计算机科学中的项目学习—500多个项目回顾外文翻译资料

计算机科学中的项目学习—500多个项目回顾

摘 要

基于项目的学习（PjBL）已成为技术学科广泛使用的教学方法。在过去十年中，我们使用 PjPL 的经验揭示了一幅非常复杂的图景。一方面 PjPL 确实有好处，另一方面众多项目的处理极其复杂，结果的评估很难标准化。在学生的认知中，通过项目进行教学经常被证明是混乱的。显然，成果表明项目的结果在很大程度上取决于教师的主观观点。大多数教师都同意使用PjPL教学具有许多优势，尤其是在计算机科学领域。学生能够应用他们的技术知识，获得编程的实用技能，参与团队流程，在某些情况下甚至理解项目管理中的软性因素。然而，当尝试将标准化框架应用于教学环境中的IT 项目时，他们的行为非常奇怪。在计算机科学中常规使用 PjPL 十多年后，作者试图确定此类项目的关键成功因素。可以确定的四个关键因素有：

1. 学生不是经验丰富的项目经理，在项目的早期阶段经常遇到问题。
2. 学生实际完成项目的动机在低值和极高值之间存在差异。
3. 教师与学生之间的互动，取决于一些因素，比如某位教师在某个特定项目中的具体经验，或是害羞地很早就提出看似愚蠢问题的学生。
4. 项目或项目理念的起源。

关键词：项目学习，计算机科学，动机

1 引言

UAS Technikum Wien 的教师采用多种教学方法来支持学生的学习表现。传统的教学形式和知识转移，例如传统的讲座，是通过更加自我负责和活跃的学习形式来完成的。主要原因之一是学生不仅能通过听力学习，还能通过面对和处理学习内容来学习。这既促进了学习的乐趣，又促进了向专业实践的转移。此外，可以说，没有最好的教学方法。因此，混合教学方法可以更好地作为考虑特定的框架条件。

选择相应的教学方法时要考虑学生的学习先决条件以及特定主题的性质（例如事实知识、行动知识）和预期的资格。因此有很多不同的教学方法，例如

• 传统讲座
• 项目、案例研究和商业游戏
• 实践和实验室工作
• 自组织学习，特别是基于项目的学习
• 混合式学习
• 与小团体的培训和讲习班
• 多样化的学习，例如临时讨论小组，一分钟论文
• 由学生自己主持的小组会议

由各自的方法决定教师承担不同的教学角色：有时他们认为自己是指导学生个人学习路径的教练，有时他们认为自己是专家，并以更具体的学科方式进行咨询。

一般来说，自组织学习指的是学生广泛组织的所有学习形式自主学习的学习过程。他们可以影响

• 学习目标和学习内容
• 学习方式和学习步骤
• 组织形式、学习伙伴和时间预算
• 反馈与专家支持的方式和数量

根据学习目标、时间框架和特定的学习先决条件，学生可以使用不同的开放区域。有时教师指定目标和学习内容是合理的；有时这可以交给学生。自组织的学习过程并非没有预设。一方面，它需要最低限度的学生能力来控制和组织自己，另一方面，它需要教师的能力来给学生提供建议。

基于项目的学习作为自组织学习的变体之一，侧重于一个临时性的项目，在该项目中学生能够根据工作经验，主要是跨学科地完成一项具体任务。此外，学生还可以贡献自己的能力和愿望。至少基于项目的学习符合一些重要的教学原则：

• 情境相关性：内容是根据具体的当前或未来情况安排的。
• 行动相关性：内容为具体行动提供帮助和方向。
• 科学相关性：内容以知识水平以及各自科学学科的主题和方法为导向。
• 案例相关性：内容是精选或用几个典型案例来描绘知识丰富性的。（如代表类似问题）
• 结构相关性：内容还体现知识结构，例如基本思想、理论要素、模型、解释方案等。

2 计算机科学中基于项目的学习

因此，基于项目的学习（PjBL）已成为许多技术学科广泛使用的教学方法。乍一看，项目教学似乎既简单又可取。然而，在过去十年中，我们使用 PjPL 的经验揭示了一幅非常复杂的图景。一方面 PjPL 确实有好处，另一方面众多项目的处理极其复杂，结果的评估很难标准化。在学生的认知中，通过项目进行教学经常被证明是混乱的。显然，成果表明项目的结果在很大程度上取决于教师的主观观点和背景。

