王全蕊,王雪強
(河南科技學院信息工程學院,新鄉(xiāng)453003)
“C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學習平臺的設(shè)計與實現(xiàn)
王全蕊,王雪強
(河南科技學院信息工程學院,新鄉(xiāng)453003)
針對目前高校C++程序設(shè)計實踐課程在教學過程中存在的問題,將翻轉(zhuǎn)課堂這種創(chuàng)新型的教學模式引入C++課程體系中,開發(fā)“C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學習平臺,在提高教學質(zhì)量的同時,最大程度地培養(yǎng)學生課下自學的主動性。在線學習平臺采用JSP技術(shù)作為前后臺開發(fā)語言,以MySQL為后臺數(shù)據(jù)庫,Tomcat服務(wù)器發(fā)布網(wǎng)站平臺。平臺包括知識點導讀,微課互動學習,能力自測,課外拓展,在線交流,統(tǒng)計學生學習情況并自動評估等功能。
C++程序設(shè)計;翻轉(zhuǎn)課堂;微課互動學習;B/S;MVC設(shè)計模式
隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”教育理念的提出,一些教育學者不斷探索和推行各種新型教育服務(wù)模式,例如MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂、微課等。而翻轉(zhuǎn)課堂是近幾年被廣泛討論并被世界各地教育工作者關(guān)注的一種新的教學方法。翻轉(zhuǎn)課堂概念是2000年J.Wesley Baker在第11屆大學教學國際會議上發(fā)表的一文[1]中首次提出的,其核心理念是:“顛倒”的教學模式,即是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間,學生成為學習的主導者,而教師則是引導者。該理念在2007年被美國林地高中的兩名化學教師很好地應(yīng)用到了實際的教學過程中。同年,可汗學院通過YouTube共享制作好的教學視頻將該方法進行推廣,并在2009年使得網(wǎng)站的共享視頻達到了3000多個。這些視頻以短小精悍為主,涉及眾多學科的內(nèi)容,使得學習者可以有計劃地自主選擇課程學習。由此翻轉(zhuǎn)課堂開始在美國各中小學受到廣泛的關(guān)注,并正式地成為一種新型教育教學模式。
《C++程序設(shè)計》課程是計算機專業(yè)學生從事軟件開發(fā)所要掌握的一門重要語言類實踐課程。目前,《C++程序設(shè)計》課程在大多數(shù)高校中仍然采用傳統(tǒng)的教學方式,即采用理論教學和上機實驗兩種形式相結(jié)合的教學模式,并且理論教學的時間和上機實驗的時間分配通常是1:1的。
教師理論教學環(huán)節(jié)中以講授C++語法基礎(chǔ)知識以及程序?qū)嵗秊橹?,并且通常需要先花費一部分時間進行課前回顧和復習,但是絕大多數(shù)的學生忽視課前復習的重要性,導致出現(xiàn)上課不認真聽講的情況。在課堂講授新知識的過程中教師則作為知識傳遞的主導者進行單向灌輸,學生學習的積極性不高,有的學生不能完全理解所講內(nèi)容,而課堂講授又是實時教學,對于沒有聽懂的學生而言沒有復聽的機會,直接導致學生跟不上講課進度。
上機實驗環(huán)節(jié)是學生對課堂教學所學知識鞏固和提高的階段,雖然學生可以將初步理解課堂教學過程中所學的知識并完成教師指定的任務(wù),但存在過分依賴教師來幫助其解決編程中所出現(xiàn)的問題,對所學知識不能靈活應(yīng)用,缺乏自主探索的意識。在C++課程的教學過程中并沒有體現(xiàn)學生的分級式教學模式。
將翻轉(zhuǎn)課堂引入到《C++程序設(shè)計》課程中,形成新的C++翻轉(zhuǎn)課堂教學模式,由此可以將教師課堂講授和學生在線自主學習兩種教與學的模式進行很好地融合。該教學模式可以分為兩個階段:教師在線引導階段和學生在線自主學習階段。
教師在線引導階段:將每章節(jié)知識點提煉出來,提前發(fā)布,讓學生熟悉本節(jié)所講重點;以微課的形式將本節(jié)知識點進行詳細的講解,在微課授課中將采用互動式的教學方式;提供配套的課件供學生下載,以便學生復習和總結(jié);提供同步測試題,采用權(quán)限受限和時間限制的模式讓學生及時進行自測;提供學習日志分析模塊,通過在后臺對學生觀看微課課件、習題自測、標記的難點和問題、所完成的常規(guī)項目和提高項目等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可以全面詳盡地掌握學生的學習進度和知識內(nèi)化程度,由此有針對性地指導學生進行后期的學習由此實現(xiàn)學生的分級教學模式;對學生提出的問題可以給予一對一的在線解答。
學生在線自主學習階段:完成每個階段教師所布置的任務(wù),最終以項目檢驗學習效果。預習本節(jié)所講知識點,以觀看微課為主,以課后瀏覽課件為輔掌握所學知識;在規(guī)定的時間內(nèi)完成同步自測題,并且只有完成指定的自測題才能進行后續(xù)學習,否則進度不更新,任務(wù)不開放;通過學習日志模塊,學生可以記錄自己所學內(nèi)容,所掌握的內(nèi)容,以及遇到的問題等;所有學生在每章學習結(jié)束后必須完成基礎(chǔ)項目,而對于進度較快且編程能力較強的學生可以以小組完成提高項目;在在線交流模塊中學生既可以向教師提問,也可和同學進行在線交流學習體會和經(jīng)驗。
