程序設(shè)計(jì)課程理實(shí)一體化教學(xué)模式運(yùn)行及思考

周 翔，張廷萍

（重慶交通大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400074）

0 引 言

計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)代信息社會(huì)的基礎(chǔ)技術(shù)方法之一。現(xiàn)階段，學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)、數(shù)據(jù)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等計(jì)算問(wèn)題十分關(guān)注，希望通過(guò)程序設(shè)計(jì)課程掌握相關(guān)技能[1]，隨之學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程的積極性也越來(lái)越高。然而，程序設(shè)計(jì)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式將課程割裂為兩部分，一部分是在教室上的理論課，主要由教師根據(jù)PPT內(nèi)容講解、演示編程步驟，并展示程序運(yùn)行結(jié)果；另一部分是在機(jī)房上的實(shí)驗(yàn)課，主要是學(xué)生根據(jù)教師在理論課上講解的內(nèi)容，在計(jì)算機(jī)上獨(dú)立完成教師布置的任務(wù)。這樣的教學(xué)方式雖然有利于教師管理課堂秩序，統(tǒng)一學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，但缺點(diǎn)也非常突出：程序設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容需要學(xué)生實(shí)際動(dòng)手才能掌握，而教師在理論課上講解的時(shí)候?qū)W生不能直接動(dòng)手，再等到上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候?qū)W生可能已經(jīng)將教師講解的內(nèi)容遺忘。因此，理論課與實(shí)驗(yàn)課脫節(jié)不利于學(xué)生及時(shí)掌握程序設(shè)計(jì)課程教授的教學(xué)內(nèi)容。

基于此，為改進(jìn)程序設(shè)計(jì)課程中的不足，對(duì)授課模式進(jìn)行改革，采用理實(shí)一體化教學(xué)模式，將上課地點(diǎn)全部安排在機(jī)房，教學(xué)活動(dòng)全部在機(jī)房進(jìn)行。由教師講解理論內(nèi)容，然后完成實(shí)驗(yàn)演示，再由學(xué)生立即在學(xué)生機(jī)上仿照教師演示完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。接下來(lái)，筆者將從程序設(shè)計(jì)課程的理實(shí)一體化教學(xué)模式設(shè)計(jì)、教學(xué)改革效果的對(duì)比和運(yùn)行后的思考幾個(gè)方面展開(kāi)討論。

1 理實(shí)一體化教學(xué)模式設(shè)計(jì)

為了配合程序設(shè)計(jì)課程理實(shí)一體化的教學(xué)模式，可以從教材編寫(xiě)、教學(xué)內(nèi)容安排以及教學(xué)資源利用等方面展開(kāi)教學(xué)設(shè)計(jì)。以VB語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程為例，相關(guān)教學(xué)設(shè)計(jì)的詳細(xì)內(nèi)容如下。

1.1 理實(shí)一體化教學(xué)模式教材編寫(xiě)

為了配合傳統(tǒng)教學(xué)模式理論課與實(shí)驗(yàn)課分開(kāi)進(jìn)行的教學(xué)安排，VB語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教材也分為兩本，一本是理論課用的理論教材，一本是實(shí)驗(yàn)課用的實(shí)驗(yàn)教材。為配合理實(shí)一體化教學(xué)模式的開(kāi)展，可以對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，整合為一本。

1.1.1 教材章節(jié)安排

在教材章節(jié)上，將理論和實(shí)驗(yàn)兩本書(shū)的內(nèi)容進(jìn)行合并，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分散到理論內(nèi)容的每一個(gè)小節(jié)中。例如課程的選擇結(jié)構(gòu)部分，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為單分支選擇結(jié)構(gòu)、多分支選擇結(jié)構(gòu)，并將其分別放在單分支選擇語(yǔ)句和多分支選擇語(yǔ)句的后面。通過(guò)這樣的內(nèi)容安排，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)一個(gè)知識(shí)之后，立馬就可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。在編程過(guò)程中能夠立即、直接地得到反饋。通過(guò)這樣的探索和學(xué)習(xí)，學(xué)生就會(huì)得到一種成就感，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2]。

