任務(wù)驅(qū)動(dòng)+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在程序設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用

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隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)服務(wù)等新技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)與醫(yī)藥領(lǐng)域的結(jié)合越來越密切。在這種背景下，醫(yī)學(xué)生除需要掌握計(jì)算機(jī)基本操作外，還需要掌握基本編程技能[1]，能夠使用一種語言編寫有應(yīng)用價(jià)值的簡(jiǎn)單程序，方便醫(yī)藥行業(yè)使用。

開設(shè)程序設(shè)計(jì)類課程的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、計(jì)算思維能力和解決實(shí)際問題的能力。很多醫(yī)學(xué)院校為學(xué)生開設(shè)程序設(shè)計(jì)類課程，比如C++、VB、C#等。筆者在多年的教學(xué)實(shí)踐中體會(huì)到，如果不考慮醫(yī)藥專業(yè)特點(diǎn)，只是簡(jiǎn)單地把計(jì)算機(jī)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)語言從計(jì)算機(jī)專業(yè)搬到醫(yī)藥專業(yè)教學(xué)中，就不可能取得很好的教學(xué)效果。因此，在程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)中，我們不斷改進(jìn)教學(xué)方法，努力提高教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)進(jìn)行了一些有益的嘗試，如將翻轉(zhuǎn)課堂和任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法結(jié)合進(jìn)行混合式教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果。

1 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法實(shí)施中存在的問題

在《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法。每章精選一些有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的、經(jīng)典的、具有趣味性的任務(wù)實(shí)例，讓學(xué)生在完成任務(wù)實(shí)例的過程中掌握新的知識(shí)點(diǎn)，達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)。這種教學(xué)法應(yīng)用兩年多以來，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)效果。但是，課程學(xué)習(xí)還是“課堂學(xué)習(xí)”和“教師為主導(dǎo)”，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，在具體實(shí)施過程中還存在以下問題。

1.1 教學(xué)過程本末倒置，把困難留給了學(xué)生

《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)語言類課程。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師課堂講解的語法規(guī)則相對(duì)簡(jiǎn)單，容易理解，而學(xué)生需要課后完成的任務(wù)相對(duì)較難，并且還會(huì)遇到各種問題。因此就導(dǎo)致在學(xué)生最需要教師給予幫助、輔導(dǎo)的時(shí)候，教師不在身邊，把困難留給了學(xué)生。

1.2 課后任務(wù)的完成缺乏監(jiān)管，任務(wù)完成質(zhì)量欠佳

因?qū)W生本身的專業(yè)知識(shí)、專業(yè)能力的限制，完成任務(wù)需要很多時(shí)間。課后在沒有教師的幫助和監(jiān)管下，完成的任務(wù)往往質(zhì)量不佳。有些同學(xué)因感覺難度大而放棄任務(wù)，有些同學(xué)直接抄襲同學(xué)或網(wǎng)絡(luò)上的答案，長(zhǎng)期下去將導(dǎo)致學(xué)生慢慢失去對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程的興趣。

1.3 教學(xué)內(nèi)容一刀切，不能因材施教

教師課堂講授的內(nèi)容難度和每次布置的任務(wù)難度相同，難以滿足不同層次的學(xué)生的需求?；A(chǔ)較好的同學(xué)能夠輕松地完成任務(wù)，甚至覺得老師布置的任務(wù)缺乏挑戰(zhàn)性；基礎(chǔ)較薄弱的同學(xué)則覺得教學(xué)進(jìn)度太快，教師講授的部分內(nèi)容很難理解，需要詳細(xì)、重點(diǎn)講解。

1.4 課程的BB平臺(tái)使用率不高

程序設(shè)計(jì)類課程都建立了Black Board(BB)平臺(tái)，但是沒有真正使用BB平臺(tái)開展教學(xué)活動(dòng)，BB平臺(tái)沒有得到充分的利用。

