C程序設計教學中的大小翻轉(zhuǎn)

呂俊，陸淑娟

（南京工業(yè)大學計算機科學與技術(shù)學院，南京 210009）

C程序設計教學中的大小翻轉(zhuǎn)

呂俊，陸淑娟

（南京工業(yè)大學計算機科學與技術(shù)學院，南京 210009）

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新的教學模式，為程序設計類課程提供一種新的教學思路，體現(xiàn)教師主導、學生主體的教學理念。在C程序設計課程中，通過大、小兩種翻轉(zhuǎn)形式的設計及相應的措施保障，活躍課堂氛圍，提升學生的學習自主性，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神和創(chuàng)新精神。

翻轉(zhuǎn)課堂；程序設計基礎(chǔ)；教學模式

0 引言

C語言程序設計是高校理工類專業(yè)中的一門重要的計算機基礎(chǔ)課程，是建立學生計算思維的基礎(chǔ)和平臺。傳統(tǒng)的C語言教學以著重講解語法規(guī)則為線索，以灌輸為特征，應用性不強，導致學生以被動接受為主，缺乏獨立思考和互動探究的機會，雖然學習了大量的語法但無法自發(fā)去解決學習和生活中的實際問題，無法達到開設課程的主要目的。另外，由于我國的計算機教育普及不均衡，學生在入校時水平相差很大。經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的學生在入校前已經(jīng)具備了計算機的基本應用能力和程序設計的基礎(chǔ)知識，而在一些經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，很多學生對計算機的使用僅限于上網(wǎng)和聊天，缺乏基本的信息素養(yǎng)。

翻轉(zhuǎn)課堂是一種新興的教學模式，其核心價值在于能有效支持和幫助學生進行自主和個性化學習，將傳統(tǒng)教學中的“以教為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W為中心”的模式，盡可能激發(fā)學生的學習熱情和興趣，是現(xiàn)在廣為倡導的學習新模式[1-3]。程序設計課程因其內(nèi)容注重于應用實踐，非常適合使用這種模式進行教學?；ヂ?lián)網(wǎng)中眾多在線課程資源——MOOC也成為實現(xiàn)這種教學模式提供了豐富的課前學習資料[4]，它通過基于知識點的短視頻實現(xiàn)“碎片式”的學習，便于資源的高效整合和利用，有助于保持學習者的注意力和提高學習效率，并可以反復觀看。但是由于學生從小接受的傳統(tǒng)教學模式，如果直接過渡到“以學為中心”的教學模式，忽視了教師的主導作用和學生的自我約束能力，教學內(nèi)容也難以在實踐中得到有效的執(zhí)行。因此在完全貫徹和實行翻轉(zhuǎn)課堂這種新的教學模式之前，需要有效的過渡，從“以教為中心”的模式逐步轉(zhuǎn)化為“以教和學并重”的教學模式，在此基礎(chǔ)上最終實現(xiàn)“以學為中心”的學習模式。在C語言教學中采用大小兩種翻轉(zhuǎn)形式可以逐步引導學生由被動學習轉(zhuǎn)向主動學習，建立計算思維，并培養(yǎng)互動探究的意識和創(chuàng)新精神。

1 C程序設計中的大翻轉(zhuǎn)

傳統(tǒng)的C程序設計教學一般在課程結(jié)束后會有相應的課程設計，完成一個綜合程序設計，實踐課程中所教授的C語言語法。這種方式可以起到綜合運用所學語法并復習鞏固的作用，但是因為這種課程設計一般都臨近期末，學生的各項考試紛擁而至，真正能花在程序設計上的時間并不是很多，而且C程序課程已經(jīng)結(jié)束，教師無法監(jiān)控在程序設計中的問題，大多數(shù)人也是隨便寫個程序草草應付，課程設計失去了效果和存在的意義。

為了改變這種現(xiàn)狀，在課程開始時就將程序設計的任務布置下去，由學生根據(jù)自己的興趣和所長自選題目，這樣可以在授課之初就明確學習C語言的主要目的，并帶著問題有針對性的學習，由學生主動自覺地進行預習和拓展。這樣不僅使教師在正常的課堂教學中不再像以往那樣著重于語法知識的灌輸，還可以在此基礎(chǔ)上對算法進行擴展、分析及改進展開討論，讓學生自己體會到程序設計的巧妙，并逐步完善和完成期初布置的課程設計。課程設計鼓勵學生自己組建小組完成，小組人數(shù)不宜過多，一般規(guī)定小組成員不超過3人，并設組長一名，負責課程設計的分工和匯報每周設計的進度，盡量避免一人包攬，其他人不聞不問的現(xiàn)象發(fā)生。課程設計任務的截止提交時間一般在課程所有教學內(nèi)容結(jié)束之后，就每個小組的設計開展一次公開答辯，小組成員自己要向全班同學介紹自己設計的項目設計思路和功能，并由班級同學針對設計進行提問和討論，設計小組根據(jù)討論的結(jié)果要對系統(tǒng)進行修改，并于規(guī)定的截止時間之前提交最后的版本，好的系統(tǒng)設計可以推薦參加各類計算機程序設計大賽。

