概念图支持下的分层任务驱动教学法在计算机基

  概念图支持下的分层任务驱动教学法在计算机基础教学中的应用

  刘 瑜,李 瑛,邢翠芳

  (海军航空工程学院 基础部,山东 烟台 264000)

  摘 要:“打牢基础,提高能力”是计算机基础课程教学“向实战聚焦,向部队靠拢”的出发点和落脚点。文章分析学员特点,在任务驱动教学法的基础上,提出将任务分层,采用分层任务驱动教学法实现学员动手能力阶梯式提高,同时引入概念图工具作为教和学的辅助工具,构建思维过程,记录思维的发生,促进学员自学,提高教和学的效率。

  教育期刊网 http://www.jyqkw.com关键词:计算机教学;任务驱动;概念图;分层

  第一作者简介:刘瑜,女,讲师,研究方向为计算机教育、自动测试,Hmily12260518@163.com。

  0引 言

  当代战争是信息化战争,国内外形势对学员的信息技术水平提出了更高的要求。计算机基础课程的教学承担着学员计算机应用能力和计算思维的培养。教员在教学中运用何种教学方法提高教学效果,使学员掌握扎实理论的同时能将知识应用于实践,提高学员自学能力和解决问题的能力,促使学员养成持续学习的自觉性,是计算机课程教学改革的出发点和落脚点。

  计算机教研室担负着全院学员的计算机课程教学,针对以上需求,以“打牢基础,提高能力”为主线,充分挖掘不同专业、不同层次学员的特点和需求,通过基于概念图的分层任务驱动教学法实现学员能力的阶梯式提高,提高学员的动手能力,增强学员学习兴趣,提高学员团队合作能力,达到教学效果的最优化。将概念图作为展现任务解决思路和归纳整理课程知识的工具,记录任务完成的思维过程,可以使零散知识之间的关联以可视化的形式呈现在学员面前,挖掘学员潜能,实现学员能力的全面提高。

  1探索适用于计算机基础课程的现代化教学方法和工具

  教员作为教的主体,应在研究教学方法上下工夫。学员是学习的主体,要充分发挥主体作用,自主完成知识的构建。使用学习工具可以起到事半功倍的效果,因此选取适当的学习辅助工具将有效改进学员的学习效果。教员应深入研究课程内容,分析学员解决问题的思维过程和学习特点,研究现有教学方法和学习辅助工具,从而找出适合计算机课程特点的有效的教学方法。

  1.1概念图工具在学习中的应用

  常言道:“百闻不如一见”,“一图胜过千言”,如果将知识以图解的方式表示出来,将加速思维的发生,为知识的理解提供很好的辅助和补充。

  概念图作为知识可视化工具应用于课堂具有得天独厚的条件。概念图的实现方式灵活,可以使用专门工具或者纸笔绘制。在教师授课和学员自主学习过程中,概念图是很好的知识阐述工具。通过概念图,教员可以把概念阐述清楚,把原理分析透彻,加快问题解决过程中思维的发生。概念图可以辅助学员进行知识整理,对于纷繁零散的知识,学员通过概念图将知识脉络绘制出来,体现知识之间的联系,形成知识网络结构,有助于深刻理解课程内容。在学员解决问题的过程中,利用概念图将思维的发生记录下来,形成思维过程,有助于问题的解决[1]。

  按照最新课程标准的要求,大学计算机基础课程要讲授七大部分内容,包括计算机基本信息表示、计算机系统、计算机网络与应用、计算机应用技术、信息安全基础、计算思维与计算机问题求解。课程内容宽泛,知识点多,授课学时较少,因此教员授课应“有点有面”。教员在授课过程中重点讲授“点”,对于“面”的内容不做重点讲授,需要学员在课后加工整理,这对学员的归纳能力和自学能力提出了更高的要求。

  将概念图工具应用到2013级学员大学计算机基础课程的授课中,取得了很好的教学效果。概念图为学员提供了一项管理纷繁知识的技术,辅助归纳整理学习思路。绘制概念图的过程也是知识再加工的过程,可以将知识以可视化的形式表现出来,用概念图描述课程的主要内容及内在联系,缩短学员认识教材的过程,加深学员对知识点的理解和应用,提高学习效率。

  1.2任务驱动法应用于实践性强的课程

  任务驱动法非常适合实践性强的课程,在设计任务时,教员应注意分析课程教学的总目标,在总目标的框架内将大任务细化为一个个容易掌握的小任务,通过这些具体任务的实施实现总的教学目标,运用计算机科学的基础概念求解问题、设计系统,培养学员应用计算机解决实际问题的意识,养成积极主动地学习和应用信息技术的习惯[3]。