1.5 課程容量較大，占用一定課外時(shí)間

北京中醫(yī)藥大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我校”)新的計(jì)算機(jī)課程的改革明確提出要減少課時(shí)，但程序設(shè)計(jì)類課程的內(nèi)容較多，要完成教學(xué)內(nèi)容，課堂必須要延伸到課外，與學(xué)校要求相矛盾。

2 引入翻轉(zhuǎn)課堂+任務(wù)驅(qū)動(dòng)結(jié)合的教學(xué)法

翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)是2007年由美國(guó)科羅拉多州落基山林地公園高中的兩名化學(xué)老師Jon Bergmann和Aaron Sam提出的，他們將教學(xué)過程錄制成視頻，讓學(xué)生回家觀看，在課堂上完成作業(yè)，老師在課堂上解答學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的難題。這種教學(xué)方式很受學(xué)生歡迎，對(duì)教學(xué)產(chǎn)生了積極的影響[2]。翻轉(zhuǎn)課堂的結(jié)構(gòu)和模式建立了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方式，顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)、教學(xué)方式和教學(xué)模式。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法是以構(gòu)建主義的認(rèn)知靈活性理論為基礎(chǔ)的一種探究式教學(xué)方法[3]。它將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成具體任務(wù)，教學(xué)中以完成任務(wù)為主線，將要學(xué)習(xí)的新知識(shí)巧妙地隱藏在任務(wù)中學(xué)生對(duì)任務(wù)進(jìn)行認(rèn)知、分析后，制定解決方案，在教師的引導(dǎo)、幫助下，利用必要的學(xué)習(xí)資料，完成任務(wù)，達(dá)到獲得知識(shí)和技能的目的。任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，改變了“教師講，學(xué)生聽”的被動(dòng)教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和對(duì)知識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建[4]。因此非常適用于實(shí)驗(yàn)性、實(shí)踐性教強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)類課程。

為了解決任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法存在的問題，達(dá)到更好的教學(xué)效果，我們將“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)理念引入到程序設(shè)計(jì)類課程中，將任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法與“翻轉(zhuǎn)課堂”相結(jié)合，充分利用BB平臺(tái)，將整個(gè)課程的進(jìn)行過程部署在BB平臺(tái)上，進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)式翻轉(zhuǎn)課堂在程序設(shè)計(jì)類課程中的研究與實(shí)踐。

3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施

3.1 教學(xué)流程

任務(wù)驅(qū)動(dòng)式翻轉(zhuǎn)教學(xué)的核心思想是將知識(shí)的傳授過程移到課前，由學(xué)生自學(xué)完成；通過完成任務(wù)實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化的過程移到課堂上，以學(xué)生討論、教師指導(dǎo)等方式完成[5]。教學(xué)流程如圖1所示。

課前，教師在BB平臺(tái)上準(zhǔn)備本章的知識(shí)點(diǎn)介紹，重點(diǎn)、難點(diǎn)介紹和考核方式等導(dǎo)學(xué)文檔；制作各個(gè)知識(shí)點(diǎn)相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料，以視頻、PPT、Word文檔的形式讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，掌握知識(shí)點(diǎn)，并通過課前測(cè)驗(yàn)檢驗(yàn)學(xué)習(xí)情況。學(xué)生在完成課前學(xué)習(xí)后，還可以進(jìn)一步了解本章要完成的任務(wù)背景知識(shí)，為完成任務(wù)做好準(zhǔn)備。

在課堂上，教師對(duì)學(xué)生的課前學(xué)習(xí)情況進(jìn)行檢查，查漏補(bǔ)缺，總結(jié)知識(shí)點(diǎn)；隨后介紹要完成的任務(wù)，師生展開討論，確定任務(wù)實(shí)現(xiàn)方案，并在教師的指導(dǎo)下完成。根據(jù)任務(wù)的難度和工作量，可以分組或個(gè)人完成。如果分組完成任務(wù)，各小組可以匯報(bào)完成情況，教師或其他同學(xué)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、提問。課后，教師對(duì)整個(gè)教學(xué)過程進(jìn)行反思，不斷改進(jìn)；學(xué)生完善作品并提交，準(zhǔn)備下次課程的內(nèi)容。

