計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的系統(tǒng)化云教學(xué)設(shè)計(jì)

黃瑜岳

摘要：針對計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程經(jīng)驗(yàn)化教學(xué)設(shè)計(jì)存在的問題，提出了一種結(jié)合云教學(xué)手段的系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)方法，并以一維數(shù)組知識點(diǎn)為例，闡述如何使用系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)來優(yōu)化設(shè)計(jì)教學(xué)過程中的各種教學(xué)成分，使內(nèi)部事件和外部事件有效互動，進(jìn)而提升課程的效率、保證課程的效果、增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的參與，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)；移動云教學(xué)；程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）26-0152-03

1 概述

計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)是一門計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，其主要目的是通過對C語言的語法規(guī)則、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)運(yùn)算、函數(shù)、程序結(jié)構(gòu)等的學(xué)習(xí)，使學(xué)生較好地掌握結(jié)構(gòu)化編程的思想，具備應(yīng)用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的技能，為今后的程序開發(fā)奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。但是，在實(shí)際教學(xué)中，教師的教學(xué)設(shè)計(jì)往往還停留在經(jīng)驗(yàn)化教學(xué)設(shè)計(jì)的階段[1]，“自嗨”式、“放任”式的課堂效率較低。所以，往往是教師辛辛苦苦完成整個(gè)學(xué)期的程序設(shè)計(jì)教學(xué)工作后，學(xué)生對知識和技能的掌握程度并不是令人滿意。這種情況正是目前困惑多數(shù)從事計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)工作教師們的“頭疼”問題。

教育心理學(xué)家加涅通過對學(xué)習(xí)發(fā)生的過程及學(xué)習(xí)發(fā)生所需要的內(nèi)、外部條件來研究教學(xué)，他認(rèn)為教學(xué)是通過安排一系列符合學(xué)習(xí)者內(nèi)部條件和外部條件（事件）來促使學(xué)習(xí)的發(fā)生[2]，內(nèi)外事件兩者是相互檢驗(yàn)相互促進(jìn)的關(guān)系。所以，導(dǎo)致這種“頭疼”問題的很大部分原因是我們的教學(xué)忽略了內(nèi)部事件和外部事件的交互，即教師的教與學(xué)生的心理獲得之間的交互。教學(xué)設(shè)計(jì)模式被證明是科學(xué)有效的方法，那么，怎樣的教學(xué)設(shè)計(jì)能達(dá)有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和心理獲得呢？答案系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)，他能科學(xué)合理的組織我們的教學(xué)成分，優(yōu)化整個(gè)教學(xué)過程。

2 系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)本身是一個(gè)由學(xué)習(xí)者、教師、教學(xué)材料以及學(xué)習(xí)環(huán)境等成分構(gòu)成的系統(tǒng)，教學(xué)過程本身也可視為一個(gè)旨在引發(fā)和促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的系統(tǒng)；因此在教學(xué)設(shè)計(jì)中，應(yīng)堅(jiān)持系統(tǒng)觀，充分重視教學(xué)系統(tǒng)中所有成分所起的重要作用，充分重視這些成分之間的有效互動[3]。系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)認(rèn)為教學(xué)過程包含10大教學(xué)事件，如圖1所示，其中目標(biāo)描述、教的活動、學(xué)的活動這些可觀察的事件屬于外部事件，學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)體驗(yàn)、心理獲得這些看不見的事件屬于內(nèi)部事件，測試實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)反饋、記憶遷移、小結(jié)復(fù)習(xí)用于幫助教學(xué)開展的事件屬于輔助事件，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中必須要精心設(shè)計(jì)和組織這些事件，使他們能有效互動，促進(jìn)教學(xué)。

