基于精品課程的程序設計類課程混合式教學的改革與實踐

王秀友,范建中,劉華明

(1. 阜陽師范大學 計算機與信息工程學院，安徽 阜陽 236037；2. 阜陽師范大學信息工程學院 信息科學系，安徽 阜陽 236041)

作為互聯(lián)網(wǎng)和高等教育相結(jié)合的產(chǎn)物，開放精品課程正以嶄新的課程模式，成為新時代推進高等院校教學變革、打破高校藩籬、實現(xiàn)信息技術與高校教育教學深度融合的有力抓手。從2013年起，各高等院校便興起了在線開放課程的建設熱潮[1-3]。但作為一種新興的課程模式，開放精品課程仍存在優(yōu)質(zhì)資源短缺、開放共享不足、教學應用沒有成熟范式等問題。

在課程資源建設方面：一是課程資源建設依然存在“只管線上建，不管線下用”的問題。優(yōu)質(zhì)資源不足且過于單一，只有教學視頻，缺少綜合性和拓展性資源。以程序設計類課程為例，缺乏綜合例題解析、算法動畫演示、軟件開發(fā)模型等綜合性資源，學生依靠離散知識點視頻僅能學到“碎片化”的零散知識，難以對知識的系統(tǒng)性有整體掌握。二是程序設計類實驗課程，虛擬仿真不足，缺少企業(yè)真實項目案例，導致學生知識體系不完善、實踐能力缺失。因此，必須改變教學模式，實施混合式教學。然而，如何依托精品開放課程進行混合式教學，還缺乏科學有效的案例指導。在社會需求方面：學習型社會迫切需要高等學校提供更多優(yōu)質(zhì)資源以促進教育公平、滿足社會大眾的學習需求。盡管已有學堂在線、大學MOOC、好大學在線、智慧樹、超星慕課等，然而，已有課程的覆蓋度和系統(tǒng)性還不能滿足不同層次社會學習者的個性化需要，迫切需要各高等學校建設一批高質(zhì)量的開放精品課程，推進優(yōu)質(zhì)資源社會共享[4-6]。

1 基于精品課程的程序設計類課程混合式教學的改革與實踐

(1)精品課程框架下，重構課程體系和內(nèi)容，系列化建設程序設計類課程理論課開放課程。新工科背景下，進行學科層面頂層設計、統(tǒng)籌規(guī)劃，打破同一學科不同課程間壁壘，避免程序設計類課程間內(nèi)容孤立、交叉重復，重構課程體系，實現(xiàn)先導課程對后續(xù)內(nèi)容的鋪墊和后續(xù)內(nèi)容對前置課程的延伸。以自主學習和混合式教學需求導向設計，重構課程內(nèi)容，精準設計呈現(xiàn)方式。發(fā)揮精品開放課程空間、時間無限制的優(yōu)點，構建了6個內(nèi)容模塊，即教案、導學材料、參考文獻等文本模塊，教學錄像模塊，綜合例題解析模塊，前沿、案例等拓展模塊，動畫演示模塊，習題試題模塊。既包含基本內(nèi)容，又涵蓋傳統(tǒng)課程中無法充分及時表現(xiàn)的內(nèi)容，如動畫演示、前沿拓展等，線上線下互為補充。課程群之間知識內(nèi)容相互銜接的關聯(lián)性、案例教學的實用性、問題驅(qū)動的創(chuàng)新性和優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡資源輔助教與學的立體性。編寫和選用程序設計類課程優(yōu)質(zhì)教材注重融合現(xiàn)代“問題解決”的新理念，注重課程群之間教學內(nèi)容的整合，注重與網(wǎng)絡學習資源的銜接，注重 “計算思維與科學實驗”思想和方法的融入，注重案例及實驗引導，淡化一些理論推導與技巧，減少學生對課堂理論教學的單純依賴，強化地方院校學生自主學習與實踐能力的培養(yǎng)[7]。

