基于翻轉(zhuǎn)課堂的C語言基礎(chǔ)與編程獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課教學(xué)實(shí)踐

楊焱超　熊盛武　饒文碧　袁景凌

摘要：鑒于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要采用教師課上講解、學(xué)生課下練習(xí)的方式，不能充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，文章采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對C語言獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，并對學(xué)生課外學(xué)習(xí)過程進(jìn)行監(jiān)督和分析。通過調(diào)查問卷和教學(xué)實(shí)踐表明采用基于翻轉(zhuǎn)課堂的C語言獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程有助于提高學(xué)生的實(shí)際編程能力和學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力，滿足個性化和開放式自主學(xué)習(xí)需求。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；C語言；獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課

1背景

C語言獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課是針對計算機(jī)專業(yè)大一學(xué)生的綜合性設(shè)計型必修課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力和軟件工程思想，提高計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生必備的編程實(shí)踐能力，并為后續(xù)專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)、研究和開發(fā)工作打下基礎(chǔ)。由于課堂上學(xué)時有限，在現(xiàn)有教學(xué)模式下，教師在上課過程中只是對知識點(diǎn)進(jìn)行一個大致講解，無法為學(xué)生提供個性化和有針對性的指導(dǎo)。該教學(xué)模式仍然是一種灌輸過程，一定程度上浪費(fèi)了有限的學(xué)時，沒有在課堂時間調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性并提高學(xué)習(xí)效率。另外，學(xué)生在課外完成實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題時，無法與教師進(jìn)行及時充分的交流，教師也不能及時監(jiān)控學(xué)生課外學(xué)習(xí)進(jìn)度，存在教學(xué)監(jiān)督和溝通的盲點(diǎn)。當(dāng)前，大一學(xué)生普遍覺得C語言一些概念比較抽象、難以理解，學(xué)生對編程不是很了解，學(xué)習(xí)積極性和主動性不高，實(shí)驗(yàn)效果不明顯。

翻轉(zhuǎn)課堂（flipped classroom/invertedclassroom），是一種基于在線教學(xué)資源的混合學(xué)習(xí)模式。在該教學(xué)模式中，學(xué)生作為知識的主體，在課前以自己最適合的方式利用網(wǎng)上數(shù)字資源完成自主學(xué)習(xí)；針對問題和難點(diǎn)在課堂上與老師和同學(xué)進(jìn)行互動討論和交流，完成知識的固化和深層次的理解。這種教學(xué)模式體現(xiàn)了以學(xué)生為中心、個性化教學(xué)的理念，有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

2基于翻轉(zhuǎn)課堂的C語言基礎(chǔ)與編程獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課教學(xué)

2.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

本課程學(xué)時共32學(xué)時，8次課。與課內(nèi)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不同，該課程的目標(biāo)就是要提升學(xué)生的計算思維能力，提高實(shí)踐應(yīng)用能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是項目驅(qū)動，對于大一新生來說，不僅要充分提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也要考慮學(xué)生的知識水平，故采用迭代開發(fā)使學(xué)生逐步開發(fā)一個小型的計費(fèi)管理系統(tǒng)。本實(shí)驗(yàn)迭代開發(fā)分7次任務(wù)，每次交付階段性成果是在上一次實(shí)驗(yàn)中迭代開發(fā)的。采用翻轉(zhuǎn)課堂與在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方式，如圖1所示，學(xué)生在每次實(shí)驗(yàn)課前進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，這些學(xué)習(xí)資源已經(jīng)由老師將學(xué)生要學(xué)習(xí)的內(nèi)容以視頻、課件等形式發(fā)布到在線學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題可發(fā)布在互動討論區(qū)，方便師生進(jìn)行共同討論。同時討論內(nèi)容所有學(xué)生可見，可以及時解決學(xué)生問題。在課堂上，教師針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程評估和實(shí)驗(yàn)中的共性問題，進(jìn)行知識點(diǎn)答疑和講解。對于容易混淆和答案不一的不確定性問題，組織1～2學(xué)時的小組討論。學(xué)生可以繼續(xù)在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師輔助指導(dǎo)、答疑。學(xué)生對知識的理解過程并不是一個“教師講授一學(xué)生被動接收”的傳遞活動，而是學(xué)生在自我學(xué)習(xí)探索中領(lǐng)悟知識，形成個人化的理解。這激發(fā)了學(xué)生的積極性，提升了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)效率。

2.2實(shí)踐教學(xué)過程

實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程設(shè)計如圖2所示，主要分為教師課前準(zhǔn)備階段，學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)階段，教師課堂教授和討論階段以及評估反饋階段，最終交付項目總結(jié)和成果匯報。其中，跟蹤實(shí)驗(yàn)過程、師生之間互動交流和對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的反饋貫穿到整個教學(xué)過程中。

1）教師課前準(zhǔn)備階段。

雖然翻轉(zhuǎn)課堂以學(xué)生為中心，但是對教師的引導(dǎo)要求較高。教師在學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)要進(jìn)行多方面的教學(xué)準(zhǔn)備和活動。

（1）創(chuàng)建該課程在線實(shí)驗(yàn)平臺：借助武漢理工大學(xué)計算機(jī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心已建設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)云平臺虛擬化實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為每個學(xué)生分配獨(dú)立虛擬實(shí)驗(yàn)空間，進(jìn)行在線仿真和實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可隨時隨地使用智能設(shè)備訪問該課程在線平臺，靈活利用碎片時間進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高自主學(xué)習(xí)的效率。

