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第一篇：建构主义学习理论在教学中的应用论文
摘要：
针对算法与程序设计类课程群的特点，结合建构主义学习理论的意义和以学生为中心的教学理念，提出基于建构主义学习理论的创新教学模式。通过情境创设、自主学习、协作学习、会话交流、综合评价等教学活动，学习者能够在与客观环境的交互过程中主动地建构认知结构，完成知识的学习。
关键词：
建构主义；算法与程序设计；教学模式
引言
建构主义源于20世纪后期人类对自身认知过程及认知发展理论的深入研究，是由认知主义发展而来的学习理论和哲学理念。由于人类的认知发展与学习过程联系紧密，因此建构主义可以很好地说明人类学习过程的认知规律和发展水平。建构主义学习理论已经成为世界范围内教育教学改革的重要指导思想和理论基础。
算法与程序设计类课程群通常包括c语言程序设计、数据结构与算法设计、面向对象程序设计、高级算法设计等。将建构主义学习理论引入算法与程序设计类课程的教学中，对于提高学生的主动性、创造性和实践能力具有深远的影响和积极的意义。
1.建构主义学习理论
1.1建构主义知识观
建构主义知识观认为人类总是以自身原有的知识经验为基础来理解现实世界并赋予其意义。由于个体原有知识经验的差异和学习情境的不同，个体对现实世界的理解也不同，由此建构的知识也就不可能完全客观地反映现实世界。因此，知识仅仅是一种对现实世界的较为合理的解释或者假说，并不是对现实世界绝对真实和客观的表征。建构主义强调知识的动态性和情境性。由于知识的非客观属性，知识必然会随着人类对现实世界的深入理解而不断发展变化，因此，知识是动态变化的。在解决具体问题时，知识也不可能被简单地直接应用，而需要针对具体问题情境对知识进行再加工，以适应问题的具体要求。
1.2建构主义学习观
建构主义认为学习不是简单地将知识传递或灌输给学习者，而是学习者主动建构知识意义的过程。学习者通过“同化”与“顺应”实现对所学知识的意义建构。同化指学习者吸收外部信息，并将其整合到自己原有认知结构中的过程；顺应是指当学习者的原有认知结构无法同化外部信息时，对其认知结构进行重组和改造的过程。认知结构是在同化与顺应的过程中逐渐建构起来的，并在认知结构与外部世界之间的“平衡―不平衡一新的平衡”往复循环中不断丰富和发展。认知结构与外部世界的平衡是指能够使用现有认知结构同化新信息的认知状态，反之即为不平衡状态。
1.3建构主义教学观
在建构主义教学观中，教师的角色由传统的知识传递者和灌输者转变为知识意义建构的帮助者和引导者，学习者也由外部信息的被动接受者转变为外部信息的加工主体和知识意义的主动建构者。建构主义教学观强调协作学习和已有知识对于知识意义建构的重要作用。由于个体认知结构和对客观世界理解的差异，学习者对知识的意义建构结果是不同的。而这种差异正是学习者非常宝贵的资源，通过学习者之间的合作可以使知识理解更加全面，意义建构更加准确。同时，建构主义教学观重视学习者原有的知识和经验，引导学习者建立新旧知识之间的联系，通过新旧知识的相互作用建构出新知识的意义。
2.基于建构主义学习理论的创新教学模式
2.1突出学生的主体地位，以学生为中心开展教学活动
算法与程序设计类课程建构主义教学模式，首先要在学习过程中充分发挥学习者的主动性和创造性，通过采用任务驱动式教学、情境创设和协作学习等教学方法激发学习者的学习主动性和积极性，使学习者主动地建构所学知识的意义，将知识真正内化为自身的认知结构。其次要让学习者在不同的情境下应用所学的知识，将知识外化于具体环境，掌握用知识解决不同情境下实际问题的具体方法，真正实现知识的双向意义建构。鼓励和引导学习者不断反思意义建构的过程和结果，通过对自身学习活动进行阶段性反思和整体性反思，实现知识的深层次理解和完善的意义建构，探索解决问题的最优方法。
2.2重视教师的指导作用。引导知识的意义建构
