PBL教學(xué)模式在信息技術(shù)課程中應(yīng)用的研究

牟連佳　李丕賢

摘要：基于問題的學(xué)習(xí)（PBL）是圍繞開放式的、以學(xué)生為中心的問題而展開學(xué)習(xí)，在教師的輔導(dǎo)下達(dá)到課程的學(xué)習(xí)效果的一種教學(xué)方法。無論上的是什么課程，信息技術(shù)領(lǐng)域的每一位教師都要努力使其學(xué)生能深入研究解決問題，并進(jìn)行深刻的批判性思考。課程的學(xué)習(xí)成果之一是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地解決問題的能力，適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法是可以取得該成果的。只要我們致力于尋求為提高能力所支持的教學(xué)方法，就可以使學(xué)生提高其分析、解決復(fù)雜問題的能力。我們尋求的基于問題的教學(xué)方式可以適用于信息技術(shù)的各門課程。特別是，本文所研究的方法可以作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)（如人文學(xué)科）實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)創(chuàng)新教育的一個(gè)有效途徑。

關(guān)鍵詞：基于問題的學(xué)習(xí)（PBL）；信息技術(shù)課程；教學(xué)方法；信息技術(shù)引領(lǐng)（ITL）

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）37-0253-06

一、前言

基于問題的學(xué)習(xí)是這樣一種教學(xué)方法，它圍繞開放式的、以學(xué)生為中心的問題而展開學(xué)習(xí)，在教師的輔導(dǎo)下達(dá)到課程的學(xué)習(xí)效果。該教學(xué)方式是面向認(rèn)知的建構(gòu)主義認(rèn)識(shí)論，該認(rèn)識(shí)論從研究與經(jīng)驗(yàn)中得出結(jié)論：學(xué)習(xí)者可以通過將教學(xué)材料與其實(shí)際經(jīng)歷相關(guān)聯(lián)的方式學(xué)到更多的知識(shí)，而且這種經(jīng)歷可以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者將所學(xué)內(nèi)容概念化的能力。建構(gòu)主義提倡經(jīng)驗(yàn)性、主動(dòng)性、協(xié)同性，且主張?zhí)峁┠芘囵B(yǎng)解決問題能力的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。[1]本教學(xué)方式的目的在于使學(xué)習(xí)者不再被動(dòng)地吸收與機(jī)械式地重復(fù)信息，而是積極參與到學(xué)習(xí)內(nèi)容中去，并與他人一起進(jìn)行研究，將學(xué)習(xí)內(nèi)容與個(gè)人經(jīng)歷相關(guān)聯(lián)，并用所學(xué)到的相關(guān)知識(shí)解決問題，因而其最終目的是開發(fā)批判性思考的能力。

當(dāng)然，這就意味著學(xué)生是學(xué)習(xí)過程的主動(dòng)參與者。勢必帶來的結(jié)果則是傳統(tǒng)課堂結(jié)構(gòu)會(huì)變得更加寬松，使學(xué)生以其認(rèn)為合適的而并非教師心目中具體規(guī)定的方式來獨(dú)立思考問題。的確，可以使用各種方法來執(zhí)行一項(xiàng)智力任務(wù)并掌握在執(zhí)行任務(wù)過程中所用到的知識(shí)。因而，學(xué)生需要以自己的方式來自由構(gòu)建知識(shí)體系。這并不意味著這個(gè)過程不受任何結(jié)構(gòu)的約束，相反，它是用相對(duì)寬松的結(jié)構(gòu)使學(xué)生可以在授課教師的指導(dǎo)下朝著不同的方向進(jìn)行學(xué)習(xí)。當(dāng)然，有許多達(dá)成這一學(xué)習(xí)方法的教學(xué)方式，而對(duì)我們最有幫助并能培養(yǎng)批判性思維能力的教學(xué)方式則是PBL。

PBL最早在醫(yī)藥學(xué)教育領(lǐng)域中被廣泛采用[2]。具體而言，該方式使學(xué)生從“信息收集”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙饬x構(gòu)建”。近年來的許多文獻(xiàn)明確闡述了這一教學(xué)方式，并在醫(yī)藥學(xué)教育領(lǐng)域以外的其他探索領(lǐng)域內(nèi)對(duì)這一方式進(jìn)行了具體討論。例如，在一份基于問題學(xué)習(xí)的跨學(xué)科期刊中登載了一篇關(guān)于PBL要素的重要介紹性文章[3]。

PBL為我們的課程內(nèi)容提供了相關(guān)背景，這意味著各課程所明確的獨(dú)立概念被匯聚起來用以解決問題，這些問題通過作業(yè)派發(fā)給學(xué)生供其研究。一個(gè)重要的區(qū)別是，PBL提供具體問題讓學(xué)生來解決。這與進(jìn)行項(xiàng)目研究不同。

