C++程序設(shè)計(jì)課程混合式教學(xué)模式探索

張麗 李菊

摘要：C++程序設(shè)計(jì)是理工科高校新生的必修課程，也是后續(xù)課程如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Java程序設(shè)計(jì)的先導(dǎo)課程。通過分析本課程在傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在的問題，針對(duì)這些問題，使用混合式教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)改革，合理設(shè)計(jì)在線教學(xué)資源，在線下教學(xué)中引入翻轉(zhuǎn)課堂，采用OJ實(shí)時(shí)評(píng)測(cè)學(xué)生編程題目，使用過程化考核優(yōu)化考核方式，以期達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)動(dòng)手實(shí)踐能力的效果。

關(guān)鍵詞：C++；混合式教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；在線評(píng)測(cè)；程序設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）27-0161-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 引言

在當(dāng)前信息化時(shí)代，如何提升本科教育質(zhì)量已經(jīng)成為課程教學(xué)改革的焦點(diǎn)[1]。C++程序設(shè)計(jì)課程是理工科高校新生的必修課程，一般開設(shè)在大一學(xué)期。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握面向?qū)ο蟮幕靖拍睿瑢W(xué)會(huì)程序設(shè)計(jì)的基本方法和技能，使學(xué)生能編寫出符合規(guī)范和性能良好的程序，是學(xué)好后續(xù)課程如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Java程序設(shè)計(jì)等的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)學(xué)生編程思維的關(guān)鍵課程。

然而，C++程序設(shè)計(jì)課程的目前教學(xué)中存在一些問題，例如教學(xué)模式比較傳統(tǒng)，多采用理論教學(xué)為主，課后上機(jī)為輔的形式 [2]，教學(xué)過程中更側(cè)重于語(yǔ)法，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性不高，動(dòng)手實(shí)踐能力較差。針對(duì)這些問題，目前有很多學(xué)者提出了線上線下混合式教學(xué)模式。梁小林[3]等采用了新一代信息技術(shù)，構(gòu)建了線上線下相結(jié)合的完整的教學(xué)體系，取得了良好的效果。汪中[2]等構(gòu)建了基于“超星學(xué)習(xí)通+課堂教學(xué)+在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)”的混合式教學(xué)模式，優(yōu)化考核體系，達(dá)到課程改革的預(yù)期目標(biāo)。王全蕊[4]提出了漸進(jìn)式翻轉(zhuǎn)課堂模式，采用課堂授課和在線學(xué)習(xí)平臺(tái)結(jié)合的模式。

本文通過分析課程的教學(xué)現(xiàn)狀，針對(duì)存在的問題，在教學(xué)過程中探索使用混合式教學(xué)模式，充分利用豐富的線上資源設(shè)計(jì)在線教學(xué)，在線下教學(xué)中引入翻轉(zhuǎn)課堂，使用在線評(píng)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)評(píng)判學(xué)生上機(jī)實(shí)踐結(jié)果，并采用過程化考核優(yōu)化考核方式，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力。

2 C++程序設(shè)計(jì)課程現(xiàn)狀

目前大多數(shù)高校講授C++程序設(shè)計(jì)課程時(shí)仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，包括課堂理論教學(xué)，課下習(xí)題鞏固和上機(jī)實(shí)踐，考核方式主要以期末考試為主，分析這種方式存在的主要問題有以下幾點(diǎn)：

（1）教學(xué)方式陳舊

教學(xué)方式主要以課堂為中心，以多媒體教學(xué)為手段講授書本知識(shí)。尤其是在大班教學(xué)中，這種教學(xué)模式不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不能更好地培養(yǎng)具有創(chuàng)造能力的人才。

（2） 部分學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性

在本學(xué)院中，C++程序設(shè)計(jì)是大一學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維還沒有形成，學(xué)習(xí)本課程存在一定難度。同時(shí)，課程的語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)瑣碎、分散，容易混淆且難于記憶，因此，在教學(xué)過程中教師需要重點(diǎn)講解課本中的知識(shí)點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)體系的能力。

