基于PMCP的混合式教學(xué)“金課”建設(shè)
----以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程為例

孫 笑 微

(沈陽(yáng)師范大學(xué) 軟件學(xué)院, 沈陽(yáng) 110034)

0 引 言

教育部吳巖副部長(zhǎng)曾提出要建設(shè)線上、線下、線上線下混合式、虛擬仿真、社會(huì)實(shí)踐5種類型的“金課”,并將“金課”的內(nèi)涵歸結(jié)為 “兩性一度”,即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。自此,“金課”建設(shè)成為全國(guó)高等學(xué)校課程教學(xué)改革與建設(shè)的主要目標(biāo)[1-2]。目前,各大高校都在大力研究開(kāi)展“金課”建設(shè)的方法,截至目前,很多文獻(xiàn)都探索了線上線下混合式教學(xué)“金課”的建設(shè)[3-7]。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程是沈陽(yáng)師范大學(xué)軟件學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課,也是報(bào)考研究生和計(jì)算機(jī)軟件工程師等專業(yè)技術(shù)技能的考試科目。2020年,沈陽(yáng)師范大學(xué)軟件學(xué)院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程被評(píng)定為遼寧省省級(jí)一流“金課”,為了適應(yīng)“金課”課程建設(shè)的需求,提高高校教學(xué)質(zhì)量,需要對(duì)該課程的實(shí)踐教學(xué)方法進(jìn)行改革[8-10]。 PMCP是目前線上線下“金課”教學(xué)中采用的一種新型教學(xué)模式,其中P是課前(pre),M是慕課(massive open online course,MOOC)[11-12],C是課堂(class),P是程序設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺(tái)(program design class experimental auxiliary teaching platform,PTA)[13-15],基于PMCP的線上線下混合式教學(xué)基本上吻合“金課”建設(shè)的要求。本文以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程為例,將PMCP應(yīng)用到線上線下混合式“金課”教學(xué)改革中,對(duì)一流課程建設(shè)舉措等進(jìn)行了初步的探索與研究,提出具體的線上線下教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施過(guò)程,并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行了總結(jié)與思考。

1 線上線下混合式教學(xué)“金課”建設(shè)

1.1 課程架構(gòu)

線上線下混合式教學(xué)“金課”分為線上教學(xué)和線下教學(xué)2個(gè)部分。

1) 線上教學(xué)部分

線上教學(xué)分為MOOC、 討論區(qū)、 雨課堂和PTA等。 MOOC主要是利用超星學(xué)習(xí)通、 學(xué)堂云等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布線上資源, 包括視頻、 題集、 測(cè)試等, 從而節(jié)約線下課堂時(shí)間, 實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂。 討論區(qū)可以由老師或?qū)W生發(fā)布開(kāi)放性問(wèn)題, 大家一起進(jìn)行線上討論, 從而打破原有傳統(tǒng)課堂時(shí)間空間的局限性, 讓學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題、 思考問(wèn)題、 解決問(wèn)題。 雨課堂連接了教師與學(xué)生的智能手機(jī)端, 可以通過(guò)移動(dòng)端微信發(fā)布課前教學(xué)課件讓學(xué)生進(jìn)行課前自主合作學(xué)習(xí), 課后還可以發(fā)布課后測(cè)試題進(jìn)行考核等, 從而使線上教學(xué)更加智能化、 數(shù)據(jù)化、 個(gè)性化。 PTA是程序設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺(tái), 教師可以創(chuàng)建并分享自己的題目集, 布置作業(yè)、 統(tǒng)計(jì)成績(jī)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等。 學(xué)生可以登錄系統(tǒng)根據(jù)教師布置的相關(guān)任務(wù)完成作業(yè), 查看習(xí)題完成情況和自己所得分?jǐn)?shù), 并且查看自己在班級(jí)中的排名, 及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)計(jì)劃。 PTA的OMS監(jiān)考系統(tǒng)還為平時(shí)線上測(cè)試和期末機(jī)考提供了技術(shù)支持。