我們對(duì)于信息技術(shù)課程的項(xiàng)目的優(yōu)點(diǎn)已理解的很透徹：比如學(xué)生參與度可以增加，與專業(yè)實(shí)踐的聯(lián)系更為緊密等。通常的做法是給學(xué)生派發(fā)項(xiàng)目，以此作為了解其學(xué)習(xí)情況并對(duì)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)估的方式方法。但這里的重點(diǎn)是，我們要認(rèn)識(shí)到我們不單單是進(jìn)行項(xiàng)目研究，還要利用課堂所學(xué)的內(nèi)容知識(shí)來解決項(xiàng)目中的具體問題。

學(xué)生利用所學(xué)內(nèi)容與其自身經(jīng)歷來建構(gòu)與待解決問題有關(guān)的知識(shí)體系，這一架構(gòu)則是此研究過程的重要組成部分。PBL與基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)相似之處在于其共同的目標(biāo)都是為了成功地完成任務(wù)。然而，不同之處在于項(xiàng)目通常具有教師所給出的更為清晰目標(biāo)的體系，而問題注重的則是在明確成果與成果參數(shù)中間學(xué)習(xí)者所起到的作用。[3]

在實(shí)施PBL時(shí)，我們需要盡力幫助學(xué)生將問題置于其課程內(nèi)容的環(huán)境中，以此方式來尋找解決問題的方案。通常情況下，是以小組形式呈現(xiàn)的，但個(gè)人也能有效地從事項(xiàng)目中的工作。該過程確實(shí)不易，其中為學(xué)生設(shè)置需要解決的優(yōu)質(zhì)問題是進(jìn)行有效教學(xué)的關(guān)鍵步驟。

在學(xué)生解決問題能力培養(yǎng)的開始階段，所設(shè)問題需要通俗易懂，而在學(xué)生作業(yè)完成的過程中，將逐步變?yōu)榉橇紭?gòu)的問題。設(shè)置有價(jià)值的問題是有難度的，尤其是在特定課程中對(duì)學(xué)生所掌握知識(shí)的差異性進(jìn)行考量之時(shí)，在這個(gè)過程中教師必須多花時(shí)間。此外，PBL要求多花精力直接與學(xué)生接觸，因此，在學(xué)生解決問題的過程中，教師必須對(duì)學(xué)生提供指導(dǎo)。在學(xué)生可以獨(dú)立思考之后，教師提供的指導(dǎo)逐漸減少，但是在初級(jí)階段，導(dǎo)師必須努力完成其指導(dǎo)角色。

雖然PBL可以應(yīng)用于任何學(xué)科，但是其對(duì)信息技術(shù)學(xué)科的吸引力是顯而易見的。這一學(xué)科的許多課程，比如程序設(shè)計(jì)或軟件工程，其教學(xué)的本質(zhì)就是為了傳授解決問題的方法。隨著信息技術(shù)領(lǐng)域的高速發(fā)展，學(xué)生了解如何成為成功的獨(dú)立學(xué)習(xí)者也就成為令人關(guān)注的問題。我們尤其要重視可以使畢業(yè)生能夠自學(xué)新技術(shù)并能將所學(xué)與其解決問題工具之儲(chǔ)備庫相融合的教學(xué)方法。在美國計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)計(jì)算機(jī)科學(xué)課程臨時(shí)修訂版[4][5]中，對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)畢業(yè)生的5個(gè)特點(diǎn)進(jìn)行了說明，即系統(tǒng)化視角、理解理論與實(shí)際相互作用、熟悉常見主題與原理、大量項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、注重思維嚴(yán)謹(jǐn)及適應(yīng)性。PBL方式直接為后兩項(xiàng)特點(diǎn)提供了支持，并通過對(duì)問題進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪x擇，可以使得這一方式也能起到對(duì)前三項(xiàng)特點(diǎn)進(jìn)行開發(fā)的作用。

二、在課程中應(yīng)用PBL

PBL通常被描述成在單一課程中的應(yīng)用。鼓勵(lì)教師在開始階段給學(xué)生出些簡單的問題，然后逐漸增加難度，不再提供具體的指導(dǎo)。我們希望在課程結(jié)束后，學(xué)生將能解決現(xiàn)實(shí)世界中的問題，甚至在理想的情況下，能夠解決他們?yōu)樽约禾暨x的更為廣泛的具體問題。學(xué)生將在其學(xué)習(xí)中有更多的權(quán)利，并在經(jīng)歷實(shí)際問題的解決過程中遇見意想不到的難題與困境而無所畏懼。這個(gè)愿景確實(shí)很吸引人，然而在面對(duì)一般大學(xué)課堂的實(shí)際情況之時(shí)，單純應(yīng)用PBL教學(xué)方式就有一定的挑戰(zhàn)性了。