“C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學習平臺主要分為學生在線學習和教師后臺管理兩大模塊,包括六個主要功能:知識點預覽、微課學習、能力自測、課外拓展、課堂互動、學習日志、后臺管理等,平臺的功能結(jié)構(gòu)如下圖1所示。
圖1 “C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學習平臺功能結(jié)構(gòu)圖
“C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學習平臺采用B/S架構(gòu),采用Java語言主流框架SSM(Spring+SpringMVC+MyBatis),以MyEclipse工具進行開發(fā),使用MySQL作為系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫,在Windows平臺上設(shè)計實現(xiàn)該在線學習平臺。
根據(jù)在線學習平臺所需要實現(xiàn)的各個功能模塊,并且在盡量較少后臺數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)冗余量原則的基礎(chǔ)上,設(shè)計的在線學習平臺數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)主要包括以下表單:學生用戶表、知識點導讀表、微課視頻表、能力自測表、能力拓展表、日志表等共12張表。下面對其中的學生用戶表、微課視頻表和日志表進行簡單的介紹。
學生用戶表:用于記錄學生用戶的基本信息。學期之初會將上課班級的學生以Excel表格的形式提前導入數(shù)據(jù)庫,在學期開始時學生利用自己的學號和初設(shè)密碼即可登錄系統(tǒng)。學生用戶表如表1所示。
表1 學生用戶表
微課視頻表:用于存儲學生在線觀看微課的信息。為了防止學生在觀看微課時通過任意拖動視頻進度條以達到提前完成學習任務(wù),系統(tǒng)對視頻播放進行了快進限制,學生必須完整地觀看該視頻,并且在觀看完視頻后還會彈出相應(yīng)的練習題進行測試。微課視頻表如表2所示。
日志表:用于記錄學生在線學習的情況,包括觀看視頻、能力自測、拓展練習完成情況等并以此統(tǒng)計學生該課程的在線學習成績。日志表如表3所示。
表2 微課視頻表
表3 日志表
借助該在線學習平臺,學生可以對接下來所要學習的內(nèi)容進行預覽,觀看微課視頻進行深入的理解,并通過完成教師設(shè)置的練習任務(wù)進一步提高。如果在學習過程中有任何疑問可以采用向教師提問或在線交流兩種形式解決。學生利用個人中心功能記錄自己的學習計劃,并參照此計劃有目的有安排地學習。教師在后臺不僅可以管理自己所發(fā)布的資源、管理學生用戶等,還可以查看每個學生在線學習的情況和進展,統(tǒng)計每個學生每個章節(jié)學習成績,并根據(jù)這些對學生進行有針對性的幫助和指導。
(1)“C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學習平臺的主界面
主要功能包括:知識點導讀、微課互動學習、能力自測、在線交流、課外拓展、個人中心、資源庫等,主界面實現(xiàn)如圖2所示。
圖2 “C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學習平臺的主界面
(2)微課互動學習功能
學生通過觀看以知識點為基本單元的微課視頻初步理解知識點,在觀看完視頻還可以通過彈出的測試題檢測對所學知識點是否有了初步的理解,如果在觀看微課視頻過程有問題,可以通過頁面底端的留言板塊和其他學生有針對性地進行討論。微課互動學習界面實現(xiàn)如圖3所示。
圖3 微課互動學習界面
(3)能力自測功能
該功能目的是考察學生對C++每章基本知識點的理解和掌握情況,同時為了便于后臺對學生測試題目的自動評分,只設(shè)置客觀題,即以單項選擇題的形式提供給學生進行自測。學生在自測過程中,可以暫時將不確定答案的題目標記出來,待以后處理。在學生測試結(jié)束后系統(tǒng)會自動顯示得分。每章的測試題最多可提交兩次,并以最好成績作為本章測試的最終成績。此外學生只有通過該章的自測才能進行下一步的學習。能力自測界面實現(xiàn)如圖4所示。
(4)課外拓展功能
該功能主要用于考察學生對基本知識點的應(yīng)用情況以及解決實際問題的能力,因此設(shè)置了常規(guī)項目和提升項目兩種形式的任務(wù)。常規(guī)項目包括每個學生每章必做的實驗任務(wù),在規(guī)定的時間內(nèi)將完成的C++源程序文件上傳系統(tǒng)。提升項目為C++語言解決實際生活中問題的項目,學生以小組為單位由組長竟搶教師定期發(fā)布的項目,每個項目最多可由2個小組竟搶成功,小組先以Word文檔的形式將自己的解決方案提交,通過后期與教師探討確定最終的解決方案,并提交實際C++程序。課外拓展界面實現(xiàn)如圖5所示。
圖4 能力自測界面
圖5 課外拓展界面
