“計(jì)算機(jī)語言C”課程研究性教學(xué)模式的探索

王荇，徐煜明，陳舜青，李曙英

(常州工學(xué)院計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院，江蘇常州213002)

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“計(jì)算機(jī)語言C”課程研究性教學(xué)模式的探索

王荇，徐煜明，陳舜青，李曙英

(常州工學(xué)院計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院，江蘇常州213002)

摘要：研究性教學(xué)模式是近年來教學(xué)改革研究的熱點(diǎn)，研究性教學(xué)不僅有助于深入理解與掌握知識(shí)技能，更有利于形成與發(fā)展創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力。結(jié)合近年的改革實(shí)踐，探討了研究性課堂和翻轉(zhuǎn)課堂混合型教學(xué)模式在“計(jì)算機(jī)語言C”課程中的實(shí)踐情況，對(duì)于研究性教學(xué)改革具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)反饋；教學(xué)設(shè)計(jì)

0前言

2015年1月，教育部頒發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》，要求積極推動(dòng)研究性教學(xué)、提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力[1]。C 語言在計(jì)算機(jī)科學(xué)中有著非常重要的地位，它不僅是其它眾多現(xiàn)代編程語言的基礎(chǔ)，也是業(yè)界應(yīng)用最多、最為廣泛的語言之一，在信息化教學(xué)環(huán)境中，C語言的教學(xué)目的重點(diǎn)不僅是C語言語法本身，更在于培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)這個(gè)工具為人類服務(wù)的工程實(shí)踐能力。作為全校理工科學(xué)生剛進(jìn)入高校的必修課，本課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維能力和實(shí)踐能力具有非常重要的作用[2]。

本文研究的主題就是改變現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)語言課程教學(xué)模式，改革知識(shí)傳授的方式，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟研究的方法與思路，使學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)在一種深層次的理解、高水平的思維下完成，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力、創(chuàng)新意識(shí)。

本課程研究性教學(xué)的研究過程中，借鑒了多個(gè)理論研究：①ARCS模型。1987年由美國佛羅里達(dá)大學(xué)的約翰·M·科勒(John M Keller)教授提出的一個(gè)激發(fā)與維持學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的模型[3]。②學(xué)習(xí)金字塔。美國緬因州的國家訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室研究成果，它用數(shù)字形式形象顯示了采用不同的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)者在兩周以后還能記住內(nèi)容(平均學(xué)習(xí)保持率)的多少[4]。③戴爾經(jīng)驗(yàn)之塔。美國視聽教育家戴爾1946年在《視聽教學(xué)法》中提出，教育教學(xué)應(yīng)從具體經(jīng)驗(yàn)下手，逐步升到抽象，有效的學(xué)習(xí)之路應(yīng)該充滿具體經(jīng)驗(yàn)。

1課程設(shè)計(jì)方案

1.1課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

1)學(xué)生不重視本課程。作為公共課，非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生對(duì)本門課程不重視，很多學(xué)生不完成作業(yè)或抄襲作業(yè)。由于教學(xué)條件的限制，坐在教室后面的學(xué)生看不清投影儀，索性就不認(rèn)真聽課。

2)課時(shí)少而考核要求高。本課程課時(shí)太少，而課程考核要求高，往年本門課的教學(xué)總是在教師趕進(jìn)度的狀況下完成。由于不做作業(yè)的學(xué)生不在少數(shù)，教師在課堂上既要把教學(xué)內(nèi)容講完后，又要再把課后習(xí)題全部講解清楚，上課師生互動(dòng)時(shí)間非常少。

3)學(xué)生自學(xué)能力較弱。學(xué)生在接受了多年灌輸式教育后，思維能力、分析問題能力越來越弱，不愿意或者不會(huì)去主動(dòng)分析思考問題，更不會(huì)與同學(xué)合作學(xué)習(xí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中太依賴教師，缺乏主動(dòng)性。大學(xué)教師需要改變目前學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力差的局面。

1.2總體設(shè)計(jì)方案

針對(duì)以上3個(gè)問題，本課程的研究性教學(xué)改革決定以傳統(tǒng)課堂教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的模式進(jìn)行，全方位地引入研究性教學(xué)理念。

首先，課堂上，以動(dòng)畫、視頻、學(xué)生實(shí)踐等形式描述C語言中各種抽象算法，讓學(xué)生體會(huì)將抽象問題形象化的方法，課堂中更多地引導(dǎo)學(xué)生在觀察動(dòng)畫同時(shí)抓住關(guān)鍵要素，幫助學(xué)生掌握分析問題寫出程序的方法和步驟，即重方法輕算法。