通常，學(xué)習(xí)信息技術(shù)專業(yè)課程的大學(xué)生都對(duì)其將要使用的特定工具感興趣，并希望創(chuàng)建在學(xué)習(xí)課程的過程中所生成的產(chǎn)品。這是很正常的想法，實(shí)際上這種想法讓學(xué)生有動(dòng)力去從事復(fù)雜任務(wù)，但很少有學(xué)生是帶著成為解決問題高手的明確意圖來上課的。對(duì)于解決問題的一般技能的深度理解會(huì)在他們?nèi)蘸蟮恼n程學(xué)習(xí)中，或在畢業(yè)進(jìn)入工作單位后才會(huì)出現(xiàn)。因而將這些技能作為我們課程的中心學(xué)習(xí)就存在一定的挑戰(zhàn)性了。

我們可能從學(xué)生中聽到的最多的抱怨之一就是他們總被要求做一些“沒有人告訴我們?cè)趺醋觥钡氖虑椤＿@種抱怨的意思是雖然我們向?qū)W生們說明了解決問題所需要的各個(gè)方面，但我們并未向他們說明如何將這些方面整合為一體來達(dá)到他們的目標(biāo)。從教師的角度來看，這種做法是有意為之的。教師期待學(xué)生遵循的過程是按照教師教授的內(nèi)容加以演練的過程，但現(xiàn)在我們卻邀請(qǐng)學(xué)生去探求在新的背景下這一過程如何應(yīng)用。如果沒有這一過程，卻要求對(duì)可能的解決方案進(jìn)行試驗(yàn)，尋求確定該解決方案是否有成功的途徑，那么學(xué)生將無法成為獨(dú)立尋找解決方式的問題解決者。所以這一過程很有必要。

但是，注重PBL所倡導(dǎo)的獨(dú)立解決問題能力與學(xué)生自我指導(dǎo)的探求過程的矛盾會(huì)導(dǎo)致新生在面對(duì)準(zhǔn)予他們的靈活度時(shí)感到不知所措。學(xué)生中可能有這樣的想法，作業(yè)是要求他們解決高度結(jié)構(gòu)化的問題，與向他們講授的那些對(duì)應(yīng)高度的穩(wěn)定知識(shí)類似，應(yīng)該用相同的步驟，再做一些小的改動(dòng)，這些作業(yè)問題就可以解決了?，F(xiàn)在要將問題分解成幾個(gè)層面后再尋找解決方案，學(xué)生們可能會(huì)對(duì)這其中的復(fù)雜程度感到陌生，尤其是當(dāng)問題的某一方面在對(duì)應(yīng)的良好解決方案做出定義之時(shí)。必須指出，為了清楚學(xué)生和教師對(duì)何為問題的認(rèn)知差異，以及學(xué)生與教師對(duì)文化沖突理念認(rèn)知的觀點(diǎn)，這樣的做法都是很有必要的。

PBL在學(xué)習(xí)的初始階段可以看成是一種工具，通過向?qū)W生展示某一種問題定義模型及解決方案可以彌合文化認(rèn)識(shí)上的差異。教師要向其學(xué)生介紹該技能，并幫助他們培養(yǎng)解決問題的能力。然而，讓學(xué)生感到一定程度的沮喪及具有一定程度的不確定感也是一種適當(dāng)?shù)淖龇?，重要的是教師要求學(xué)生作出的創(chuàng)造性躍變要在學(xué)生已掌握的能力范圍內(nèi)，并且學(xué)生通過自己的合理努力能夠發(fā)現(xiàn)通往成功之路。我們面臨的挑戰(zhàn)是既要讓學(xué)生經(jīng)歷挫折，但又不能讓他們因?yàn)橹卮於艞壟ΑBL所提供的架構(gòu)（尤其是在課程體系內(nèi)的多項(xiàng)課程之間應(yīng)用時(shí)）可以有效地引導(dǎo)學(xué)生通往成功之路。