1.1.2 教材內(nèi)容選擇

為了適應(yīng)理實(shí)一體化教學(xué)模式，還應(yīng)對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行改革。在理實(shí)一體化課堂上，教師在講解和演示完一個(gè)內(nèi)容后，就需要讓學(xué)生立即自行完成該內(nèi)容，并在該內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展。為此，在教材內(nèi)容安排上，理論部分有供教師演示的實(shí)例，練習(xí)部分有供學(xué)生參照完成的實(shí)例，同時(shí)也安排了讓學(xué)生自行完成的練習(xí)題。例如，在循環(huán)部分，講到循環(huán)語(yǔ)句時(shí)，在理論部分給出“1+2+3+…+n”的例題，在實(shí)驗(yàn)的示例部分給出“1*2*3*…*n”的示例，然后在實(shí)作部分給出“2+4+6+…+m，m為偶數(shù)”的實(shí)作題目。這3個(gè)題目的思路完全相同，既方便了教師演示后布置作業(yè)，也方便學(xué)生按照教師演示獨(dú)立完成練習(xí)題，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。

1.2 理實(shí)一體化教學(xué)內(nèi)容安排

1.2.1 教學(xué)器材準(zhǔn)備

為適應(yīng)在機(jī)房?jī)?nèi)現(xiàn)場(chǎng)完成理論教學(xué)，需在機(jī)房進(jìn)行以下教學(xué)準(zhǔn)備。

1）機(jī)器數(shù)量。

為了保證教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效果，機(jī)房教學(xué)班的數(shù)量最多是兩合班（即由2個(gè)班構(gòu)成，每個(gè)單班的人數(shù)在35人左右）。同時(shí)，由于現(xiàn)在每個(gè)自然班的學(xué)生人數(shù)基本為35人，為保證教學(xué)的正常進(jìn)行，確定每個(gè)機(jī)房至少配備80臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)。

2）機(jī)房布局——直立式布局。

機(jī)房布局與機(jī)房的管理、維護(hù)、教學(xué)和安全等方面有著直接的聯(lián)系，一個(gè)科學(xué)合理的機(jī)房布局不僅看起來(lái)整潔大方、井然有序，能給機(jī)房管理、維護(hù)、教學(xué)帶來(lái)方便，而且應(yīng)該符合安全、舒適、健康、環(huán)保的要求。直立式布局將多張桌子連成一列。在機(jī)房擺放5列，采用2列靠墻，另外3列背靠在一起放在中間，教師機(jī)擺放在教室的最前面，如圖1所示。

圖1 機(jī)房直立式布局

直立式布局更符合計(jì)算機(jī)教學(xué)的特點(diǎn)。這種布局讓學(xué)生能相互看到旁邊同學(xué)的電腦屏幕，而且過(guò)道很寬，學(xué)生的活動(dòng)范圍大。在教學(xué)中可以讓一部分先學(xué)會(huì)的同學(xué)帶動(dòng)大家進(jìn)行學(xué)習(xí)。此外，教師在指導(dǎo)時(shí)可以走到每個(gè)學(xué)生面前進(jìn)行指導(dǎo)，便于體現(xiàn)在學(xué)生實(shí)作時(shí)教師可以現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)的理實(shí)一體化教學(xué)特點(diǎn)。不過(guò)，直立式擺放方式有一個(gè)不方便之處就是學(xué)生的視線與黑板平行，教師在黑板上講解時(shí)學(xué)生要把頭扭過(guò)90°才行。筆者通過(guò)采用多媒體教學(xué)軟件（如紅蜘蛛多媒體軟件）進(jìn)行講課，將這個(gè)問(wèn)題解決。這種軟件最突出的優(yōu)點(diǎn)就是能夠把教師的屏幕擴(kuò)展到每個(gè)學(xué)生的電腦屏幕上。教師的操作演示，學(xué)生能通過(guò)本機(jī)屏幕觀看。此外，在教師操作演示時(shí)，學(xué)生的鍵盤(pán)和鼠標(biāo)被鎖定，不能進(jìn)行其他的操作，可以有效控制學(xué)生學(xué)習(xí)。

