基于“MOOC+實驗輔助平臺”的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教學實踐

羅榮良，吳明暉

（浙江大學城市學院 計算機與計算科學學院，浙江 杭州 310015）

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速普及，對現(xiàn)有高等教育的教學模式產(chǎn)生了較大的影響，特別是MOOC（Massive Open Online Courses，慕課）的廣泛應用，為普通應用型本科高校提高教學質(zhì)量提供了很好的解決方案。筆者所在學校面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程采用Java 語言作為開發(fā)語言，主要講述Java 語言基礎(chǔ)和面向?qū)ο笤O(shè)計方法。學生通過課堂學習和實踐，掌握面向?qū)ο蠡A(chǔ)知識和基本技能，為計算機專業(yè)相關(guān)的課程打下基礎(chǔ)。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言是計算機專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，如何讓學生更好地樹立計算思維，并具備基本的程序開發(fā)能力，對學生后續(xù)課程的學習起到非常關(guān)鍵的作用。部分同學因為程序設(shè)計基礎(chǔ)沒有學好，導致后續(xù)一系列課程都產(chǎn)生了困難，部分嚴重的同學甚至不能順利地完成學業(yè)。如何能在學習程序設(shè)計階段讓每位同學都能較好地掌握基本的程序設(shè)計思維和開發(fā)能力，是一個非常值得研究和探索的課題。

1 現(xiàn)狀分析

以筆者所在學校計算機專業(yè)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程為例，課程在大二第一學期開設(shè)，采用2-2 的形式，每周2 節(jié)理論課加2 節(jié)實踐課共64學時。因為每個班級上課的學生較多，一般在70 人以上，如何保障每位同學都能達到課程目標，依靠傳統(tǒng)的教學方法進行了多次嘗試，但效果都不是很明顯。分析其原因，在理論課中教師根據(jù)事先準備好的課件在上面講解，而下面聽課的學生缺乏參與度，會造成部分自控力差的同學拿出手機，一旦拿出手機，在沒有人去制止的情況下很難停下來。教師因為要講解課程，很難分出精力去阻止這些情況的發(fā)生，導致了學習效果不明顯。教師的講課內(nèi)容主要針對大部分同學，這導致部分學習好的同學感覺進度偏慢，而部分接受能力較弱的同學則感覺跟不上。特別是前面幾次課程，如果同學不能很好地跟上進度，則后面大半個學期就很難跟上課堂的節(jié)奏，甚至自我放棄。學習動力動機決定了學生的學習方向、學習態(tài)度和學習進程[1]，如何讓學生有持續(xù)的學習動力，值得教育工作者不斷地探索。

在實踐環(huán)節(jié)，因為學生人數(shù)問題，教師忙于解答學生在實驗過程中的問題，沒有時間仔細查看每位學生所編寫的代碼，有時候即使老師看一下代碼，如果不是特別仔細地分析，也難免未能及時發(fā)現(xiàn)程序中不完善的地方。在這種情況下，學生在編寫完成代碼后，看到運行結(jié)果正確，就認為程序真的正確了，而實際上沒有考慮周全，存在很多不夠完善的地方，而這些地方卻是程序設(shè)計中更需要關(guān)注的。另外，實驗過程中因為教師較難在課堂上及時檢查和反饋所有學生的作業(yè)情況，需要學生把作業(yè)作為附件的形式上傳到FTP 平臺，教師再下載然后一個個去批閱，找出在檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題，并給學生打分。這種檢查作業(yè)的方式使學生不能及時獲得反饋，也花費教師大量的時間，學習效果不明顯。

2 構(gòu)建借助在線課堂和實驗輔助平臺教學的理念及思路

目前工業(yè)企業(yè)在大規(guī)模的采用自動化手段來提高產(chǎn)品的質(zhì)量，并有效地提高了工人的工作效率，教學上如何提高培養(yǎng)學生的學習質(zhì)量和學習效率也是一個值得研究的內(nèi)容?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為教學效率的提升提供了技術(shù)支持，MOOC 上有很多優(yōu)質(zhì)教學資源可以利用，而學生又很想獲得優(yōu)質(zhì)教學資源，通過課程改革實踐使得兩者之間能夠很好地結(jié)合起來，如圖1 所示。只在課堂教學階段采用MOOC 資源，并未達到真正的“混合”教學的預期效果[2]。同時，在工程教育專業(yè)認證中非常強調(diào)人才培養(yǎng)的明確性、可衡量性，而程序設(shè)計實驗輔助平臺為程序設(shè)計課程效果的明確性和可衡量性提供了技術(shù)支撐。