考慮到所謂解決問題處于所有學(xué)術(shù)教學(xué)及全部課程的中心，尤其考慮到多數(shù)大學(xué)新生的能力起點(diǎn)相對(duì)適中，期望學(xué)生在一門課程的學(xué)習(xí)中就能熟練掌握解決問題的技能不太現(xiàn)實(shí)。要將解決問題的能力視作需要長期（很可能是在學(xué)生的整個(gè)大學(xué)生涯期間）培養(yǎng)的能力更為可取。對(duì)于解決問題的初學(xué)者來說，讓他們知道解決一個(gè)問題的方法不止一種，而且鼓勵(lì)他們?nèi)ヌ剿鹘鉀Q問題的方法，那就已經(jīng)邁出了讓他們意想不到的重大一步。然而，這一步將為學(xué)生們?cè)诤罄m(xù)課程中取得成功奠定了基礎(chǔ)，因?yàn)檫@些后續(xù)課程必須以先期掌握PBL的原則為先決條件。由于這個(gè)原因，應(yīng)該建議將PBL用作整個(gè)課程體系的基本框架。

將PBL與整個(gè)課程體系相結(jié)合還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即該方法為學(xué)生提供了一個(gè)進(jìn)行自我調(diào)控學(xué)習(xí)的絕佳機(jī)會(huì)。一旦得到了這個(gè)機(jī)會(huì)，學(xué)生在自我調(diào)控學(xué)習(xí)中就得到了理想和明確的課堂任務(wù)支持，以實(shí)踐必要的自我學(xué)習(xí)管理技能，包括時(shí)間管理、目標(biāo)意識(shí)以及在其學(xué)習(xí)過程中合理利用同伴和教師所提供的支持。[6]正如培養(yǎng)解決問題能力一樣，自我調(diào)控學(xué)習(xí)能力也必須隨時(shí)間的推移而慢慢培養(yǎng)，可以利用模擬問題分解過程的課堂活動(dòng)向?qū)W生演示學(xué)習(xí)的一般過程。

此外，針對(duì)上述的一些采用PBL課程的新生可能會(huì)產(chǎn)生不知所措的情緒，所以應(yīng)該準(zhǔn)備在整個(gè)學(xué)科內(nèi)的所有課程中應(yīng)用PBL方式，因此應(yīng)該向?qū)W生說明該方式是信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)的有效方法，并在日后的課程中只要愿意采用該方式就不需要太多的指導(dǎo)。PBL的實(shí)踐者可能會(huì)有這樣的擔(dān)心，如果在初級(jí)課程中應(yīng)用PBL而不在高級(jí)階段課程中應(yīng)用，那么當(dāng)學(xué)生回到傳統(tǒng)的授課模式時(shí)，先前所顯現(xiàn)的積極的累積效果就可能會(huì)被抹殺。

因此值得注意的是，以問題為基礎(chǔ)的課程教學(xué)意味著授課教師要對(duì)其職責(zé)的重大承諾。我們?cè)谏衔囊呀?jīng)討論過，對(duì)學(xué)生靠自己努力來解決問題的過程進(jìn)行指導(dǎo)時(shí)可能需要花費(fèi)大量的時(shí)間。當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生尋找解決問題的策略時(shí)，教師必須有計(jì)劃地在本學(xué)期中多花時(shí)間為學(xué)生提供幫助?；谏鲜鲈?，以問題為基礎(chǔ)的課程在全體教師的自覺努力下才會(huì)更有成效，所以這就需要對(duì)額外的工作量予以承認(rèn)和支持?？梢栽诹私夂妥鹬豍BL義務(wù)的前提下來決定和規(guī)劃課程的工作量（尤其是在初級(jí)入門階段）。

在一種專業(yè)中全程實(shí)施PBL方法的時(shí)候，建議教師應(yīng)該首先明確地設(shè)置入門階段課程，向?qū)W生介紹解決問題的過程；還要強(qiáng)調(diào)說明，可能會(huì)要求他們以自愿探索和創(chuàng)新的精神來解決新的問題。在中期階段的課程中，教師還要針對(duì)具體問題應(yīng)有的解決方法提供一定程度的指導(dǎo)，并給學(xué)生們留下適當(dāng)?shù)膭?chuàng)意空間由其發(fā)揮。在學(xué)生進(jìn)入學(xué)位課程學(xué)習(xí)之時(shí)，要求他們解決的問題的復(fù)雜程度會(huì)逐步增加，而所提供的指導(dǎo)也會(huì)相應(yīng)減少。在學(xué)生大學(xué)生涯將要結(jié)束之時(shí)，目標(biāo)是讓學(xué)生們可以利用最后整個(gè)學(xué)期努力所學(xué)來解決問題，且完全能夠控制問題解決的過程，并最終取得達(dá)到現(xiàn)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果。