2) 線下教學(xué)部分

線下教學(xué)部分以課堂講授為主, 輔以智慧課堂、 翻轉(zhuǎn)課堂、 線下討論和答疑等。 線下教學(xué)部分不能單純地理解為傳統(tǒng)課堂的延續(xù), 它是在傳統(tǒng)課堂上的創(chuàng)新和進(jìn)階, 比如將雨課堂引入到線下教學(xué)中, 課堂上可以進(jìn)行簽到、 隨機(jī)點(diǎn)名、 發(fā)彈幕、 投稿等一系列實(shí)時(shí)交互。 同時(shí),利用雨課堂在課前發(fā)布預(yù)習(xí)課件, 可以進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂, 讓學(xué)生們?cè)谡n前自主學(xué)習(xí)基本的知識(shí)點(diǎn), 課上進(jìn)行討論, 教師也可以對(duì)課前知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展和延伸, 利用學(xué)校職業(yè)技能實(shí)訓(xùn)中心的智慧教室進(jìn)行案例式課程教學(xué), 用雨課堂發(fā)布教學(xué)內(nèi)容后, 課上讓學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴, 分組進(jìn)行分析和討論, 再利用智慧教室進(jìn)行直播、 手寫(xiě)板答題、 投屏討論結(jié)果等, 在完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí), 可以調(diào)動(dòng)課堂氣氛, 激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新和挑戰(zhàn)意識(shí)。 課下答疑、 驗(yàn)收和答辯也是線下教學(xué)不可分割的一部分, 雖然線上也有討論區(qū), 但是某些復(fù)雜內(nèi)容和邏輯點(diǎn)很難在線上講清楚, 可以讓學(xué)生將課后的研究報(bào)告在課上進(jìn)行答辯和演示, 從而對(duì)知識(shí)點(diǎn)有一個(gè)全面的理解。

總之,線上教學(xué)和線下教學(xué)并不是獨(dú)立分割的兩部分,而是相輔相成、互為統(tǒng)一的:線上教學(xué)為線下教學(xué)提供了資源,節(jié)省了時(shí)間,打破了空間的局限性;線下教學(xué)對(duì)線上資源進(jìn)行擴(kuò)充和提升,在保留傳統(tǒng)課堂講授核心知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行課堂翻轉(zhuǎn),以學(xué)生為中心,強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新性、進(jìn)階性和挑戰(zhàn)性。這與“金課”的內(nèi)涵不謀而合。

1.2 教學(xué)組織

線上線下混合式教學(xué)“金課”的教學(xué)組織形式分為課前準(zhǔn)備、課中教學(xué)和課后考核和總結(jié)3個(gè)部分。

1) 課前準(zhǔn)備

課前準(zhǔn)備即為PMCP中P和M的部分,利用中國(guó)大學(xué)MOOC資源庫(kù)中的課程資源進(jìn)行課程建設(shè),采用超星學(xué)習(xí)通或?qū)W堂云發(fā)布任務(wù)節(jié)點(diǎn)(視頻)和課前測(cè)試題,學(xué)生們可以在討論區(qū)進(jìn)行討論,也可以采用雨課堂進(jìn)行語(yǔ)音PPT的發(fā)布,配合學(xué)堂云的視頻對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行鞏固。雨課堂還可以對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行匯總,例如,用PPT觀看完成情況、測(cè)試題得分率和錯(cuò)誤率等,從而幫助教師在課堂授課之前就能夠掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),并對(duì)知識(shí)盲點(diǎn)進(jìn)行診斷,為課中教學(xué)進(jìn)行預(yù)案,做到真正的以學(xué)定教。

2) 課中教學(xué)

課中教學(xué)即為PMCP中C的部分,運(yùn)用雨課堂在一體化教室或智慧教室進(jìn)行線下授課。根據(jù)課前統(tǒng)計(jì)的學(xué)生預(yù)習(xí)情況,課中對(duì)預(yù)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行串講。課中對(duì)知識(shí)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行講解,并不間斷地拋出討論主題,借助雨課堂適時(shí)推送習(xí)題,完成課堂測(cè)試,增加互動(dòng)效果,創(chuàng)新性地采用翻轉(zhuǎn)課堂、智慧課堂、案例式教學(xué)等多種方式相結(jié)合的教學(xué)方法。