圖1 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)流程

3.2 任務(wù)的設(shè)計(jì)

在任務(wù)驅(qū)動(dòng)式翻轉(zhuǎn)課程的教學(xué)過程中，任務(wù)的設(shè)計(jì)非常重要。如果任務(wù)設(shè)計(jì)過于簡(jiǎn)單，不能與實(shí)踐相結(jié)合將會(huì)失去意義；任務(wù)過難過于繁瑣，學(xué)生將會(huì)失去完成任務(wù)的信心。因此，所選的任務(wù)需要應(yīng)用本章知識(shí)點(diǎn)去解決，并具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。實(shí)現(xiàn)任務(wù)的過程就是內(nèi)化、提升本章知識(shí)點(diǎn)內(nèi)化、提升的最好渠道。課程的任務(wù)選取上，每個(gè)知識(shí)單元選取3個(gè)層次的任務(wù)以滿足學(xué)生的需求[6]。

第一層次：驗(yàn)證型任務(wù)。驗(yàn)證型任務(wù)通常比較簡(jiǎn)單，涉及一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生通過重復(fù)教師課前視頻所講的驗(yàn)證型任務(wù)可以達(dá)到快速掌握知識(shí)點(diǎn)，加深知識(shí)點(diǎn)的理解。每個(gè)學(xué)生都要完成驗(yàn)證型任務(wù)。部分簡(jiǎn)單的驗(yàn)證型任務(wù)，學(xué)生就可以在課前通過學(xué)習(xí)，自己獨(dú)立完成。

第二層次：提高型任務(wù)。提高型任務(wù)比驗(yàn)證型任務(wù)難度有所增加，當(dāng)學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)后，只要積極思考，舉一反三，融會(huì)貫通，大部分同學(xué)都可以完成。有些提高型任務(wù)是從實(shí)際應(yīng)用中截取的部分小功能實(shí)現(xiàn)的，學(xué)生通過練習(xí)，可以為進(jìn)一步完成綜合型任務(wù)做好準(zhǔn)備。

第三層次：綜合型任務(wù)。綜合型任務(wù)是綜合本課程的所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用。如程序設(shè)計(jì)課程學(xué)完后開發(fā)一個(gè)教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)生宿舍管理系統(tǒng)、記事本程序、多媒體播放器等。如果工作量較多，難度較大，可以分小組完成。通過綜合型任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。

3.3 任務(wù)的監(jiān)督機(jī)制

為了更好地監(jiān)督學(xué)生完成任務(wù)，對(duì)不同層次任務(wù)要求不同。驗(yàn)證型任務(wù)要求學(xué)生課前完成作業(yè)并提交；提高型任務(wù)要求學(xué)生課堂完成，若有困難，老師指導(dǎo)、講解后完成，下課時(shí)提交；綜合型任務(wù)需要學(xué)生課后完成，因工作量較大，完成時(shí)間可以略長(zhǎng)。通過小組展示、師生交流、教師點(diǎn)評(píng)檢查完成情況。

學(xué)生將所有任務(wù)作業(yè)都上傳到BB平臺(tái)上，教師可以查看到學(xué)生的提交次數(shù)、提交時(shí)間以及完成情況。對(duì)于分組作業(yè)，還可以借助于BB平臺(tái)的分組功能，查看小組內(nèi)每個(gè)同學(xué)提交作業(yè)的情況以及完成任務(wù)的全過程。教師可以在學(xué)生遇到困難時(shí)給予指導(dǎo)。

4 BB平臺(tái)中課程的部署

BB平臺(tái)是由美國(guó)BlackBoard公司開發(fā)的在線教學(xué)管理平臺(tái)。該平臺(tái)以課程為中心，教師可以在BB上開設(shè)課程，學(xué)生選擇課程進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，師生在BB平臺(tái)上可以進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。全球有100多個(gè)國(guó)家的很多高校都在使用BB平臺(tái)，北京大學(xué)、中山大學(xué)、北京師范大學(xué)、中國(guó)人民大學(xué)、北京中醫(yī)藥大學(xué)等多所全國(guó)重點(diǎn)高校都在使用BB平臺(tái)[7]。