三、信息技術(shù)引領(lǐng)與人文學(xué)科

針對(duì)人文學(xué)科的特點(diǎn)，建議在相應(yīng)各學(xué)院中成立信息技術(shù)引領(lǐng)（ITL）教研室，它是從較為傳統(tǒng)的IT與計(jì)算機(jī)科學(xué)課程中選擇某些課程來設(shè)計(jì)與人文學(xué)科高度結(jié)合的跨學(xué)科的信息技術(shù)專業(yè)。ITL專業(yè)要求學(xué)生根據(jù)自己的意愿來選擇實(shí)現(xiàn)其長期目標(biāo)的課程，取決于他們是打算從事與技術(shù)直接相關(guān)的職業(yè)還是技術(shù)技能只起到重要輔助作用的職業(yè)。選擇這個(gè)教學(xué)計(jì)劃的大學(xué)畢業(yè)生此后繼續(xù)深造的研究生課程包括信息安全、IT管理及娛樂技術(shù)。他們中有些人將從事傳統(tǒng)的編程與系統(tǒng)管理職業(yè)，也有些人將從事創(chuàng)業(yè)投資活動(dòng)，進(jìn)入人力資源及科技寫作等分支。通過向?qū)W生提供靈活性較大的課程來幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)各類不同的就業(yè)目標(biāo)。

ITL專業(yè)的重要課程可以從以下三個(gè)不同側(cè)重點(diǎn)的高級(jí)課程中任選或作為輔修課程任選（根據(jù)人文學(xué)科的特點(diǎn)，這些課程的數(shù)量、內(nèi)容及深度都不同于計(jì)算機(jī)專業(yè)應(yīng)該相應(yīng)地調(diào)整和減少）：計(jì)算機(jī)技術(shù)（涵蓋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、安全、人工智能與系統(tǒng)分析）、數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)（涵蓋數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、高級(jí)數(shù)據(jù)庫以及基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫開發(fā)）及新媒體（涵蓋數(shù)字圖像、數(shù)字視頻、網(wǎng)站開發(fā)與平面設(shè)計(jì)）。這樣的靈活度使學(xué)生可以建立起對(duì)其有益的上述學(xué)習(xí)領(lǐng)域之間的聯(lián)系，還能為學(xué)生不同的職業(yè)目標(biāo)提供支持。此外，我們要盡最大努力來縮短選修專業(yè)所要求的預(yù)備知識(shí)鏈條，讓學(xué)生們可以從多個(gè)進(jìn)入點(diǎn)開始課程的學(xué)習(xí)，也可以讓他們?cè)诖_定自己在這個(gè)教學(xué)計(jì)劃中的興趣點(diǎn)時(shí)，能夠盡早開始學(xué)習(xí)令他們最感興趣的課程。

考慮到這些終極目標(biāo)，我們所有的課程都應(yīng)該具有三個(gè)基本的重要學(xué)習(xí)目標(biāo)。首先，學(xué)生將能夠詳細(xì)了解計(jì)算的跨多學(xué)科特性。第二，畢業(yè)生將具有極強(qiáng)的領(lǐng)導(dǎo)能力，包括與同伴及非技術(shù)人員的技術(shù)交流能力以及項(xiàng)目管理能力。第三，學(xué)生不僅能夠利用特定的技術(shù)技能解決熟悉的一般問題，還具有熟練且靈活的解決復(fù)雜問題的能力。

在上述的課程體系中，將允許學(xué)生從三個(gè)不同側(cè)重點(diǎn)的課程中任選課程，以形成一個(gè)內(nèi)部組合嚴(yán)密的主修專業(yè)課程體系。通過提供這樣的主修專業(yè)課程，將要表明，無論學(xué)生所選的課程的側(cè)重點(diǎn)如何，都將有一套所有學(xué)生通用的知識(shí)與技能體系，而且該知識(shí)與技能體系還能為各側(cè)重點(diǎn)的課程中特定領(lǐng)域的學(xué)習(xí)提供支持。例如，每位學(xué)生都將接受對(duì)計(jì)算編程、數(shù)據(jù)庫以及人機(jī)互動(dòng)的教學(xué)。將培養(yǎng)解決問題的技能視作主修課的核心主題，并在此過程中將計(jì)算作為一種工具使用。鑒于技術(shù)的快速發(fā)展，試圖教授畢業(yè)生在未來職業(yè)中所需要的特定技能不太切合實(shí)際，這在跨學(xué)科課程中尤其如此。因?yàn)槲覀儫o法預(yù)測我們的學(xué)生將來應(yīng)用其專業(yè)知識(shí)的具體領(lǐng)域。通過重點(diǎn)培養(yǎng)在各個(gè)領(lǐng)域中都會(huì)使用的解決問題的基本技能，我們就能使學(xué)生有能力解決其可能遇到的各種問題。

四、PBL的人文學(xué)科IT課程設(shè)計(jì)

