

1 信息工程大學 鄭州 450001 2 河南對外經濟貿易職業學院 河南開封 475002

0 引言

建構主義理論認為知識是人類對客觀世界在一定階段的認知，而這種認知會隨著環境的變化而變化，不同的人因為環境和經驗的不同，其對客觀世界的認知也會有所差異[1]。當前，由于信息技術在教育領域的廣泛運用，教學環境成為一個以信息技術為支撐的開放平臺，為教師的教學提供了更為豐富的教學手段，問題探究式、網絡互動式成為主要的教學方式[2-6]。在基于信息技術的探究式教學中，教師充當的是學習環境的創設者，其主要職責是基于信息技術重組教學內容和信息資源，構建教學場景，滿足學生學習的個性化和多樣化需求，引導學生學習和探索知識內容，養成獨立思考的習慣，樹立起解決問題的信心，學會團隊協作的方法，完成教學中設置的任務，培養創新實踐能力[7-9]。針對實踐類課程創新性和實踐性強的特點，本文以計算機程序設計課程為例，設計了基于信息技術的探究式教學方法的實施流程，以客戶提出的需求為任務驅動整個教學過程，教師作為課堂教學的調控者，引導學生圍繞目標主題進行任務分工和開展探究活動。通過基于信息技術的探究式教學方法的運用，學生參與課堂教學活動的積極性明顯提高，課程的教學效果有較大的提升。

1 教學設計

本次課程采用探究式教學方法，將課堂演繹為軟件設計公司，教師是客戶，學生是軟件設計公司開發團隊，有總架構師、設計師、美工等組成。學生5人一個小組，成立設計團隊，接受項目，詢問客戶的需求與要求?？蛻籼峁┫嚓P信息與素材，提出待解決的問題，設計團隊查閱與客戶相關的資料，研究客戶背團隊討論，協商軟件設計的內容，簽訂合同；確定具體細節。制定至少3套方案供客戶選擇；與客戶進行溝通，講解設計方案，修改、補充、確定方案；根據已定方案，設計開發軟件；客戶根據合同驗收項目；團隊反思此次任務的重難點，接受下一個任務。在教學中能提高學生綜合能力，使其順利走向工作崗位，比如，提高學習能力，會收集素材，能夠自我決策，會自主開發小型軟件。讓學生策劃作品，激發創意，熟練應用設計軟件。通過設計小組每個成員的分工協作和共同努力高質量地完成設計任務，鍛煉學生在工作中與人溝通的技巧，培養學生的獨立思考能力、團隊協作能力和知識的實際運用能力。

1.1 教學內容分析

典型信息系統設計與開發設計是計算機程序設計課程最后一章的內容，綜合了需求分析、概要設計、詳細設計、程序開發、程序測試等內容，實用性較強，難度比較大。教學重點：理解、掌握程序開發的基礎知識（理論）。教學難點：結合設計知識，開發出信息系統軟件（技能）。

1.2 教學對象分析

計算機程序設計課程的開課時間為二年級的夏季學期，學生已經完成計算機程序開發相關語言的學習，在程序開發方面有一定的基礎，但在程序綜合設計與開發方面還沒有進行系統性訓練，綜合實踐能力還比較薄弱。學生對計算機程序開發方面的專業知識興趣濃厚，喜歡完成程序開發后的成就感，喜歡觀察評論彼此的軟件作品，但對程序開發的理論知識不感興趣，開發軟件較為隨意，缺乏理論知識的引導。

1.3 教學目標

知識目標：知道信息系統的含義、種類及設計流程，理解并掌握信息系統的設計方法。

能力目標：通過對比觀察，能夠歸納總結出信息系統的要點，能夠根據項目要求，使用Visual Studio完成程序的開發。

情感目標：培養學生探究、合作、表達等能力。

1.4 教學設計思想

在教學中，注重提高學生的探究意識，針對總架構師、設計師等角色的不同需求，加強理論知識的滲透和深入，采用案例分析、啟發引導、分組討論等具有探究式特征的教學方法培養學生的實踐創新能力，提升學生的綜合素質。

