使用E—learning的翻轉課堂模式在編程類課程中的實踐

黎明+呂蘭蘭+杜敏

摘 要：傳統編程類課程教學以教師課堂講解知識為主，學生主動學習的積極性不高。翻轉課堂模式強調學生通過E-learning進行課外自主學習，將更多的課堂時間用于練習和完成作業，教師可更有針對性地輔導學生。通過在編程類課程引入翻轉課堂模式，對比分析表明翻轉課堂能有效提高中等基礎以上學生的學習效果。

關鍵詞：E-learning；翻轉課堂；編程類課程

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：A

Practice of the Flipped Classroom Model in Programming Courses by E-learning

LI Ming，Lü Lanlan，DU Min

（Department of Computer Science，Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou 425199，China）

Abstract：Traditional programming classroom teaching focuses on knowledge analysis in teachers' lecture，without arousing the awareness of students' active learning.What flipped classroom model emphasizes is that students should have extracurricular learning by E-learning，with more class time for practice and homework.Therefore，teachers can guide students more efficiently.By using flipped classroom model in programming courses，the performance of students with moderate basis and above can be improved effectively.

Keywords：E-learning；the flipped classroom；programming courses

1 引言（Introduction）

在隨著IT（信息通信技術）技術的發展，也不斷地隨之而變化和發展的當今社會中，作為培養和訓練學生的邏輯思考能力和分析問題、解決問題能力的方法，編程訓練是其中非常有效的一種。

傳統的編程類課程教學，老師在課堂中講解編程語言的語法，在實驗課中讓學生完成作業和實踐訓練。陳惠瓊針對12所大學的編程類課程的培養計劃進行了調研，其中87%的課程是采用傳統教學方式[1]。傳統教學方式下，即使學生理解了課堂中老師講解的知識點，也很難正確地寫出練習題目之外的程序。其中還有完全沒有獨立思考完成作業，而是等待參考答案的學生；也有只是單純拷貝同學答案的學生。在這種狀況下，學生很難達到能自主獨立完成程序設計任務，實驗時間也沒有得到有效的利用。為了能夠提高學生實際程序設計和編程能力，有必要重新設計編程類課程的教學模式[2]。

翻轉課堂，就是學生晚上在家觀看教學視頻，第二天回到教室做作業，遇到問題時則向老師和同學請教。這種與傳統的“老師白天在教室上課、學生晚上回家做作業”的方式正好相反的課堂模式，稱之為“翻轉課堂”（The Flipped Classroom，國內也有其他學者譯為“顛倒課堂”）[3]。教師可以通過LMS（Learning Management System），根據學生學習軌跡展開課程和給予學生針對性輔導。

在2013年春期，本研究以湖南科技學院軟件工程專業2013級92名學生為對象，在“C語言程序設計”課程中實行了引入翻轉課堂模式的教學改革，其中兩名專業老師擔任了該課程的授課。本次課程教改實踐的特點是：在混合型課程中使用E-learning教材進行預習，從而在課堂中有更多的深入擴展、實踐的時間。程序語言的基本語法部分的講解在課堂預習中完成，縮短了課堂中教師對基本語法的解說時間，這不僅讓任課老師有時間在課堂中里完成語法練習，也可以開展小測驗和實用性較強的程序設計作業。翻轉課堂模式課堂設計的目的如下：①明確學生在預習階段不理解的知識點，在課堂內提高學生的理解度。②學生有效利用課堂的練習和實踐訓練時間，自主完成程序設計練習，有一定的成就感，也會更主動地繼續完成預習工作。形成良性的學習循環周期[4]。

為了更好地培養IT技術人才，湖南科技學院計算機系重新編制了信息類人才培養方案和進行了IT技術課程的教學改革。編程類課程安排在第一學年第一學期的“C語言程序設計”課程，主要學習C語言基礎，第一學年第二學期的“編程技能”課程，主要學習C語言的進階（基礎復習、指針應用、構造體、文件和實用程序設計），第二學年第一學期的“面向對象程序設計”課程講解C++程序設計，課程相關學生為軟件工程專業的學生，共計92名。