信息技術(shù)引領(lǐng)（ITL）專業(yè)的課程體系是在整個(gè)專業(yè)范圍內(nèi)全程應(yīng)用PBL。采用該方式，我們將會(huì)發(fā)現(xiàn)，隨著ITL課程體系的進(jìn)展，在要求學(xué)生學(xué)習(xí)不同級(jí)別的課程時(shí)將能夠解決不同類型的問題。在一年級(jí)，學(xué)生通常完成的是需要采用具體技能的小型練習(xí)，隨著課程的深入，他們就開始將這些特定的技能結(jié)合起來以解決更為復(fù)雜的問題。在課程后期，會(huì)給學(xué)生派發(fā)更大的問題讓其解決，而教師通常會(huì)指導(dǎo)他們?nèi)绾螌⑦@些問題分解成其更為熟悉的小問題，并將明確地描述成功的解決方案。

當(dāng)課程進(jìn)展到二年級(jí)時(shí)，則開始要求學(xué)生在課后主動(dòng)對(duì)具體技能展開練習(xí)，并開始使用問題解決法，但是在大問題的解決上，仍須教師給出具體的指導(dǎo)。對(duì)成功的解決方案的特征還要給出相當(dāng)清晰的指導(dǎo)。當(dāng)學(xué)生進(jìn)展到三年級(jí)課程時(shí)，則要求學(xué)生們利用其早先課程學(xué)習(xí)中所獲得的技能對(duì)開放型問題找到解決方案，同時(shí)獲得教師的反饋，以保證其不偏離正確方向。小型作業(yè)的數(shù)量在減少，同時(shí)要求學(xué)生能從需要解決的大型問題中分解出子任務(wù)與技能。學(xué)生們要承擔(dān)重要的責(zé)任，他們要對(duì)正在解決中的問題進(jìn)行設(shè)計(jì)，并自行判斷什么才是可能的成功解決方案。

PBL在ITL課程體系內(nèi)的最高級(jí)應(yīng)用是在名為“服務(wù)性學(xué)習(xí)項(xiàng)目管理”的四年級(jí)頂級(jí)課程中的應(yīng)用，要求所有學(xué)生參加。頂級(jí)課程要求所有學(xué)生在無事先對(duì)問題分解指導(dǎo)的情況下完成解決全方位的問題。具體來說，學(xué)生通過以小組合作的形式解決當(dāng)?shù)胤怯越M織的計(jì)算需求，以此作為服務(wù)性學(xué)習(xí)項(xiàng)目的重要內(nèi)容。到了課程的這個(gè)階段，學(xué)生們已經(jīng)具有完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)的各種技術(shù)技能，他們所面臨的更大的挑戰(zhàn)在于演練項(xiàng)目管理技能，并且能夠自行確定如何管理整個(gè)問題解決的過程。

為了通過實(shí)例來說明如何在整個(gè)課程體系范圍內(nèi)全程實(shí)施PBL，下面主要談?wù)勗谥攸c(diǎn)計(jì)算機(jī)科學(xué)課程設(shè)計(jì)中如何一步一步地引導(dǎo)學(xué)生成功地完成高級(jí)獨(dú)立解決問題的任務(wù)。下面的表中給出了一些問題的例證，但是在這些表中并沒有囊括學(xué)生可能會(huì)遇到的所有問題。只是重點(diǎn)研究了各門代表性課程中所設(shè)計(jì)的最重要項(xiàng)目。

代表性課程：程序設(shè)計(jì)導(dǎo)論（在1年級(jí)）

問題舉例：利用線程與數(shù)組執(zhí)行旋轉(zhuǎn)行星的命令。（這是在完成了幾項(xiàng)短小的作業(yè)之后所指派的期末課程作業(yè)項(xiàng)目）

代表性課程：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（在2年級(jí)）

問題示例：組成二至三個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)，在所提出的項(xiàng)目中，分別選擇一項(xiàng)需要一定程度數(shù)據(jù)操控的項(xiàng)目，然后創(chuàng)建一個(gè)有效的應(yīng)用程序，如：職工信息檢索系統(tǒng)。（這是在完成了若干項(xiàng)傳統(tǒng)作業(yè)之后進(jìn)行的大型課程項(xiàng)目。）

代表性課程：人工智能（在3年級(jí)）

問題示例：將學(xué)生分為三至四個(gè)團(tuán)隊(duì)，提出并實(shí)現(xiàn)需要使用一種所學(xué)的AI算法的項(xiàng)目，如：機(jī)器人路徑規(guī)劃。（這是在完成了若干項(xiàng)傳統(tǒng)任務(wù)之后制定的重大課程項(xiàng)目。）

