初中程序设计课程教学中探究学习应用模式研究

【摘要】本文主要从基本内涵和实施要领两个方面重点介绍了在初中程序设计课程教学中可采用的三种探究学习模式：问题式探究、主题式探究和项目式探究，这三种模式彼此关联，又存在一定差别。在具体的教学过程中，教师可以根据教学实际情况选择相应模式，切不可一概而论。【关键詞】程序设计;问题式探究;主题式探究;项目式探究;应用模式探究学习的研究发展至今，已在教育界基本达成共识：探究学习可以使学习者通过探究活动生成知识、发现答案;除了学习掌握学科知识本身，探究学习还能使学习者更好地理解知识的本质。然而，一线教师在具体的教学中，能否真正把握探究学习的精髓，能否合理、有效地安排并推进探究学习呢？本文意图在初中程序设计课程教学实践中，寻得一些能够适合于探究学习的教学策略，并将其综合应用于教学之中。探究学习应用的基础初入中学的学生，即使在小学阶段接触过编程学习，其遗忘率往往也较高。在这部分内容的学习上，学生具有如下相对比较有共性的特点。（1）学习兴趣较为浓厚。编程学习，可以激发学生从“我用电脑做操作”向“我可以指挥电脑”的意识转换。因此，学生往往会产生比较浓厚的学习兴趣。这是探究学习可以正常而有效开展的基本条件之一。（2）知识储备相对充分。初中学生对程序设计学习中会涉及的逻辑关系、算法结构以及变量、列表等相应知识都能够很好地理解。这也为探究学习的开展奠定了基础。（3）生活体验比较欠缺。程序设计，一般要解决学习、生活中的实际问题。而初中学生对日常生活的真实体验相对比较单纯，对生活中需要解决的问题一般不会理解得十分深刻，在需要自己发现问题、解决问题的“主动探究”的学习过程中，可能就会存在一些困难。这是开展探究学习必须克服的难点之一。探究学习的三种应用模式所谓探究学习，公认其最主要的理论依据是建构主义，即知识是学生自主建构的，不同的学生建立知识体系和记忆的方式也会不尽相同。如果学生在教师的帮助下，以适合自己认知规律的方式进行学习，其学习效果可能更为高效。因此，在具体的实践过程中，根据探究内容的具体情况，教师可采取多种方式来引导学生进行探究学习，以期获得更为合理、有效的学习成果。1.问题式探究模式（1）基本内涵。问题式探究，是指在课堂教学过程中，教师精心设计提问的内容，引导学生在现有知识结构的基础上，充分思考和实践教师的提问，建构新的知识内容，并从中得到思维的有效发展。问题式探究模式，一般贯穿于教师课堂教学的始终，每个问题所涉及的知识点相对专一，且往往会与其他的教学策略（如学习评价）相互补充使用。其核心在于教师对问题的设计与提出，问题应小而精，能培养学生的探究意识，对促进学生的学习思维有着很好的引导作用。（2）实施要领。一是问题的设计与提出。问题式探究是基于课堂中所设计的问题，教师依据课堂教学的实际情况，在合理的时机将这些问题逐个抛出，以推动学生的思维过程。因此教师对问题的设计与提出十分重要。如在课例“认识变量”的课堂教学中，教师试图以“乘法计算”作为案例来引导学生理解变量的含义，并逐步掌握在图形化编程软件中对变量的基本操作。教师先出示一个简单的“乘法计算”的例子（如3×8=

