“EduCoder+直播”的梯度漸進(jìn)實(shí)踐教學(xué)在程序設(shè)計(jì)課程中的探討

束紅，齊平

（銅陵學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，銅陵244061）

0 引言

新型冠狀病毒肺炎疫情使我國(guó)高等學(xué)校的教學(xué)秩序發(fā)生了很大變化，傳統(tǒng)的線下教學(xué)、混合式教學(xué)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教學(xué)模式。近年來，微課、MOOC、云端大學(xué)等技術(shù)的發(fā)展為此次全國(guó)范圍內(nèi)線上教學(xué)的全面鋪開提供了有力支持。事實(shí)上，傳統(tǒng)線上教學(xué)往往強(qiáng)化學(xué)生課前的自主學(xué)習(xí)和課中的實(shí)體課堂教學(xué)（如翻轉(zhuǎn)課堂），對(duì)課后復(fù)習(xí)鞏固和應(yīng)用遷移相對(duì)薄弱[1]，而處于課中與課后階段的實(shí)踐教學(xué)，則是強(qiáng)化理論知識(shí)、擴(kuò)展和提升知識(shí)運(yùn)用能力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維的重要途徑。在當(dāng)前疫情背景下，借助國(guó)防科技大學(xué)開發(fā)的面向計(jì)算機(jī)類課程的EduCoder 在線實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，結(jié)合直播的教學(xué)手段能夠?qū)崿F(xiàn)在線實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)的完美協(xié)同，能夠達(dá)到良好的預(yù)期教學(xué)效果。梯度漸進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)模式是以差異性學(xué)習(xí)需求為出發(fā)點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、實(shí)踐動(dòng)手能力為目的，提供普適性、個(gè)性化的教學(xué)服務(wù)的一種教學(xué)模式。對(duì)于計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)來說，采用這種教學(xué)模式可以兼顧學(xué)生認(rèn)知水平、技術(shù)基礎(chǔ)、協(xié)作溝通的個(gè)體差異，分層次、分梯度地安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，既為基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生提供基本的操作、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，又為有一定基礎(chǔ)的學(xué)生提供綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)自身實(shí)際，合理安排實(shí)踐內(nèi)容和進(jìn)度，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新實(shí)踐能力的提高。

1 程序設(shè)計(jì)線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及對(duì)策

實(shí)驗(yàn)是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程必不可少的組成部分，然而，疫情背景下，線上實(shí)踐教學(xué)由于缺乏面對(duì)面的交互無法為學(xué)生提供實(shí)時(shí)、全面地指導(dǎo)，嚴(yán)重影響了實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）教師在線上程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)投入不足。當(dāng)前，突如其來的疫情使得大多數(shù)教師被動(dòng)適應(yīng)線上教學(xué)模式，現(xiàn)階段，關(guān)于線上理論教學(xué)方面的探索和嘗試層出不窮，教師們借助MOOC、SPOC、雨課堂、直播等形式可以相對(duì)順利地完成理論教學(xué)從線下到線上的遷移。然而，由于受到遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)支撐環(huán)境的限制和經(jīng)驗(yàn)的不足，教師們?cè)诰€上實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)始終心有余而力不足。

（2）學(xué)生線上程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)參與程度不高。受前期認(rèn)知水平的影響和自主學(xué)習(xí)能力的差異，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)參差不齊，有些學(xué)生甚至沒有參加實(shí)驗(yàn)。受環(huán)境限制，教師往往把實(shí)驗(yàn)任務(wù)安排在課下完成，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的問題，另外，學(xué)生的溝通和協(xié)作意識(shí)不強(qiáng)，這很容易讓學(xué)生產(chǎn)生疑惑和孤獨(dú)感，從而逐漸對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)失去興趣。

（3）線上程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)支撐環(huán)境的限制。目前，在線教學(xué)管理工具相對(duì)較多，但面向計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)類專業(yè)，能提供代碼自動(dòng)檢測(cè)的線上實(shí)踐教學(xué)支撐平臺(tái)數(shù)量有限，教師們對(duì)這類平臺(tái)知之甚少，“工欲善其事必先利其器”，線上實(shí)踐教學(xué)支撐平臺(tái)的使用程度直接影響線上實(shí)踐教學(xué)效果。