在算法与程序设计类课程的建构主义教学实践中，教师角色的变化对其在教学过程中发挥的作用提出了更高的要求。首先，教师要以具有挑战性和应用性的问题激发学习者的学习兴趣，提高其积极性和主动性，促进自主学习和主动的知识意义建构。其次，教师要在教学目标分析的基础上确定学习任务，组织和引导学习活动，提供必要的指导和帮助。再次，教师要善于提示新旧知识之间的联系，帮助学习者进行知识的迁移。此外，教师应该通过分组完成实训项目的方式组织协作学习，并对协作学习过程进行监督和引导，使之向有利于知识意义建构的方向发展。
2.3重视对学习者知识基础的分析
由于算法与程序设计类课程之间的紧密联系性以及课程体系的知识递进等特点，对学习者知识基础的分析尤为重要。例如，在数据结构与算法设计课程的教学过程中，学习者对先修基础课程c语言程序设计的掌握情况很大程度上决定了教学活动能否顺利展开以及学习者对于所学知识的掌握程度。因此，基于建构主义学习理论的算法与程序设计类课程教学模式重视对学习者知识基础的分析，以便教师根据分析结果采取相应措施、查缺补漏，以保证课程教学工作的顺利展开。在教学实践中，教师可以在每门课程开始之前，进行先修课程学习情况测验，包括基础知识和编程能力的检验，以掌握学习者先修课程的学习情况。例如，在数据结构和算法设计课程教学之前，通过测验的方式检查学生对先修课程C语言程序设计中数组、链表、函数等必备知识的掌握情况，并且重点考查学生利用c语言编程验证算法的能力。
2.4任务驱动式教学，以问题驱动学习
将任务驱动教学法引入算法与程序设计类课程的教学中，具体操作可以分解为以下步骤：
首先是任务的提出。教师在备课阶段先行完成任务系统的程序编制，将系统的运行结果展示给学生，让学生对任务的结果有一个直观的印象。友好的用户界面、完善的系统功能，能够激发学生尝试编程实现系统功能的兴趣，任务由此展开。
其次是任务的分解。在学生对目标任务有了直观印象之后，教师要根据学生具体的知识结构特点，将任务进行分解，即将较大任务分解为若干子功能，降低编程难度，使学生有信心、有能力完成任务。
再次是任务的实施。在教师的指导下，学生主动查找相关资料，或独立完成，或合作完成，逐步编程实现各个子功能模块，最终集成一个完整的系统，完成整个任务。
最后是任务的验收。任务验收是对学习者任务完成情况的检验和评价，可以通过项目报告或项目答辩的形式验收任务的完成情况。任务验收结果作为学习评价的重要依据。
2.5创设真实的学习情境，促进知识的意义建构
建构主义学习总是与一定的情境联系，情境包括个人知识经验和社会文化背景两个方面。建构主义教学模式将创建真实情境作为意义建构的基本前提，创造能够表征知识结构、促进学生主动建构知识意义的社会化的、真实的情境，减少知识与现实应用之间的差距。在真实情境下学习有利于促进学习者同化、顺应所学的新知识，促进知识的意义建构。
算法与程序设计类课程是实践性较强的一类课程，其共同特点是每个学习主题都可以直接在计算机上编写、调试、运行，并检查运行结果。因此，上机编程实践就是学习者在学习过程中体验到的真实的学习情境。教学设计应着眼于为学习者提供实践编程情境，让学习者更多地上机实践，体验编写程序、调试程序、运行程序、检查运行结果等一系列过程，在实践中掌握程序设计的知识和思想，缩小所学知识与实际编程应用之间的差距。此外，对于课程中的概念、语法和算法等理论基础知识的学习，应当以丰富的学习资源作为学习情境，从而使学生能够在不同的情境下利用各种学习资源完善对所学知识的意义建构。
2.6鼓励协作学习，创建支持协作学习的环境
在算法与程序设计类课程中；教师依据课程的教学目标设计若干个中等规模的算法或程序设计实训题目，如学生信息管理系统、校园游览导游系统等，学生采用分组协作的方式完成选定的题目。实训项目从系统规划到成果展示的整个开发周期通常需要4～5人，项目小组由一名学习者担任组长，负责统筹和协调项目小组的工作。项目小组需要完成任务分析、算法设计、编程实现、论文撰写、项目答辩等任务。通过协作完成实训题目，学习者不但提高了算法或程序设计实现能力，还培养了团队协作意识，提高了论文撰写和PPT制作的能力。