其次，課后圍繞課堂所講授內(nèi)容重點(diǎn)布置作業(yè)讓學(xué)生完成，在讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的方法能及時(shí)運(yùn)用。

最后，實(shí)踐課上，圍繞核心問題進(jìn)行討論，觀察學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)方法的掌握情況，并及時(shí)加以鞏固。

2研究性課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1第一堂課的設(shè)計(jì)

教師是知識(shí)的傳授者，這個(gè)思想已經(jīng)不適合目前教育現(xiàn)狀了。把教學(xué)內(nèi)容深入淺出地傳授給學(xué)生已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，教師要教授給學(xué)生的是學(xué)習(xí)方法而不僅僅是學(xué)習(xí)內(nèi)容，要讓學(xué)生提高的是學(xué)習(xí)能力而不是成績(jī)，這個(gè)理念必須貫穿于整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中。而第一堂課，對(duì)于師生來說都很重要，要讓學(xué)生在第一堂課就信任教師，重視這門課。

教學(xué)開始，首先設(shè)計(jì)了1款游戲，讓學(xué)生分組合作完成1道數(shù)學(xué)題，讓他們體會(huì)合作的樂趣，而教師只需要用1 min就可以用C語言完成此題，讓學(xué)生感受編程的奇妙。其次，再調(diào)試幾個(gè)能解決實(shí)際問題的C程序，讓學(xué)生感受編程源于生活、用于生活。再次，設(shè)計(jì)是在PPT中用問題形式讓學(xué)生了解這門課，并了解這門課的重要性。從次，向?qū)W生介紹學(xué)習(xí)金字塔和戴爾經(jīng)驗(yàn)之塔等一些學(xué)習(xí)理念，不僅讓學(xué)生了解主動(dòng)學(xué)習(xí)的重要性，還要讓學(xué)生去感悟更深層次的學(xué)習(xí)方法，將來研究性課堂和翻轉(zhuǎn)課堂的課程設(shè)計(jì)受經(jīng)驗(yàn)之塔的影響比較大，如果學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和教師的課程設(shè)計(jì)理念步調(diào)相一致，將來師生的合作將會(huì)更協(xié)調(diào)。最后，學(xué)生可以根據(jù)本次課的合作情況和將來的教學(xué)要求重新進(jìn)行分組，以后的視頻作業(yè)、課堂討論都要按組進(jìn)行。

2.2研究性課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)任務(wù)中C語言共有7個(gè)章節(jié)，其中第3章3種基本結(jié)構(gòu)、第4章數(shù)組、第5章函數(shù)大部分內(nèi)容用翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)法，其余內(nèi)容在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中引入研究性教學(xué)模式。課程的講授過程中，教師需要由淺入深地設(shè)計(jì)多個(gè)問題，涉及基本概念到如何辨析問題、理清思路、選擇方法和綜合應(yīng)用。

C語言的核心是算法，算法的教學(xué)設(shè)計(jì)中要注意培養(yǎng)學(xué)生觀察問題分析問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生找出解決問題的關(guān)鍵，幫助學(xué)生掌握寫程序的技巧。例如，C語言的冒泡排序，整個(gè)教學(xué)步驟是如下設(shè)計(jì)的：①先讓6個(gè)高矮不等的學(xué)生隨機(jī)排成1隊(duì)，進(jìn)行冒泡排序的第1趟排序，最高的學(xué)生排到最后去了，學(xué)生對(duì)冒泡排序有了個(gè)形象的認(rèn)識(shí)。②提出2個(gè)關(guān)鍵問題，6個(gè)人按由矮到高的順序排好需要排序幾趟，每趟排序多少次，學(xué)生可以先猜測(cè)一下。③讓學(xué)生看1個(gè)完整的冒泡排序的flash動(dòng)畫，對(duì)剛才提出的問題進(jìn)行驗(yàn)證。④這2個(gè)問題的答案就是雙重循環(huán)的循環(huán)條件，根據(jù)2個(gè)關(guān)鍵問題的答案引導(dǎo)學(xué)生一步步寫出程序。