  2基于概念图的分层任务驱动教学法的内涵

  2.1将任务分层,促进学员实践能力阶梯式提高

  “任务驱动”教学法是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法,符合探究式教学模式,适用于培养学员的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力[2]。计算机类课程是操作性很强的课程,几乎所有需要学员掌握的理论,都建立在一定的技术基础上。如果学员熟练地掌握操作技术,就能够在此基础上对相应的理论有更深刻的理解。教员运用分层任务驱动教学法,把理论知识按难易程度分解成若干个层次,包含在各层具体任务中,让学员在完成任务的基础上学会应用相应的理论知识[3]。

  对于学员,计算机相关知识比较抽象,陌生名词多、难点集中,如果教员突然给出一个任务,有可能使学员产生畏难情绪,失去完成任务的信心。教员应在深入研究任务驱动教学方法的基础上,挖掘课程内知识的层次结构,将知识由表及里分成若干个层次,并将任务进行细分,每个层次的知识对应相应层次的任务。每个层次的任务上下衔接、环环相扣、步步深入,使整个教学形成一个有机的整体。使用分层任务驱动教学法进行教学,可以帮助学员建立一条由表及里、层层深入、精益求精的学习途径。

  分层任务驱动法的优点在于以一个个经过教员认真划分的小任务为导向,使学员在知识的深入学习过程中完成学习目标,伴随而来的是学员的成就感、浓厚的学习兴趣和高涨的学习热情,将有效提高教学效果。

  2.2将概念图作为分层任务驱动教学法的有力支撑

  虽然分层任务驱动教学法为激发学员的主动性、提高学员的实践能力开辟了道路,但任务的顺利完成要以理论为支撑。分层任务驱动教学法实施中经常出现学员思维混乱、无从下手的情形[4]。因此,教员如何在教学过程中帮助学员衔接知识、疏通思路,是分层任务教学方法顺利实施的关键之一。

  基于概念图的分层任务驱动教学法是指将概念图作为知识可视化工具和思维工具,运用于分层任务驱动教学法中,以提高学员知识建构能力和实践能力为宗旨,达到教学效果最优化。在基于概念图的分层任务驱动教学法中,概念图的作用主要体现在以下两个方面。

  (1)帮助学员完成知识建构,提高学员自学能力。程序设计类课程的内容与应用联系紧密,实践性较强,但实践要以理论为支撑。要想学员学好理论,仅靠教员课堂讲授远远不够,还需要课后复习消化,将知识真正变成自己的知识。对于较简单的知识,将由学员自主完成;对于有一定难度的内容,教员利用概念图工具将要求学员掌握的知识以概念图节点的形式绘制出来,为学员的学习整理提供支撑,让学员添枝画叶,形成知识框架。概念图绘制完毕后,整个章节的知识网络以可视化的形式显示在学员面前,提高学员的成就感。

  (2)用概念图展现思维过程,加速思维的发生。教员给出任务后,引导学员将所有围绕主题的想法都写下来,再对想法进行加工,画出初步的概念图,重新思考,新的想法就可能产生,再经过不断修改,直至学员能清晰地确定任务的解决方法。

  分层任务驱动教学法需要学员团队合作、共同完成。首先由每个学员画出自己的想法,然后将各人的概念图合并,决定取舍,根据需要再加入新想法,最后重组为一个共同的概念图。在这个共同思考的过程中,碰撞出思想的火花,迸发出创造的思维,产生更多创意。

  基于概念图的分层任务驱动教学法中,每一层任务都是概念图中的一个大节点,层与层之间的联系体现在节点的联系中,下一层的解决方法和用到的知识点都体现在概念图中,是学员解决下一层任务的基础。

  3基于概念图的分层任务驱动教学法在计算机基础课程中的应用

  3.1应用范围

  程序设计类课程的教学注重理论的讲解,更注重培养学员的动手能力。教员可将基于概念图的分层任务驱动教学法应用于计算机程序设计课程中,注重任务设计,将任务进行分层。理论讲解由浅入深,任务设置由易到难,适应各层次理论的实践需求。教员指导学员以概念图为工具绘制探究思路,进行小组合作,实现了学员知识和技能阶梯式的提高。

  大学计算机基础课程知识点多,需要学员课后理清知识点之间的关系,对学员自主学习能力提出了更高的要求。教员将概念图作为学习辅助工具推荐给学员,讲授绘制概念图的方法和要领,帮助学员消化整理。

  3.2实施过程

  2013年,我们基于2012级学员的计算机程序设计课程的授课任务进行教学试验,随机选取实验班和对照班,验证基于概念图的分层任务驱动教学法应用于程序设计类课程的可行性和有效性。

