PBL在計算機(jī)軟件教學(xué)中的研究

孫丕波 周利江

摘要:近幾年來,PBL(Problem-Based Learning,基于問題式學(xué)習(xí))已成為國際上越來越受歡迎的一種教學(xué)方法。隨著計算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展,以及國家對軟件人才數(shù)量和質(zhì)量上的迫切需求,軟件開發(fā)管理人才的培養(yǎng)迫在眉睫,本文結(jié)合筆者多年來對計算機(jī)軟件的教學(xué)經(jīng)驗,提出了基于計算機(jī)軟件教學(xué)中的PBL,為高職教育改革探索提供了新思路。

關(guān)鍵詞:PBL;基于問題式學(xué)習(xí);基于項目式學(xué)習(xí);軟件教育

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

1PBL簡述

基于問題式學(xué)習(xí)(Problem-Based Learning,簡稱PBL,或稱作問題本位學(xué)習(xí)),由加拿大Barrows教授首創(chuàng),經(jīng)過幾十年的改革創(chuàng)新,目前已成為國際上廣受歡迎的一種教學(xué)方法。我國很多培訓(xùn)機(jī)構(gòu),職業(yè)學(xué)校,普通高校也進(jìn)行了很多有益的嘗試。

基于問題式學(xué)習(xí),是以認(rèn)知心理學(xué)和信息加工心理學(xué)為基礎(chǔ)的,它強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題(項目)情景中,通過讓學(xué)習(xí)者合作解決真實性問題(項目),從而學(xué)習(xí)到隱含于問題背后的科學(xué)知識,培養(yǎng)解決問題的技能,并強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)的能力(self-directed learning),它屬于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的范疇。

此方法與傳統(tǒng)以學(xué)科為基礎(chǔ)的教學(xué)法有很大的不同:

(1) 它將教學(xué)方式由教師主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主導(dǎo),強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)為主,而不是傳統(tǒng)教學(xué)中強(qiáng)調(diào)的以教師講授為主。

(2) 理論先導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺`先導(dǎo),這些問題(項目)非常接近現(xiàn)實世界或真實情景,對學(xué)生具有一定的挑戰(zhàn)性,不能簡單的套用原來的解決方法,不是理論知識的簡單套用,而是充分發(fā)展學(xué)習(xí)者分析問題、解決問題的能力,確保在將來的工作和學(xué)習(xí)中這種能力有效的遷移到實際問題的解決中。

(3) 以學(xué)生自主探究為主,教師指導(dǎo)為輔,學(xué)生在分析問題、解決問題的過程中學(xué)習(xí)。教師在PBL中的責(zé)任是提供學(xué)習(xí)材料,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí),監(jiān)控整個學(xué)習(xí)過程使計劃順利地進(jìn)行。

(4) 激發(fā)和支持學(xué)生的高水平思維,因為學(xué)習(xí)應(yīng)該是廣泛學(xué)科或主題的整合,強(qiáng)調(diào)社會性交流合作的作用、強(qiáng)調(diào)支持與引導(dǎo)等。

根據(jù)Biggs的理論,教師主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主導(dǎo)的教學(xué)轉(zhuǎn)變,恰恰就是理論教授(演講)到問題導(dǎo)向的轉(zhuǎn)變,基于問題式學(xué)習(xí)的本質(zhì)是大大提高了學(xué)習(xí)者的參與性,不同的教學(xué)方式對專業(yè)知識與非專業(yè)知識的成長,有很大的影響,如圖1所示,PBL的應(yīng)用在高參與性的學(xué)生中最能產(chǎn)生知識價值,其知識價值包括知識記憶、知識理解、知識應(yīng)用、知識類推(舉一反三)、知識創(chuàng)造及理論建構(gòu)。圖1中“問題解決”與“問題導(dǎo)向”有相同之處,兩者都是分析問題、解決問題,但“問題解決”比較及時,可以用現(xiàn)成的資料來解決,不必花費(fèi)時間做調(diào)查、實驗,而PBL必須深入地研究。

2PBL的基本操作步驟

事實上,PBL的操作步驟沒有一個一成不變的模式,不同知識領(lǐng)域、不同課程運(yùn)用PBL都會有不同的特點(diǎn),應(yīng)該根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生情況靈活掌握,關(guān)鍵在于通過提出和解決問題實現(xiàn)知識經(jīng)驗的建構(gòu)。在計算機(jī)軟件教學(xué)中,我們的問題就是項目,PBL就是Project Based Learning。根據(jù)Barrows的模型,PBL大致包括以下環(huán)節(jié):