1.5 教學前的準備

在基于信息技術的教學過程中，課前的準備尤為重要，需要檢查信息化教學設備的狀態，并完成課堂教學所需要的軟硬件設置。在本次課程中，教師使用紅蜘蛛教學管理軟件完成對教學任務的發布、教學過程的監控與教學效果的評價，學生使用Visual Studio工具軟件完成給出的設計任務。因此，課前教師需要檢查、測試各種工具軟件的設置是否正確，確保教學過程能夠順利實施。

在整個教學設計中，突出強調學生的主體作用，任務分解、角色分工都由學生自主完成，教師僅在關鍵環節作引導和調控，為學生創設友好的探究學習氛圍，所提出的問題源于工作和學生完成任務過程中面臨的難點和重點問題，貼近現實，更能激發學生的探究欲望。

2 教學實施過程

2.1 教學流程

基于信息技術的素質教育在計算機程序設計課程中采用探究式教學方法，以客戶提出的需求為任務驅動整個教學過程，學生作為課堂教學主題，將任務進行分解，通過團隊協作共同完成任務和問題求解。在此過程中，教師作為課堂教學的調控者，引導學生圍繞目標主題進行任務分工和開展探究活動，并在恰當的時機設置若干問題開展課堂互動，吸引學生課堂學習的注意力，使學生始終保持較高的創作熱情，提升教學效果。

2.2 教學實施（圖1）

圖1 基于信息技術的探究式教學方法實施流程

2.2.1 布置任務，創設情境

這一部分是探究式教學法的起點，首先，學生要明確本次課程的主要任務是什么，教材中知識內容都能干些什么，有哪些內容可以支撐本次課程所需要完成的任務。這里所提出的問題和任務是是課程實施能否成功的關鍵，問題和任務的質量將直接影響課堂的教學效果，源自實際工作的問題和任務更能吸引學生參與。課程的開始，先向學生展示一個從網絡上下載的信息系統軟件，然后創設一個工作情境，引出項目任務及要求，給出軟件的應用前景和價值，讓學生了解課程的作用和意義，使學生樹立起學好課程的堅定信心，并激發學生的學習熱情。通過將要講授的內容進行分解，使其融入一個個任務之中，學生在完成任務過程中，通過獨立思考提升了自身的創新思維能力。

2.2.2 項目分析，任務分解

布置好任務后，教師先不急于講解如何完成任務，而是為學生普及軟件行業知識，進行成功案例分析，讓學生分析比較優秀作品與失敗作品的不同，討論優秀作品的設計特點，師生共同總結概括設計要點，分解任務要點，分析其包含哪些子任務，每個階段需要重點關注點有哪些，層層推進，從而推導出完成軟件設計作品需要注意的關鍵要點和步驟，實現對本節課程要點的完全覆蓋。此外，概括的設計要點也將出現在項目評價中，作為理論知識的評價依據。最后，教師用多媒體演示關鍵位置的操作方法，給學生技術方面的指導。需要指出的是，對于某些任務，在這一步不可能把所有的問題一次都提出來。一些問題是曾經學過知識的具體運用，這些問題可以在課程開始的時候由教師提出供學生思考和解決；而對于一些任務中存在問題，適合將其留作課中的引導問題，并將其作為活躍氣氛、調節課程進度的教學素材，在完成任務的過程中再去提出并解決相應的問題。

2.2.3 項目實施，協作完成

在這一階段，教師主要基于課前設計的問題，引導學生完成作品設計。學生則對完成作品比較迫切，最希望通過自己的努力形成獨特的構思，快速地完成自己的作品設計。然而，在實施過程中往往會四處碰壁。這時候，教師可以基于提出的問題，給出若干已有的經典案例，啟迪學生的思維，供他們參考。學生需要做的工作包括三個方面。1）自選主題，用一個小的游戲互動，照顧學生公平選題，省時省心，活躍了課堂氣氛，也活躍了學生思維，同時也暗示學生在工作中接受任務確實有一定的隨機性。2）自制計劃，小組根據主題進行項目分析，自制計劃，明確分工。提高了各小組對整個項目任務的整體認識，鍛煉了學生的組織規劃能力。3）合作完成項目，難點主要在操作步驟的銜接上，因此給學生提供“參考步驟”和“三問方案”，讓學生在完成項目的過程中有所借鑒，鍛煉學生直面困難，克服困難的能力，幫助學生提升自己的能力素養。