在實(shí)際教學(xué)過程中教學(xué)活動應(yīng)該設(shè)計(jì)成教師和學(xué)生共同參與式的。教學(xué)活動可以包括描述學(xué)習(xí)目標(biāo)、講授知識、演示過程、學(xué)生進(jìn)行練習(xí)、學(xué)生完成活動、闡述這部分知識和技能的學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)生進(jìn)行測試、學(xué)生的反饋和教師對學(xué)生的反饋、學(xué)生對內(nèi)容進(jìn)行描述和定性、通過一定的方法對內(nèi)容進(jìn)行記憶、對知識點(diǎn)的教學(xué)進(jìn)行總結(jié)等，這些教學(xué)活動與上述教學(xué)事件的對應(yīng)關(guān)系如表1所示?？梢钥闯鱿到y(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)非常注重教師和學(xué)生的對話和共同參與，并不是教師一味“刺激”式的教學(xué)，而是設(shè)計(jì)有效的教與學(xué)的活動來提升學(xué)生學(xué)習(xí)的體驗(yàn)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的輔助活動來引導(dǎo)學(xué)生將他在教學(xué)過程中的心理獲得表現(xiàn)出來，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)的積極性，促使主動學(xué)習(xí)的發(fā)生，這樣教師也能從學(xué)生心理獲得的外化表現(xiàn)來評價(jià)目標(biāo)的達(dá)成情況，并實(shí)時(shí)優(yōu)化和調(diào)整相關(guān)教學(xué)成分，使教學(xué)更適應(yīng)學(xué)生的情況，從而真正提高教學(xué)質(zhì)量。

3 計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)

下面以計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程中一維數(shù)組知識點(diǎn)的教學(xué)為例進(jìn)行系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程按照表1的活動順序進(jìn)行。相關(guān)活動的開展可以結(jié)合時(shí)下流行的藍(lán)墨移動云教學(xué)手段。

活動1：課程導(dǎo)入（5分鐘）

教師設(shè)計(jì)一個(gè)能關(guān)聯(lián)學(xué)生生活或興趣、能讓學(xué)生能樂于接受的案例，比如設(shè)計(jì)一個(gè)處理學(xué)生成績的問題，要求學(xué)生在輸入完10個(gè)學(xué)生成績后求出所有成績中的最大值、最小值和平均值，并能將數(shù)據(jù)按從小到大的順序排列顯示。要求學(xué)生用已有的知識來給出解決這一問題的思路，過程中學(xué)生發(fā)現(xiàn)求最值問題完全可以用已有的知識解決，但是后面對數(shù)據(jù)排序就無法實(shí)現(xiàn)了。通過引導(dǎo)，讓學(xué)生知道原因是因?yàn)?0個(gè)成績在程序運(yùn)行過程中并沒有保存起來，無法對他們進(jìn)行進(jìn)一步的處理。這時(shí)就可以導(dǎo)出解決數(shù)據(jù)存儲問題的方法就是接下來要介紹的數(shù)組。

活動2：教師描述學(xué)習(xí)目標(biāo)（3分鐘）

學(xué)習(xí)目標(biāo)就是學(xué)完本節(jié)知識后學(xué)生能獲得什么樣的知識、掌握什么樣的能力，對于一維數(shù)組知識點(diǎn)而言，學(xué)習(xí)的目標(biāo)包括以下4點(diǎn)：

（1） 了解什么是數(shù)組。

（2） 掌握一維數(shù)組的定義、初始化以及引用的方法。

（3） 理解數(shù)組在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲形式。

（4） 能利用一維數(shù)組解決一般的數(shù)據(jù)存儲與處理問題。

活動3：教師講授知識（5分鐘）

知識講授環(huán)節(jié)對應(yīng)系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)中的外部條件W2，也就是教的活動，切忌將所有知識點(diǎn)一股腦的灌輸給學(xué)生，效果肯定是不好的。應(yīng)該循序漸進(jìn)的講授，比如第一個(gè)知識點(diǎn)數(shù)組的概念是相同類型數(shù)據(jù)的集合，不能簡單的直接告知概念，應(yīng)該配合生活中的例子來進(jìn)行描述，幫助學(xué)生理解。比如可以將數(shù)組比喻成一列火車，分為一節(jié)一節(jié)的車廂，每一節(jié)車廂大小都是一樣的，里面可以乘坐旅客，每節(jié)車廂都有一個(gè)編號，旅客可以通過編號在找到對應(yīng)的車廂。然后，再引導(dǎo)出數(shù)組的概念，這樣學(xué)生就容易理解數(shù)組的概念。

