基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對軟件編程類課程的教學(xué)探討

李丹

【摘 要】在新工科及新環(huán)境背景下，針對軟件編程類課程教學(xué)過程中存在的問題，探索一種基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生知識的內(nèi)化能力，促進學(xué)生編程思維的養(yǎng)成及編程能力的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂；編程類課程；教學(xué)模式

0 引言

在軟件編程類課程的教學(xué)過程中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象：學(xué)生容易對枯燥的語法產(chǎn)生厭煩心理，失去學(xué)習(xí)興趣，課堂玩手機的低頭族也越來越多；部分學(xué)生雖然明白語句、指針、函數(shù)等元素的含義，也基本能夠理解老師講過的程序案例，但在實驗實訓(xùn)環(huán)節(jié)自己動手編程實踐時候卻不知如何運用，無從下手。出現(xiàn)這種現(xiàn)狀的原因是由于學(xué)生在傳統(tǒng)的授課方式下迷失在編程語言的叢林中，對于編程思維能力和實踐能力缺失。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，移動app和各種慕課、微課等課程資源層出不窮，這些對于傳統(tǒng)課堂帶來一定的沖擊，對于軟件編程類課程而言，需要有效合理利用這些新興資源，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)課堂授課模式，促進和提高學(xué)生對于編程課程的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

1 傳統(tǒng)編程類課堂的授課弊端

在傳統(tǒng)的軟件編程類課堂上一般更加注重老師的講授，老師講解語法結(jié)構(gòu)，講解知識要點，然后分析講解實例代碼，以老師為主，學(xué)生處于被動接受狀態(tài)，缺乏自主思考。這種教學(xué)模式的弊端分析如下：

1）以講授為主的灌輸式教學(xué)模式，學(xué)生在接受過程中，缺少充分必要的思考時間，對知識點的理解不夠深入透徹，有些學(xué)生甚至靠老師講的死記硬背，不會變通，尤其是對于編程類課程，往往缺乏必要的編程思維能力，造成絕大部分學(xué)生上課基本能夠聽懂，但課后卻無法獨立完成相應(yīng)的編程例題，而且很多學(xué)生往往由于掌握的不扎實，學(xué)過后容易混淆忘記。

2）由于編程類課程或多或少都包含一些語法內(nèi)容，在傳統(tǒng)課堂中，往往受限于課時限制等原因，為按照教學(xué)大綱完成指定教學(xué)內(nèi)容，任課教師往往會花較多時間在語法的講解上，學(xué)生往往由于被動接受，缺乏足夠思考消化時間和上機實踐練習(xí)時間，學(xué)習(xí)一段時間后，就陷入了一個錯誤泥潭中，久而久之，就失去了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。

3）傳統(tǒng)課堂中以教師為主，留給學(xué)生思考和討論的時間有限，使得學(xué)生依賴于教師，并且一般課堂班級人數(shù)眾多，師生的互動也有限，不能夠及時有效反饋出來所有學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、存在問題，因而導(dǎo)致教師不能夠更好地因材施教。

綜上所述，針對傳統(tǒng)課堂模式帶來的各種問題，需要尋求一種新的教學(xué)模式，既順應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展潮流，又能解決上述問題。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

2.1 引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

翻轉(zhuǎn)課堂指的是以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心，學(xué)生充分利用課外時間，按照教師給予的學(xué)習(xí)資料完成初步的知識傳授的過程，課堂變成老師學(xué)生之間互動的場所，教師運用多種教學(xué)形式幫助學(xué)生完成知識內(nèi)化過程，解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的各種難點，從而實現(xiàn)對傳統(tǒng)課堂的翻轉(zhuǎn)。相比較于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，這種新型的教學(xué)模式不但適應(yīng)了時代的發(fā)展，充分利用了各種移動教學(xué)資源，如慕課、微課等，讓學(xué)生隨時隨地通過手機或其他移動工具進行知識的學(xué)習(xí)，而且很大程度解決傳統(tǒng)課堂經(jīng)常出現(xiàn)的學(xué)生課堂注意力不集中問題，在多種學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)環(huán)境下，使學(xué)生真正實現(xiàn)知識的自我建構(gòu)過程，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，學(xué)生可以從中獲得學(xué)習(xí)的成就感和學(xué)習(xí)樂趣，教師也可以更好的因材施教，指導(dǎo)作用更為突出，進而更好的提高此類課程的教學(xué)效果。

