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主题式学习网站在中学信息学奥赛教学中的应用
寿海峰
（绍兴市第一中学，13857525625）
摘要：本文结合了笔者从事中学信息学奥赛辅导多年工作经验，介绍了主题式学习网站在中学信息学奥赛教学过程中所涉及的教学设计、教学实施等方面的内容。
关键词：信息学奥赛；主题式学习；主题学习网站
全国青少年信息学奥林匹克竞赛（National Olympiad in Information，简称NOI）作为中国计算机学会主办的一项面向中学生的全国级信息学赛事，对培养青少年各方面的能力都起到了积极的作用。很多学生通过这项赛事提高了分析问题、解决问题的能力；增强了人与人之间交流的能力；优化了自身的行为习惯。信息学竞赛试题涉及的知识面广、难度大，辅导信息学奥赛的教师，往往需要花费大量的时间和精力进行教学设计、知识讲解、算法辅导、试题研究、组织测试等工作，而近几年来如火如荼地开展着的基于网络环境的主题式学习方式给了我们一个新的教学途径。笔者几年来一直利用主题式学习网站进行奥赛辅导的研究和实施，总结了一些经验，在此与大家共享。
一、网络环境下的主题式学习
主题式学习(Theme Based Learning)是指学生围绕一个或多个经过结构化的主题（Theme）进行学习的一种学习方式。[1]在这种学习方式中，“主题”成为学习的核心，而围绕该主题的结构化内容成了学习的主要对象。主题式学习的理论基础是建构主义学习理论，建构主义学习理论鼓励教师通过设计合适的教学资源，运用有效的认知工具，让学生可以进行有意义的学习，培养学生主动参与和积极建构的学习方式。这种方式促使学生学习如何从经验中获取知识，要求学生主动探索新知识、自行管理学习行动、以及自我建构知识，而教师的作用是促进、协助学生建构知识。
由于互联网具有丰富的资源、方便快捷的搜索工具、实时互动的交流平台、实用有效的管理和评价方式等特点，网络环境下的主题式学习解决了传统教学手段所表现出来的一些问题，如资源不足、教师知识结构的局限性、交流和讨论受时间空间的限制、对学生学习过程难以掌握、对形成性评价和总结性评价缺乏准确性和全面性等。
二、主题式学习网站的教学设计
教学设计（Instructional Designer）是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标，建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程。[2]主题学习网站的教学设计就是要应用系统的科学的观点和方法，围绕某项学习主题，收集某一门学科或多门学科的相关知识，按照学习者的特征合理地选择信息资源，并在系统中有机地组合，建立符合逻辑的知识体系，提供通讯工具实现网上交流，提供评测系统进行在线自评。[3]
由于信息学奥赛涉及的知识面广，难度大，采用主题式学习的方式，必将是一种围绕特定主题的“开放式”的学习，学生在学习时具有一定的自由度，没有固定的前后顺序，也没有固定的学习模式，这一点往往使教师在进行教学设计时觉得无章可循、难以把握，但实际上学生在学习编程、掌握算法、解决问题的过程中也是有其自身特定规律的，一般信息学奥赛网站的建设主要包括如下工作：网站的需求分析与功能定位、学习者特征的分析、学习主题和内容的选取、网站结构体系的设计、网站资源的准备和呈现、页面设计和细节处理、学生评价系统的设计等。
1、网站的需求分析与功能定位
对信息学奥赛主题学习网站的需求分析是设计和开发专题学习网站的基础和前提。首先应该广泛收集资料，对当前已经存在网上的信息学奥赛网站进行仔细调查，分析优缺点和发展趋势，进而确定建立信息学奥赛主题学习网站的可行性和必要性。其次对网站的功能定位要清楚。信息学奥赛主题学习网站的功能定位主要应该体现在以下几个方面：①建立一个资源库，把信息学奥赛相关的资料放入资源库，方便教师和学生收集资料。比如竞赛规章制度、历年竞赛试题、辅导教师讲义、解题报告、集训队论文等。②提供协作交流讨论区。方便教师与学生、学生与学生之间的协商探讨。交流和讨论在信息学奥赛的学习中是非常重要的，主题学习网站应提供一专门用于交流的论坛，以方便学生提问解答。③根据信息学奥赛特点，构建系统完善的内容结构，便于教学和学生的自主学习。④提供在线评测系统，便于及时检测反馈。目前，国内国外有很多提供在线评测系统的信息学奥赛网站，这些带有在线评测系统的题库，给学习者的自评带来了很多方便。