(1) 組織小組:在解決項目之前,學(xué)生首先要組成一個學(xué)習(xí)小組,可以把班級按項目需要分為幾個人數(shù)合適的小組。

(2) 提出新項目:提供給學(xué)生一個相對復(fù)雜的項目,應(yīng)該盡量與其在現(xiàn)實世界中的情況相接近,能夠吸引學(xué)生。在解決項目的開始,學(xué)生和教師要對項目解決的目標(biāo)形成共同的理解。

(3)PBL過程:小組成員集合一起,溝通他們所學(xué)的知識,并相互協(xié)作,在解決項目過程中,對他們新學(xué)習(xí)的知識生成新的解決項目的假設(shè),在項目的建設(shè)過程中鞏固知識。

(4) 活動匯報:各小組利用各種不同形式來報告自己的成果、結(jié)論以及得出成果結(jié)論的過程,比如軟件架構(gòu)、算法分析、軟件產(chǎn)品、口頭報告等。PBL所強(qiáng)調(diào)的不只是讓學(xué)生解決項目問題,而且要讓他們理解項目框架和問題背后的關(guān)系與機(jī)制。

(5) 問題(項目)后的反思:為了提煉他們所學(xué)到的知識,學(xué)生們要反思項目(問題)解決的過程,要考慮不同的解決方案,這可以幫助他們概括和理解新知識的應(yīng)用情境。

3當(dāng)前職業(yè)院校計算機(jī)軟件人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

從我國當(dāng)前計算機(jī)軟件人才教育的現(xiàn)狀來看,軟件人才培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)和層次逐漸顯現(xiàn)出偏差與失衡。無論是從培養(yǎng)模式還是從培養(yǎng)內(nèi)容上看這都無法滿足目前軟件行業(yè)對人才的需求。根據(jù)軟件協(xié)會的報告,只有6%的學(xué)生來自于職業(yè)技術(shù)院校;那么,作為培養(yǎng)軟件應(yīng)用性人才的中高職院校,有責(zé)任培養(yǎng)大量的“軟件藍(lán)領(lǐng)”來滿足目前日益增長的軟件人才需求。

我國的職業(yè)學(xué)校普遍模仿高等院校的教學(xué)模式、人才培養(yǎng)模式,有其明顯的不足,主要表現(xiàn)在:

(1) 教育遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上企業(yè)現(xiàn)實的需求,太多的基礎(chǔ)教育往往窒息了人才的發(fā)展空間;

(2) 教材落后于IT技術(shù)發(fā)展的前沿,課程講授脫離軟件工程的實際,課程體系設(shè)計不是職業(yè)化為導(dǎo)向,而是以專業(yè)學(xué)術(shù)發(fā)展和研究為導(dǎo)向;

(3) 培養(yǎng)層次不清, 與清華、北大等高校的教材、教學(xué)大綱基本一致,缺乏梯次性、特色性與實用性;

(4) 培養(yǎng)出來的學(xué)生脫離應(yīng)用實際,教育體制普遍比較落后,每年雖有大量的畢業(yè)生應(yīng)聘軟件企業(yè)卻不能馬上投入工作。過分地強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)、掌握知識卻忽視了實踐,沒有達(dá)到知識傳播、技能訓(xùn)練和廣泛應(yīng)用的目的。在創(chuàng)造性地應(yīng)用知識方面,缺乏一種嶄新的觀念以及把知識和現(xiàn)實經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的意識。

高職IT教育要培養(yǎng)的學(xué)生是具有高尚職業(yè)道德、扎實理論基礎(chǔ)知識,具有較強(qiáng)的實際工作能力和熟練的基本技能,能站在技術(shù)前沿掌握最新技術(shù)、熟悉軟件工作規(guī)范、適應(yīng)軟件行業(yè)生產(chǎn)一線需求的軟件人才。

4計算機(jī)軟件教學(xué)采用PBL的優(yōu)勢

應(yīng)試教育偏重理論是目前軟件教育的弊端?，F(xiàn)在大學(xué)的計算機(jī)課程大部分是原理性的,而不是案例性的。學(xué)生求職時,招聘的人問‘你會做什么?學(xué)生回答‘我學(xué)過什么。顯然,計算機(jī)軟件教學(xué)的改革勢在必行,而計算機(jī)軟件開發(fā)所具有的實踐性、可操作性為PBL在這個領(lǐng)域的發(fā)展提供了新思路。另外,軟件企業(yè)開發(fā)往往采用團(tuán)隊開發(fā)模式,這恰恰符合PBL的組織模式。