在實驗過程中采用部分自動化的工具或平臺來提高檢查作業(yè)的效率，快速給學習者以反饋，讓學生知道程序中存在的問題，非常有利于提高學生的學習效率，也提高了教師檢查作業(yè)的效率。在實踐環(huán)節(jié)利用PTA（Programming Teaching Assistant，拼題A）程序設(shè)計類實驗輔助教學平臺提供的課堂測試功能和代碼評測功能，可以快速地檢驗學生掌握的情況。利用平臺的測試功能在上課開始的時候進行測試，檢驗學生MOOC 和翻轉(zhuǎn)課堂教學中學習情況。這樣做有多方面好處，首先能夠督促學生認真地學習MOOC 課程，提高學生的在線課程學習的參與深度和廣度；其次，教師可以了解大部分學生的知識點掌握情況，為課程的開展和實驗題目的選擇提供了很好的依據(jù)，還可以及時發(fā)現(xiàn)部分知識掌握明顯有問題的學生，及早進行干預，避免以前要到期中考試才發(fā)現(xiàn)問題，這時候去干預就為時已晚；最后還可以作為到課情況統(tǒng)計，進行課前測試后，學生上課遲到現(xiàn)象基本上得到制止，還能使學生很快進入上課狀態(tài)。

圖1 基于MOOC 平臺和PTA 平臺的課程教學流程

通過測試和練習結(jié)果，實時了解學生的習題完成情況，掌握學生普遍存在困難的題目，有針對性地進行講解和指導。根據(jù)實驗情況，及時調(diào)整課程進度，并設(shè)置針對性的內(nèi)容在理論課上講解，也可以提出專題讓學生討論。同時測試和練習的結(jié)果作為平時的學習成績記錄在冊，做到了全過程評價。

3 采用翻轉(zhuǎn)課堂+在線測評的方式進行教學

Java 類面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程作為核心專業(yè)基礎(chǔ)課，在MOOC 平臺上開設(shè)課程的教師比較多，有較大的選擇范圍，要找到和本單位教學任務非常匹配的高質(zhì)量MOOC 也不是一件非常容易的事情，還需要對部分內(nèi)容和課時進行調(diào)整、補充和裁剪。在開課前一個學期，選擇幾門MOOC 課程作為備選課程，自己作為學員親自完成課程的學習過程，深入體會課程的特點，為接下來的正式引入課程做準備。選擇課程的過程，主要通過查看課程概述、授課目標和課程大綱等，找出幾門內(nèi)容較為匹配的課程，再對課程進行試聽和跟隨學習。通過比較，可以選用中國大學MOOC 平臺北京大學唐大仕老師講的國家精品課程《Java 程序設(shè)計》，選擇唐老師課程的原因主要包括課程質(zhì)量非常高，能夠深入淺出地進行講解，很好地貫穿多個知識點。課程的時間進度和筆者的課程比較匹配，內(nèi)容上也覆蓋了本課程教學計劃內(nèi)容，并有較多拓展內(nèi)容，有利于學有余力的同學拓展知識。

3.1 增加課前預習任務的理論課教學實踐

和傳統(tǒng)課程相比，理論課大幅增加了課前預習任務，需要學生在上課前先完成視頻的學習和MOOC 作業(yè)，準備教師布置的課前活動，課堂上也由教師講解變成了同學間的討論交流，具體的課前、課中和課后活動見表1。

在翻轉(zhuǎn)課堂開展過程中，教師不再是知識的傳播者，而更是學習活動的設(shè)計者，學生發(fā)展的評估者[3]，學習方向的引導者。表2 為“對象和類”這次課中的一小節(jié)活動表設(shè)計樣例。

