基于PBL教学法的中学信息技术课程实践教学研究外文翻译资料

本科生毕业设计（论文）外文资料译文

（ 2019 届）

外文资料译文规范说明

一、外文资料译文：

基于问题的基础计算机科学课程学习

摘要：计算机科学的基础课程对教师和学习者都提出了特殊的挑战。本文描述了其中的一些挑战，以及我们如何设计问题式学习(PBL)课程来解决它们。

我们讨论了我们渴望克服的特殊问题:许多课程的技术重点;个人学习的问题，以及在一系列对计算机科学毕业生来说很重要的领域建立基础的必要性。然后我们概述了我们的课程设计，展示了我们如何创建问题式学习课程。

本文报告了我们对该方法的评价。这有两个部分:一是评估试验，用三年纵向随访的学生;在我们对PBL的全面实施有了丰富的经验后，学生学习的进步报告。

最后，我们总结了我们三年多的PBL教学经验，并讨论了一些实用问题，包括如何在教学中引入根本性的变革，如何保持员工的支持，以及如何继续改进我们的PBL教学。我们也讨论了我们的一些方法来应对PBL教学的普遍公认的挑战。

引言

计算机科学的基础课程对教师提出了特殊的挑战:这些课程培养了基本的技能和态度，这对后期的课程的有效学习至关重要;它们通常是大型课程，相应的管理和行政工作量也很大;教学人员经常发现他们的要求很苛刻，而且对一些教师来说，他们被视为繁重的工作。

现在从学习者的角度来考虑基础课程的关键作用。他们让一大群学生第一次真正体验了这门学科。消极的体验可能使学生不愿继续学习。如果这些消极的体验不能说明整个学科，这将是一个非常严重的问题。

考虑一个例子。大部分计算机科学毕业生将找到涉及广泛问题解决技能的工作，而不是纯粹以技术为中心的活动。如果基础课程的技术重点很狭窄，这可能会阻止学生喜欢广泛的问题解决，这是毕业生非常需要的。这已经被认为是女性的一个特殊问题(Kay等人，1989年)。

1995年，当我们开始重新设计第一年的课程时，诸如此类的因素给我们带来了压力。在那个时候，我们，像其他许多人一样，仍然在教授Pascal。几年来，我们敏锐地意识到Pascal的缺点，但发现下一个语言选择非常困难。即便如此，在这一点上，我们仍然觉得有必要采取行动，于是我们选择了面向对象编程(OOP)语言。事实上，我们转向了一种干净、优雅的面向对象的介绍性编程语言Blue (Kolling, 1999a, 1999b;Kolling amp; Rosenberg, 1996)。

与此同时，我们也发现了基础课程的整体教学方法和结构存在重大问题。我们的基础课程采用传统的形式，每周6小时，包括3次讲座，1次辅导和2个小时的研讨会。我们担心，这门传统课程未能培养日后课程所需的技能。

向OOP的迁移为重新审视我们的教学方式提供了额外的动力。OO范式的一个重要方面来自于编写涉及多个程序员的大型程序。如果学生单独完成作业，他们就很难理解这一点。当然，可以提供大型的程序作为起始框架，这样单个工作也可以有更多典型的OO项目的风格，但是这不如系统的团队开发那么令人满意。

问题式学习(PBL)的选择

随着我们对传统教学框架问题的进一步理解，我们发现了一个显著改进的结构的要素。似乎最有希望的教学方法是问题式学习(PBL)。它的文献表明，它确实发展了我们想要的学习范围。例如，Albanese和Mitchell（(1993)。PBL在专业学位中最常见，尤其是在医学和辅助医学领域。将PBL转移到更多技术学科的开创性工作是在化学工程领域(Woods, 1994;伍兹和索查克，1993;伍兹等人，1975年)。

