基于SPOC的C語(yǔ)言翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革與探索

賈金芳，王曉英，劉志強(qiáng)，杜正君

（青海大學(xué) 計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系，青海 西寧 810016）

0 引 言

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)I（C語(yǔ)言）課程作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)大一新生的第一門(mén)編程課程，其主要以用計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言解決實(shí)際問(wèn)題的基本技能為立足點(diǎn)，逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行編程和算法設(shè)計(jì)的能力。隨著對(duì)專(zhuān)業(yè)IT開(kāi)發(fā)人員的需求越來(lái)越多，對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)教學(xué)的要求也越來(lái)越高。然而，在程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，仍存在以下幾方面共性問(wèn)題[1-3]。

（1）課程知識(shí)點(diǎn)瑣碎、繁多、分散，傳統(tǒng)教學(xué)中理論知識(shí)的講解幾乎占據(jù)了所有有限的課堂時(shí)間，存在“重語(yǔ)法、輕程序”現(xiàn)象，學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)不能深刻理解，理解不了編程思想，體會(huì)不到編程的樂(lè)趣，久而久之，越來(lái)越多的困難逐漸降低了學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣及積極性。

（2）目前課堂教學(xué)中普遍存在“教師是課堂的主導(dǎo)者，學(xué)生是被動(dòng)的接受者”等現(xiàn)象，課堂缺乏活躍的互動(dòng)氛圍，這導(dǎo)致學(xué)生基本沒(méi)有自主學(xué)習(xí)的能力和自主研究、探索的精神。

（3）教學(xué)資源、方法太單一，教師無(wú)法從多渠道獲取學(xué)生學(xué)習(xí)情況反饋；另外，每個(gè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)差異較大，對(duì)知識(shí)的掌握及對(duì)知識(shí)的渴求也有所不同，單一的教學(xué)模式及方法不能做到因材施教。

（4）沒(méi)有階段性評(píng)價(jià)，只有期末紙質(zhì)測(cè)試，不注重過(guò)程性考核，并且考試以理論知識(shí)為主，忽略了程序設(shè)計(jì)課程的本質(zhì)，學(xué)生考前只要認(rèn)真突擊復(fù)習(xí)就可以得到高分，而動(dòng)手編程和實(shí)踐創(chuàng)新能力并沒(méi)有任何提升。

基于以上各種問(wèn)題，我們借鑒翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念，基于中國(guó)大學(xué)MOOC程序設(shè)計(jì)課程SPOC平臺(tái)，翻轉(zhuǎn)“教師—學(xué)生”的主體作用，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性；注重過(guò)程提升，變革教學(xué)結(jié)果，提高教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效果。

1 SPOC及翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)涵

MOOC（Massive Open Online Course，大規(guī)模在線開(kāi)放課程）自被提出以來(lái)，在全球激起一股教育熱流。2012年“MOOC元年”后[4]， MOOC本身的大規(guī)模、開(kāi)放等特點(diǎn)使其面臨很多困難與挑戰(zhàn)，但其超越傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)仍不能完全替代面授課程，因此需結(jié)合二者優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。為此，加州大學(xué)伯克分校計(jì)算機(jī)科學(xué)教授、MOOCLab課程主任阿曼多·福克斯（Armando Fox）于2013年首次提出小規(guī)模私有在線課程SPOC（Small Private Online Course）概念[5]。研究認(rèn)為，SPOC是對(duì)MOOC的繼承與完善，它可以高效結(jié)合優(yōu)質(zhì)MOOC資源與課堂面授的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)的重構(gòu)與創(chuàng)新[6]。

針對(duì)如何打破傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)、自主學(xué)習(xí)能力等問(wèn)題，美國(guó)研究者率先提出一種新的教學(xué)模式——“翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）”，實(shí)踐證明，基于這種新模式的教學(xué)成效超出了人們的預(yù)想[7]。翻轉(zhuǎn)課堂其核心理念是翻轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)教師提供的視頻或相關(guān)資料，完成相關(guān)測(cè)試、練習(xí)；課堂時(shí)間則用來(lái)討論、解決問(wèn)題，并進(jìn)行知識(shí)深化[8-9]。這種模式將各種學(xué)習(xí)資源“時(shí)間最大化”，完全不同于單一的網(wǎng)絡(luò)視頻課程。

自2011年翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)入我國(guó)后，MOOC及SPOC的興起為高校教師開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂提供了優(yōu)質(zhì)的線上教學(xué)資源，進(jìn)一步推動(dòng)了混合式教學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多的教師逐漸開(kāi)始嘗試翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐。SPOC的“小規(guī)?！焙汀八接小碧匦砸矝Q定了其更適合開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)[10]。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革與實(shí)踐

2.1 構(gòu)建教學(xué)資源平臺(tái)