本研究制作的E-learning教材由教材、視頻、練習作業和實驗組成，教材中除了解說外，還設置了動畫增進學生對程序流程及語法內容的理解。使用E-learning教材的混合型課堂，可以改善難以通過板書和口授方式傳授的概念解析效果。通過Web測驗自動評分，可以進行多次測驗。而且作為FD（Faculty Development）教師發展的一環，將講授的知識與E-learning教材聯系起來，實現多科目間的教材共有化。

2 翻轉課堂模式在編程類課程中的實踐（Practice

of the flipped classroom model in programmingendprint

courses）

課程的授課內容、日程如表1所示，與歷年相比沒有改變。

表1 授課內容和日程

Tab.1 Teaching content and schedule

周 授課內容 周 授課內容

1 課程簡介 9 指針、期中考試講解

2 條件處理 10 數組與指針

3 循環處理 11 函數與指針

4 數組 12 結構體（1）

5 函數（1） 13 結構體（2）和文件

6 函數（2） 14 課程設計（1）

7 函數（3） 15 課程設計（2）

8 期中考試 16 期末考試

引入翻轉課堂模式后，根據大綱進行如下調整：①上課前必須預習。②預習方法如下：課程內容和練習在上課前一周發布，學生學習后，將課程內容分成已理解和未理解兩類，解答已理解部分內容的練習和作業題。③遵循個人信息保護法，告知學生，在E-learning學習的學習軌跡將會被記錄。學生從大一開始利用E-learning，對此已了解，并沒有障礙。第1至4周在預習中復習課程C語言基礎。第5至第13周預習課程新內容。在第8周實施期中考試，確認學生對課程前半部分的理解程度。第14、15周完成課程設計，于第16周確認學期整體的理解程度，舉行期末考試。

學習流程如下所示：①預習階段，預習過程中，通過E-learning門戶網站和提醒郵件督促學生預習，學生投入提示的課程作業。這個期間，可以詢問同學，也可以咨詢老師。②課堂階段，課堂中，前半部分舉行確認測試，學生解答問題并和老師確認答案，明確在預習階段沒有注意到的細節。在實施確認測試中，教師可以在LMS中監督學生的預習狀況，當懷疑學生預習不夠時，可以喚起學生的注意，提醒需要學習的內容。接下來，教師使用預習中提供的E-learning教材和幻燈片，重點解說課程內容中學生難以理解的概念、容易困惑的地方。程序語言中的術語和基本語法中容易理解的部分，因為在預習中已經涉及，所以課堂中不用仔細解析說明。課堂授課考慮到學生的精神集中力只能維持在15分鐘，因此授課解說控制在15分鐘以內。需要15分鐘以上的內容，分成兩次解說，中間插入簡單的上機練習，這樣就可以讓學生不僅理解知識點，而且可以動手實踐。為了防止學生課堂中漏聽錯聽的可能，課堂解說中禁止學生操作計算機，促使其集中精力聽講。采取了以上的措施后，課堂解說時間比起前一年度縮短了10分鐘。課堂中將增加的時間用于練習和作業，并且也布置了擴展課題。針對忘記預習的同學，讓他們自習E-learning教材后，投入到作業和課題的練習中。③完成課題階段，基本課題，和往年一樣，主要是完成進一步加深理解程序語言語法的程序設計。擴展課題，完成一個簡單牌類游戲（在終端上洗牌、出牌、判斷勝負）程序的設計與實現。擴展課題中需要提供給學生的課前資料中，按照學生進度分別給出程序設計中需要注意的地方以及相關的算法和范例程序，讓學生學習在范例程序的基礎上擴展功能點。作為基本要求一定要在課堂內完成基本課題，而未完成的擴展課題可以作為課外作業布置。

