混合教學(xué)模式在程序設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用

呂 娜，張 琎，張芊茜，史桂嫻

（濟(jì)南大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250022）

0 引 言

“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的使用為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)帶來(lái)了歷史性的變革，成為現(xiàn)代化教育教學(xué)發(fā)展的里程碑[1]。MOOC是一種大型的網(wǎng)上開放課程，它有自己的學(xué)習(xí)和管理系統(tǒng)，蘊(yùn)含豐富的課程資源，包括短片、練習(xí)題、討論、補(bǔ)充材料、測(cè)試等[2]。在MOOC課程中，學(xué)生不受時(shí)空的限制，“碎片化”時(shí)間得以有效地利用，在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生的主體地位得以凸顯，自主學(xué)習(xí)能力得到了鍛煉。因此，MOOC課程在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代背景下愈來(lái)愈受到高校師生的青睞。

不是所有人都能勝任MOOC課程的學(xué)習(xí)，除要求能夠熟練使用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)外，還要求學(xué)習(xí)者具備一系列的個(gè)人品質(zhì)，涵蓋自我鞭策與管制、高效的時(shí)間管理、在線獨(dú)立工作、在線協(xié)作的能力等[3]；有些學(xué)生正是由于缺乏頑強(qiáng)的意志力，不能順利完成MOOC課程的研習(xí)。傳統(tǒng)的面對(duì)面授課在學(xué)習(xí)氛圍的營(yíng)造和價(jià)值觀的塑造等方面是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)無(wú)法替代的。為了充分發(fā)揮大學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)和 MOOC教學(xué)的各自優(yōu)勢(shì)，積極地革新大學(xué)教育的教學(xué)與管理模式，“網(wǎng)絡(luò)開放課程 + 本地大學(xué)面對(duì)面授課”相結(jié)合的混合教學(xué)成為當(dāng)前大學(xué)教育研究的熱點(diǎn)[2]。線上線下的混合教學(xué)模式是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，教師（本?；騇OOC 教師）“線上”提供習(xí)題、課件、視頻等教學(xué)資源，學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)，根據(jù)在線數(shù)據(jù)的反饋，教師可以離線選擇內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)在線學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)的整合[4]?；旌鲜浇虒W(xué)模式強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的中心地位，學(xué)習(xí)過(guò)程化被動(dòng)為主動(dòng)；教師成為教學(xué)過(guò)程的組織和引導(dǎo)者，更注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效能的反饋。

1 程序設(shè)計(jì)類課程的混合教育模式內(nèi)涵

程序設(shè)計(jì)課程是計(jì)算機(jī)與信息類專業(yè)的主干課程，包括C、C++、Java編程等。它通常配備一套完整的實(shí)驗(yàn)課程，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)中要有主動(dòng)性和動(dòng)手能力。這類課程的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)編寫應(yīng)用程序培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和求解問(wèn)題的能力，繼而塑造其計(jì)算思維和創(chuàng)新思維。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要以教師講授為主，容易陷入“灌輸課堂”的模式，使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣；而單純網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的模式對(duì)學(xué)生的自控能力要求較高，無(wú)法根據(jù)每一個(gè)學(xué)生的情況做到因材施教，無(wú)法在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)學(xué)生的反饋調(diào)整教學(xué)進(jìn)度與深度。因此，將兩種教學(xué)模式相結(jié)合，整合優(yōu)質(zhì)的線上資源，充分發(fā)揮線下課堂的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)適合程序設(shè)計(jì)類課程的混合教學(xué)模式，使得兩者相互促進(jìn)、相得益彰，就成為目前計(jì)算機(jī)教育研究的熱門問(wèn)題。

借助收集網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的各種數(shù)據(jù)，教師能夠輕松把控課前、課中、課后各階段學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)度和深度；學(xué)生可以通過(guò)在線網(wǎng)絡(luò)課堂進(jìn)行自學(xué)、查看網(wǎng)上作業(yè)的反饋以及參與討論等，學(xué)生網(wǎng)上作業(yè)的評(píng)價(jià)結(jié)果和討論區(qū)的參與熱度將作為最終課程結(jié)果的一部分。通過(guò)實(shí)施這種混合式教學(xué)形式，教師可以更輕松地教學(xué)，學(xué)生更快樂(lè)地學(xué)習(xí)，使得教與學(xué)化繁為簡(jiǎn)，從“教師核心”逐步向“學(xué)生核心”的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。在此教學(xué)模式下，凸顯了兩大核心價(jià)值導(dǎo)向：一是強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)；二是注重學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng)。在信息化的時(shí)代背景下，信息的獲取變得容易，而把相關(guān)信息搜集起來(lái)加工提煉進(jìn)而能夠解決實(shí)際問(wèn)題的能力反而變得難能可貴。