課程線上學(xué)習(xí)資源依托于中國(guó)大學(xué)MOOC聯(lián)盟、北京理工大學(xué)李鳳霞老師的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程同步SPOC專(zhuān)區(qū)，教師可以根據(jù)教學(xué)需求自行補(bǔ)充教學(xué)資源，學(xué)生可以課前進(jìn)行視頻學(xué)習(xí)、單元練習(xí)測(cè)試、問(wèn)題討論及課后復(fù)習(xí)，教師通過(guò)后臺(tái)可隨時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。除此之外，也充分利用青海大學(xué)教育在線平臺(tái)及時(shí)發(fā)布教學(xué)資料、學(xué)習(xí)素材、課后作業(yè)等，學(xué)生可實(shí)時(shí)通過(guò)平臺(tái)自主下載資料、提交作業(yè)、查看作業(yè)批改反饋，改善了作業(yè)拷貝、不能集中管理的復(fù)雜性，完全實(shí)現(xiàn)電子化辦公，既便利了學(xué)生學(xué)習(xí)，又方便教師統(tǒng)一管理。

2.2 開(kāi)展課堂教學(xué)改革實(shí)踐

課堂面授作為線下教學(xué)手段，通過(guò)“線上+線下”混合模式，應(yīng)主要展開(kāi)以下教學(xué)實(shí)踐。

1）通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生主體作用，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

（1）教師在上課前一周通過(guò)學(xué)校教育在線平臺(tái)或課程學(xué)習(xí)交流QQ群，發(fā)布下節(jié)課所需知識(shí)點(diǎn)、學(xué)習(xí)資料、要求及討論題目。

（2）學(xué)生課下以小組為單位進(jìn)行討論，并形成各自討論結(jié)果或講稿，在課前發(fā)給任課教師，任課教師可以提前通過(guò)討論結(jié)果掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，提前準(zhǔn)備課堂需重點(diǎn)強(qiáng)化內(nèi)容。其中，將33人左右的一個(gè)單班劃分成5～6人/組的多個(gè)小組，以“好帶差，小組幫扶制”為原則，學(xué)生自由組合，并推選出組長(zhǎng)。

（3）課堂上教師在每組隨機(jī)抽一名同學(xué)對(duì)討論結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)講解，其他學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)，由學(xué)生進(jìn)行答疑，同時(shí)教師做好問(wèn)題及答題情況記錄。

（4）教師當(dāng)場(chǎng)打分（講者的成績(jī)代表小組最終成績(jī)），對(duì)學(xué)生講解、答疑情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)及總結(jié)，并將重、難點(diǎn)問(wèn)題圍繞“程序設(shè)計(jì)思想”進(jìn)行舉例、深入講解。

教師重點(diǎn)講解知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程中，可開(kāi)展啟發(fā)式教學(xué)、案例式教學(xué)等模式，使每一位學(xué)生積極參與課堂活動(dòng)，活躍課堂氛圍，培養(yǎng)他們的思考、自學(xué)能力。①啟發(fā)式教學(xué)：如引入數(shù)組前，通過(guò)求全班同學(xué)平均成績(jī)的例子，讓學(xué)生先通過(guò)之前已經(jīng)學(xué)過(guò)的單個(gè)變量的方法求解，然后發(fā)現(xiàn)這樣編寫(xiě)出來(lái)的程序存在復(fù)雜性和不易擴(kuò)展性等問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生考慮如何一次性存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)，提出使用數(shù)組的必要性和便捷性。②案例式教學(xué)：如在講授二維數(shù)組時(shí)，引入一款經(jīng)典的益智游戲“推箱子游戲”，逐步引導(dǎo)學(xué)生如何標(biāo)記并找到一條暢通的路徑將箱子從某個(gè)位置移動(dòng)到目的地，這樣的游戲案例不僅激發(fā)了學(xué)生的興趣，同時(shí)也有助于理解二維數(shù)組的使用方法。

2）通過(guò)階段性測(cè)試，評(píng)測(cè)學(xué)生階段學(xué)習(xí)效果，分析學(xué)情。

在開(kāi)展教學(xué)內(nèi)容及方法改革的同時(shí)，建立有效的評(píng)價(jià)反饋機(jī)制是衡量教學(xué)效果和質(zhì)量的常用手段。課程除了通過(guò)SPOC平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)課堂練習(xí)分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況之外，還引入了階段性測(cè)試，其更能反映學(xué)生個(gè)體對(duì)階段性學(xué)習(xí)知識(shí)的掌握、應(yīng)用情況。

學(xué)期中共設(shè)置3次測(cè)試，考試題型主要以程序設(shè)計(jì)題目為主，判題方式采用與各類(lèi)競(jìng)賽模式相對(duì)應(yīng)的測(cè)試用例方式，充分考察學(xué)生的創(chuàng)造性思維和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也改善傳統(tǒng)評(píng)測(cè)中只要寫(xiě)出部分程序即可得分的現(xiàn)象，測(cè)試平臺(tái)則使用SPOC平臺(tái)和OJ平臺(tái)，OJ測(cè)試平臺(tái)如圖1所示。

圖1 OJ測(cè)試平臺(tái)

