结构化课程理论

第一编 导论

第一章 绪论

一、结构化课程研究的问题域

二、结构化课程研究的方法论

三、结构化课程研究的基本结论

第二编 结构化课程原理

第二章 课程结构的基本原理

一、课程结构的概念

(一)结构的概念

(二)课程结构的概念

二、课程结构的三个维度

(一)课程理解的范式

(二)课程规范

(三)课程资源

三、本章小结

第三章 课程行动的基本原理

一、课程行动的概念

二、课程互动的三个维度

(一)课程沟通

(二)课程规训

(三)课程权力

三、本章小结

第四章 课程结构与课程行动之关系的基本原理

一、对客体主义(objectivism)的批判——兼对结构主义课程观的批判(强结构弱行动)

(一)结构主义课程观的理论逻辑

(二)结构主义课程观批判

二、对主体主义(subjectivism)的批判——兼对存在体验课程观的批判(强行动弱结构)

(一)存在体验课程观的理论逻辑

(二)存在体验课程观的主体主义批判

三、课程结构与课程行动关系的重构

(一)课程结构是课程行动的媒介

(二)课程结构是课程行动的结果

(三)课程结构与课程行动发生关系的中介：结构化模态

四、本章小结

第三编 结构化课程原理的应用

第五章 应用1：师定课程向经验课程的转化过程

一、师生之间的课程沟通过程

(一)学生对师定课程的理解过程

(二)课程意义的生成过程

(三)课程理解范式的再生产过程

二、师生之间的课程规训过程

(一)学习行为“应该如何”的塑造过程

(二)学习规范的再生产过程

三、师生之间的课程权力运作过程

(一)课程决策的制定阶段：教师做决策和教师不做决策

(二)课程决策的实施阶段：学习资源的部署与学习监控

(三)课程决策的评估阶段：对学生的奖励与惩罚

四、本章小结

第六章 应用2：教师专业发展的实践模式

一、教师专业发展的三维实践模式

(一)教师专业发展作为一种对话过程

(二)教师专业发展作为一种规训过程

(三)教师专业发展作为一种权力过程

二、教师专业发展的动力机制

(一)教师专业发展的外在作用力：课程结构

(二)教师专业发展的内在作用力：交换需要

三、本章小结

参考文献2100433B

结构化课程理论内容简介

《结构化课程理论》是一部致力于课程与教学理论建设的专著，以吉登斯的结构化理论为方法论，以“课程结构与课程行动之间关系”为问题域，以构建结构化课程理论为目的。《结构化课程理论》共分三编：第一编，导论，主要对结构化课程研究的问题、方法和基本结论做一简要介绍。第二编，结构化课程原理。第三编，结构化课程原理的应用，具体分析了“师定课程向经验课程的转化过程”和“教师专业发展的实践模式”。

结构化课程理论作者简介

杨道宇，男，汉族，1978年生，河南商丘人，现为渤海大学讲师，硕士生导师，教育学博士，主要研究方向为课程哲学。2004—2010年在哈尔滨师范大学课程与教学论专业攻读硕士、博士。2010年进入北京师范大学教育学博士后流动站工作。近三年来，在《比较教育研究》、《中国教育学刊》、《教育与经济》、《教育研究与实验》等国家核心期刊上发表论文20余篇，出版专著2部，主持省部级课题3项。

一般认为此理论最早是在1966年科拉多·伯姆及朱塞佩·贾可皮尼（Giuseppe Jacopini）的论文中提出 。大卫·哈雷尔在1980年曾提到这篇论文广受认可，尤其在结构化程序理论的支持者中。哈雷尔也提到“由于其论文比较技术的风格，因此较常被引用，较少人真正详读过内容。”，在看了1980年以前的大量论文后，哈雷尔认为结构化程序理论被错误诠释为一个结果较简单的大众定理（folk theorem），而此结果可以追溯到冯·诺依曼及斯蒂芬·科尔·克莱尼现代计算理论的论文。