計算機(jī)軟件教學(xué)有很強(qiáng)的實踐性,對于學(xué)生來說,軟件企業(yè)的團(tuán)隊開發(fā)模式很容易移植到班級某個小組,借助于網(wǎng)絡(luò)的互動和軟件復(fù)制的便利性,使學(xué)生體驗到團(tuán)隊精神,使學(xué)生在團(tuán)隊中不斷的學(xué)習(xí)和發(fā)展。團(tuán)隊學(xué)習(xí)中的成員是分工協(xié)作的,每個成員有自我建構(gòu)的知識并與其他成員分享,通過學(xué)生的交互協(xié)作,最終對項目、知識進(jìn)行整合建構(gòu)。

軟件開發(fā)具有非常大的可操作性,從填鴨式被動教與學(xué),轉(zhuǎn)化為團(tuán)隊協(xié)作式的學(xué)習(xí),教師由“Teacher”轉(zhuǎn)化為“Instructor”,對學(xué)生予以引導(dǎo)和指導(dǎo);同時,利用、引用真實的工程項目案例,強(qiáng)化學(xué)生的動手實踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)員的軟能力,為學(xué)生踏上工作崗位做好鋪墊,從而實現(xiàn)了真正意義上的“Teaching”到“Training”的過渡。

5計算機(jī)軟件教學(xué)的PBL設(shè)計

計算機(jī)軟件教學(xué)的PBL設(shè)計模式可以根據(jù)學(xué)校狀況和學(xué)生特點(diǎn)靈活運(yùn)用,項目小組的人員分配可以按照同班級單獨(dú)進(jìn)行,也可以跨班級、甚至跨專業(yè)進(jìn)行。結(jié)合Barrows的模型,PBL可以從如下幾個方面進(jìn)行設(shè)計。

5.1項目情景的設(shè)計

將所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容融入一個或者多個大項目中(可以是假設(shè)項目,也可以是學(xué)校外聯(lián)的項目等等),其中教師的講授內(nèi)容隱含在項目中,學(xué)生按自己的專業(yè)課程要求和興趣愛好在老師的指導(dǎo)下選擇自己的模塊,重點(diǎn)在于使學(xué)習(xí)者學(xué)會利用自己所學(xué)內(nèi)容,自學(xué)知識、分析問題、解決問題,但同時又滲透了項目管理及流程的知識;這些項目大多來源于社會需求,能幫助社會有關(guān)企業(yè)單位解決很多實際問題。

PBL是基于建構(gòu)主義對知識和學(xué)習(xí)的理解。建構(gòu)主義認(rèn)為,知識是通過經(jīng)驗的意義建構(gòu),而學(xué)習(xí)也是一個積極的建構(gòu)過程,在這個過程中,學(xué)生參與到真正的工程項目中去建構(gòu)更有意義的知識?；诮?gòu)主義觀點(diǎn),PBL強(qiáng)調(diào)積極的學(xué)習(xí),通過真正認(rèn)知去學(xué)習(xí)和在學(xué)習(xí)者中間通過社會交往去學(xué)習(xí)。PBL的開始和進(jìn)行都是通過項目來驅(qū)動的,這些項目往往是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、面向過程的,而且沒有固定的解決方法和過程。大多數(shù)學(xué)習(xí)主題要反映“真實世界”的問題和真正的認(rèn)知,設(shè)計者應(yīng)該針對問題開發(fā)經(jīng)驗性學(xué)習(xí)情景。這意味著設(shè)計者應(yīng)描述為學(xué)習(xí)者或?qū)W習(xí)小組所解決的問題,以便讓學(xué)習(xí)者通過該單元的教學(xué)學(xué)習(xí)解決問題的方法;其次設(shè)計者應(yīng)該努力發(fā)現(xiàn)導(dǎo)學(xué)性活動與經(jīng)驗性活動之間的平衡,必須為每一類問題設(shè)想經(jīng)驗性學(xué)習(xí)情景并加以描述,問題的難度是層級式上升的。