在我们描述PBL是什么之前，我们需要解释它不是什么。我们经常发现有人声称使用PBL，但他们使用这个术语的方式似乎不同于大型和成熟的PBL社区。例如，大多数计算机课程涉及设置学生需要完成的“问题”。我们将把这些称为练习，因为它们既小又定义明确。我们在旧的常规课程中广泛使用它们:每周都有练习，每个练习都侧重于课程的特定细节方面，通常是最近讲座的中心内容;有更大的任务，整合了课程的许多方面，但仍有相当严格的定义，我们可以在我们的自动评分系统评估他们的正确性。

PBL涉及更广泛的问题，涉及更多的问题解决技巧。批评地说，PBL将解决问题和元认知技能置于课程的核心。课堂上的时间都花在了一些一般性的问题解决技巧上，比如定义一个学习计划，头脑风暴来开始一个问题，思考，表达问题和解决方案，自我评估，练习积极倾听和其他交流技巧。这些方面也进行了评估，并对所获得的成绩作出贡献。

问题式学习是通过解决现实世界中的大问题来学习的。讲座被额外的辅导课和实验时间所取代。在我们的案例中，在三个小时的实验课上，工作人员只会出现一个小时。这对于保持与传统课程类似的成本是必要的。

关键的是，PBL课程积极地教授一般的解决问题的技能。我们将教学时间分配给各种通用技能的明确指导，并对其进行评估。同时，我们把学习放在计算机科学的语境中。

我们提供的问题的例子包括模拟道路网络，维护关于奥运会事件和运动员的信息，以及回答任意复杂的数据库查询。这些问题是开放式的，鼓励小组研究他们的主题并制定他们自己的规范和解决方案。为高级课程设置了一组不同的问题。所有这些都需要对计算机科学文献中描述的技术进行研究。例如，这是我们在第一学期课程中提出的一个问题:

我们计划开放Basser软件市场。这个问题需要协助规划结账。有些人认为最好的做法是为客户设置一个单独的队列，排在队列前面的人会去第一个可用的结账台。另一些人认为最好是为少于6个项目的客户设置2个结账的快速队列，为所有客户设置另外4个结账的队列。

您的模拟将允许规划者探索一系列场景。例如，顾客到达的价格是不同的，他们在营业时间稍晚一点，在午餐时间又一次，在接近关门的时间又一次。而且，有些日子比其他日子更忙。探索其他可能性也会很好，比如只收现金的队伍。

在对最终项目的演示中，您将展示两种不同的队列管理方法的模拟，并根据您认为重要的事情(如服务的平均等待时间、最大等待时间等)显示每种方法的效果。

这些问题为发展元认知技能提供了动力:学生管理和监控自己的学习，并反思如何更有效地做到这一点。对这个问题的第一次攻击涉及到学生确定以下几点:

bull;问题陈述——当前对总体目标的理解

bull;当前的子目标

bull;你如何知道你已经成功了

bull;你已经知道了什么

bull;采取的步骤，时间

bull;使用三个小时的课堂时间

bull;使用6小时的私人学习时间

最后，问题式学习涉及到小组学习。这是培养沟通和合作工作技能的一部分。这也意味着学生需要讨论他们的知识和方法，并证明他们的决定是正确的:这种理解和知识的外化有助于改进学习，特别是在元认知技能的情况下。

当我们开始设计课程时，PBL很有吸引力。然而，我们不能采取纯粹的形式，学生们用这种形式来学习整个学位课程。我们需要让它适应我们的两门基础课程，在这种环境下，大多数学生只花四分之一的时间在PBL课程上，另外四分之三的时间在其他课程上。