哈雷尔也提到较通用的“结构化程序理论”名称是在1970年代初由哈伦·米尔斯提出。

结构化程序理论单一while循环的大众定理版本

此版本的定理将原来定理中的程控流程改为一个while循环，模拟在原来非结构化的程序中，程序计数器走过所有可能标记（流程图方块）的情形。哈雷尔将此版大众定理的源头追溯到两篇论文，一篇是1946年描述冯·诺伊曼结构，用单一while循环说明程序计数器的运作原理，哈雷尔也注意到大众定理中用到的单一循环基本上可以提供冯·诺伊曼式电脑运行流程的操作语义。。另一篇更早期的论文则是斯蒂芬·科尔·克莱尼1936年的正规形式定理（Kleene's T predicate）论文。

高德纳批评这种转换后的结果类似以下的伪代码，重点是在此转换中完全破坏了原程序的结构。Bruce Ian Mills也有类似的看法：“块状结构的精神是其风格，不是使用的语言。利用模拟冯·诺伊曼结构的方式，可以将任何一个面条式代码转换为块状结构的语言，但它面条式代码的本质没有改变。”

p:=1;
whilep>0dobegin
ifp=1thenbegin
进行流程图的步骤1;
p:=流程图的步骤1之后的步骤编号（若没有后续步骤，数值为0）;
end;
ifp=2thenbegin
进行流程图的步骤2;
p:=流程图的步骤2之后的步骤编号（若没有后续步骤，数值为0）;
end;
...
ifp=nthenbegin
进行流程图的步骤n;
p:=进行流程图的步骤n之后的步骤编号（若没有后续步骤，数值为0）;
end;
end.

结构化程序理论伯姆及贾可皮尼的证明

伯姆及贾可皮尼的证明是以流桯图的结构归纳法为基础，由于用到图模式匹配，其证明在实务上不能当作是程序转换算法，因此开创了此一领域的研究。

结构化编程理论基础

结构化程序理论可做为结构化编程的理论基础，结构化程序理论中提到利用顺序、选择及重复这三种组合程序的方式，可以表示所有可计算函数。上述的三种结构已足以表示CPU中的指令周期，也可以表示图灵机的运作，以此观点来看，处理器所执行的指令可视为是某种“结构化程序”，虽然整个程序可能不是一个结构化程序。一般都认为结构化程序理论是归功于伯姆和贾可皮尼于1966年发表的论文，其中一个原因可能是戴克斯特拉引用过此论文。结构化程序理论未提及如何撰写结构化程序，也没有提到结构化程序的分析，后来1960至1970年代时，戴克斯特拉、罗伯特·弗洛伊德、东尼·霍尔等计算机科学家在此领域有许多的贡献。

结构化编程争议

结构化编程中一项重要的原则是减少甚至禁止goto指令的使用，不过不是所有计算机科学家都赞成禁止使用goto指令。高德纳赞成程序设计时需考虑可读性，但他不赞成禁用goto指令。在其1974年发表的论文《使用goto指令的结构化编程》（Structured Programming with Goto Statements）中，他提出了一些程序，使用goto指令可以使得程序更清楚而有效率，也不会牺牲程序的可读性。高德纳提出了一个较松的结构限制要求：将程序以流程图表示，前进的分支在流程图的左侧，倒退的分支在流程图的右侧，所有分支均不得交叉。

结构化编程在1970年有很大的进展，IBM的研究员哈伦·米尔斯（英语：Harlan Mills）将结构化编程应用在纽约时报研究档案索引系统的开发，此计划相当成功，因此许多公司开始使用结构化编程，不过戴克斯特拉评论米尔斯使用的方式和一些已发表论文中的方式不同。

到1987年时在计算机科学领域仍有针对结构化编程的争论，弗兰克·鲁宾发表了一篇论文《“goto有害论”是有害的》（GOTO considered harmful' considered harmful），引发许多的反对，戴克斯特拉本人也批评鲁宾及其追随者的论点。

结构化编程影响

在二十世纪末时绝大多数的计算机科学学者均已同意使用结构化程序设计的好处，原来缺乏程序结构的高阶编程语言（如FORTRAN、COBOL及BASIC）也都已加入此特性。

因为伯姆及贾可皮尼建构的方式过于复杂，因此此证明没有回答结构化编程是否适用于软件开发的问题，而是引发了后续相关的讨论及争议。在两年之后的1968年，艾兹赫尔·戴克斯特拉就提出著名的“GOTO有害论”。