2 C語言程序設計中的小翻轉(zhuǎn)

課程設計大翻轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，學生明確了學習的目標和任務，那么在此基礎(chǔ)上針對每節(jié)課的內(nèi)容進行小翻轉(zhuǎn)就要逐步培養(yǎng)學生的自學能力和探究能力?；贛OOC平臺雖然有許多優(yōu)秀的課程資源，但由于MOOC本身的特點，這些資源在錄制視頻時被切分成了許多小的知識點，在一定程序度上淡化了知識之間的內(nèi)在聯(lián)系。而且在實際的教學過程中，MOOC的教學組織與授課教師的教學思路可能并不一致，因此在利用MOOC現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，還可以由教師根據(jù)自己的教學思路設計SPOC（Small Private Online Course,小規(guī)模限制性在線課程），由授課教師來組織這些資源并強化知識的內(nèi)部聯(lián)系。SPOC的教學可以圍繞以下幾個方面來組織：

（1）圍繞需求引出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在C語言中每一種語法結(jié)構(gòu)都有其出現(xiàn)的必然因素，以往的課堂教學或者MOOC上的資源很多都是直接進行介紹這種語法結(jié)構(gòu)，學生學得盲目，學完之后在實際中不知道加以應用。通過SPOC，教師可以在介紹這種結(jié)構(gòu)之前，將產(chǎn)生這種結(jié)構(gòu)的原因進行詳細的闡述，做到在后面的課程教學中使學生知其然并知其所以然，更重要的是從更深層次理解這種結(jié)構(gòu)的特點，做到學以致用。

（2）圍繞概念構(gòu)建聯(lián)系

思維導圖（Mind Map）是用圖表組織和呈現(xiàn)思維活動或知識的工具，是使用者對信息表征工具，如詞語、圖片、圖形等進行組合運用，并呈現(xiàn)概念之間的關(guān)系和思維順序關(guān)系，從而實現(xiàn)概念的可視化呈現(xiàn)[5]。使用思維導圖能夠?qū)W習者在學習目標、資源利用和任務完成上起到指引和促進的作用。在SPOC中引入思維導圖可以將概念之間的連接重新建立起來，構(gòu)建整個知識點的聯(lián)系圖，使學生理清知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，實現(xiàn)課前的高效利用在線課程資源和其他資源進行自主學習，為提高編程實踐能力打下良好的基礎(chǔ)。

（3）圍繞實踐進行拓展

學生在學習時因為不知道自己所學的東西可以干什么，所以學習積極性不高，如果學習之初就明確了可以解決哪些問題，并結(jié)合程序設計課的大翻轉(zhuǎn)設計中的問題，那么他在學習時就會更加關(guān)注和深入的學習，并應用到自己的設計實踐之中。

SPOC視頻不宜過長，一般控制置在10分鐘以內(nèi)。一般為了便于學生隨時隨地和多次觀看，可以放在由學生組建的C程序?qū)W習的QQ群中。有了MOOC視頻和SPOC視頻，那么課堂教學就可以更加高效組織學生進行知識的內(nèi)化，以小組為單位開展程序結(jié)構(gòu)的討論、算法的分析及改進，一方面提高了語言應用能力，另一方面也促進了學生的學習積極性。

3 教學保障

有了好的教學設計，如果沒有有力的實施保障，整個教學的效果可能還達不到傳統(tǒng)教學模式下的效果。學生在前面十多年的學習中已經(jīng)習慣了課堂教學以“教為中心”的模式，沉浸在傳統(tǒng)的教一步學一步的模式之中，對于課前觀看教學視頻僅僅是瀏覽而已，甚至有不少人都不看，認為教師課堂上還是會講的，等著被動接受。如果這樣，就會導致課堂教學更難加以組織。因此僅僅依靠視頻是遠遠不夠的，還要利用視頻中的內(nèi)容設計問題，不能過于簡單，使學生一看就會，也不能太難，超出了初學者能力解決的范圍。一般設計的問題可以采用遞進方式，提問采用“知道-理解-應用”的模式，分為必做和選做兩個層次，設計難度逐步加深的形式組織子問題。不同的學生可以根據(jù)自己的基礎(chǔ)嘗試著解決更多的子問題。例如在講到數(shù)組的這章內(nèi)容時，通過觀看預習視頻，可以設計以下子問題：存儲居民一年中每個月的用電量-正向逆向輸出每個月的用電量-找出一年中用電量最多的月份-按用電量大小進行排序等逐步深入的問題來引導學生進行思考，在這四個問題中，存儲居民一年中每個月的用電量屬于“知道”層次，正向逆向輸出每個月的用電量屬于“理解”層次，剩余的兩個問題就屬于“應用”層次。所有學生必須完成“知道”和“理解”層次的問題，一般學生可以嘗試解決“應用”層次的第一個小問題，基礎(chǔ)較好的學生可以嘗試解決“應用”層次的第二個問題。