活動4：教師演示過程（25分鐘）

演示過程也對應(yīng)系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)中的外部條件W2，和活動3一樣教師是否能設(shè)計(jì)好的案例直接關(guān)系到學(xué)生學(xué)習(xí)的體驗(yàn)，案例一定要由淺入深，否則很容易導(dǎo)致學(xué)生聽不懂而產(chǎn)生畏難情緒，影響學(xué)習(xí)效果。在演示過程中教師先選取一個(gè)相對比較容易的問題展開演示，比如，設(shè)計(jì)一個(gè)要求存放3個(gè)學(xué)生成績的整型數(shù)組，通過現(xiàn)場編程展示給學(xué)生，引出數(shù)組定義的語法格式，再介紹三種初始化數(shù)組的方法并同步演示給學(xué)生，使學(xué)生了解數(shù)據(jù)是如何初始化到數(shù)組中的。數(shù)組的引用以及數(shù)組在內(nèi)存中的表示形式等內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)在這里就不展開了。

活動3和活動4開展的過程中，按照傳統(tǒng)的課題往往老師問學(xué)生是否理解的時(shí)候，學(xué)生的參與性較低，一般都比較害羞，不愿發(fā)聲，頂多部分同學(xué)點(diǎn)點(diǎn)頭，教師很難全面的掌握學(xué)生對所授內(nèi)容的理解情況。移動教學(xué)引入課堂后手機(jī)成為解決這一問題的好幫手，課前教師事先把表示對錯的圖片（如圖2）發(fā)給學(xué)生，在課堂上統(tǒng)計(jì)學(xué)生們是否理解的時(shí)候，就可以讓學(xué)生打開手機(jī)選擇相應(yīng)的圖片并舉起手機(jī)展示給教師看，教師一眼掃過課堂就可以根據(jù)屏幕的顏色或圖案了解所授內(nèi)容的理解程度，如果進(jìn)行課堂選擇題的答題也可以采用這一方法，只要事先把表示答案A、B、C、D的圖片發(fā)給學(xué)生即可。

活動5：學(xué)生進(jìn)行練習(xí)（15分鐘）

教師根據(jù)演示案例的難度，利用藍(lán)墨云班課APP布置類似題目進(jìn)行課堂作業(yè)進(jìn)行練習(xí)，比如：要求學(xué)生定義一個(gè)保存10個(gè)成績的浮點(diǎn)型數(shù)組，利用循環(huán)求出這些成績中的最大值、最小值和平均值。要求學(xué)生在草稿紙上完成程序的編寫，然后利用藍(lán)墨云班課的手機(jī)APP將自己的程序拍照后上傳到云班課，由同學(xué)互相匿名批閱給分，教師能查看所有的作業(yè)完成情況。當(dāng)然如果有條件的話，學(xué)生帶筆記本直接在電腦上完成作業(yè)最好，學(xué)習(xí)的體驗(yàn)將更好。

活動6：學(xué)生完成活動（10分鐘）

教師利用藍(lán)墨云班課手機(jī)APP發(fā)起一個(gè)頭腦風(fēng)暴活動保證學(xué)生的參與性，并分5個(gè)學(xué)生一組，活動主題是“數(shù)組在使用過程中需要注意的地方有哪些”。每個(gè)學(xué)生都根據(jù)自己掌握的情況發(fā)表個(gè)人的看法，完成后小組相互之間匿名評分。

活動7：闡述這部分知識和技能學(xué)習(xí)的動機(jī)（5分鐘）

教師闡述本節(jié)學(xué)習(xí)的動機(jī)，即強(qiáng)調(diào)數(shù)組知識對于學(xué)習(xí)編程的意義，主要關(guān)注以下4個(gè)方面：

（1） 關(guān)注目的：想要存儲一批同類型數(shù)據(jù)就要采用數(shù)組來實(shí)現(xiàn)，可以使程序設(shè)計(jì)變得更加直觀容易理解，而且數(shù)據(jù)保存后能在后期進(jìn)一步處理。