圖1 基于能力培養(yǎng)的系列化程序設計類課程

(2)建設系列化、層次化、情景化的虛擬仿真實驗課程。系列化建設C程序設計實驗、數(shù)據(jù)結(jié)構實驗、算法設計與分析實驗、Java程序設計實驗、JSP程序設計實驗、軟件工程實驗、網(wǎng)頁設計實驗、Android高級編程實驗、移動互聯(lián)軟件開發(fā)實驗等，層次化構建虛擬仿真實驗課程資源。包括仿真實驗、微視頻、試題等五個模塊內(nèi)容。三個層次實驗：能實做的基本實驗；難以實做的企業(yè)級項目等；需要企業(yè)級系統(tǒng)環(huán)境等。它們具有動態(tài)交互、情景化參與特色，可自主搭建平臺、自由設定條件，完成實驗全過程。

虛擬仿真實驗不僅有利于解決軟件應用型人才全方位培養(yǎng)與軟件企業(yè)實習崗位涉及業(yè)務不夠全面的矛盾，方便老師進行數(shù)據(jù)分析，而且有利于激發(fā)學生自主學習動力，提升實驗教學的質(zhì)量與效果。

(3)實施線上線下結(jié)合的理論課混合式教學模式與虛實結(jié)合的實驗課教學模式。校內(nèi)MOOC+SPOC教學模式[8]。流程：注冊—分組—發(fā)布導學材料—線上學習、答疑—大數(shù)據(jù)分析學習軌跡—精準設計課堂教學內(nèi)容—課堂教學，采用“師生角色互換”“前沿內(nèi)容討論”等形式。省內(nèi)高?！?+M+N”教學模式探索。即1門名師主講開放課程、M所學校組成教學團隊、面向N名學生實施混合式教學。成績由我校向?qū)W生所在學校發(fā)布，學校給予學分認定。面向社會開設MOOC、虛擬實驗課程，實現(xiàn)資源共享。

校內(nèi)虛實結(jié)合的程序設計實驗教學模式。學生線上完成難以實做的實驗、線下完成有條件實做的實驗，虛實互為補充。構建虛實結(jié)合的程序設計類課程實踐教學體系，組織實施分層次、模塊化、虛實結(jié)合情景化的程序設計類課程實驗教學，突出能力培養(yǎng)的適應性問題。

教師負責輔導學生新實驗方案的創(chuàng)設、實驗過程的啟迪和考核、實驗結(jié)果的驗收和評價、實驗室安全的監(jiān)督管理等。學生以參與實驗方案的設計、完成程序的操作和修改、獨立分析、解決實驗問題，撰寫實驗報告、分組交流討論等方式完成程序設計實驗。

圖2 基于網(wǎng)絡教學平臺的程序設計類課程混合式教學模式

(4)建設立體化程序設計類課程網(wǎng)絡資源。如何將課堂內(nèi)外的資源依托具體的教學案例統(tǒng)籌共享服務學生學習過程？打造以課程體系、教學工程項目案例資源、實驗實踐教學平臺以及習題試題庫資源的四位一體的立體化精品共享課程資源；開發(fā)基于網(wǎng)絡端和移動終端的兩種學習和交流平臺，極大方便學生隨時隨地學習，打破了課程教學的時空限制[9]。將開放精品課程資源拓展固化為數(shù)字化課程出版，滿足個性化教學需要；紙質(zhì)教材中遴選引入數(shù)字化資源，掃描二維碼即可學習，滿足多元學習需求。

程序設計類教學團隊領銜課程建設與改革，保障課程精品化，強化精品開放課程與課堂內(nèi)外資源共享的實現(xiàn)。程序設計類課程教學團隊遵循“體現(xiàn)層次、突出共享、注重示范意識”原則，不斷加強具有地方院校特色的精品課程建設?！半x散數(shù)學”“C程序設計”“數(shù)據(jù)結(jié)構”分別成為安徽省精品資源共享課和大規(guī)模在線開放課程。精品課程網(wǎng)站是精品課程建設的主要內(nèi)容，是實現(xiàn)學習信息化與優(yōu)質(zhì)資源共享的重要載體，是解決傳統(tǒng)的教學缺點、延長課堂教學、傳遞深層次教學思想的主要途徑。精品課程網(wǎng)站中包括了課程建設模塊、教學資源模塊、師生互動模塊。其中教學資源模塊中包括：視頻化教學、習題輔導、綜合訓練、考研資訊、程序?qū)嶒?、交流訪談、程序史話、程序欣賞等欄目；師生互動中包括了在線交流與師生互動兩個欄目，任課教師與任課班級的學生進行點對點非在線交流。