3) 課后考核和總結(jié)

課后考核和總結(jié)即為PMCP中P的部分,應(yīng)用PTA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)布課后作業(yè)集和實(shí)驗(yàn)任務(wù),學(xué)生和教師可以隨時(shí)在平臺(tái)查看所有學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)效果,以及最終的排名和分?jǐn)?shù),從而促進(jìn)學(xué)生更正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度,改進(jìn)學(xué)習(xí)方法。同時(shí),也可以幫助教師了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的最終掌握程度,為過(guò)程性考核評(píng)價(jià)提供依據(jù)。雨課堂也有課后發(fā)布習(xí)題的功能,既可以以單節(jié)教學(xué)課程為節(jié)點(diǎn)發(fā)布與本節(jié)課有關(guān)的習(xí)題,又可以以章為節(jié)點(diǎn)發(fā)布章節(jié)測(cè)試習(xí)題集進(jìn)行單元測(cè)試,此部分建議在PTA習(xí)題集后面進(jìn)行,限時(shí)考試,并以此作為單元測(cè)試考核的依據(jù),以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況,從而方便教師隨時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度。對(duì)于綜合性課程,還可以結(jié)合線下課堂,進(jìn)行分組線下答辯和PPT演示等,以考查學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

課程結(jié)束后, 要進(jìn)行課程總結(jié), 比如MOOC課程內(nèi)容安排是否合理、線下課程是否對(duì)線上內(nèi)容給出有力的補(bǔ)充、發(fā)布的教學(xué)任務(wù)的難易程度是否適宜、相關(guān)教學(xué)資料是否充分等。 對(duì)于一些具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的課題, 對(duì)學(xué)生的完成度進(jìn)行評(píng)估后,評(píng)估結(jié)果還可以為后續(xù)制訂更貼切的任務(wù)指標(biāo)提供一定的依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程“金課”建設(shè)的具體實(shí)施

沈陽(yáng)師范大學(xué)軟件學(xué)院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程2020年被評(píng)定為遼寧省省級(jí)一流“金課”,針對(duì)軟件學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)(師范)專業(yè)2021—2022年度第一學(xué)期的61人進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐,具體實(shí)施如下。

圖1 學(xué)堂云討論Fig.1 School cloud discussion

2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程課前準(zhǔn)備

教師課前用學(xué)堂云發(fā)布任務(wù),設(shè)置任務(wù)節(jié)點(diǎn)(開(kāi)始和截止時(shí)間),課程視頻資源采用的是西安電子科技大學(xué)張小艷老師授課團(tuán)隊(duì)的慕課資源,該視頻資源與課程選用的人民郵電出版社出版的嚴(yán)蔚敏老師編寫(xiě)的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(C語(yǔ)言版)》教材的教學(xué)內(nèi)容完全吻合,從難易度上來(lái)看,也符合師范專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱的要求。教師可以在雨課堂中發(fā)布調(diào)查問(wèn)卷,同時(shí)查看學(xué)生的反饋情況,并根據(jù)反饋情況對(duì)教學(xué)計(jì)劃做出及時(shí)調(diào)整,圖1所示為學(xué)堂云的討論情況,圖2所示為后臺(tái)查看的學(xué)生預(yù)習(xí)課件的完成情況。

圖2 學(xué)生完成情況Fig.2 Student completion status

2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程課中教學(xué)

利用雨課堂進(jìn)行線下教學(xué),課中根據(jù)課前學(xué)生點(diǎn)擊“不懂”的課件和錯(cuò)誤率比較高的習(xí)題,有針對(duì)性地對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)和鞏固,可以通過(guò)隨機(jī)點(diǎn)名的方式隨時(shí)檢驗(yàn)學(xué)生的課上學(xué)習(xí)效果,利用彈幕、投稿和學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng),還可以對(duì)課上表現(xiàn)好的同學(xué)進(jìn)行紅包獎(jiǎng)勵(lì)。學(xué)生課堂習(xí)題的完成情況和課堂綜合表現(xiàn)情況如圖3、圖4所示。