），然后，提出两个问题来引发学生的思考。问题1：此例中所包含的元素有哪些？问题2：如果想要改变乘数的大小，怎么操作更为方便？以上两个问题都是在课堂之初即被提出，其目的是要自然地引导学生从数据的定值向变量转换，引入新课的学习内容，同时也激发学生对变量进行探究的兴趣。由此可见，在问题式探究模式中，提出的问题是关键。教师提出的问题，一般有以下三种思维导向。第一种指向知识内容，有着相对明确的答案。如前文的案例中所提到的问题1。这类问题往往能激发学生对已学知识内容的回忆，或者是对现场学习资源、学习环境等情况的观察，在一定程度上考查学生已掌握的知识，为下一步的探究活动夯实基础。第二种指向学生的理解能力，对学生掌握知识点背后的原理有着一定的提示作用。如完全相同的一段代码作用在同一个角色上，为什么可以得到三种不同的显示效果（图1）？此时，学生须将“角色信息”调出进行观察比对，最终理解“角色的三种旋转模式（旋转角度范围分别为360°、180°和0°）”的知识内容及其关键要领。在日后的编程中，学生也就能够自如地运用角色的这三种旋转模式，使自己的程序得到更合理地体现。第三种指向学生的应用水平，对学生的实践操作有引领的作用。比如前文的案例中提到的问题2，其结果就是将学生引入到对变量实践操作的探究之中。这些精心设计的问题，在课堂教学过程中可以激发学生的探究意识。图1

角色的旋转模式二是学习材料的提供。在问题的引导下，学生具备了探究学习的兴趣和思考基础。学生在进行具体探究时，还需要有合适的学习材料作为支撑。问题式探究的学习过程，往往发生于课堂教学中，时间比较短、节奏比较快，授课教师通常需要事先准备好各种学习材料，以备学生在探究时选择使用。这样，一方面是为了聚焦课堂学习的重点内容，让学生在比较有限的时间内能够围绕相关问题进行针对性较强的学习探究;另一方面也是为了提高课堂的学习效率，避免学生自己查阅资料时浪费时间。为了弥补学生在学习、生活中的经验不足，帮助学生更好地完成探究过程，教师可以提供多种类型的学习材料。如相关知识点的微课。在多数情况下，这类资料应由授课教师自己制作完成。这样的微课更适合学生使用，学生在学习过程中更易适应授课教师的讲解风格和教学节奏，从而达到较好的学习效果。在探究过程中，学生可根据自己的实际情况反复回看，这对探究学习效果的真实达成具有很好的辅助作用。又如各种学习辅助资料。这些资料可以是教师自己设计完成的，也可以是通过多种途径从别处借鉴而来。但其内容的核心应是围绕学生要探究的问题而设置。如在探究算法结构时，教师可以提供顺序、分支、循环结构的基本概念和示范案例等资料，便于学生理解这三种结构的基本内涵与区别。在准备此类资料时，教师应注意不要提供得过多，能夠涵盖学生探究问题的2～3个方面的内容介绍即可，否则有可能导致部分学生的选择困难，在各类资料的浅层浏览上耽误了太多时间，却又未能触及探究问题的实质内涵。再如相关的素材资源。此类资源包含在编写程序时可能会用到的背景图片、角色素材、多媒体资源等。这主要是为了节约课堂学习的时间，提高任务完成的效率。另外，教师还应注意材料准备的条理性，并要事先向学生介绍清楚材料的基本内容，便于查阅。2.主题式探究模式（1）基本内涵。主题式探究，主要是指教师提出一个或若干个要探究的主题内容，让学生根据主题，自己查询资料，一人独立或小组合作完成要探究的学习内容，并最终形成有效的学习结果。主题式探究一般安排在程序设计课程教学的过程之中，这种学习模式对学生自主学习能力与探究意识的培养十分有益。（2）实施要领。初中阶段，在主题式探究模式的具体实施过程中，教师要考虑主题内容的设计、探究过程的时间安排、探究活动的总结与评价等方面的情况。主题内容，由教师根据教学进度适时地在教学过程中提出。这些主题内容不要过深、过广，不可超出学生探究的可能性;但也不可过浅、过窄，学生稍做思考即可得出结果。