針對(duì)以上問題，“EduCoder+直播”的梯度漸進(jìn)實(shí)踐教學(xué)模式提出以下針對(duì)措施：

①EduCoder 平臺(tái)提供代碼檢測(cè)，提供教學(xué)活動(dòng)分析報(bào)告，實(shí)時(shí)反饋學(xué)生實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)的錯(cuò)誤，方便教師及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)行為反饋信息調(diào)整實(shí)踐教學(xué)決策，優(yōu)化學(xué)習(xí)支持服務(wù)。同時(shí)，Edu?Coder 允許實(shí)驗(yàn)重復(fù)多次進(jìn)行，學(xué)生可以循環(huán)訓(xùn)練，有助于理論知識(shí)的重組、加工，提升實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

②梯度漸進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)模式既提供普適性的教學(xué)服務(wù)，又滿足差異性學(xué)習(xí)需求，將個(gè)性化實(shí)踐教學(xué)落到實(shí)處，給學(xué)生提供條件、創(chuàng)造機(jī)會(huì)，通過實(shí)踐教學(xué)真正把在課程中學(xué)到的知識(shí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為應(yīng)對(duì)社會(huì)需求和職業(yè)發(fā)展的實(shí)踐應(yīng)用能力。

③借助直播形式展開大討論，促進(jìn)師生交互，解決實(shí)踐過程中遇到的問題，并進(jìn)行知識(shí)的拓展和升華，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2 “EduCoder+直播”的梯度漸進(jìn)實(shí)踐教學(xué)在程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)施策略

2.1 “梯度遞進(jìn)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

（1）根據(jù)“螺旋遞進(jìn)”原則，分層次重組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

由于學(xué)生的認(rèn)知水平和實(shí)踐基礎(chǔ)的差異性，采用“一刀切”的方式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無疑違背了個(gè)性化教學(xué)原則。根據(jù)理論知識(shí)的相關(guān)性和層次性，加強(qiáng)理論知識(shí)與實(shí)踐內(nèi)容的深度融合，以知識(shí)模塊的形式組織實(shí)踐內(nèi)容，每一個(gè)模塊由驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和綜合型實(shí)驗(yàn)組成。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)面向記憶、理解、應(yīng)用等低階學(xué)習(xí)目標(biāo)[1]，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握；設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上變化而來，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力；綜合型實(shí)驗(yàn)面向“分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造”等高階學(xué)習(xí)目標(biāo)[1]，加強(qiáng)學(xué)生在融會(huì)貫通基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。例如，在“排序”知識(shí)模塊中，設(shè)計(jì)4 個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分別是：

①實(shí)驗(yàn)A：輸入三個(gè)數(shù)，按從小到大的順序輸出

②實(shí)驗(yàn)B：在一個(gè)有序的一維數(shù)組中插入一個(gè)元素，使之仍然有序

③實(shí)驗(yàn)C：將一組數(shù)據(jù)按插入排序算法排成有序序列

④實(shí)驗(yàn)D：學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)（按成績(jī)排序）

圖1 中的4 個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按“分層遞進(jìn)”的原則，將程序設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)劃分為循環(huán)漸進(jìn)的多個(gè)層次，所涉及理論知識(shí)逐漸加深，逐步訓(xùn)練學(xué)生從低階理解、記憶、應(yīng)用到高階系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等工程應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]，從而生成“實(shí)踐智慧”。

（2）根據(jù)“梯度漸進(jìn)”原則，結(jié)合分階目標(biāo)合理設(shè)計(jì)線上討論話題

為進(jìn)一步輔助完成線上實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)師生、生生溝通交流，分“兩個(gè)階段、三個(gè)層次”安排線上實(shí)踐教學(xué)的討論環(huán)節(jié)，第一個(gè)階段將學(xué)生分成若干個(gè)小組，形成group study 的學(xué)習(xí)氛圍，每個(gè)小組設(shè)定一個(gè)組長(zhǎng)，帶領(lǐng)各小組成員就理論知識(shí)以及與驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)相關(guān)的話題展開討論，在綜合型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，由小組成員合作完成。第二個(gè)階段由教師跟學(xué)生共同展開討論，擴(kuò)展和提升理論知識(shí)與實(shí)踐動(dòng)手能力。線上討論話題包含基礎(chǔ)性、擴(kuò)展性和研究性三個(gè)層次[3]，其中，基礎(chǔ)性討論話題圍繞基礎(chǔ)知識(shí)，幫助學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)，主要在group study中完成；擴(kuò)展性討論話題就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行提升和拓展，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移能力；研究性討論話題以學(xué)習(xí)生活和社會(huì)生活中獲得的各種課題或項(xiàng)目設(shè)計(jì)、作品的設(shè)計(jì)與制作等為基本的學(xué)習(xí)載體，在教師的指導(dǎo)下，培養(yǎng)學(xué)生具有永不滿足、追求卓越的態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、從而解決問題的能力。