5.2PBL過程設(shè)計

在老師的指導(dǎo)下,學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識、查閱相關(guān)資料,小組團(tuán)隊溝通協(xié)作、完成項目。在創(chuàng)建學(xué)習(xí)型組織的過程中,知識共享與團(tuán)隊學(xué)習(xí)是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),學(xué)生在分享中學(xué)習(xí)、成長。一般情況下,軟件企業(yè)具有比較嚴(yán)格的職責(zé)劃分(如:策劃師,設(shè)計師,操作/支持工程師,程序員,項目經(jīng)理,需求分析師等),但軟件教學(xué)可以不必這么嚴(yán)格,應(yīng)該讓學(xué)生充分扮演多重角色,達(dá)到鍛煉目的。

5.3學(xué)習(xí)者自學(xué)環(huán)境的創(chuàng)建

PBL的學(xué)習(xí),很多項目的解決要靠學(xué)生的自學(xué)活動,在硬件設(shè)備上,我們可以采用校園網(wǎng)或者Internet協(xié)作,辦公軟件的便利和文件傳遞的方便性極大的提高了協(xié)作的效率,另外,可以專門在校園網(wǎng)上開辟一個討論交流欄目,便于小組團(tuán)隊之間的討論和小組團(tuán)隊與指導(dǎo)老師的討論,在計算機(jī)環(huán)境下,為了避免學(xué)生陷入信息的困惑中,我們要為他們創(chuàng)設(shè)一個良好的自學(xué)環(huán)境,在小范圍內(nèi)展示學(xué)習(xí)內(nèi)容,并且應(yīng)用一步一步的入門方法去引導(dǎo)學(xué)生;其次在學(xué)習(xí)中要給學(xué)生提供指導(dǎo),幫助學(xué)習(xí)者管理他們每天的學(xué)習(xí)日程;第三,我們可以采取多種策略來刺激學(xué)生進(jìn)行思考或通過各種類型的問題和檢查列表給學(xué)習(xí)者自我檢測提供機(jī)會。

5.4PBL的評價

PBL的軟件教學(xué)評價方式是多種多樣的,隨著項目的推進(jìn),對于一些基本知識,學(xué)生可以通過期中期末測驗進(jìn)行檢測,自己找出學(xué)習(xí)目標(biāo)與知識掌握間的差距,真正的項目成果(軟件作品和論文)成為檢驗效果的重要依據(jù)。另外,對于項目研究的成果,學(xué)生可以以多種形式放在校園網(wǎng)或者Internet上。一方面可以集思廣益、看到不足、啟發(fā)靈感;另一方面有助于相互的交流和比較,促進(jìn)和激發(fā)學(xué)生的上進(jìn)心。最后,教師可以通過多種方式與個別或全體同學(xué)就小組的學(xué)習(xí)情況做一下項目評價,以鼓勵學(xué)生研究不同的方法、探究不同的觀點(diǎn)。

6結(jié)束語

中國計算機(jī)職業(yè)教育的前景很大程度上影響著中國計算機(jī)行業(yè)的前景。高職計算機(jī)教育培養(yǎng)的人才應(yīng)當(dāng)是具有社會競爭力甚至國際競爭力的應(yīng)用性人才,尤其是中國軟件行業(yè)的發(fā)展急切需要大量這樣的高素質(zhì)、強(qiáng)技能的人才。如何進(jìn)行高職教育改革、如何縮短學(xué)校與企業(yè)的距離,是教育的規(guī)范性與實用性體現(xiàn),這也符合當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)。PBL的教學(xué)給了我們這樣的啟示:培養(yǎng)出來的人才要能在第一時間為企業(yè)所用,很快加入到大型的軟件設(shè)計項目中,用統(tǒng)一、規(guī)范的語言、代碼進(jìn)行編程。這對中國的軟件企業(yè)規(guī)范化發(fā)展,提高中國軟件業(yè)整體素質(zhì)水平具有非常關(guān)鍵的作用,PBL軟件教學(xué)模式的探索對于高職教育和高等教育的改革也有借鑒作用。

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The Study of PBL in the Teaching of Computer Software

SUN Pi-bo1, ZHOU Li-jiang2

(1. Dept. of Information Technology, Qingdao Hismile College, Qindao 266100, China; 2. Qingdao Ocean shipping Mariners College,

Qingdao 266071, China)

Abstract: PBL(Problem-Based Learning)has become an increasingly popular method of instruction among educators recently. Along with the development of the computer software technology, and urgent need of nation to the software workers talented person's quantity and quality, the cultivation of the software worker and manager becomes more and more crucial. In this paper, combining the teaching experience of many years to the software, I put forward the PBL software teaching, which provides a new way of thinking for the vocational-education reform.

Key words: PBL; Problem-Based Learning; Project-Based Learning Teamwork; software teaching