表2-1 计算机科学中基于项目的学习（学士）

在硕士多媒体和软件工程课程中，PBL也发挥着重要作用。第一学期的一个大型项目是课程的一部分。硕士论文在第二学期完全作为一个项目进行。

表 2-2 多媒体与软件工程中基于项目的学习（硕士）

3 基于问题的学习的困难

大多数教师都同意使用PjPL教学具有许多优势，尤其是在计算机科学领域。学生能够应用他们的技术知识，获得编程的实用技能，参与团队流程，并在某些情况下理解项目管理中所谓的软性因素。然而，当尝试将标准化框架应用于教学环境中的IT项目时，他们的行为非常奇怪。在计算机科学中常规使用 PjPL 十多年后，作者试图确定此类项目的关键成功因素。可以确定的四个关键因素有：

1. 学生不是经验丰富的项目经理，在项目的早期阶段经常遇到问题。这些不可预见的问题需要时间来解决，而这些时间不能用于项目它本身。
2. 学生实际完成项目的动机在低值和极高值之间存在差异。
3. 教师与学生之间的互动，取决于一些因素，比如某位教师在某个特定项目中的具体经验，或是害羞地很早就提出看似愚蠢问题的学生。
4. 项目或项目理念的起源。

似乎严重影响学生对项目主观感受的因素之一是项目或项目理念的起源。因此，作者试图找出这两种类型项目之间的差异（项目理念（a）来自学生的环境；（b）UAS的目标）

4 基于问题的学习取得非凡的成果

如果学生提出项目，学生的积极性非常高[2]。在应用科学大学——Technikum Wien多年以来，一群学生正在开发一个复杂的机器人系统（' Vienna Cubes' 见 http://cubes. technikum-wien.at).该项目是该大学最有趣的PBL项目之一，甚至来自许多不同学位课程的学生都参与其中。该项目的结果是非凡的。其连续三年在机器人足球世界锦标赛F180联赛的 RoboCup (http://www.robocup.org) 中杀入四分之一决赛。这意味着该团队正在世界上最好的 8支球队中进行比赛。

图 4-1 学生编程机器人踢足球

5 学生对 PjPL的反馈

课程结束后，学生给出反馈。反馈本身是匿名进行的，目前没有关于学生参与的项目的数据可供教师使用。然而，仔细观察反馈显示，许多学生倾向于这样说：“我们喜欢项目讲座，因为我们可以开发自己的软件项目。”

此外，反馈是匿名的，也不是强制性的。教师不能强迫学生填写表格。如果学生决定不提供任何反馈，则无能为力。根据主要未知的原因，反馈率从所有学生的10%到大约60%不等，这个和一些与学生的谈话给出了提示。大多数反馈是由对PjPL课程非常满意或对它非常不满意的学生给出的。非常有趣的是，大约95%的学生似乎非常喜欢PjPL课程。对老师来说更重要的是，几乎所有的学生都表示他们在这个项目中学到了很多东西。

6 项目理念的起源

许多由学生自己提出想法的项目都非常成功。为了更深入地了解关于项目起源的备注的统计分析，我们进行了统计分析。乍一看，人们可以假设，参与源于学生想法的项目的学生应该比参与教师建议的项目的学生得分更高。

目前有500多个项目的数据可用。在这些项目中，涉及计算机科学课程第三和第四学期446名学生的132个项目已被纳入研究。

已经完成了二年级学生的选择，以确保数据池更加同质化。一年级的学生被排除在外，因为许多学生，尤其是第一学期的学生似乎害怕提出自己的想法。相反，已经在其他环境中做过项目工作的学生对自己的想法非常感兴趣。然而，这第二组当然不同于第一组，因此使得统计分析非常困难。三年级学生被排除在外，因为只有大约 60% 的可靠数据可用于项目的起源。

7正式项目成果的统计分析

数据的统计分析见表7-1：项目分为两组。 226名学生参加了由学生自己提出想法或项目本身的项目。几乎相同数量的学生，即 220 人参加了教师提供的项目。然而，即使这组学生也可以从建议的项目中进行选择。因此可以假设几乎所有的学生都参加了他们喜欢的项目。这是关于动机问题的一个非常重要的事实[3]。只有当学生主要由内在动机驱动时，才能期望取得优异的成绩。此外，斯皮策还说：“人类是受自然驱使的”。他强调了合适的学习任务的作用，并对其进行了修正：“大学在大多数科目中都有课程，这些课程不适合主要非常有动力的学生”[1]。

表 7-1 项目来源的统计分析