  在实验实施过程中,学员首先分析任务,将每个层次的任务作为概念图的第一层节点,将节点细分为小问题,然后找出与小问题关联的概念、规则、方法作为节点的枝叶,通过解决问题的全景图找出突破口,从而展开思路找到解决的方法。学员通过小组讨论循环往复地绘制、修改、反思、再设计概念图,在完善概念图的同时完成各层任务。每层任务都与知识点相关联,学员学得扎实,实现相对容易,同时也比较容易暴露学员的知识弱点,提高学员解决问题的能力。

  3.2.1基于概念图的分层任务驱动教学法的实施案例

  在采用基于概念图的任务驱动教学法进行授课时,应遵循“任务设计—任务分层—应用概念图—完成分层任务—完成总任务”的过程。

  例如在计算机程序设计课程中,循环嵌套的知识较难理解,学员掌握起来有一定的困难,设计任务要求学员用二重循环的方式在屏幕上输出一个99表,将任务分为以下几层。

  (1)输出一行由m个“*”组成的图形。

  (2)输出由“*”组成的m*n矩阵,printf语句只能每次输出一个“*”。

  (3)输出由“*”组成左三角形图形。

  (4)将任务3中的“*”换成积。

  (5)输出1*1=1 2*2=4 9*9=81格式的三角形99表。

  最终概念图如图1所示。

  在讲解循环时,根据知识的深度,抛出任务的不同阶段,让学员分层次完成。根据上述任务,学员依次完成了单重循环、二重循环嵌套、利用循环嵌套输出各种矩阵图形的知识建构,最终实现了99表的打印输出。学员在完成任务的同时,找出自身知识弱点,各个击破,最终实现目标,既深入理解了知识,又达到了应用的目的,极大地提高了教学效果。

  3.2.2概念图作为学员自主学习辅助工具的实施案例

  大学计算机基础课程是学院本科学员的公共限定选修课,课程内容丰富,知识点多,有的知识点较抽象,学员接受有困难。课题组在授课过程中将概念图作为学习辅助工具推荐给学员,通过绘制概念图体现知识之间的层次和联系,帮助学员梳理知识。如在讲解计算机组硬件系统时,由于硬件系统由许多的硬件设备组成,在学习时又是单独的知识点,因此用概念图表示知识的关联有助于学员消化理解。

  计算机硬件组成概念图如图2所示。

  利用概念图辅助学员进行知识的建构,缩短了学员认识教材的过程,有助于增强记忆与巩固知识,加深对各知识点的理解及应用,提高了学习效率,受到学员普遍欢迎和认可。

  3.3实施效果

  在实验过程中,课堂气氛活跃,学员学习主动性高,能够在教员给定的任务基础上进行扩展并深入学习。学员频繁交流互动,探讨知识应用过程存在的问题和解决方法,从本质上把握问题的关键所在。教员将概念图在实验班学员中推广,利用概念图辅助学员学习,使他们对该门课程的知识结构有一个直观、系统的认识。将概念图作为分层任务驱动的思维激发工具,记录思维亮点,梳理解决思路,大大提高了学员探究的效率和信心。课程授课结束后,经考核发现,实验班学员考核成绩明显高于对照班,学员知识掌握程度相对扎实,圆满完成了给出的任务,任务解决方法较对照班灵活多样。

  4结 语

  教学实践证明,理论与实践相结合,辅以多种形式的教学方法,是适宜部队计算机教学、提高教学质量的合理途径;“打牢基础,提高能力”是计算机基础课程教学“向实战聚焦,向部队靠拢”的出发点和落脚点。在计算机教学方面,教员只有做到准确定位,根据不同的教学对象灵活运用教学方法,才能有效地激发学员学习的主动性、积极性,提高课程教学效率;在因人施教的教学中,教员应注意引导学员学习计算机知识的学习方法,培养学员的自学能力,使课程以新的内容与新的形式展现在学员面前,实现学员能力的全面提高。

  教育期刊网 http://www.jyqkw.com参考文献:

  [1]刘晓霞. 概念图知识表示方法的研究[J]. 计算机应用与软件, 2001(8): 56-59.

  [2]胡啸. 任务驱动法在计算机基础教学中的应用[J]. 软件导刊, 2013(1): 171-172.

  [3]梁建军. 分层教学、任务驱动的教学实践与探索[J]. 天津职业院校联合学报, 2007(9): 75-77.

  [4]夏海江. 细分任务驱动C语言实验教学改革探索[J]. 电脑知识与技术, 2012(8): 2311-2314.

  (编辑:孙怡铭)

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