2 程序設(shè)計(jì)類課程的混合教學(xué)模型

2.1 程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)

程序設(shè)計(jì)類課程是介紹設(shè)計(jì)、編寫和調(diào)試程序時(shí)涉及的基本方法和技術(shù)，往往以某一種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言為例貫穿整個(gè)課程?；谒惴ㄅc程序設(shè)計(jì)的要旨，引入設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的程序所涉及的基本知識(shí)和基本方法，培育學(xué)生通過(guò)編程最終解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.2 混合教學(xué)模式探討

在傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)模式中，教師的大部分時(shí)間都在解釋基本概念、基本語(yǔ)法以及編寫簡(jiǎn)單程序，通過(guò)布置相應(yīng)的上機(jī)練習(xí)來(lái)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用。這種灌輸式的教育模式將學(xué)生置于知識(shí)被動(dòng)接受者的位置，學(xué)生自身的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力和創(chuàng)造性沒(méi)能被充分地激發(fā)。

網(wǎng)絡(luò)在線課程與本地大學(xué)面授課程相結(jié)合的教學(xué)模式是指使用優(yōu)質(zhì)的MOOC課程教學(xué)資源，在大學(xué)課堂里展開班級(jí)教學(xué)。得益于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，在傳統(tǒng)教學(xué)中難以解決的人數(shù)多、課時(shí)少、學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性欠缺、師生交流與互動(dòng)不足、實(shí)踐反饋能力薄弱等問(wèn)題都能夠找到新的解決方案。

程序設(shè)計(jì)類課程的混合教學(xué)模式基本教學(xué)流程主要分為課前準(zhǔn)備、參與式教學(xué)、上機(jī)實(shí)踐和總結(jié)評(píng)價(jià)4個(gè)模塊，如圖1所示。C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程64學(xué)時(shí)左右，是大學(xué)生接觸的第一門計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)課程。在C語(yǔ)言的傳統(tǒng)教學(xué)中，由于概念和規(guī)則繁多，初學(xué)者普遍反映學(xué)習(xí)困難，期末考試不及格率高[5]。結(jié)合C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中學(xué)生普遍感覺(jué)最難學(xué)的“指針與函數(shù)”這一知識(shí)點(diǎn)，筆者介紹實(shí)施混合教學(xué)模式的具體方法。

圖1 混合教學(xué)模式流程圖

2.2.1 課前準(zhǔn)備

在課前籌備階段，教師需要進(jìn)行深入研究和分析教學(xué)內(nèi)容，樹立教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)，抓住教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，劃分課下自學(xué)部分和課堂講授部分，以便引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。編制項(xiàng)目化教學(xué)任務(wù)和詳細(xì)的學(xué)習(xí)要求，提供教學(xué)微視頻、預(yù)習(xí)課件、課前測(cè)試等資源形成課前自主學(xué)習(xí)包，通過(guò)QQ群推送給學(xué)生，以便學(xué)生進(jìn)行課前自學(xué)。

學(xué)生拿到課前自主學(xué)習(xí)包后，按照學(xué)習(xí)要求觀看視頻、課件等學(xué)習(xí)資料，制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，完成課前測(cè)試。通過(guò)課前測(cè)試，可以很好地讓學(xué)生自己評(píng)估預(yù)習(xí)效果，找到學(xué)習(xí)的難點(diǎn)或障礙，以便提高后續(xù)課堂教學(xué)的效率。教師可借由收集課前測(cè)試結(jié)果，根據(jù)學(xué)生的趣味與實(shí)力，繼而適時(shí)地更新講課內(nèi)容的深度與進(jìn)度。

在這個(gè)階段，把“教師講授”變成“學(xué)生學(xué)習(xí)”最重要的一步就是設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)習(xí)目標(biāo)必須是具體明確的陳述，包含學(xué)習(xí)對(duì)象、學(xué)習(xí)內(nèi)容、何種情況及掌握程度等組成部分。學(xué)生只有樹立了明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，才能擁有積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