有些学者试图使伯姆及贾可皮尼的研究结果更加纯粹，因为其论文中没有用到从循环中间跳出循环的break及return指令，因此学者认为这是不好的实现方式，学者们鼓励每一个循环都只能有唯一的结束点，这种设计观点集成到1968至1969年开发的Pascal中。从1969年到1990年代中期，学校常用Pascal来讲授编程语言入门课程。

爱德华·尤登注意到1970年代时在有关是否用自动化方式改写非结构化程序一事，有二元对立的观点，反对者认为需要以结构化程序的方式去思考，而非一味改写，而赞成者的论点是这类的修改实际上可以改善大部分已有的程序。最早提出自动化改写程序概念的有1971年Edward Ashcroft及Zohar Manna的论文。

直接应用伯姆及贾可皮尼定理可能要引入额外的局部变量，也可能产生代码重复的问题，后者也称为loop and a half problem。Pascal受到这些问题的影响，依照埃里克·S·罗伯茨的实验研究，学习程序设计的学生难以用Pascal设计正确代码来解决简单的问题，其中甚至包括从数组中找寻一个元素的问题。一篇1980年由Henry Shapiro进行，而后被被罗伯茨引用的研究指出，若只用Pascal提出的流程控制指令，只有20%的人的解答是正确的，但若允许在循环中直接加入return的话，所有人都写出了正确的答案。

S. Rao Kosaraju在1973年证明只要允许可以从任意深度循环中多层次跳出，就可以将程序转换成结构化编程，而不用引入额外的变量。而且Kosaraju证明了存在一个严格的程序层次结构（现在称为Kosaraju层次结构），针对任一整数n，存在一个程序，其中包括深度n的多层次跳出，而且在不引入额外变量的条件下，无法用深度小于n的跳出来实现。Kosaraju称这种多层次跳出结构源于BLISS语言。BLISS语言中的多层次跳出形式为leave label，实际上在BLISS-11版本中才引入到BLISS中，原始的BLISS只有单一层次的跳出。BLISS语言家族不提供无限制的跳转指令，Java语言后来也引入类似BLISS语言中的多层次跳出指令。

Kosaraju的论文中有另一个较简单的结论：若程序可以在不用额外变量（及多层次的跳出）下化约为结构化程序，其充份必要条件是程序中没有一个循环有二个或二个以上的结束点。简单来说，此处Kosaraju定义的化约是指用相同的“基本动作”及判断，计算相同的函数，但是可能用不同的控制流程（此处的化约比伯姆及贾可皮尼定理中提及的范围要窄）。受到这个结论的启发，Thomas J. McCabe在他引入循环复杂度的论文中的第四部分，描述了对应非结构化程序控制流图（CFG）的Kuratowski定理。使控制流图变得无法结构化的最小子图是：

• 从循环测试以外的地方跳出循环

• 直接跳跃到循环中

• 直接跳跃到一个判断分支之中

• 直接跳出一个判断分支

McCabe发现上述这些子图不是彼此独立的，程序无法结构化的充份必要条件是控制流图中有子图有上述四种条件中的三种（或三种以上）。McCabe也发现若非结构化的程序中包括其中四个条件中的一个，它一定还会包含另一个。这也是非结构化的程序流程会纠结到类似意大利面的原因。McCabe也提供一个量化方式，说明一个程序和理想结构化程序之间的距离，并称其为本质复杂度。

到1990年为止，学者们提出许多消除既有程序中跳转指令，但又维持大部分控制架构的方式，也提出许多标示程序等价的方式，这些方式比简单的图灵等价要严格，以免造成类似上述大众定理般的转换结果。这些等价标示的严格程度指定了所需控制流结构的最小集合。1998年Lyle Ramshaw在ACM期刊的论文进行了相关的调查，也提出了自己的方法 。Ramshaw的算法也用在Java反编译器中，因为Java虚拟机有分支指令，以位移来表示分支跳转的目标，但高级的Java语言只有多层次的break及continue指令。Ammarguellat在1992年提出一种转换方式，回到强制单一结束点的作法。