教師后臺管理包括的主要功能有:管理在線學習平臺中C++課程的各種學習資源;對所教班級學生用戶進行增刪改查以及權(quán)限設(shè)置的管理;通過站內(nèi)短信功能在線及時解答學生學習過程中提出的問題;通過設(shè)置學生觀看微課視頻情況、自測成績、完成常規(guī)項目和拓展項目情況之間的得分比例,自動計算每個學生一學期學習C++課程的在線學習成績,并在后期對其分析。在線學習平臺后臺界面如圖6所示。
在線交流功能:學生可以將在線學習過程中遇到的疑惑和問題以借助在線交流功能發(fā)送給教師或是全體學生。如果是發(fā)送給教師,則在線教師會對學生提出的問題給與及時答復,由此更好地實現(xiàn)教師與學生在線的互動交流;如果發(fā)送給全體學生,則學生可以對該學生提出的問題進行自由回復,形成班級內(nèi)的一個大討論。在線交流功能測試界面如圖7所示。
圖6 在線學習平臺后臺界面
圖7 在線交流功能測試界面
學習日志功能:用于學生制定學習計劃和查看學生每個階段的學習情況。學習學習情況主要包括:觀看的視頻的進度、所提問題次數(shù)、所做自測題的進度和次數(shù),所完成的常規(guī)項目和拓展項目等。對照這些學習情況學生可以及時調(diào)整接下來的學習進度。學生在線學習日志功能測試界面如圖8所示。
圖8 學習日志功能測試界面
隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”教育理念的提出,國內(nèi)各大高校不斷探索和推行各種新型教育服務(wù)模式,而翻轉(zhuǎn)課堂建設(shè)則成為高校教育教學方式改革的一個突破口。將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到C++程序設(shè)計課程體系中,提出《C++程序設(shè)計》翻轉(zhuǎn)課堂教與學模式,并設(shè)計開發(fā)與之相對應(yīng)的在線學習平臺,既能在理論教學中培養(yǎng)和提高學生理解問題、分析問題和求解問題的能力,又能在實驗教學中重點培養(yǎng)學生在項目中的主觀能動作用以及協(xié)同合作能力。讓學生在每一個學習的環(huán)節(jié)中都能以自身為主導,最大程度上提高學生學習的主動性?!癈++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學習平臺將課堂教育延伸至課外,利用校園網(wǎng)絡(luò)空間以及可移動終端將課堂與課融合成一個教與學的生態(tài)圈。
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Design and Implementation of C++Flipped Classroom Online Learning Platform
WANG Quan-rui,WANG Xue-qiang
(School of Information and Engineering,Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003)
With focus on the problem existing in the teaching process of the course C++programming practice in colleges and universities at present,introduces the innovative teaching mode of Flip Classroom into the C++curriculum system,and develops the C++flipped classroom online learning platform in order to improve the teaching quality,at the same time,cultivates the students'self-learning initiative to the most ex?tent.The online learning platform adopts JSP technology as the onstage development language,MySQL as the backstage database,Tomcat as a server publishing website platform.The platform mainly includes the following functions:the introduction of knowledge points,microcourse interactive learning,self-testing,curricular development,online communication,the statistics and automatic assessment of student online learning situation.
C++Programming;Flipped Classroom;Micro-Course Interactive Learning;B/S;MVC Design Patterns
1007-1423(2017)33-0070-06
10.3969/j.issn.1007-1423.2017.33.017
王全蕊(1981-),女,河南新鄉(xiāng)人,碩士研究生,講師,研究方向為數(shù)據(jù)挖掘、信息處理
2017-09-20
2017-11-10