2、学习者特征的分析
在任何教学活动中，对学习者特征的分析都是非常重要的。而分析的结果往往对整个教学活动的安排都有着重要的影响，如教学目标的制定、教学内容的选取、教学方法和策略的使用、教学评价方式和评价标准的制定等。同样，在信息学奥赛辅导中也应该对学生的特征进行分析，了解学生的实际情况，以便在教学活动的实施过程中“对症下药”。一般来说，教师主要通过两方面来分析学习者的特征。①学习者原有的认知结构和认知能力的分析。②学习者的学习准备情况及其特点的活动。在实际的操作过程中，教师可以通过传统的测试方式，了解学习者的特征。
3、学习主题和内容的选取
主题的选取必须遵循思想性、教育性、科学性的原则。其目的是为了让学生通过主题学习网站的学习，即能达到课程标准的要求，完成教学任务，又能拓宽知识面，培养自主探究、协作学习的能力。信息学奥赛学习者众多，有高中生、初中生，甚至还有小学生，不同年龄阶段的学生在学习特点、学习能力、学习内容上都是不同的。这些学生不能在主题学习网站中学习同一个主题，所以我们可以采用“多主题式学习网站”模式，让学生在进入网站后，选择适合自己水平的主题进行学习。
4、网站结构体系的设计
信息学奥赛的主题学习网站应包括主题知识库、主题资源库、主题论坛、在线测试题库四大模块。
①主题知识库
主题知识库应该以树状结构的形式在网页上展示，比如可以分类为PASCAL或C语言学习、基本数据结构、高级数据结构、算法、数学方法等栏目。对每一个栏目又可以进一步细化，如算法中，还可以分类为枚举、贪心、递归、分治、递推、动态规划等。通过分类，可以让学习者进入网站后轻松地找到适合自己的主题进行学习。主题知识库的知识主要来自教材，具有结构化的特性，应对知识系统完整地展示。
②主题资源库
信息学奥赛所涉及到的知识，除了系统的数据结构和算法之外，还有其他很多相关的知识，如集训队论文、各地培训讲义、解题思路及策略、常用算法的优化、特殊的解题思想等。这些知识即不是系统的，也不是紧密相关的，往往都是一些分散的知识和经验，这就需要网站提供一个资源库平台，教师或学生将自己的或搜集到的资源上传到资源库，方便大家随时浏览学习。
③主题论坛
信息学奥赛主题论坛为学习者提供了讨论和交流的园地，是学习者相互学习、帮助、提高的重要场所。一个学习者，如果没有和别人讨论交流，只顾埋头苦读、闭门研究，是不可能成为信息学高手，不可能成为“大牛”的。所以，在信息学奥赛主题网站中，论坛的设立显得尤为重要。一般，主题论坛可以采用网上常用的“动网BBS”形式，既方便又实用。
④在线测试题库
在线测试（Online Judge）题库提供了丰富的各类试题及测试环境。学习者完成习题后将源程序递交到在线测试系统，系统会根据相关的测试数据对源程序进行评测，并返回结果。如果错误，系统还会提供相应的错误信息，以便学习者进一步修改。在线测试题库给信息学奥赛学习者提供了一个很好的评价系统。一般，在线测试题库应包括：用户管理、题库、评测系统、反馈及统计系统、公告栏等。
总的来说，信息学奥赛网站结构体系的设计，应遵循科学性、实用性、学习性、研究性的原则，充分考虑学习者的学习特点和教师的导学特点。下表1为通常的信息学奥赛主题网站结构设计方案。
表1: 信息学奥赛主题网站结构设计方案
信息学奥赛主题学习网站 主题知识库 编程语言学习 Pascal语言
C语言
C++语言
基本数据结构 栈和队列
串
树和图
排序与检索
高级数据结构 并查集
堆
哈希表和二叉搜索树
线段树
算法 枚举
贪心
递归与分治
递推
动态规划
数学方法 数论基础
组合数学
图论
计算几何
主题资源库 集训队论文
各地培训讲义
经验策略
解题报告
主题论坛
在线测试题库 用户管理系统
题库
在线评测系统
反馈及统计系统
公告栏