（3） 學(xué)生編程能力差異大，部分學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力不高

學(xué)生編程能力程度層次不同，部分學(xué)生面臨能聽懂課，卻不會(huì)編程的困難，但是也有部分學(xué)習(xí)成績(jī)較好的學(xué)生希望得到更充分的編程鍛煉。同時(shí)，學(xué)生編程作業(yè)提交后，沒有得到及時(shí)的結(jié)果反饋，無法及時(shí)改正程序。因此需要將編程作業(yè)分層次，同時(shí)需要更快速反饋學(xué)生上機(jī)實(shí)踐結(jié)果。

（4） 傳統(tǒng)考核方式重語(yǔ)法而輕實(shí)踐，缺乏思維和能力的培養(yǎng)

在本學(xué)院中，C++程序設(shè)計(jì)課程考核期末考試占比70%，采用紙質(zhì)考試形式。因此，試卷內(nèi)容仍然是以考查理論知識(shí)為主，忽略了程序設(shè)計(jì)課程的本質(zhì)，為了通過考試，學(xué)生將更多時(shí)間用于理論題目，而動(dòng)手及實(shí)踐能力并沒有顯著提升。

因此，改變C++程序設(shè)計(jì)課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式，采用線上線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量，已成為教學(xué)改革中的一個(gè)重要研究課題[5]。

3 構(gòu)建線上線下混合教學(xué)模式

本文提出的線上線下混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)如圖1所示，包括課前、課堂、課后和過程化考核四個(gè)環(huán)節(jié)。課前環(huán)節(jié)教師規(guī)劃設(shè)計(jì)線上教學(xué)資源，并設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)單，指導(dǎo)學(xué)生完成課前自學(xué)，同時(shí)關(guān)注學(xué)生的互助討論；課堂環(huán)節(jié)引入翻轉(zhuǎn)課堂，教師布置任務(wù)指導(dǎo)學(xué)生分組討論，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行重難點(diǎn)拓展講解和指導(dǎo)答疑，重點(diǎn)加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)指導(dǎo)，通過算法思路闡述、流程圖講解、題目拓展方式，加強(qiáng)學(xué)生編程能力的培養(yǎng)；課后環(huán)節(jié)教師布置章節(jié)作業(yè)促進(jìn)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)鞏固，并引入OJ及時(shí)反饋學(xué)生編程結(jié)果，最后采用過程化考核方式考核學(xué)生的課前線上自學(xué)，課中任務(wù)完成情況、編程練習(xí)結(jié)果和期末考試情況。

3.1 課前環(huán)節(jié)

教師分析教學(xué)內(nèi)容中組成部分，針對(duì)教材中的章節(jié)，劃分出不同的知識(shí)點(diǎn)，分割成若干獨(dú)立教學(xué)單元，設(shè)計(jì)在線教學(xué)內(nèi)容。例如第3章程序設(shè)計(jì)初步，可進(jìn)一步分解成順序結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)三小節(jié)內(nèi)容，順序結(jié)構(gòu)主要的知識(shí)點(diǎn)是語(yǔ)句和輸入輸出，選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)又可以分解成if-else、switch、選擇結(jié)構(gòu)嵌套和while、do-while、for幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，如圖2所示。這樣可以把教學(xué)內(nèi)容分解成“章—節(jié)—知識(shí)點(diǎn)”的三級(jí)結(jié)構(gòu)[6]，根據(jù)劃分知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)在線課程。一方面可以選擇合適的線上視頻資源，另一方面可以錄制一些視頻作為補(bǔ)充，選擇合適平臺(tái)，例如學(xué)習(xí)通，設(shè)計(jì)適合本學(xué)院學(xué)生的在線課程。

為了更好地指導(dǎo)學(xué)生完成線上課程學(xué)習(xí)，教師設(shè)定線上學(xué)習(xí)任務(wù)單，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，制定教學(xué)目標(biāo)，給出詳細(xì)的課前學(xué)習(xí)任務(wù)單和課后作業(yè)任務(wù)單。學(xué)生課前觀看學(xué)習(xí)視頻，完成自主學(xué)習(xí)過程后，教師需要檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。學(xué)生在互動(dòng)討論區(qū)提出問題，教師回答問題，并收集學(xué)生提出較多的問題。

3.2 課堂環(huán)節(jié)