以C語(yǔ)言課程為例，教師制定本次教學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)為掌握指針作為函數(shù)參數(shù)的特點(diǎn)及其與主調(diào)函數(shù)之間的值傳遞關(guān)系。教師提供北京理工大學(xué)李鳳霞教授的“C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”MOOC網(wǎng)址，選擇特定章節(jié)要求學(xué)生觀看；提供考查關(guān)于指針的基本概念的預(yù)習(xí)測(cè)試題目供學(xué)生自測(cè)，幫助其回顧“指針”這一知識(shí)點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)課的課前準(zhǔn)備要求教師編寫好實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，制訂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提出實(shí)驗(yàn)要求，如有特殊的操作要求，可給出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，必要時(shí)可錄制微視頻加以講解或說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)題目可在實(shí)驗(yàn)課前發(fā)布給學(xué)生，這樣學(xué)生可以提前準(zhǔn)備，提高實(shí)驗(yàn)課的效率。

2.2.2 參與式教學(xué)

根據(jù)上一階段學(xué)生的測(cè)試與交流討論，課堂教學(xué)活動(dòng)可有針對(duì)性地對(duì)共性問(wèn)題進(jìn)行講解。在互動(dòng)環(huán)節(jié)應(yīng)用兩種互動(dòng)模式，一種是教師與學(xué)生之間的互動(dòng)，另一種是學(xué)生之間的討論。應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，由教師安排學(xué)生進(jìn)行分組討論、匯報(bào)，以深化和完善教學(xué)內(nèi)容。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是一種基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的教學(xué)法，將再現(xiàn)式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴綄W(xué)習(xí)，它是一種以解決問(wèn)題、完成任務(wù)為目標(biāo)的多維互動(dòng)式的教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在任務(wù)解決過(guò)程中的積極性與主動(dòng)性[6]。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一個(gè)好的任務(wù)，需要把握以下幾點(diǎn)：第一，生動(dòng)有趣（encourage），例如，結(jié)合生活實(shí)際或?qū)I(yè)相關(guān)的問(wèn)題，激起學(xué)生的思考和求知欲，可以取得顯著的效果；第二，可回答但沒(méi)有限制性的答案（limitless），給學(xué)生留有思考和創(chuàng)新的空間，實(shí)現(xiàn)任務(wù)的開放與延伸；第三，難度適中（moderate dif fi culty），要結(jié)合學(xué)生實(shí)際的知識(shí)水平和能力狀況，任務(wù)既不能過(guò)于簡(jiǎn)單，以至于沒(méi)有任何挑戰(zhàn)性；又不能難度過(guò)大，使得學(xué)生無(wú)法獲得成就感。

C語(yǔ)言課堂教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)測(cè)試題目的反饋情況，先有選擇地回顧一下關(guān)于“指針”的概念。通過(guò)“在自定義函數(shù)中交換兩個(gè)值的大小”這一具體案例引入本次課程的內(nèi)容。通過(guò)分析這一案例，引導(dǎo)學(xué)生理解無(wú)論自定義函數(shù)中形式參數(shù)如何改變，其值都無(wú)法傳遞給實(shí)際參數(shù)。因此，我們需要引入指針變量作為函數(shù)參數(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)這個(gè)案例把指針變量做函數(shù)參數(shù)的語(yǔ)法形式講解清楚后，拋出一個(gè)實(shí)際任務(wù)讓學(xué)生分小組討論完成，從而驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)并把剛剛學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用起來(lái)。例如，編寫一個(gè)自定義函數(shù)實(shí)現(xiàn)同時(shí)計(jì)算得到兩個(gè)數(shù)的最大公約數(shù)和最小公倍數(shù)，并總結(jié)如何使用指針變量做函數(shù)參數(shù)去改變主調(diào)函數(shù)中變量的值。小組討論的結(jié)果以口頭報(bào)告的形式呈現(xiàn)，通過(guò)小組間打分獲得評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)時(shí)可提供表1所示的評(píng)量表，使得小組評(píng)價(jià)盡量客觀，便于回饋。大班教學(xué)中應(yīng)用“翻轉(zhuǎn)課堂”往往會(huì)受到人數(shù)、場(chǎng)地等的限制，小組匯報(bào)時(shí)可隨機(jī)抽取2～3組進(jìn)行。

2.2.3 上機(jī)實(shí)踐

在程序設(shè)計(jì)課程中，為了提高編程能力，熟練掌握調(diào)試技術(shù)，計(jì)算機(jī)實(shí)踐是整個(gè)教學(xué)過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)[7]。實(shí)驗(yàn)可根據(jù)目標(biāo)層次不同劃分為基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和拓展實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在上機(jī)時(shí)根據(jù)自己設(shè)定的目標(biāo)有選擇地完成對(duì)應(yīng)層次的實(shí)驗(yàn)題目。教師在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)既要注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，又要幫助他們建立解決困難的信心?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生獨(dú)立完成，拓展實(shí)驗(yàn)則允許學(xué)生小組討論完成。