課件中很多知識(shí)點(diǎn)后直接與課后習(xí)題掛鉤，這有益于學(xué)生圍繞同一主題進(jìn)行探索，而課后習(xí)題學(xué)生可以直接在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)部自主開發(fā)的軟件——C語言一體化教學(xué)平臺(tái)(見圖1)上完成，很方便。

圖1　自行研發(fā)的C語言一體化教學(xué)平臺(tái)

2.3研究性課堂如何選擇課堂問題

課堂提問對(duì)研究性課堂尤其重要，研究性課堂中所需要的問題，并非以數(shù)量取勝，而是以能否達(dá)成引導(dǎo)學(xué)生分析、整合應(yīng)用知識(shí)這類目標(biāo)為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

為了達(dá)到這些要求，本人經(jīng)常借用“四問題結(jié)構(gòu)”這種結(jié)構(gòu)化問題形式，詳述如下：①第1個(gè)問題。指出你的一個(gè)重要的概念、研究發(fā)現(xiàn)、理論或想法。這個(gè)問題需要學(xué)生提出重要的觀點(diǎn)，考察的是學(xué)生分析內(nèi)容的能力。②第2個(gè)問題。談一談為什么你認(rèn)為這個(gè)研究發(fā)現(xiàn)理論或想法重要?這個(gè)問題要求學(xué)生進(jìn)行反思，進(jìn)行批判性思考。③第3個(gè)問題。試著將你從這個(gè)活動(dòng)中所學(xué)應(yīng)用到生活中的某些方面，用案例說明。這個(gè)問題提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力。④第4個(gè)問題。你遇到了什么問題，你還想知道些什么？這一步是為了提高學(xué)生質(zhì)疑的能力。比如冒泡排序?qū)W完后，針對(duì)冒泡排序依次提了4個(gè)問題：寫這個(gè)程序的關(guān)鍵方法在哪里？為什么？舉個(gè)例子說明冒泡排序可以用在生活中的哪些環(huán)節(jié)？你有沒有看到過冒泡排序還有其他寫法？

2.4研究性課堂的教學(xué)活動(dòng)

研究性課堂的主要特點(diǎn)之一就是教學(xué)活動(dòng)豐富，本人經(jīng)常用到基于新西蘭奧克蘭大學(xué)約翰哈蒂教授研究的有效的教學(xué)活動(dòng)，即根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果來看哪些因素對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)有積極影響。約翰哈蒂教授的研究基于超過800個(gè)元的分析數(shù)據(jù)，超過5萬篇研究，研究樣本涉及的數(shù)據(jù)超過2千4百萬個(gè)學(xué)生。本人采納了其中影響因子排在前10位的一些有益活動(dòng)。

1)學(xué)生期望。學(xué)生是最能準(zhǔn)確預(yù)估自己的表現(xiàn)，學(xué)生的表現(xiàn)一旦超出自我的期待，將會(huì)對(duì)自己的學(xué)習(xí)能力信心大增。比如，在理論測(cè)試前，讓學(xué)生先寫出自己的目標(biāo)成績(jī)，以此用來激勵(lì)學(xué)生表現(xiàn)得更好。

2)干預(yù)反應(yīng)。在學(xué)習(xí)過程中觀察學(xué)生行為，有些學(xué)生學(xué)習(xí)節(jié)奏會(huì)比其他人慢一些，有些學(xué)生因?yàn)榍榫w或其他原因會(huì)發(fā)生些狀況，這時(shí)教師要進(jìn)行干預(yù)，進(jìn)行一對(duì)一的討論或課后的輔導(dǎo)。

3)課堂討論。設(shè)計(jì)一系列討論問題，分配足夠時(shí)間使討論能充分細(xì)致，學(xué)生可以自由表達(dá)自己的意見。

4)對(duì)學(xué)習(xí)能力一般的學(xué)生進(jìn)行全面的輔導(dǎo)。為他們專門組織一些學(xué)習(xí)材料，介紹學(xué)習(xí)工具和學(xué)習(xí)方法。對(duì)學(xué)生進(jìn)行基于學(xué)習(xí)方法上的鍛煉，其作用是比較大的。

5)反饋。反饋應(yīng)是總結(jié)—回應(yīng)—引導(dǎo)。要經(jīng)常問學(xué)生，多從學(xué)生那里獲取反饋，創(chuàng)建歡迎學(xué)生出錯(cuò)的課堂氛圍。對(duì)于學(xué)生的表現(xiàn)，也經(jīng)常給予反饋，這個(gè)反饋不是總說不錯(cuò)、很好，而是告訴學(xué)生哪些方面有進(jìn)步，哪些地方存在問題。

3翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)

3.1翻轉(zhuǎn)課堂介紹

“翻轉(zhuǎn)課堂”是對(duì)傳統(tǒng)的“課上講授、課下作業(yè)”教學(xué)模式的翻轉(zhuǎn)，它通過借助現(xiàn)代教育技術(shù)手段預(yù)先錄制授課視頻來取代傳統(tǒng)的課堂知識(shí)講授，并在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行共享，要求學(xué)生課前自主觀看學(xué)習(xí)，然后利用課堂時(shí)間集中解決學(xué)生在觀看視頻時(shí)所產(chǎn)生的困惑和疑問，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化[5]。課堂則變成師生互動(dòng)的場(chǎng)所，用于解答疑惑、協(xié)作探究、匯報(bào)討論等活動(dòng)。張金磊等[6]根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵以及建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)理論，在Talbert的翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，構(gòu)建出如圖2所示的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型。

圖2　翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型

3.2翻轉(zhuǎn)式課堂課前任務(wù)單設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)視頻前，要設(shè)計(jì)難度適中的選擇題、程序設(shè)計(jì)題或其他任務(wù)讓學(xué)生在看完視頻后討論完成，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生討論是因?yàn)榻?jīng)過討論和闡述會(huì)讓學(xué)生更牢固地掌握知識(shí)點(diǎn)。

作業(yè)的布置要經(jīng)過周密的分析和設(shè)計(jì)，所以每次課程都要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的深淺、層次和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)“課前任務(wù)單”，任務(wù)單的設(shè)計(jì)還需注意充分考慮學(xué)生的情況，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，要有一定難度，并允許學(xué)生犯錯(cuò)，學(xué)習(xí)本身就是犯錯(cuò)糾錯(cuò)的過程，要重視的是學(xué)習(xí)的過程，而不是結(jié)果。

最關(guān)鍵的是想辦法讓學(xué)生課前完成任務(wù)單，本人用了以下幾個(gè)方法：①在用學(xué)生課前作業(yè)作為案例在課堂講解，學(xué)生看到自己的作業(yè)被以這樣有意義的方式使用，會(huì)更加愿意配合教學(xué)。②計(jì)入課程成績(jī)，占到30%，代替考勤分，在評(píng)分量規(guī)上體現(xiàn)努力程度比做對(duì)題更重要。③提供學(xué)生遇到困難的求助平臺(tái)，學(xué)生遇到問題時(shí)候可以在網(wǎng)上問老師和同學(xué)。

3.3翻轉(zhuǎn)式課堂視頻制作

本人選擇Camtasia Studio軟件錄制視頻，視頻的制作注意點(diǎn)很多。首先，畫面要能引起學(xué)生的注意，本人制作了大量flash動(dòng)畫或PPT動(dòng)畫來描述算法，很受學(xué)生歡迎。更重要的是視頻的內(nèi)容要利于學(xué)生理解，并能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考分析。本人參考了ARCS模型理論，課件上的例題或知識(shí)點(diǎn)講述的方法盡量和學(xué)生學(xué)過的知識(shí)或生活中的應(yīng)用相聯(lián)系，讓學(xué)生覺得程序設(shè)計(jì)不是那么抽象。另外，本人在視頻中注意和學(xué)生交流，讓學(xué)生感覺老師就在身邊，提出問題的也能激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。最后，及時(shí)收集整理學(xué)生觀看視頻的反饋意見，學(xué)生沒有搞明白的知識(shí)點(diǎn)更需要及時(shí)在課堂學(xué)習(xí)中強(qiáng)調(diào)。

3.4翻轉(zhuǎn)式課堂的課堂設(shè)計(jì)

3.4.1翻轉(zhuǎn)式課堂步驟

課前要了解學(xué)生自學(xué)情況，制作好“課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)單”，保證課堂環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣。