3）手繪板。

在教師機(jī)上安裝手繪板。通過(guò)這個(gè)設(shè)備，教師可以在講解的過(guò)程中，不需要黑板就可以書(shū)寫(xiě)板書(shū)，并保存板書(shū)。這些板書(shū)還可以在復(fù)習(xí)階段使用。此外，在機(jī)房前方，還可以準(zhǔn)備無(wú)粉塵的白板，供教師手工書(shū)寫(xiě)課程重點(diǎn)內(nèi)容和提示信息等。

1.2.2 教學(xué)管理

1）配置助教。

區(qū)別于傳統(tǒng)教室的教學(xué)模式，對(duì)于理實(shí)一體化教學(xué)模式，教師不僅要組織教學(xué)內(nèi)容，還要完成機(jī)房環(huán)境的教學(xué)管理和教學(xué)輔導(dǎo)。要完成這些，單靠教師的力量存在很大的局限性。因此，重慶交通大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院為上理實(shí)一體課程的教師配置了研究生助教，協(xié)助教師完成機(jī)房教學(xué)的部分管理和輔導(dǎo)工作，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

2）配置多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理軟件。

多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理軟件充分利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代教育思想，為教學(xué)提供計(jì)算機(jī)教學(xué)輔助工具，實(shí)現(xiàn)教學(xué)中教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的交流活動(dòng)，改善教學(xué)手段與學(xué)習(xí)方法。該軟件應(yīng)具有教師演示、學(xué)生示范、教師演示及錄制、屏幕回放+演示、黑屏肅靜、語(yǔ)音教學(xué)、屏幕監(jiān)視、遙控輔導(dǎo)、電子教鞭、電子搶答、電子點(diǎn)名、網(wǎng)上消息、文件傳輸、提交作業(yè)等功能。

1.3 在線教學(xué)資源利用

1.3.1 教師板書(shū)信息

在傳統(tǒng)模式下，教師上課在黑板上書(shū)寫(xiě)的板書(shū)無(wú)法保存。然而，當(dāng)教學(xué)地點(diǎn)改到機(jī)房后，利用教師機(jī)端安裝的手繪板，教師可以像在教室黑板上一樣進(jìn)行板書(shū)，并且板書(shū)的內(nèi)容可以保存。教師將板書(shū)內(nèi)容作為教學(xué)資源保存，存儲(chǔ)到開(kāi)放課程教學(xué)資源中，一是可以作為教學(xué)資源供學(xué)生學(xué)習(xí)使用，二是可以在期末的時(shí)候供教師復(fù)習(xí)課時(shí)使用。

1.3.2 教師演示視頻

程序設(shè)計(jì)課程最重要的是學(xué)生通過(guò)模擬教師講解的內(nèi)容，進(jìn)而自己動(dòng)手編寫(xiě)程序。然而，學(xué)生只在上課時(shí)看教師演示很難準(zhǔn)確記憶，因此，教師在機(jī)房上課講解時(shí)，可以將演示編程的整個(gè)過(guò)程錄制下來(lái)，作為視頻資料，存儲(chǔ)到開(kāi)放課程教學(xué)資源中，供學(xué)生學(xué)習(xí)使用。

圖2 相同年級(jí)不同專業(yè)學(xué)生成績(jī)對(duì)比

圖3 不同年級(jí)相同專業(yè)學(xué)生成績(jī)對(duì)比

2 教學(xué)改革效果對(duì)比

2.1 同一屆學(xué)生成績(jī)對(duì)比

重慶交通大學(xué)安排理實(shí)一體化課程的班級(jí)是從眾多兩合班中無(wú)規(guī)律選取的。圖2顯示的是同一年級(jí)中，理實(shí)一體化兩合班和一個(gè)非理實(shí)一體的兩合班的期末試卷成績(jī)對(duì)比折線圖。這2個(gè)兩合班都是60名學(xué)生。其中，淺色折線是理實(shí)一體班的成績(jī)折線，深色折線是非理實(shí)一體班的成績(jī)折線。從圖2可以看出，理實(shí)一體班的分值普遍高于非理實(shí)一體班，并且理實(shí)一體班的高分個(gè)數(shù)明顯多于非理實(shí)一體班，低分?jǐn)?shù)量也明顯少于非理實(shí)一體班。