表1 小組打分評(píng)量表

課堂教學(xué)和上機(jī)實(shí)踐兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)完成后，再布置課后測(cè)試練習(xí)，以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)成效以及是否達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)評(píng)判系統(tǒng)采用ACM和拼題A（pintia.cn）的在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)，方便學(xué)生及時(shí)獲得反饋結(jié)果和教師統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成情況。通常，課前預(yù)習(xí)測(cè)試和課后作業(yè)也在拼題A網(wǎng)站上布置，如圖2所示。實(shí)驗(yàn)題目在ACM在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)上布置的情況如圖3所示。

圖2 拼題A網(wǎng)站布置作業(yè)情況

圖3 ACM在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)布置實(shí)驗(yàn)情況

2.2.4 評(píng)價(jià)總結(jié)

教學(xué)活動(dòng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是評(píng)價(jià)總結(jié)。這一環(huán)節(jié)至關(guān)重要，也通常是教師和學(xué)生最容易缺失的部分。通過(guò)評(píng)價(jià)總結(jié)得到的分析與思考又指導(dǎo)著下一輪教學(xué)活動(dòng)的展開，它使得整個(gè)教學(xué)活動(dòng)成為一個(gè)完整的閉環(huán)。在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中，“教”與“學(xué)”能力的提升，取決于這一環(huán)節(jié)的質(zhì)量。

教師可根據(jù)學(xué)生的課前自測(cè)成績(jī)、課堂教學(xué)中的表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)的完成情況、課后測(cè)試練習(xí)等，對(duì)學(xué)生這一階段的學(xué)習(xí)做出綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)的目的有3個(gè)：一是將學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)評(píng)分等級(jí)作為平時(shí)成績(jī)的依據(jù)；二是收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，作為保證質(zhì)量機(jī)制，給教師提供反饋，幫助提升教學(xué)質(zhì)量；三是激起學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，通過(guò)反饋幫助其查漏補(bǔ)缺，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。對(duì)于以小組形式完成的翻轉(zhuǎn)課堂任務(wù)、拓展實(shí)驗(yàn)等，可設(shè)置組內(nèi)、組間學(xué)生互評(píng)，促進(jìn)學(xué)生互相學(xué)習(xí)交流。

在評(píng)價(jià)時(shí)可使用詳細(xì)客觀的以學(xué)習(xí)表現(xiàn)為基準(zhǔn)反映學(xué)習(xí)成效的評(píng)量指標(biāo)，收集教學(xué)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)，包括課堂表現(xiàn)、測(cè)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)情況等，避免主觀的成見(jiàn)或既定印象，同時(shí)能夠節(jié)省教師在評(píng)估和提供反饋所需的時(shí)間。評(píng)價(jià)主要分為3類：一是診斷性評(píng)價(jià)，用來(lái)衡量學(xué)生的預(yù)習(xí)成果，以便有針對(duì)性地展開教學(xué)；二是形成性評(píng)價(jià)，用來(lái)為學(xué)習(xí)過(guò)程提供反饋，決定學(xué)習(xí)進(jìn)展；三是總結(jié)性評(píng)價(jià)，主要用于決定學(xué)生在本門課程上的目標(biāo)達(dá)成度。這3類評(píng)價(jià)的詳細(xì)的評(píng)價(jià)對(duì)象、依據(jù)和目標(biāo)詳見(jiàn)表2。

3 結(jié) 語(yǔ)

在程序設(shè)計(jì)類課程中應(yīng)用線上線下混合式教學(xué)，使得學(xué)生可不受學(xué)習(xí)時(shí)間與空間的限制，更容易使用“碎片化”時(shí)間；通過(guò)線上輔導(dǎo)與面對(duì)面的小范圍交流互動(dòng)，加強(qiáng)了師生之間、學(xué)生之間的情感，提升了學(xué)習(xí)效果；將教學(xué)資源以更加合理的順序有計(jì)劃地進(jìn)行組織，學(xué)生可按計(jì)劃循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)；整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程凸顯了學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)和培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。對(duì)整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的評(píng)價(jià)更加科學(xué)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)不再主要依據(jù)最后的期末考試，而是伴隨整個(gè)課程分階段進(jìn)行，加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的管理。評(píng)價(jià)的形式也多樣化了，由線上、線下綜合構(gòu)成，除了教師評(píng)價(jià)，還有學(xué)生互評(píng)。期待本研究構(gòu)建的混合教學(xué)模式可以為程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)開辟新的思路，進(jìn)一步為高校其他課程的教學(xué)改革提供參考。

表2 量化評(píng)價(jià)方法