(5)立體化評價考核。課題組充分利用信息技術手段，推進教學方法改革與實踐。如在課程中引入PBL教學法(問題驅(qū)動式教學法)，主講教師從自身的科研課題中提煉出相關的科學問題，并在課堂上集中講授問題產(chǎn)生的背景、解決問題的基本思路和所需要的主要知識點，學生課下3～5人一組，在教師的指導下，借助網(wǎng)絡學習平臺，開展相關知識自主學習，協(xié)同提出解決問題的方案和實驗結(jié)果，并對方案和結(jié)果進行集中答辯。課程考核則采用理論筆試、指導教師評價、課題組長評價和答辯效果等多環(huán)節(jié)組成的綜合評價方式。

在“數(shù)據(jù)結(jié)構”課程中,借助網(wǎng)絡輔助教學平臺，學生可以在網(wǎng)上對每一章節(jié)內(nèi)容自主測試，系統(tǒng)將自動對測試結(jié)果進行評判，并將評判結(jié)果自動記入系統(tǒng)。同時，利用在線作業(yè)平臺，學生還將不定期完成讀書報告、帶有“問題解決”的綜合性大作業(yè)，形成了由試卷筆試、讀書報告、課外大作業(yè)、在線測試等多種形式組成綜合考核評價方式，使課程的考核更加科學合理。這些考試模式，更加注重學生的學習過程，更加注重學生應用所學知識解決實際問題的能力，具有靈活性、科學性和創(chuàng)新性。

2 程序設計類課程混合式教學實施效果

(1)校內(nèi)教學模式改革，提高了課堂教學質(zhì)量。支撐了線上線下混合式教學模式改革，提升了學生綜合能力。面向計算機與信息工程學院四屆學生1 000余人，實施了混合式教學模式改革，每屆不記名問卷調(diào)查，90% 的學生認為課程資源對自己學習很有幫助，提高了自主學習能力。試卷分析對比表明實施混合式教學后，綜合性、開放性試題正確率明顯提高。同時，作為輔助學習資源，惠及社會和高校自主學習者，受益人數(shù)達2萬余人。

保障了“虛擬實做”結(jié)合的開放式實驗教學模式，學生實驗動手能力和創(chuàng)新意識明顯提升。通過虛擬實驗項目預習，進入實驗室后自主性增強，體現(xiàn)在不再“照方抓藥”，有更多時間思考，實驗進度明顯加快；程序調(diào)試一次性成功率明顯提高；實驗報告分析討論明顯深入；通過虛擬仿真模式，將企業(yè)實際研發(fā)項目的開發(fā)研究過程引入研究型虛擬仿真實驗項目，開拓了學生視野，提高了創(chuàng)新能力。3年來，學生參加安徽省程序設計競賽、藍橋杯計算機設計大賽等，獲得省級以上獎勵達100多項。

(2)引領帶動了高校開放課程建設和教學模式改革。發(fā)表教研論文、取得教學成果、建設精品課程、教學團隊成員教學能力提升；程序設計類課程教學團隊受邀在 “大學計算機課程報告論壇”上作特邀大會報告6次；在教學改革等會議作報告20余次，帶動引領了全國高校開放課程建設和應用。開展“1+M+N”混合式教學，帶動省內(nèi)高校教學模式改革，提升了區(qū)域高校教師教學能力。在超星平臺上線，面向全國開放，為高?；旌鲜浇虒W改革提供優(yōu)質(zhì)資源。

3 結(jié)語

依托精品課程建設資源，程序設計類課程混合式教學應堅持課堂教學與網(wǎng)絡教學相結(jié)合，課堂講授與課余輔導相結(jié)合，校內(nèi)教學與校外訓練相結(jié)合，虛擬仿真與實際項目相結(jié)合，教師講授與企業(yè)工程師指導相結(jié)合，實現(xiàn)立體化的教學資源，包括立體化的理論教學和實踐教學，實施立體化的評價考核。