（2）制作并發(fā)布在線學(xué)習(xí)平臺的教學(xué)資源：教學(xué)資源包括教學(xué)課件、知識點(diǎn)電子書及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)視頻等。首先將實(shí)驗(yàn)大綱、每次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和階段實(shí)驗(yàn)任務(wù)發(fā)布到在線學(xué)習(xí)平臺，同時對實(shí)驗(yàn)所需掌握的知識點(diǎn)以電子書資源方式發(fā)布，并制作每次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)視頻。每次實(shí)驗(yàn)按內(nèi)容制作若干個不超過20分鐘的短視頻，視頻結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容講解和編程實(shí)現(xiàn)操作。

（3）跟蹤和互動：跟蹤學(xué)生在學(xué)習(xí)平臺中的學(xué)習(xí)過程，如學(xué)生查看每部分資源的時間和頻率，并對在線平臺討論區(qū)學(xué)生反饋的問題進(jìn)行答疑，進(jìn)行在線互動。

2）自主學(xué)習(xí)階段。

課前學(xué)生通過登錄網(wǎng)上在線平臺，查看老師發(fā)布的實(shí)驗(yàn)任務(wù)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)梳理，對于一些有疑問的知識點(diǎn)，可查看相關(guān)知識點(diǎn)電子書完成知識補(bǔ)強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻中有實(shí)操演練，學(xué)生按照視頻的操作步驟登錄虛擬實(shí)驗(yàn)空間完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。學(xué)生可以隨時登錄在線學(xué)習(xí)平臺完成自主學(xué)習(xí)，自由支配學(xué)習(xí)時間和學(xué)習(xí)進(jìn)度，有問題隨時通過在線互動討論區(qū)進(jìn)行師生間互動交流。

3）課堂答疑和討論階段。

（1）教師集中答疑：教師解答課前學(xué)生反饋的普遍、典型問題，對相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行講解。

（2）經(jīng)驗(yàn)分享：對于做得比較好的同學(xué)，輪流在班上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)分享。

（3）實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)：未完成實(shí)驗(yàn)的同學(xué)，課堂上繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方式可以選擇結(jié)對編程，學(xué)生自愿分組，每組2人，互相進(jìn)行討論和調(diào)試，完成實(shí)驗(yàn)。

（4）實(shí)驗(yàn)階段性驗(yàn)收和評估總結(jié)：在課堂上，教師采用開放的授課方式，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，學(xué)習(xí)需要完成的作業(yè)內(nèi)容，并進(jìn)行作業(yè)驗(yàn)收和評估。

4）總結(jié)和評估階段。

學(xué)生在每個迭代項目（一個實(shí)驗(yàn)部分）的學(xué)習(xí)過程中，提交階段性實(shí)驗(yàn)成果，最終提交項目驗(yàn)收版本。在課程最終驗(yàn)收環(huán)節(jié)，增加經(jīng)驗(yàn)交流分享和成果匯報，讓大家交流自己的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)過程。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程軌跡信息和學(xué)習(xí)成果，對學(xué)生進(jìn)行全方位的評估。

2.3教學(xué)過程監(jiān)控

基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式中，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)階段較長，教師需要對學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行把控。老師登錄課程學(xué)習(xí)平臺查看學(xué)生每個知識點(diǎn)和視頻的學(xué)習(xí)頻率、時長，了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)的完成情況和學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，通過這些過程數(shù)據(jù)自適應(yīng)地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，更有效地指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動。

3教學(xué)效果及評價

通過在C語言基礎(chǔ)與編程獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中引入翻轉(zhuǎn)課堂模式，靈活利用碎片時間進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高自主學(xué)習(xí)的效率，學(xué)生在實(shí)踐中取得了很好的教學(xué)效果。通過近兩個月的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生的編程能力得到很大提高，例如，在學(xué)習(xí)數(shù)組和鏈表前，學(xué)生往往不知道兩者之間的區(qū)別及使用場景，而通過翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)，學(xué)生們能夠根據(jù)實(shí)際場景選擇合適方式靈活運(yùn)用鏈表和數(shù)組及文件。大部分同學(xué)不僅完成了基礎(chǔ)功能，還實(shí)現(xiàn)了許多擴(kuò)展功能。通過對本學(xué)期上課學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，100%的同學(xué)認(rèn)為通過該課程比較熟悉新學(xué)習(xí)的VS2010開發(fā)工具；95%同學(xué)認(rèn)為通過這次實(shí)驗(yàn)已經(jīng)很熟悉C語言的開發(fā)環(huán)境；100%的同學(xué)認(rèn)為該課程對掌握C語言基礎(chǔ)知識和提高實(shí)際編程能力很有幫助；100%的學(xué)生認(rèn)為采用課前在線平臺自學(xué)+課上解答疑難問題和小組討論的學(xué)習(xí)模式比傳統(tǒng)教師課堂講授知識點(diǎn)，學(xué)生課下實(shí)驗(yàn)的模式更能提高自己的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率。

4結(jié)語

基于翻轉(zhuǎn)課堂的C語言基礎(chǔ)與編程獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與信息技術(shù)手段的整合，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了知識資源的共享，體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教學(xué)理念。通過將翻轉(zhuǎn)課堂引入到C語言實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和實(shí)際動手實(shí)踐能力得到提高，同時教師教學(xué)和工作效率得到了提高。下一步，我們將結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，對在線學(xué)習(xí)平臺海量的學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行全方位的跟蹤和引導(dǎo)，為學(xué)生提供個性化和細(xì)粒度的教學(xué)。

（編輯：孫怡銘）