5、网站资源的准备和呈现
网站结构体系的设计完成后，就需要根据各个“提纲”或“目录”来收集和组织相应的资源。目前，互联网已经发展成一个海量的资源库，通过互联网，可以找到绝大部分信息学奥赛网站需要的资源，但是，如果所有的网站资源都来自于互联网，那建立起来的主题网站，只能是网上现有信息学奥赛网站的翻版。所以，在网站资源的准备和呈现的过程中，一定要注重“师生共建”的特点，特别是主题资源库，应该提供给学生一个展示成果、共享经验的平台。并且在平时的教学中，不断充实，使主题网站更具生命力。
6、页面设计和细节处理
一个好的主题网站，当然需要一个好的设计，但同时对于页面的美化和细节处理，也是必不可少的。信息学奥赛主题学习网站，吸引学生的不是优美的画面、花哨的图饰、动感的音乐，而是实实在在的知识、交流空间、训练试题，所以在处理页面时，应该注意简洁明了、美观大方的特点。
7、学生评价系统的设计
网络教学强调在线学习，强调利用网络作为自我评价的工具。主题学习网站是面向学习者自主学习和协作学习的网站，它必须为学习者设计出一套针对性强、难易程度适度、具有一定梯度的强化练习，以便让学生进行自我评价，达到对知识的意义建构。在信息学奥赛主题学习网站中，主要通过在线测试题库的方式，对学生的学习过程和学习结果进行评价，并及时给出反馈，做到评价和反馈的实时动态性。
三、基于主题式学习网站的教学实施
在信息学奥赛教学过程中，自主探究模式是常用的教学模式，其过程主要包括以下步骤。
步骤一：导入主题，确定目标。[4]
教师可以通过创设情境导入主题。例如，教师先提出一个问题让学生思考，学生经过分析发现用已有的知识不能很好地解决这个问题。这时，教师就可以提出一种新的解题思路。通过这样创设情境，教师就可以明确学习目标，为学生的学习提供明确的方向。
步骤二：依赖网站，自主学习。
教师在明确学习任务后，学生开始利用主题学习网站展开自主学习。学生在学习的过程中，可以随时通过编写例题程序来掌握和巩固学习内容，并通过解决教师在创设情境时提出的问题来达到应用的目的。在这个步骤中，教师应随时注意学生的学习情况，对有学习困难者应提供指导。
步骤三：利用资源，拓展学习。
信息学奥赛所涉及到的数据结构或算法在解决问题的过程中，其编程方式并不是固定不变的。它会根据不同的问题而千变万化，甚至会出现一些绝妙的优化和特定的处理方法，这也是信息学奥赛的魅力所在。学生在完成既定的学习任务后，可以在资源库中找一些相关的资料拓展学习，同时，应特别注重其他学习者的经验，如集训队论文，以便提高自身应用知识的能力。
步骤四：交流讨论，解答疑难。
学生在自主学习的过程中，肯定会出现很多问题需要帮助解决。教师可以选择较有代表性的问题组织讨论，有效引导，尽量在讨论交流中让学生自己解决问题。同时，应鼓励学生充分利用主题论坛加强讨论和交流。
步骤五：自我检测，评价反思。
在线测试题库提供了丰富的试题，学生可以通过解决与主题相关的问题来达到检测的目的。同时，对系统自动提供的反馈信息进行反思和研究，以便进一步巩固知识、修正学习方法，为今后的自主学习提供更好的学习策略。
四、小结
信息学奥赛与其他学科不同，有着自身的特点。在竞赛活动中，考验的是学生多方面的知识、能力和素养。主题式学习网站，为信息学奥赛的教学过程，提供了一个有效的教学方法。虽然主题式学习网站具有很多优越性，但不可否认，在具体的实施过程中还有很多的困难，如教师需要花费较多时间才能建立适合学生的信息学奥赛主题学习网站；对一些不熟悉网络环境，缺少必要的网络技术的学生，在学习过程中会产生技术困难等。但我们相信，随着教学理念的更新和信息技术的进步，主题式学习网站必定能在信息学奥赛教学过程中起到积极的作用。
参考文献
[1] 曹晓明. 基于网络的主题式学习的设计与实施. 北京师范大学现代教育技术研究所
[2] 乌美娜.《教学设计》.高等教育出版社.1994年
[3] 曾艳春. 资源型主题学习网站的建设与应用研究. 江西师范大学
[4] 李晓岩. 中小学主题学习网站功能与应用研究.　河北大学

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