2.2.4 作品分享，項目評價

根據自評表讓學生從知識、技術、素養等方面進行評價，方便學生自我檢查。既然給出了任務，就一定要檢查任務完成的情況。學生完成任務的情況，教師要及時進行進度檢查，并對完成情況做相應記錄以作為課程過程性考核的依據。教師要根據發現的問題及時對教學內容和教學進度進行調整，對于完成效果未達預期的任務模塊進一步提供教學資源供學生參考，也可以挑選階段任務完成較好的學生進行展示分享或設置若干問題供大家討論。對于公開展示的作品，學生可根據規則和表格對彼此的作品進行優缺點分析和辯論評價，各小組成員可基于自己頭腦中建構的設計知識和技能知識，暢所欲言，分享自己的觀點，點評他人的不足，通過思維的碰撞增加課堂的趣味性。多種評價方式，多元評價角度，鞏固所學知識，鍛煉表達能力的同時讓學生自我認可和肯定，體會成功的快樂。

2.2.5 項目拓展，能力提升

學生完成全部任務后，教師可以展示一些優秀的成功案例，提問如何完成？鞏固并提升學生掌握的知識，給學生一個新的學習目標。給學生推薦Visual Studio技術學習的相關網站和中國大學MOOC中的程序開發課程。鼓勵學生思考優秀案例的成功經驗，對本次課程的作品做出修改，進一步提升自身的設計能力。舉反面例子，提醒學生提高自己的道德素養，禁止違法行為。

2.3 教學方法

為了調動學生的積極性并培養學生的創新思維能力，在計算機程序設計課程教學過程中采用探究式的教學方法，在課堂整體任務的設計上充分考慮問題的趣味性、實用性等特征。在教學過程中，設置階段性的任務目標，并通過表揚、獎勵等手段引導學生養成獨立思考的習慣，使其學會分析現象、抓住要點、洞察問題本質，具備自主探究的能力。在教師的引導下，學生通過信息資料的搜集整合，新舊知識之間的對比分析，同學之間的交流碰撞，找到問題的解決辦法，從而提升學生的問題探究能力。在此過程中，不僅要讓學生明白學到什么知識內容，還要讓學生知道遇到問題如何去分析解決，以及所學知識在實際環境如何進行實踐運用。

2.4 信息技術支撐

本次教學實施使用的信息化手段和系統包括多媒體計算機、紅蜘蛛教學管理系統、投影設備和Visual Studio軟件。在課堂的開始，利用紅蜘蛛教學管理軟件發布教學任務，通過Visual Studio軟件演示、講解優秀作品，并在紅蜘蛛教學管理軟件中對教學過程進行監控，及時掌控學生的學習狀況，實時發布階段性任務和問題，驅動并調控教學實施過程。

3 教學效果

通過在計算機程序設計課程中的運用實踐，學生參與課堂教學活動的積極性明顯提高，分組討論和集體辯論氣氛活躍，公平開放的作品互評方式調動了學生參與教學活動的熱情，而且互評成績比較客觀公正。經課后統計，學生對課堂教學的滿意度提升了16.8%，次任務的整體完成度相對于上一屆學生提升了21.3%，拓展性設計任務的完成率比較高，達到了28.9%，學生的創新實踐能力整體有了較大提升。

4 結束語

學生的實踐創新能力培養是新時期高等院校教育亟須解決的重點問題。針對實踐類課程的特點和創新能力培養的現實需求，本文提出了以問題探究等為主要特征的適應信息化素質教育的教學新模式，充分利用信息技術，綜合利用多種教學方法，突出強調學生的主體作用和創新實踐能力培養，取得了良好的教學效果，為高等院校開展基于信息技術的高素質人才培養和教學模式改革提供了初步探索。未來，隨著信息技術的不斷發展，其對高等院校教育的支撐力度將會不斷加大，信息技術在高等院校教育中的融入程度必將更加緊密，且兩者之間的融合方式也會發生相應變化，因此，基于信息技術的教學方法研究將是一個持續的研究方向。