2.7利用各种信息资源促进知识的意义建构
算法与程序设计类课程应具有三个层次的信息资源：第_个层次是教材和课件，这个层次的资源起到支撑基础知识框架建构的作用，帮助学生建构课程知识的框架；第二层次的资源包括基于校园网的课程教学网站的“学习指导”“常见问题”“参考资料”“习题和答案”等功能模块，第二层次资源在第一层次资源的基础上帮助学生更好地完成知识的意义建构；第三层次信息资源包括课程教学网站的“自测练习”“课后作业”“网络答疑”等功能模块，第三层次资源帮助学生在完成基本的意义建构后进行自我评价、自我反馈和自我反思，以便纠正知识意义建构中存在的偏差或错误，从而实现对所学知识的意义建构。
2.8建立综合学习评价体系，完善教学评价机制
教学评价是建构主义教学模式一个非常重要的组成部分。通过建设与教学方法相适应的、具有导向性的建构主义评价体系，可以帮助学习者客观、准确地认识自身学习效果，引导学习者合理安排学习时间，提高学习效率。由于实现知识的意义建构是建构主义学习的最终目标，因此评价学习者的学习效果应该以完成知识意义建构的情况为依据，而知识意义建构的客观表征就是学习者学习知识后解决实际问题的能力。建构主义教学评价通常包括总结性评价和形成性评价，这两种评价方式发生在教学过程中不同的阶段，其作用也不尽相同。
总结性评价是在教学活动结束后，为检验教学活动的最终效果是否满足教学目标的要求而进行的评价，通常采用期末考试的方式。建构主义思想指导下的考试应注重对学习者解决实际问题能力的评价，因此程序与算法设计类课程的考试试题应以程序编写为主，减少客观题的比例，重点考察学生的实际编程能力，甚至可以采用上机考试的形式取代传统的笔试。
形成性评价是为了取得更好的教学效果，在教学过程中进行的评价。由于学习者对外部世界理解的差异，建构主义教学评价侧重于对学生认知过程的评价，即自主学习的形成性评价。源于学习过程的形成性评价体现了学习是知识积累的过程的特点，有利于及时了解学生的学习进展以及存在的问题，并据此调整和改进教学方法和学习策略。目前，算法与程序设计类课程的形成性评价普遍采用的方法是让学习者完成一个真实的算法设计或编程任务来检验学习者的学习效果，在学习者完成任务的过程中对其进行评价。编程实践过程能够充分体现出学生能力发展的情况，从而为教师提供充足的评价空间。教师应以学生在完成编程实验过程的各个环节中的表现为依据，以学生能力发展情况为重点考察对象，兼顾学生在协作学习过程中的表现，对学生做出客观公正的形成性评价。此外，学习者的自我评价也是形成性评价的一个重要组成部分。为了让学生能够在学习完一个主题之后及时地进行自我评价，在教学网站中可以设置“自测练习”模块，自测练习的题目经过精心设计，能够有效地检验学生对基本概念、基本算法、基本编程方法的理解和掌握。通过完成“自测练习”，学生可以实现自我反馈，纠正错误理解或片面认识，建构符合要求的认知结构。
3.结语
将建构主义学习理论引入算法与程序设计类课程的教学中，突破了以教师为中心的传统教学模式的局限，建立了以学生为主体、教师为指导，通过情境创设、自主学习、协作学习、会话交流等教学活动，使学生在与客观环境的交互过程中主动建构认知结构的全新教学模式。这一教学模式不仅有效地激发了学习者的积极性和主动性，提升了教学效果和教学效率，而且培养了学习者的创新思维能力、自主学习能力、实践编程能力和协作探索能力，是算法与程序设计类课程教学改革的重要方向。
然而，在短短几十年的发展历程中，建构主义学习理论远未成熟，虽然其提出了一系列适用于高级学习的教学模式和教学方法，但是建构主义学习理论本身的可操作性并不强，很多具体的模式或方法在教学实践中不易实施和操作。因此，需要教师在教学实践中根据课程的具体特点和具体要求进行积极的尝试和探索，对建构主义学习理论进行灵活的变通，使之能够真正地融入课程的教学活动，促进教学质量和教学水平的提升，服务于创新型高素质人才的培养。
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