3.2 采用PTA 在線測評的實踐課教學

實驗環(huán)節(jié)采用PTA 平臺，該平臺上有很多高校教師貢獻的題目，除了傳統(tǒng)的判斷、選擇、填空等題型，重點還支持程序填空題、函數(shù)題、編程類題目。編程類題目支持C、Java、Python等20 多種語言，還可以選擇不同版本的編譯器。教師在測試過程中還可以選擇是否限定學生所使用的語言種類。學生根據(jù)題目的要求完成代碼的編寫后，把代碼提交到教學輔助平臺上，平臺可以及時反饋完成對錯、運行時間、所耗費資源等信息，通過整體性的測試數(shù)據(jù)，為學習效果的評價提供支撐[4]。這樣學生可以很快知道代碼的正確性，改變了以前代碼完成后也不確定正確與否的狀況。實踐環(huán)節(jié)主要復習課程中的知識點，并培養(yǎng)學生實際設(shè)計開發(fā)能力。教師和學生在不同階段的主要任務見表3。

表1 教師和學生在理論課的任務

表2 課堂活動流程設(shè)計詳表

表3 教師和學生在實踐課的任務列表

在每次上課前，根據(jù)本周教學計劃，在PTA平臺上設(shè)置題目，一般包括客觀題和編程題?？陀^題主要涉及視頻上講解的概念、翻轉(zhuǎn)課堂中討論的內(nèi)容，編程作業(yè)主要包括這周需要掌握的編程知識和所需要培養(yǎng)的設(shè)計能力。題目來源可以是其他高校教師共享出來的題目，也可以自己編寫題目，因為有不同層次高質(zhì)量的題目可以引用，對提高各類不同水平的高校起到較好的借鑒作用。

在實踐課時，一開始上課就先讓學生登陸PTA 平臺做客觀題，采用這種方式后學生遲到和缺課現(xiàn)象變得非常少見。在課程進行中，教師可以及時看到學生的總體編程答題情況，也可以看到學生每一次提交的程序代碼。學生通過在平臺上提交代碼，馬上就能知道自己的代碼是否存在問題，并及時進行修改完善。

通過每一次的測試和實踐環(huán)節(jié)，都可以獲取到每位同學的測試結(jié)果，并作為平時成績記錄在冊。在課程進行過程中，根據(jù)學生的答題情況及時進行指導，特別是對普遍存在的問題，馬上進行講解。

3.3 重視學習過程的期末成績評定

傳統(tǒng)的課程期末考試的分值占比較高，一般平時成績和期末成績?yōu)?：6，采用MOOC+PTA的形式后，更加重視學習過程，過程性的學習、測試和作業(yè)的數(shù)據(jù)更加全面，總評成績權(quán)重調(diào)整為6：4。期末總評成績按照MOOC 線上成績15%，課堂討論和展示10%，PTA 實驗輔助平臺中的課堂測試和編程實驗成績35%，期末測試成績40%的比例計算期末總評成績，因為平時的測試和PTA 上作業(yè)比例比較高，學生普遍比較重視。這種評分模式產(chǎn)生的新問題是個別同學存在實驗編程代碼抄襲現(xiàn)象，計劃在后續(xù)課程中增加題目種類，啟用代碼查重功能，加強實踐過程的監(jiān)督管理等形式予以解決。

通過實施MOOC 線上線下混合教學和PTA實驗平臺實踐，學生普遍感到這門課上花費的時間要比其他課程多，實踐課變得很緊張，擔心下課前完不成任務。通過教學實踐，和同專業(yè)平行班相比，期末總體合格率和卷面成績都有較大提高，特別是能夠通過MOOC 學習并獲得證書的同學期末成績?nèi)亢细?，大作業(yè)的質(zhì)量也比沒有采用這種模式有明顯提高，有效地促進面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計能力的提高，總體效果良好。

表4 試點班和其他班級期末成績比較

4 結(jié)語

通過引入MOOC，學生能夠提前學習課程基礎(chǔ)知識，通過翻轉(zhuǎn)課堂等形式提高學生的參與程度，使得學生的知識掌握程度更加深入，學生的專注度也有較大提高，課堂氣氛變得更加活躍。通過PTA 系統(tǒng)的使用，實現(xiàn)了程序設(shè)計過程的實時反饋、實時評價，學生開發(fā)能力得到較好鍛煉，實驗課的效果有較大幅度提高，課程總體質(zhì)量有較大提高。合理利用MOOC 資源和程序設(shè)計類實驗輔助平臺，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，能較大幅度提高程序設(shè)計課程的教學和學習效率，教學質(zhì)量得到明顯提升，學生動手能力得到較大提高，具有較好的現(xiàn)實意義。