2.2 借助多種方式培養(yǎng)學(xué)生的編程思維

編程思維能力的培養(yǎng)是一個循序漸進的過程，需要在長期的編程實踐潛移默化地養(yǎng)成。對于編程類課程，最開始可以通過討論等方式指引學(xué)生對問題的算法分析，然后可借助一些軟件，如Raptor工具和Vcomputor。RAPTOR它是一種可視化的程序設(shè)計環(huán)境，為程序和算法設(shè)計的基礎(chǔ)課程的教學(xué)提供實驗環(huán)境，它拋棄了復(fù)雜的程序代碼，通過流程圖的形式創(chuàng)建算法，并且可以直接調(diào)試運行該算法，讓學(xué)生一開始將關(guān)注點放到解決實際問題上來，培養(yǎng)其先想后寫的思維習(xí)慣，從繁復(fù)、抽象的程序代碼中跳脫出來，最后再將過程用程序代碼語言描述出來。而且這對于編程課的學(xué)習(xí)來講，可以很好的輔助學(xué)生理解程序設(shè)計中的幾大結(jié)構(gòu)，將一個抽象復(fù)雜的問題，如遞歸與迭代問題、漢諾塔問題等，借助于Raptor，通過單步跟蹤過程，讓學(xué)生可以很清晰的理解。而Vcomputor是存儲程序式計算機軟件，是董榮勝老師主編的《計算機科學(xué)導(dǎo)論——思想與方法（第3版）》教材中提及并配套使用的教學(xué)實驗軟件，該軟件可以模擬機器代碼的執(zhí)行過程，單擊“開始模擬執(zhí)行機器代碼”按鈕，虛擬機就按照機器代碼所加載的物理內(nèi)存地址順序執(zhí)行，在執(zhí)行過程中通過“程序計數(shù)器”框可以看到程序執(zhí)行過程中的當(dāng)前執(zhí)行指令的物理內(nèi)存地址。在“指令寄存器”框中同時顯示當(dāng)前執(zhí)行指令的機器代碼。如果想看每一步機器指令的執(zhí)行過程，先單擊“中央處理器初始化”按鈕，然后將機器代碼重新裝載到物理內(nèi)存，再點擊“中央處理器單步執(zhí)行”按鈕，每單擊一次，就執(zhí)行一行機器代碼，同時在“通用寄存器”，“程序計數(shù)器”和“指令寄存器”框中將顯示當(dāng)前執(zhí)行指令的寄存器使用狀況、指令物理地址和指令本身。利用該軟件，在講解指針、棧、隊列、二叉樹、鏈表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，可以讓學(xué)生有一個非常清晰直觀的理解和掌握。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計

具體如何實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，是該教學(xué)模式的關(guān)鍵之處。主要分三個步驟進行。

1）課前學(xué)生的自我學(xué)習(xí)階段

此過程需要學(xué)生能夠按照教師提供的學(xué)習(xí)資料在課余時間完成。教師按照教學(xué)計劃，提前對學(xué)生的課前學(xué)習(xí)資料準備好素材，如慕課資源、微課資源及其他文字資源等，按照教學(xué)進度要求，指定學(xué)生完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生在這階段的自我學(xué)習(xí)過程中，對于一些學(xué)習(xí)自覺性較差的學(xué)生，就需要教師采取措施給與一定的監(jiān)督催促，而對于表現(xiàn)積極的同學(xué)，需要給與一定的激勵。教師可通過建立該門課程的qq群，方便和學(xué)生的溝通管理，積極督促學(xué)生學(xué)習(xí)。為有效反饋學(xué)生學(xué)習(xí)效果，需要設(shè)置該單元的一些練習(xí)題和檢測題供學(xué)生自我檢測。并將自我檢測結(jié)果作為學(xué)生考核成績的一部分。

2）課上的檢查指導(dǎo)階段

經(jīng)過學(xué)生的第一階段初期學(xué)習(xí)，在真正的課堂中，教師對于學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的疑難點，通過在課堂上給與詳細解答講解，并設(shè)計合適案例，給與拓展題目加以練習(xí)，課堂檢查學(xué)生理解程度，改變以往的灌輸式教學(xué)，采用啟發(fā)式和討論式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，思考問題。為此對于編程類課程，授課地點設(shè)置在機房比較適宜，可以更好地鍛煉學(xué)生編程能力。

3）課后的知識鞏固階段

這階段主要是通過案例的練習(xí)來完成，教師提供合適的案例給學(xué)生來完成，如設(shè)置單元測試和綜合測試，并根據(jù)完成度給與激勵。

3 總結(jié)

隨著智能手機普及及網(wǎng)絡(luò)信息化的發(fā)展，各類移動教學(xué)資源層出不窮，在這樣的一個大環(huán)境下，合理利用這些資源，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)課堂模式，將學(xué)習(xí)的主動權(quán)更多的交給學(xué)生自己，適當(dāng)縮短理論課堂時間，采用課前自主學(xué)習(xí)+課堂答疑檢查+課后鞏固的方法，教師給予監(jiān)督指導(dǎo)，學(xué)生為主體，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，這對于軟件編程類課程的學(xué)習(xí)而言，通過學(xué)生自主的學(xué)習(xí)檢測，提高其學(xué)習(xí)興趣，可以有效地提高學(xué)生的實際編程能力，距離培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)更近一步。

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