代表性課程：服務(wù)性學(xué)習(xí)的頂級(jí)課程（在4年級(jí)）

問題舉例：組成三至四個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)胤怯M織所面臨的現(xiàn)存技術(shù)問題（這是單一課程項(xiàng)目，為期一學(xué)期）。

如前所述，在程序設(shè)計(jì)導(dǎo)論課程中，利用與教材直接相關(guān)的課堂活動(dòng)對(duì)每項(xiàng)概念進(jìn)行實(shí)踐，而每周的作業(yè)則通常是要求學(xué)生結(jié)合其中的幾個(gè)概念來解決一些小問題。隨著課程的深入，課堂活動(dòng)通常是向?qū)W生派發(fā)更為寬泛的問題讓學(xué)生嘗試著解決，學(xué)生要花費(fèi)時(shí)間思考這些問題，在教室前面講述其問題解決的過程，還需要編寫代碼，當(dāng)然剛開始會(huì)走彎路，還要修正錯(cuò)誤。這些課堂和作業(yè)活動(dòng)向?qū)W生提供了必要的架構(gòu)，使其可以成功地解決課程結(jié)束時(shí)所遇到的更大的問題。

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中，當(dāng)要求學(xué)生制定解決問題的方案時(shí)，須明確告訴學(xué)生回想一下在程序設(shè)計(jì)導(dǎo)論課程結(jié)束時(shí)所給出的說明，并以此來建立方案模型。這樣學(xué)生不僅具備了應(yīng)該完成的任務(wù)的模型，還能體會(huì)到將問題看作是有條理且有序步驟的集合的益處，因此他們就不會(huì)將任務(wù)看成是額外負(fù)擔(dān)，使他們可以循序漸進(jìn)地切實(shí)開展項(xiàng)目。

在2年級(jí)和3年級(jí)課程的教師與學(xué)生團(tuán)隊(duì)的互動(dòng)中，這一模式仍然持續(xù)。就拿前面描述的那個(gè)關(guān)于信息檢索系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目來說，考慮到課程的內(nèi)容，該項(xiàng)目將重點(diǎn)置于存儲(chǔ)和有效地評(píng)估對(duì)每個(gè)人所采集的數(shù)據(jù)上面。考慮到學(xué)生的知識(shí)水平和項(xiàng)目的時(shí)間框架，這個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模很容易被擴(kuò)展到無法控制的程度，于是教師須付出很多努力將項(xiàng)目的范圍控制在合理的水平上。因?yàn)樗麄儾⒉徽J(rèn)為學(xué)生們已經(jīng)具備了預(yù)測在所制定的時(shí)間期限內(nèi)利用已經(jīng)學(xué)到的技術(shù)能夠完成或不能完成什么工作的能力。

相反，教師的角色是對(duì)接下來所需要完成內(nèi)容的進(jìn)度報(bào)告和建議書進(jìn)行實(shí)況核實(shí)。這一項(xiàng)要求還非常適用于3年級(jí)的人工智能課程。在3年級(jí)人工智能課程背景下，不僅由于課程主題更由于課程級(jí)別所致，可以期望學(xué)生能自行確定何為適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目范圍。當(dāng)然，盡管仍然能夠得到教師的指導(dǎo)，但是可以預(yù)期學(xué)生們能夠設(shè)計(jì)出一套他們自己認(rèn)為合理的特征集。這樣學(xué)生不僅有責(zé)任找到問題的解決方案，還有責(zé)任對(duì)問題本身進(jìn)行界定，這通常是學(xué)生在解決問題過程中會(huì)漏掉的一項(xiàng)重要任務(wù)。

上文所列的表格中闡明了計(jì)算機(jī)技術(shù)側(cè)重點(diǎn)中的四門課程在ITL課程體系下解決問題的課程設(shè)計(jì)，只要對(duì)課程內(nèi)容做出些許更改，保留同樣的指導(dǎo)等級(jí)與學(xué)習(xí)目標(biāo)細(xì)分方式，這個(gè)設(shè)計(jì)就同樣適用于新媒體及數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)側(cè)重點(diǎn)的課程。實(shí)際上，由于ITL專業(yè)的1年級(jí)課程要求所有側(cè)重點(diǎn)課程的學(xué)生全部都參加，因而能確保所有學(xué)生都能在得到詳細(xì)指導(dǎo)幫助的同時(shí)還能獲得相同的解決重大問題的初步經(jīng)驗(yàn)。而所有三個(gè)側(cè)重點(diǎn)不同的大四下學(xué)期的學(xué)生也都參加同一課程，并與其他側(cè)重點(diǎn)課程的學(xué)生混合組隊(duì)一起研究問題，這樣4年級(jí)頂級(jí)課程仍然為經(jīng)驗(yàn)共享課程，這樣我們就可以堅(jiān)信我們的方式是會(huì)成功的。無論學(xué)生選擇了哪一個(gè)專業(yè)方向，都必須學(xué)習(xí)這門培養(yǎng)獨(dú)立解決實(shí)際問題能力的課程。