課堂教學(xué)大概分4步：①檢測(cè)自主學(xué)習(xí)成效。檢測(cè)的目標(biāo)是為了讓學(xué)生體驗(yàn)自主學(xué)習(xí)的成就感，所以檢測(cè)題的難度不能超過任務(wù)單上給出的任務(wù)。②進(jìn)階作業(yè)。進(jìn)階作業(yè)要有一定的梯度性，要能發(fā)揮學(xué)生的潛能。③協(xié)作探究。進(jìn)階作業(yè)或?qū)嶒?yàn)中學(xué)生會(huì)有困惑，這些疑難問題需要學(xué)生通過協(xié)作的方式去解決。這里可以采用同伴教學(xué)法、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法。學(xué)生需要學(xué)會(huì)觀察事物的現(xiàn)象，分析問題，分析自己所收集的數(shù)據(jù)，找到解決問題答案。這個(gè)階段教師不要直接答疑，而是提供給學(xué)生解決問題的支架，引導(dǎo)學(xué)生一步步走向解決問題的方法。④展示。第3階段學(xué)生協(xié)作探究的結(jié)果如何，需要在這一階段每組派代表展示。展示不是學(xué)生簡(jiǎn)單地將結(jié)果拿出來，而是要包括解題過程或解題要點(diǎn)的質(zhì)疑、闡釋，根據(jù)學(xué)習(xí)金字塔，主動(dòng)學(xué)習(xí)中的“教授他人”方法學(xué)習(xí)內(nèi)容保存率是最高的。特別要注意的是整個(gè)過程中教師需盡量少講，而是引導(dǎo)學(xué)生去講去討論。當(dāng)然，這4步不是固定不變的，而是相輔相成的。

3.4.2翻轉(zhuǎn)式課堂如何組織課堂小組活動(dòng)

組織學(xué)生開展小組活動(dòng)是教學(xué)中重要的策略，設(shè)計(jì)與實(shí)施良好的教學(xué)活動(dòng)能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，從而更有效地掌握知識(shí)和技能。

為了保證小組活動(dòng)能按預(yù)期的軌道正常進(jìn)行，每次課堂小組活動(dòng)都必須充分準(zhǔn)備，包括設(shè)計(jì)好課堂活動(dòng)任務(wù)，明確活動(dòng)預(yù)期，制定活動(dòng)規(guī)則，規(guī)劃好活動(dòng)時(shí)間，提供學(xué)生活動(dòng)所需的材料以確保學(xué)生在活動(dòng)過程中獲得充分的支持等。小組活動(dòng)展開后，課堂不再是枯燥無味地聽講解，而是討論、爭(zhēng)辯。研究性課堂教學(xué)活動(dòng)也可以用于翻轉(zhuǎn)課堂中，豐富的教學(xué)活動(dòng)會(huì)讓學(xué)生變得活躍而投入。

4結(jié)語

研究性教學(xué)，無論翻轉(zhuǎn)課堂還是傳統(tǒng)課堂，其基本過程都是圍繞問題情境的教學(xué)交互過程[7]。本課題的改革理念和實(shí)施措施不僅使學(xué)生的知識(shí)比過去更加扎實(shí)，學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力都得到了明顯提高，而且對(duì)于專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)、落實(shí)高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教改工程有著重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。在今后的工作中，將根據(jù)反饋意見不斷改進(jìn)教學(xué)思路，設(shè)計(jì)并完善適合學(xué)校實(shí)際情況的研究性課堂模型與翻轉(zhuǎn)課堂模型，以期通過具體的實(shí)踐為大學(xué)計(jì)算機(jī)公共語言課程的教學(xué)改革尋找新的途徑和突破口。

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責(zé)任編輯：周澤民

Exploration of the Research Teaching Mode for ″Computer Language C″ Course

WANG Xing，XU Yuming，CHEN Shunqing，LI Shuying

(School of Computer Information & Engineering,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213002)

Abstract：Research teaching mode is a hot interest among the teaching reform researches in recent years.Research teaching can not only help understand and master knowledge and skills but also help in the formation and development of innovative thinking and innovation ability.This paper,combining with the reform practice and exploration in recent years,discusses the practice of the mixed teaching mode of research classroom and flipped classroom in the course of computer language C,which is of reference to research teaching-oriented reform.

Key words：research teaching;flipped classroom;teaching feedback;teaching design

中圖分類號(hào)：G420

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671- 0436(2016)01- 0085- 05

作者簡(jiǎn)介：王荇(1978—)，女，碩士，講師。

基金項(xiàng)目：江蘇省高等教育教改研究立項(xiàng)課題(2013JSJG049);常州工學(xué)院教學(xué)改革研究課題(A3-4403-4-005)；常州工學(xué)院委托課題(A3-4404-14-011)

收稿日期：2015- 06-29

doi:10.3969/j.issn.1671-0436.2016.01.019