采用翻轉(zhuǎn)教學后，課程內(nèi)容進度加快，如果學生不能跟上教學內(nèi)容，將導致后面的教學完全無法實施，因此考核的方式如果仍然只采用傳統(tǒng)的期末考核而忽視了平時的過程性考核，不利于學生的持續(xù)穩(wěn)定的學習。過程性考核可以采用隨堂測的模式，對于前面學習的知識及時的加以復習和總結(jié)，在課堂上可以在給定的時間內(nèi)要學生完成某個問題的分析、構(gòu)建程序，并當堂隨機抽出批改，即時分析在設計過程中出現(xiàn)的問題和改進，對于促使學生的復習和知識應用能力也有著良好的效果。一般來說，過程性考核所占學期的總評不應低于40%，這樣才能引起學生對過程學習的重視。

因為學生的自學過程在課堂之外，為了及時解決在學習過程中遇到的問題，可以組建QQ或者微信群，建立專題討論區(qū)。學生可以在任何時間、地點對所學的內(nèi)容或者感到疑惑的問題進行提問，并根據(jù)群的參與度和活躍度在期末總評時進行加分，這樣學生提出的問題可以在第一時間得到同學的響應，當大家都產(chǎn)生爭議時再由教師解答，一方面減輕了教師答疑的負擔，另一方面也促進了學生間的助學效果。

4 實施效果

通過一學期的教學實踐，學生普遍認為，通過視頻或其他資料自學和理解，學習時間比較自由，可以反復觀看視頻，釋放了課堂時間，編程實踐過程不再毫無頭緒，不知如何下手，同時增加了師生間的交流，教師更加明確了教學的效果和教學中的薄弱環(huán)節(jié)，在后面的教學中會更有針對性的進行組織。同時因為將知識概念的學習從課內(nèi)轉(zhuǎn)移到了課外也讓學生感覺很有壓力，習慣于傳統(tǒng)教學模式的學生在自主學習存在著很多困難，往往剛開始時處于被動應付的狀態(tài)，隨著課程的各項保障措施的實施，逐漸適應了這種學習方式，絕大部分學生開始主動去思考解決問題的方法，并活躍在團隊項目的設計之中。為了對照實施效果，選取了兩個教學班進行對比，一個仍然采用傳統(tǒng)的課堂教學模式，一個實行大小翻轉(zhuǎn)教學模式，通過期末考試的答題對比實施效果。

表1 傳統(tǒng)教學模式和翻轉(zhuǎn)模式下成績對照

通過表中對照，無論是在高分段人數(shù)還是均分上實行大小翻轉(zhuǎn)教學模式的班級均有顯著提高，不及格人數(shù)大大降低。從課程設計的質(zhì)量來看，實行翻轉(zhuǎn)教學的班級由于準備時間充裕，在課程結(jié)束后又組織了小組答辯，并針對問題進行改進，整體質(zhì)量普遍得以提高。

5 結(jié)語

翻轉(zhuǎn)課堂在學生學習自主性、團隊協(xié)作精神、創(chuàng)新精神、課堂氛圍以及知識的內(nèi)化等方面均比傳統(tǒng)課堂更有優(yōu)勢，有利于激發(fā)學生積極性，讓他們更好地掌控自己的學習，并釋放更多的課堂時間，進行有意義的互動。翻轉(zhuǎn)課堂同時也對教師提出了更高的要求，教師要轉(zhuǎn)變自己的角色，不再僅僅是知識的傳授者，更要變成學習活動的促進者和設計者，通過多元化的組織形式培養(yǎng)學生對所學知識的理解和應用能力。

參考文獻：

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Two Kinds of Flipped Teaching in C Programm ing Teaching

LV Jun，LU Shu-juan

（College of Computer Science and Technology,Nanjing University of Technology,Nanjing 210009）

As a new teachingmode,flipped classroom provides a new teachingmethod for the courses of programming,embodies the teachingmode of teacher leading and student-centered.In the C programming teaching,through the design of two kinds of flipped teaching and the corresponding measures,actives classroom atmosphere,enhances the students'learning autonomy,cultivates team spirit and innovation spirit.

Flipped Classroom;Fundamentals of Programming;Teaching Model

1007-1423（2017）12-0018-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.12.005

呂?。?976－），女，湖北武漢人，碩士，副教授，研究方向為智能計算、計算機教學

2017-02-06

2017-04-15

2016年南京工業(yè)大學教育教學改革研究課題立項項目（No.2016－44）

陸淑娟（1977－），女，江蘇啟東人，博士，副教授，研究方向為人工智能、計算機軟件