2.2 與往屆同專業(yè)學(xué)生成績(jī)對(duì)比

圖3顯示的是相同專業(yè)不同年級(jí)理實(shí)一體兩合班和一個(gè)非理實(shí)一體兩合班的期末試卷成績(jī)對(duì)比折線圖。這2個(gè)兩合班也都是60名學(xué)生。其中，淺色折線是理實(shí)一體班的成績(jī)折線，深色折線是非理實(shí)一體班的成績(jī)折線。從圖3中可看出，理實(shí)一體班的分值普遍高于非理實(shí)一體班。

2.3 理實(shí)一體化教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)

由于圖3是不同年級(jí)間的比較，存在考題難易程度不同導(dǎo)致的分?jǐn)?shù)差異。所以，相比之下，同一年級(jí)考相同試卷的圖2更具有說(shuō)服力。通過(guò)圖2和圖3的對(duì)比結(jié)果可看出，理實(shí)一體化教學(xué)班的成績(jī)普遍好于非理實(shí)一體教學(xué)班。此外，理實(shí)一體化教學(xué)班的成績(jī)分布區(qū)間比較平均，幾乎沒(méi)有特別差的成績(jī)出現(xiàn)。這些都說(shuō)明理實(shí)一體化教學(xué)模式確實(shí)存在教學(xué)優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

首先，在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，實(shí)踐能力主要靠實(shí)驗(yàn)課及課后作業(yè)來(lái)得到鍛煉。因?yàn)檎n堂上的知識(shí)沒(méi)有及時(shí)消化，所以要花很多時(shí)間重復(fù)課堂上講過(guò)的程序，而當(dāng)要求學(xué)生自主開(kāi)發(fā)完成一個(gè)任務(wù)時(shí)，學(xué)生發(fā)覺(jué)無(wú)從下手[3]。在理實(shí)一體化課堂上，從第一節(jié)課的第一個(gè)實(shí)例開(kāi)始，學(xué)生都能夠參照教師的演示及時(shí)參與學(xué)習(xí)，因此能夠使學(xué)生從課程一開(kāi)始就入門，具備編程的實(shí)際動(dòng)手能力。

其次，在理實(shí)一體化課堂上，教師的演示講解內(nèi)容是廣播到每個(gè)學(xué)生的電腦上的，每個(gè)學(xué)生都能清楚地看到教師的每一步操作。避免傳統(tǒng)模式下坐教室后排的學(xué)生看不清黑板或投影屏幕內(nèi)容的情況。

最后，傳統(tǒng)課堂理論課結(jié)束后要等下一次實(shí)驗(yàn)課學(xué)生才有機(jī)會(huì)練習(xí)。在理實(shí)一體化課堂上，教師講解后，學(xué)生能及時(shí)參與練習(xí)，避免了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的遺忘。

3 思考與討論

在實(shí)施2年理實(shí)一體化教學(xué)之后，筆者也對(duì)一體化教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)。在理實(shí)一體化教學(xué)過(guò)程中，存在2個(gè)較難解決的問(wèn)題。