這種評(píng)測(cè)方式，既可發(fā)現(xiàn)學(xué)生階段性學(xué)情；也可通過(guò)分析每類(lèi)題型的答題情況，發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生仍存在的困難或知識(shí)難點(diǎn)；進(jìn)一步調(diào)動(dòng)教師教學(xué)的積極性和主動(dòng)性，不斷深化教學(xué)內(nèi)容和改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

3）通過(guò)學(xué)期學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生完成實(shí)踐題目、參加學(xué)科競(jìng)賽，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手編程能力。

動(dòng)手編程能力在程序設(shè)計(jì)課程中具有不可替代的重要地位，是培養(yǎng)、提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要組成部分。只有將課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，課內(nèi)教學(xué)和課外實(shí)踐相結(jié)合，才能扎實(shí)掌握一門(mén)編程語(yǔ)言。

在學(xué)期結(jié)束前兩周，教師發(fā)布難度級(jí)別不同的多個(gè)實(shí)踐題目供學(xué)生選擇，如模擬火車(chē)購(gòu)票、萬(wàn)年歷、簡(jiǎn)易計(jì)算器、消滅星星游戲等，要求一般難度和中等難度的題目每組1～2人，較高難度的題目每組1～3人。學(xué)生自由分組并選擇一個(gè)題目，組內(nèi)合理分工，最后提交實(shí)現(xiàn)源碼及實(shí)踐報(bào)告。通過(guò)完整的實(shí)踐設(shè)計(jì)，使學(xué)生親身體驗(yàn)一個(gè)完整的軟件開(kāi)發(fā)流程及注意事項(xiàng)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐探索、編程解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及其他各種綜合素質(zhì)。

此外，本著“程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程是學(xué)生參加各類(lèi)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽的基礎(chǔ)，程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽是學(xué)生學(xué)好該類(lèi)課程的有效補(bǔ)充”[11]原則，鼓勵(lì)學(xué)生參加各類(lèi)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽，如CSP、藍(lán)橋杯等，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，將學(xué)到的課堂知識(shí)進(jìn)行整合、分析和應(yīng)用，提出解決實(shí)際問(wèn)題的具體方案并實(shí)踐驗(yàn)證[12]。

以上教學(xué)實(shí)踐模式使得學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能在入門(mén)階段得到大幅度提升，能深入體驗(yàn)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)樂(lè)趣，推動(dòng)了課程教學(xué)效果的提高，同時(shí)也為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新、應(yīng)用型人才培養(yǎng)奠定了前期基礎(chǔ)。

2.3 注重過(guò)程化考核的課程考核體系

課程注重過(guò)程化考核，采取過(guò)程性評(píng)估和終結(jié)性評(píng)估相結(jié)合的課程考核方式，由平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)組成最終成績(jī)。具體成績(jī)計(jì)算見(jiàn)表1。

3 效果分析

（1）學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)明顯提高。分析近3年來(lái)實(shí)施教學(xué)改革前、后學(xué)生期末考試成績(jī)，如圖2所示?？梢钥闯?，從16級(jí)開(kāi)始翻轉(zhuǎn)課堂嘗試后，學(xué)生的成績(jī)較之前有很大提升。其中17級(jí)學(xué)生改用測(cè)試用例測(cè)評(píng)方式，如果程序可以編譯運(yùn)行，但沒(méi)有通過(guò)任一測(cè)試用例，則不得分，所以成績(jī)相對(duì)關(guān)鍵詞評(píng)分要偏低。

（2）學(xué)生開(kāi)發(fā)能力和程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽能力提高。學(xué)生在學(xué)期末完成的實(shí)踐題目從最初的幾行到幾百行，實(shí)現(xiàn)了很大的飛躍，個(gè)別同學(xué)有效實(shí)現(xiàn)代碼達(dá)750行左右，具備了初步專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平。從學(xué)生參加2017年12月份的CSP考試結(jié)果來(lái)看，成績(jī)達(dá)到200分及以上的同學(xué)中，16、17級(jí)學(xué)生人數(shù)占75%，并有1名17級(jí)學(xué)生獲得2017年CCF大學(xué)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽（CCSP）銅獎(jiǎng)，不管是邏輯思維及創(chuàng)新能力，還是實(shí)踐應(yīng)用能力，都值得肯定。

表1 課程過(guò)程化考核體系

圖2 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)I歷年考試成績(jī)

4 結(jié) 語(yǔ)

基于SPOC平臺(tái)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)I翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)嘗試，突出了學(xué)生的主體作用，提高了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)動(dòng)力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維和工程實(shí)踐能力；強(qiáng)調(diào)了教師的引導(dǎo)作用，進(jìn)一步提高了教師的信息化素養(yǎng)；對(duì)課程后期多元化改革與發(fā)展起到了積極推動(dòng)作用。在此基礎(chǔ)上，還需要不斷提升教師自身素養(yǎng)，同時(shí)深入研究、改進(jìn)和完善課程改革實(shí)施方案。