課堂上采用翻轉(zhuǎn)課堂，優(yōu)化線下教學(xué)方式，改變傳統(tǒng)課堂中以教師為主導(dǎo)的狀況，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，而教師則成為學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者[7]。學(xué)生通過課前自學(xué)，基本理解了本節(jié)課的內(nèi)容，并且已經(jīng)提出了自己的問題。教師可以布置任務(wù)，讓學(xué)生通過分組討論對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理強(qiáng)化，通過小組展示上臺(tái)講解的方式，獲取學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)情況和存在的問題。對(duì)本節(jié)課的重難點(diǎn)和學(xué)生問題較多的地方，教師要進(jìn)行重點(diǎn)講解，讓學(xué)生的能力得到拓展。對(duì)于初次采用翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行線下教學(xué)，可以每章選擇重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)試點(diǎn)，后期根據(jù)實(shí)施情況進(jìn)行合理調(diào)整。

課堂環(huán)節(jié)中需要重點(diǎn)進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)和指導(dǎo)，對(duì)于學(xué)生算法思維訓(xùn)練進(jìn)行加強(qiáng)，可以采用循序漸進(jìn)的方式。例如，在實(shí)際教學(xué)中循環(huán)的學(xué)習(xí)一直是學(xué)生的難點(diǎn)，教材中有雙重循環(huán)的編程例題：找出100～200之間的全部素?cái)?shù)。我們首先講解如何判斷一個(gè)數(shù)為素?cái)?shù)，通過流程圖的方式對(duì)算法思路進(jìn)行講解，并編寫程序。然后再過渡到如何實(shí)現(xiàn)判斷100～200之內(nèi)的數(shù)為素?cái)?shù)，從而讓學(xué)生更容易理解。

3.3 課后環(huán)節(jié)

對(duì)于任何知識(shí)的學(xué)習(xí)，課后的復(fù)習(xí)鞏固都非常重要。對(duì)于編程語(yǔ)言來說，語(yǔ)法是寫程序的基礎(chǔ)，因此課后環(huán)節(jié)需要兼顧語(yǔ)法知識(shí)的掌握和編程能力的提高。我們?cè)趯W(xué)習(xí)通平臺(tái)上設(shè)計(jì)了每章節(jié)的練習(xí)題目，設(shè)定了完成時(shí)間，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間完成作業(yè)，作為過程考核的一部分。通過這些練習(xí)題目，幫助學(xué)生鞏固語(yǔ)法知識(shí)。針對(duì)學(xué)生編程的練習(xí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了基礎(chǔ)題目和拓展題目，并采用OJ實(shí)時(shí)評(píng)判學(xué)生程序設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)題目要求所有學(xué)生完成，拓展題目難度大于基礎(chǔ)題目，要求成績(jī)中等以上的學(xué)生完成，加強(qiáng)學(xué)生編程能力的提高。同時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了游戲開發(fā)題目[8]，作為拓展題目一部分，極大提高了學(xué)生們的編程興趣。對(duì)于典型題目，我們錄制了編程題講解視頻，并上傳到了學(xué)習(xí)通平臺(tái)，供學(xué)生課后多次觀看。

3.4 過程化考核環(huán)節(jié)

優(yōu)化傳統(tǒng)的考核方式，注重階段考核，針對(duì)學(xué)生就在線資源的學(xué)習(xí)情況、課堂互動(dòng)情況、每章練習(xí)題目作答情況、OJ評(píng)測(cè)的程序編寫情況以及期末考試多方面進(jìn)行考核，更科學(xué)、更能激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。各方面考核內(nèi)容和比重如表1所示。

4 結(jié)論

本文探索了C++程序設(shè)計(jì)線上線下混合的教學(xué)模式，改變傳統(tǒng)教學(xué)中以教師為主導(dǎo)的方式，探索以學(xué)生為中心，教師更多的是對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)的新方式，以達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效果的目的。在實(shí)際的實(shí)施過程中，通過匿名調(diào)查問卷方式獲取到絕大多數(shù)學(xué)生認(rèn)可新的方式，同時(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)C++的興趣也得到了明顯的加強(qiáng)，動(dòng)手實(shí)踐能力得到了提高。

當(dāng)然，本模式還存在待改進(jìn)的方面，例如，線上教學(xué)資源的建設(shè)、大班翻轉(zhuǎn)課堂的合理設(shè)計(jì)和應(yīng)用等，需要在后續(xù)C++程序設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步探索。

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【通聯(lián)編輯：王力】