圖3 課堂習(xí)題完成情況Fig.3 Completion of classroom exercises

圖4 學(xué)生課堂綜合表現(xiàn)Fig.4 Students’ comprehensive classroom performance

除了使用雨課堂,還可以利用智慧教室進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂和案例式教學(xué)的實(shí)踐和應(yīng)用,有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程課后考核

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程課后考核主要采用的是PTA題集,題集分為作業(yè)集和實(shí)驗(yàn)集2個(gè)部分,作業(yè)集由大量客觀題構(gòu)成,主要考查學(xué)生對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)的掌握情況,實(shí)驗(yàn)集主要是為了完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,PTA自帶的編譯器和評(píng)分準(zhǔn)則保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,在減少了教師工作量的同時(shí),也保證了實(shí)驗(yàn)的整體性、完備性和差異性。

在PTA后臺(tái)可以查看所有題集的成績(jī)單、答案、得分代碼、試卷分析和正答率等,從而了解學(xué)生的課后學(xué)習(xí)狀況。圖5所示為試卷得分率分布情況,圖6所示為各個(gè)分?jǐn)?shù)段的人數(shù)分布情況。

圖5 得分率分布Fig.5 Score rate distribution

圖6 人數(shù)分布Fig.6 Population distribution

2.4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)總結(jié)與反思

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程考核主要由平時(shí)成績(jī)(40%)和期末成績(jī)(60%)2個(gè)部分組成,其中,平時(shí)成績(jī)包括學(xué)堂云中的MOOC視頻、學(xué)堂云的討論、雨課堂的課前預(yù)習(xí)、雨課堂的課中表現(xiàn)和PTA題集幾個(gè)部分,在學(xué)堂云里的成績(jī)管理中設(shè)置權(quán)重,根據(jù)統(tǒng)計(jì)得到綜合成績(jī)作為平時(shí)成績(jī),如圖7所示。期末成績(jī)是用PTA的OMS監(jiān)考功能進(jìn)行線上考試的成績(jī),學(xué)生的期末得分和排名情況如圖8所示。

圖7 平時(shí)成績(jī)權(quán)重分布Fig.7 Average score weight distribution

圖8 期末成績(jī)得分和排名Fig.8 Final score and ranking

對(duì)沈陽(yáng)師范大學(xué)軟件學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)(師范)專業(yè)2020級(jí)學(xué)生的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程進(jìn)行了線上線下混合式教學(xué)嘗試,并與2018級(jí)、2019級(jí)2個(gè)年級(jí)學(xué)生的教學(xué)效果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程實(shí)踐教學(xué)改革教學(xué)效果對(duì)比Table 1 Comparison of teaching effect of the practical teaching reform of data structure course

經(jīng)過(guò)對(duì)3個(gè)學(xué)期的線上線下混合式教學(xué)成果的比較和分析,發(fā)現(xiàn)基于PMCP的線上線下混合式教學(xué)“金課”模式有以下2個(gè)方面的優(yōu)勢(shì):一是改變了教師的“教”,將教師從繁忙的批作業(yè)、卷子等工作中解放出來(lái),從而有更多的精力去關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)態(tài)度;二是改變了學(xué)生的“學(xué)”,該教學(xué)模式使得學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度有很大轉(zhuǎn)變,參加競(jìng)賽的學(xué)生人數(shù)明顯增加,期末總成績(jī)的通過(guò)率和優(yōu)秀率也得到大幅提升。

3 結(jié) 論

本文采用基于PMCP的線上線下混合式教學(xué)模式,利用線上資源實(shí)現(xiàn)了資源共享,教師根據(jù)平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度, 從而有針對(duì)性地開(kāi)展教學(xué)和指導(dǎo),提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。本文為促進(jìn)未來(lái)高校的教學(xué)改革提供了新的依據(jù)和方法。