（2） 知識的前后關(guān)聯(lián)：數(shù)組在后續(xù)的學(xué)習(xí)和工作中將大量使用，理解并掌握后對你以后處理數(shù)據(jù)帶來很大方便，同時(shí)對于理解和掌握其他集合的使用具有重要意義。

（3） 信心提升：強(qiáng)調(diào)數(shù)組很容易學(xué)會，只要你認(rèn)真聽，認(rèn)真練習(xí)，沒有問題

（4） 滿意：強(qiáng)調(diào)使用數(shù)組來解決問題后對比原先的方法，有無提升。

活動8：教學(xué)測試及評估（5～10分鐘）

本活動對應(yīng)系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)中的輔助教學(xué)事件，用于測試評估本次教學(xué)中學(xué)生對于相關(guān)知識點(diǎn)的掌握情況?；顒涌梢越柚谒{(lán)墨云班課手機(jī)APP的測試活動展開，教師課前預(yù)先精心準(zhǔn)備好關(guān)于一維數(shù)組的測試題，測試題的選取一定要有代表性且難度與題量恰當(dāng)，可以檢查所授內(nèi)容的掌握情況，由于是理論課使用，所以題型以選擇題和判斷題為主。題目準(zhǔn)備好后通過藍(lán)墨云班課的web端應(yīng)用提交至藍(lán)墨云服務(wù)器。課上進(jìn)行到活動8的時(shí)候教師開啟活動，學(xué)生在5分鐘內(nèi)完成答題，教師能實(shí)時(shí)查看學(xué)生的答題情況和最后的考核分析，及時(shí)掌握本次課程學(xué)生的掌握情況，學(xué)生也能從評價(jià)結(jié)果看到自己的所掌握的情況，這樣學(xué)生的心理活動就能由內(nèi)到外的抒發(fā)出來，能很好的激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的動力。

活動9：學(xué)生的反饋及老師對學(xué)生的反饋（5分鐘）

要求學(xué)生根據(jù)活動6和活動7的完成情況談下自己對于數(shù)組在編程中的作用和價(jià)值與老師和同伴進(jìn)行一種分享，相互之間給出反饋，以加深其對知識點(diǎn)的理解和掌握。

活動10：用三個(gè)詞定性描述數(shù)組加深記憶（5分鐘）

要求學(xué)生經(jīng)過以上活動后用三個(gè)詞語給出對于數(shù)組知識點(diǎn)的定性描述。

活動11：對知識點(diǎn)的教學(xué)進(jìn)行小結(jié)（5分鐘）

教師對本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，明確數(shù)組是什么、用于解決什么問題、在使用時(shí)需要注意哪些問題、以及數(shù)組對于編程的價(jià)值是什么。最后，布置課后編程練習(xí)的作業(yè)，題目如下：

（1） 編程實(shí)現(xiàn)輸入10個(gè)整數(shù)保存在一個(gè)數(shù)組中，要求找出所有的素?cái)?shù)并打印。

（2） 編程實(shí)現(xiàn)輸入10個(gè)數(shù)并將他們前后顛倒排列。

（3） 編程實(shí)現(xiàn)輸入10個(gè)數(shù)后查詢某個(gè)數(shù)所在的位置并顯示。

有條件的學(xué)校，可以將課后編程作業(yè)放到在線評判（OJ）系統(tǒng)中，讓學(xué)生將寫好的代碼上傳到OJ系統(tǒng)，教師就能非常輕松的查看學(xué)生作業(yè)的完成情況和質(zhì)量，學(xué)生也能。

4 結(jié)束語

系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)是一種簡單有效的教學(xué)設(shè)計(jì)方法，只要掌握了其設(shè)計(jì)過程，在實(shí)際教學(xué)中就可以靈活運(yùn)用。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程從經(jīng)驗(yàn)化教學(xué)到系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，使教學(xué)的內(nèi)部事件和外部事件進(jìn)行了有效的互動，避免了“自嗨”式和“放任”式的教學(xué)。各教學(xué)成分經(jīng)過精心設(shè)計(jì)并配合當(dāng)前的云教學(xué)手段后能顯著提升學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)的體驗(yàn)，并能有效的將學(xué)生心理獲得外化出來，促進(jìn)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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[通聯(lián)編輯：王力]