探究主题要符合学生的实际认知水平和学习能力，如初一学生已经学习了简单的平面几何知识，教师可将“画笔”模块的内容交给学生自己探究，虽然其中可能会涉及几何图形的边、角计算问题，但以学生已有的知识储备，再查阅资料、互动交流，很多问题都可以迎刃而解。一次探究活动中，教师可以让全班学生做统一主题的探究，也可以分组做不同主题的探究。主题内容可以是技术探究类的，如“使用‘消息’的广播与接收时，需要注意哪些问题”;也可以是功能实现类的，如“如何使用AppInventor编写一个具有短信自动回复功能的小程序”;还可以是内容设计类的，如“如何设计、修改并完善现有小游戏的程序”。这些主题内容所需要学生给出的答案和学习成果是不确定的。学生完全可以发散思维，得出诸多符合个人探究过程的、十分个性的结果。“问题确定、答案开放”，将学生置于相对稳定内容的思维环境中，却充分发挥学生的自主个性，这是主题式探究的特点之一，也是保证探究活动能正常进行的前提条件。在充分关注学生自主性的同时，教师的主导作用也不可忽略。初中学生的学习定力和知识基础还相对薄弱，将他们稳定在一个相对合理的半开放式的学习环境中，设定合理的学习目标，这对学生学习能力的提高能够起到很好的促进作用。在时间安排上，教师应考虑到初中学生的学习负担。如在北京，学生要关注的考试科目达九科之多。为减轻学生的学业负担，信息技术学科在安排探究活动时，应尽可能选择在课堂中进行。一次主题探究学习的过程，可以贯穿2～4个课时。在整个程序设计的课程中，教师根据教学计划，选择合适的探究主题，安排学生完成1～2次主题式探究的学习即可。在探究学习结束后，教师一定要引导学生进行总结和评价。一方面，学生要对探究的主题内容进行归纳总结，从而夯实学习成果;另一方面，教师还应引导学生对探究学习的过程进行评价。这种评价建议以自评为主。在评价的过程中，教师应向学生渗透做人、做事的道理。3.项目式探究模式（1）基本内涵。本文所提到的项目式探究，与目前盛行的项目式学习（PBL）略有不同。此处仅作为区分于前文所提到的问题式探究和主题式探究的学习过程而提出的一个概念。所谓项目式探究，与主题式探究的学习过程非常类似，根本区别在于问题的提出者。项目式探究的主题内容是由学生根据自己实际学习情况，自主提出的探究课题。（2）实施要领。项目式探究活动的安排是课程教学中一个补充性的教学策略。在具体实施的过程中，还要注意以下几个方面的问题。一是活动安排的时机不可太随意。程序设计的教学内容，可深可浅。备课时，教师往往是根据学生的平均情况进行教学的设计，虽然可以通过分层任务的安排、小组学习的互助等方式在一定程度上照顾到学生的学习差异，但很难完全解决所有学生的问题。这时，在课程的最后阶段，安排一次项目式探究的学习活动，对部分学有余力的学生很有必要。二是探究主题的提出，虽是学生占主动性，但教师的作用不可忽视。教师应注意引导学生主要向两个方向探究：①鼓励学生提出学习过程中遇到的困难，也就是尚未学明白的内容;②让学生思考还有哪些想要实现，但是用目前已学知识还难以实现的内容。这两类主题，前者指向对已学知识的查漏补缺，后者则指向对后续知识的深入探究。根据对学生实际学习水平的了解，教师引导他们对自己提出的探究问题进行取舍，最后做出合理的选择。这些探究主题，经过筛选后，会更贴合于每位学生的实情，由此而进行的探究过程也会更有意义。由于已做过主题式探究，具有一定的学习经验，学生应该对项目式探究的学习过程更加熟练，而学习结果的获得也有可能更为饱满而扎实。探究学习应该尽量在课堂时间内要求学生完成，以免给学生造成额外的学习负担。但受到学校机房条件（如上网速度与监控、设备老化等）