3.1 教學(xué)進(jìn)度的控制

理實(shí)一體教學(xué)過(guò)程中存在的第一個(gè)問(wèn)題是課堂教師教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生實(shí)做之間的教學(xué)進(jìn)度控制問(wèn)題。最理想的狀態(tài)是教師講解完一道例題，就立刻讓學(xué)生實(shí)做，并布置一道相似的題目讓學(xué)生提高。但是，在實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)由于學(xué)生接受能力的區(qū)別，有的學(xué)生很快理解了教師講解的內(nèi)容，能在短時(shí)間內(nèi)完成教師布置的任務(wù)；有的學(xué)生理解能力稍微弱一些，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能理解教師講解的內(nèi)容，完成任務(wù)需要更長(zhǎng)的時(shí)間。這就造成同樣布置一道題目，有的學(xué)生很快就完成了，有的學(xué)生還在繼續(xù)做。這個(gè)時(shí)候，教師如果進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)，就會(huì)打斷慢的那部分學(xué)生的實(shí)做；如果繼續(xù)等待，已經(jīng)完成任務(wù)的那部分學(xué)生就會(huì)無(wú)所事事。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中采用的解決方案是講解完1個(gè)主題及其附帶的2～3個(gè)例題后，再讓學(xué)生實(shí)做。這樣處理的好處是：學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生可以在預(yù)留時(shí)間內(nèi)完成這些任務(wù)；學(xué)習(xí)能力稍微弱一點(diǎn)的學(xué)生，至少可以完成其中的一部分任務(wù)，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有所了解。這樣，即便預(yù)留時(shí)間結(jié)束，教師繼續(xù)后面的講解，也不影響所有學(xué)生對(duì)前面內(nèi)容的掌握。需要注意的是，講解一個(gè)主題教學(xué)內(nèi)容的多少還需要教師自己把握。

3.2 課堂秩序的管理

理實(shí)一體教學(xué)還存在課堂教學(xué)秩序的管理問(wèn)題。理實(shí)一體課程的上課過(guò)程是教師通過(guò)教師機(jī)演示講解、再將講解屏幕廣播給所有學(xué)生，學(xué)生通過(guò)自己的電腦觀看、學(xué)習(xí)教師講解內(nèi)容。理想狀態(tài)是所有學(xué)生都能近距離地通過(guò)自己的電腦，看清教師所有的操作，學(xué)習(xí)、掌握教師講解的內(nèi)容。然而，實(shí)際情況卻是教師在演示講解時(shí)，無(wú)法兼顧學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)生看手機(jī)、睡覺(jué)等不良行為得不到有效控制。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)2個(gè)措施來(lái)緩解：①增加課堂提問(wèn)環(huán)節(jié)，在教師講解過(guò)程中，隨時(shí)進(jìn)行課堂提問(wèn)，以督促學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)課；②為理實(shí)一體課配備了助教，助教主要完成2個(gè)任務(wù)，一個(gè)是維持課堂教學(xué)秩序，另一個(gè)是幫助教師輔導(dǎo)答疑。通過(guò)采取一系列措施之后，教學(xué)秩序明顯好轉(zhuǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，采取理論和實(shí)驗(yàn)課同時(shí)進(jìn)行的理實(shí)一體化教學(xué)模式，融“教、學(xué)、做”為一體，使理論和實(shí)踐緊密結(jié)合，學(xué)生能較快較好地實(shí)現(xiàn)從理論知識(shí)到感性認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)知識(shí)與技能的貫通，最大限度地培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)的構(gòu)思、分析和編寫(xiě)程序代碼的能力[3]。同時(shí)，隨著理實(shí)一體化教學(xué)的開(kāi)展和深入，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題求解能力，在學(xué)生具備基本的編程能力、掌握一定的問(wèn)題求解方法之后，引導(dǎo)其進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并最終形成計(jì)算思維，完成從手到腦到思維的能力逐級(jí)提升[4]。

當(dāng)然，這種教學(xué)模式的采取必須有學(xué)校的大力支持，裝備機(jī)房設(shè)備以適合理實(shí)一體化教學(xué)。此外，還需要機(jī)房管理人員的配合，安裝理實(shí)一體化教學(xué)的輔助軟件。

在重慶理工大學(xué)實(shí)施程序設(shè)計(jì)課程理實(shí)一體化的過(guò)程中，還有些尚未解決的問(wèn)題，如機(jī)房數(shù)量不足以支持所有程序設(shè)計(jì)課程都采用理實(shí)一體化教學(xué)模式，導(dǎo)致依然還有部分程序設(shè)計(jì)課程采用舊的教學(xué)模式。當(dāng)然，最重要的問(wèn)題依然是理實(shí)一體化教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)進(jìn)度安排，教師也在積極探索解決，尋找更合理通用的解決途徑。