综上所述，PBL的特点是：

bull;开放式的、真实的、实质性的问题，这些问题驱动着学习

bull;明确的通用和元认知技能的教学和评估

bull;小组合作学习

本节通过描述活动在整个学期的分布方式，以及与小组工作、评估和员工发展相关的问题来介绍这两门课程。为了更有效地沟通我们的方法，我们更详细地描述了第一学期。

第一学期:编程入门

本课程的方法是将编程视为构建模型，这些模型被实现为类，每个实例对应于一个真实的实体。系统将反复分析与真实世界的变化相对应的事件，并根据这个事件进行演化。

课程目标正式设定如下。本质上，他们要求学生能够:定义一个“简单”的类接口并实现它，有效地利用blue类库;使用各种代码质量和测试策略;对系统的、经济的、有针对性的检测策略的设计进行了阐述;从模块化、代码独立性、类接口、类关系、内聚性、耦合性、重载等方面阅读和评估类实现;利用通用技能计划学习，自我评估学习，有效使用参考资料，写一份关于“简单”课程的设计和测试的英语报告，就他们构建的系统的设计和测试做一个结构良好的口头陈述;协同工作。

预期的结果被印在资源书(Kay, 1999)和课堂活动参考他们，以便学生意识到我们希望他们在学期末学到什么。

第一学期有三个主要阶段:

bull;第1-4周，启动问题1

bull;第5-11周，主要解决问题2

bull;第12-13周，反思期，报告写作和问题2的演示

在第一学期的前四周，入学人数不稳定，无法形成稳定的小组来解决问题。相反，我们提出的第一个问题是对即将发生的事情的演练。这一时期的工作是完全个别地评估的。然而，学生们分组工作，每个小组成员做不同部分的问题。在允许学生加入问题2小组之前，需要通过问题1的考试。

这段时间还包括每周辅导课的几个小组活动。这包括一般问题解决技能和技术技能的结合。例如，一个早期的活动包括与一个正在解决问题的伙伴积极倾听的练习。我们使用了取自Woods(1994)的通用材料，但是将它们设置在处理代码片段的上下文中。我们仔细选择代码片段:大多数学生将需要在打印资源的帮助下找出答案。通过Woods的问卷调查，活动以对问题解决方式和积极倾听技巧的反思结束。鼓励学生为每个活动换组。

当学生在第5周开始做第2题时，他们对班上的许多人都很熟悉，可以组成相当和谐的小组。我们鼓励学生组成不同背景、实力和兴趣的群体。与此同时，我们提供了一系列的问题，小组必须就它将选择的问题达成一致。

我们已经给出了一个关于Basser软件集市的问题2任务示例。所有的任务都需要模拟一个复杂的系统。所有这些都可以设计成在主模拟驱动程序类中有一个小核心的基本代码。一旦完成了编写和工作，模拟的其他部分可以作为工作系统中非常简单的存根类开始。当组成员实现更复杂的版本时，可以对它们进行升级。导师的任务是帮助指导学生设计一个对小组来说安全的设计，因为必要的核心是早期实施的，没有一个学生可以阻止小组产生一个工作系统。(这个任务并不容易:我们一直在制定帮助导师担任这个角色的策略。)

问题2的持续时间很长，如果要让学生稳定地完成任务，就需要学生遵守相当多的纪律，而在另一个问题上，学生们则需要在每周的最后期限前完成任务科目。我们为问题的解决方案的各个阶段提供了几个截止日期的结构。

从理论上讲，PBL课程的学生可以完成与传统课程非常相似的任务。每周都应该让他们做一些课程方面的练习。与此同时，他们正在从事更大的任务。在我们的传统课程中，PBL学生与对应的学生的不同之处在于前者决定了要做什么任务。他们可以从导师那里得到一些帮助和指导，从我们的资源中选择一个任务，或者他们可以发明自己的任务。

本学期最后的“反思”部分是学生们就小组解决的问题写报告，展示演示，并写一份关于他们学习的反思报告，每周计划作为支持证据。这种反思的经验被认为对深度学习很重要，并且是PBL方法的标准部分。

第二学期:计算机科学导论

第二学期有两项任务，每项任务持续半个学期。其中一个常见因素是对人(“用户”

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