BB平臺(tái)功能強(qiáng)大，并不斷推出新的功能，主要功能包括教師教學(xué)資料的上傳和學(xué)生的下載。學(xué)生可以提交作業(yè)，教師在BB平臺(tái)上批閱，學(xué)生會(huì)看到批改情況；教師可以部署測(cè)試，進(jìn)行在線考試。在BB平臺(tái)上可以建立課程論壇，師生可以展開討論。

和大型MOOC學(xué)習(xí)平臺(tái)相比，BB平臺(tái)有以下優(yōu)點(diǎn)。一是教師不需要資金投入，教師個(gè)人可以完成錄制視頻，準(zhǔn)備資料，部署課程。大型MOOC如Coursera、edX、udacity、中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線等，一門課程往往需要專業(yè)團(tuán)隊(duì)花數(shù)月時(shí)間和數(shù)萬元資金進(jìn)行錄制打造，一個(gè)高校只能推出屈指可數(shù)的寥寥幾門課程。二是學(xué)員都是本校學(xué)生，學(xué)生水平一致，學(xué)習(xí)效果較好。大型MOOC面對(duì)全球?qū)W員，層次參差不齊，真正拿到證書的學(xué)員比率非常低。因此，BB平臺(tái)非常適合一線教師開展在線教學(xué)。本課程在BB平臺(tái)上部署課程，并按照章節(jié)、周次劃分課程，每章都有本單元內(nèi)容、學(xué)習(xí)指南、學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)、教師課堂教學(xué)資料模塊。不同教學(xué)周給學(xué)生開放不同內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)本周學(xué)習(xí)內(nèi)容清單進(jìn)行學(xué)習(xí)。整個(gè)課程的效果如圖2所示。

圖2 BB平臺(tái)課程部署

學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)模塊詳細(xì)介紹的任務(wù)情況、任務(wù)運(yùn)行效果、所需知識(shí)點(diǎn)等內(nèi)容。知識(shí)點(diǎn)以微視頻的形式為主，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)大約5-6分鐘，并安排知識(shí)點(diǎn)測(cè)試，考察學(xué)生知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

部分教師課堂教學(xué)模塊還將重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)錄制微視頻，并介紹任務(wù)實(shí)現(xiàn)的思路、關(guān)鍵步驟、關(guān)鍵代碼、任務(wù)提交等內(nèi)容。教師課堂教學(xué)部分如圖3所示。

圖3 教師課堂教學(xué)模塊

借助BB平臺(tái)的強(qiáng)大功能，將在線學(xué)習(xí)和課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，使課程學(xué)習(xí)的全過程都可以在BB平臺(tái)完成，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和動(dòng)手能力，教師能夠掌控整個(gè)學(xué)習(xí)情況。在學(xué)時(shí)縮減的情況下，教學(xué)內(nèi)容沒有減少，并更加注重學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。BB平臺(tái)非常適合固定班級(jí)學(xué)生開展翻轉(zhuǎn)課堂。

5 小結(jié)

本文在《程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程中，根據(jù)以往教學(xué)中存在的問題，將任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式相結(jié)合，改革教學(xué)流程和教學(xué)模式；并在BB平臺(tái)上按照章節(jié)、周次，課前、課堂部署教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)流程。

整個(gè)教學(xué)過程中，注重各章不同層次任務(wù)的選取和任務(wù)完成情況的監(jiān)督。BB平臺(tái)非常適合針對(duì)固定班級(jí)學(xué)生開展翻轉(zhuǎn)課堂。目前，在BB平臺(tái)的使用過程中，還不能實(shí)現(xiàn)“作業(yè)互評(píng)”功能，有待于以后繼續(xù)挖掘。任務(wù)驅(qū)動(dòng)式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法通過在程序設(shè)計(jì)課程中的兩輪實(shí)施，取得了很好的教學(xué)效果，值得推廣。