圖2 線上討論話題結(jié)構(gòu)圖

2.2 線上實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制

“疫情”特殊時(shí)期，學(xué)生們面對(duì)超長(zhǎng)假期，難免會(huì)懈怠、自主學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，加上線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺少面對(duì)面交流的便利性，為此，有必要對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制進(jìn)行改革，以促進(jìn)新形勢(shì)下學(xué)生線上實(shí)踐學(xué)習(xí)的熱情[4]。在實(shí)際操作環(huán)節(jié)，線上實(shí)踐教學(xué)輔助平臺(tái)EduCoder 通過多測(cè)試用例實(shí)時(shí)檢測(cè)代碼的正確性，提供了自動(dòng)代碼評(píng)測(cè)的服務(wù)，方便快捷地統(tǒng)計(jì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成情況及正確率。除實(shí)操部分的考核以外，在線上討論環(huán)節(jié)，引入“參與度”和“貢獻(xiàn)度”兩項(xiàng)激勵(lì)指標(biāo)[5]，將學(xué)生參與討論的“數(shù)量”與“質(zhì)量”納入考核范疇，同時(shí)，設(shè)置“小組積分”，在各小組形成組間競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制，有效激勵(lì)學(xué)生積極參與線上討論和學(xué)習(xí)，從而促進(jìn)線上實(shí)踐教學(xué)效果。

3 “EduCoder+直播”的梯度漸進(jìn)實(shí)踐教學(xué)過程中的注意事項(xiàng)

疫情背景下，絕大多數(shù)教師和學(xué)生被動(dòng)適應(yīng)在線教學(xué)，為了順利完成線下實(shí)踐教學(xué)向線上實(shí)踐教學(xué)的過渡，“EduCoder+直播”的梯度漸進(jìn)實(shí)踐教學(xué)實(shí)施過程中應(yīng)注意以下問題：

（1）線上實(shí)踐教學(xué)不同于在校課堂實(shí)驗(yàn)的真實(shí)體驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題，不能及時(shí)給予指導(dǎo)，因此需要加強(qiáng)group study 中的生生交流和直播階段的師生交流，及時(shí)解決實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，盡可能減輕線上實(shí)驗(yàn)帶來的孤獨(dú)感。

（2）程序設(shè)計(jì)課程受其課程特點(diǎn)影響，不同學(xué)生的基礎(chǔ)差異造成其接受程度差異較大，容易形成兩極分化，因此，在分配小組成員的時(shí)候，每個(gè)小組盡可能安排不同層次的學(xué)生，在group study 過程中，展開激烈討論，互幫互助，增強(qiáng)其協(xié)作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。

（3）“EduCoder+直播”的梯度漸進(jìn)實(shí)踐教學(xué)重點(diǎn)在平時(shí)，在設(shè)計(jì)考核方式的時(shí)候，應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程中的日常表現(xiàn)，重點(diǎn)考查通過EduCoder 平臺(tái)完成實(shí)驗(yàn)情況，及group study 和直播大討論中的貢獻(xiàn)度和參與度。

圖3 線上實(shí)驗(yàn)考核模塊圖

4 結(jié)語(yǔ)

新冠疫情背景下，為實(shí)現(xiàn)“停課不停學(xué)”目標(biāo)，各高校迅速開展全面線上教學(xué)模式。在工科課程教學(xué)中，實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)于教學(xué)質(zhì)量有著決定性影響，然而，程序設(shè)計(jì)類課程的實(shí)踐教學(xué)在新的教學(xué)模式中效果不甚理想。因此，在全面線上教學(xué)中，對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程實(shí)施“EduCoder+直播”的梯度漸進(jìn)實(shí)踐教學(xué)刻不容緩。這種分層次、分梯度設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、形式與考核的教學(xué)方式，對(duì)于缺乏實(shí)體課堂的線上實(shí)踐教學(xué)，從質(zhì)量層面上保障課程理論教學(xué)和整個(gè)課程目標(biāo)形成了有效支撐，緩解了全面線上教學(xué)中重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象。