4年級(jí)頂級(jí)項(xiàng)目對(duì)使學(xué)生最終能夠解決的實(shí)際問題類型進(jìn)行了匯總。與其說這些項(xiàng)目是一門課程的最終產(chǎn)物，不如說它們實(shí)際上是整個(gè)ITL課程體系的最終產(chǎn)物。這個(gè)階段所提供的課程指導(dǎo)是為了幫助學(xué)生完全實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)世界背景中應(yīng)用其解決問題的能力。雖然一開始，學(xué)生們可能并不認(rèn)為解決問題是一項(xiàng)必須學(xué)習(xí)的技能，但是到了畢業(yè)的時(shí)候，他們將能對(duì)此問題進(jìn)行充分討論，還能夠就如何使其解決問題的策略與其團(tuán)隊(duì)和客戶的需求相適應(yīng)進(jìn)行充分討論。

五、結(jié)束語

只要高年級(jí)學(xué)生能在其頂級(jí)課程中獲得成功，將會(huì)使我們對(duì)整個(gè)ITL課程體系的成功充滿自信。頂級(jí)課程項(xiàng)目要求學(xué)生界定他們需要解決的問題，找出能夠在一學(xué)期的時(shí)間內(nèi)可以利用現(xiàn)有資源實(shí)現(xiàn)的解決方案，然后交付解決方案?？梢詧?jiān)信，學(xué)生們只要具備了對(duì)其問題解決過程的解釋能力，這些都是積極的信號(hào)，說明我們的課程能夠幫助學(xué)生培養(yǎng)獨(dú)立解決問題的能力。

從課程的整體評(píng)價(jià)角度來看，必須保證，我們所設(shè)計(jì)的所有課程都能促進(jìn)自主學(xué)習(xí)，這對(duì)工作世界十分必要。現(xiàn)實(shí)中的問題是，學(xué)生只有能對(duì)范圍和結(jié)果做出界定才能獲得成功。在解決問題的過程中需要確定哪些任務(wù)是可以實(shí)現(xiàn)的以及如何才能實(shí)現(xiàn)這些任務(wù)。而且，做項(xiàng)目時(shí)要有“獨(dú)創(chuàng)思維”或“批判性思維”，另外，在從事科研的時(shí)候必須要有創(chuàng)新性的工作。并且，作項(xiàng)目時(shí)我們必須確定完成任務(wù)的人選、完成任務(wù)的時(shí)間、小組會(huì)面的時(shí)間，等等。這樣的經(jīng)歷與其說是在做項(xiàng)目，不如說是在解決問題，因?yàn)樽罱K的結(jié)果是面向公眾的，與其他項(xiàng)目任務(wù)相比，有一種更“現(xiàn)實(shí)”的感覺。同樣，在職場中，每天都會(huì)面對(duì)人員管理的問題，都會(huì)相當(dāng)明顯地涉及到適應(yīng)能力、個(gè)人與項(xiàng)目的關(guān)系、項(xiàng)目的權(quán)屬等話題，而在有了做規(guī)劃的經(jīng)驗(yàn)，它將會(huì)給予學(xué)生很大的幫助。

我們期望學(xué)生對(duì)實(shí)現(xiàn)的PBL效果都有準(zhǔn)確的理解。相信自己已經(jīng)成為優(yōu)秀的問題解決者，了解自主學(xué)習(xí)的作用，并重視良好的解決問題能力以及對(duì)于現(xiàn)實(shí)社會(huì)的適應(yīng)能力。當(dāng)回顧過往學(xué)習(xí)經(jīng)歷的時(shí)候，他們會(huì)知道自己的解決問題的能力是如何隨著課程的進(jìn)展而逐步建立起來的，意識(shí)到使他們?cè)诟呒?jí)階段課程中取得成功的不僅僅是那些與內(nèi)容相關(guān)的必要預(yù)備知識(shí)，還有他們?cè)谒械碗A課程中所獲得的綜合基本技能，這使得他們將在學(xué)業(yè)即將結(jié)束的階段以及日后的工作中能夠圓滿地解決實(shí)際問題。

對(duì)于前面所舉的四個(gè)例子在現(xiàn)階段可能不適應(yīng)我國目前非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況，但是從計(jì)算機(jī)教育發(fā)展的眼光來看，這是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)創(chuàng)新教育的必由之路，現(xiàn)在就應(yīng)該給予足夠的重視和研究。[7]

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