出席以課堂中E-learning門戶網站的登記和實驗環節的出席卡片來確定。為防止有學生在中途進入只參加課題討論，在課程開始時進行出席確認。并且學生完成基本課題后，老師確認課題完成度，完成良好，登記課堂成績，學生進入擴展課題階段，學生可以選擇將擴展課題作為作業課后完成，也可以選擇課堂中完成。這樣，老師可以有更多的時間重點對尚未完成課題的學生進行輔導。在課堂內未完成基本課題的同學，將課題作為到下一周的作業，課后學生可以在LMS中提交基本課題報告，獲得老師確認后，可以取得成績。之后，學生可以開始擴展課題的學習。

期中考試和期末考試的實施方法分為兩類，分別為知識確認測試和技能筆試，知識確認測試通過Web考試系統進行，考試系統自動評分，學生考試后可以馬上獲知考試結果。通過不同種類的考試形式，讓學生把握自己知識與技能的差距。最終課程設計，學生需要獨立完成牌類游戲。老師給出游戲基本功能需求，根據游戲需求的完成度評價學生課題成績，并且進行簡單答辯，確認學生是否獨立完成課程設計。

3 教學改革效果和考察（Effect of teaching reform

and study）

通過對比去年和今年的考試結果以及學生調查表結果分析和任課老師的意見，確認了本教學改革效果。

期中考試和期末考試采用了和去年同樣的問題，考試結果對比如表2、表3所示。和去年相比較，期中考試Web測試和技能筆試結果，今年度學生的平均成績和最低成績比去年有較大提高。標準偏差變小了。期末考試的Web測試中，基本未出席的同學最低成績為24，有出席同學的最低成績為54。技能筆試全體學員比去年有了較大的提高。

在第16周進行的學生調查結果（有效回答81份）中，回答“編程能力有很大提高”有7名，回答“編程能力有提高”的有58名，回答“編程能力提高不明顯”的有12名，回答“編程能力沒有提高”的有4名。

表2 去年與今年的期中考試的結果

Tab.2 Last year and this year's midterm exam results

Web測試 技能筆試

年度 2012 2013 2012 2013

最高分 95 100 94 98

最低分 24 48 0 36

平均分 76.4 87.2 66.3 73.5

標準偏差 15.4 11.6 18.6 17.7

表3 去年與今年的期末考試的結果

Tab.3 Last year and this year's final exam resultsendprint

Web測試 技能筆試

年度 2012 2013 2012 2013

最高分 96 98 92 98

最低分 16 24（54） 14 42

平均分 68.4 85.2 60.3 75.2

標準偏差 18.4 13.6 17.6 12.7

進一步，針對翻轉課堂模式的感受以及通過教學改革對編程的興趣是否提高進行了調查，其中54%的同學做了肯定的回答，另外有較多的同學給出了如“翻轉課堂模式下對上課內容理解度提高了”肯定的意見。但也有同學提出了“如果來不及預習，會跟不上上課的節奏”“如果不預習，一個人很難完成課題”等否定意見。任課教師的意見主要是“學生比以前編程能力有提高”“理解難度較大的指針學生更多了”。

4 結論（Conclusion）

本文介紹了作者所在學校在編程類課程中引入了翻轉課堂模式的教學改革，通過對比分析，明確了中等基礎以上的學生在這種模式下，成績和技能有所提高。今后，要致力于早期發現基礎差的學生以及針對基礎差學生的相應的對策，如改善翻轉課堂中的課堂設計、充實E-learning教材的基礎內容等。

參考文獻（References）

[1] 陳惠瓊.基于Blending-Learning的協作型學習活動設計研究

[J].職業教育研究，2012，（3）：23-24.

[2] 金陵.“翻轉課堂”，翻轉了什么？[J].中國信息技術教育，

2012，（9）：18.

[3] Papadopoulos，etc..Work in Progress developing and

Implementing an Inverted Class-room for Engineering Statics[J].

IEEE FRONTIERS IN EDUCATION CONFERENCE，2010.

[4] 張躍國，張渝江.透視“翻轉課堂”[J].中小學信息技術教育，

2012，（3）：15-17.

作者簡介：

黎 明（1974-），男，碩士，高級工程師.研究領域：分布計

算，計算機安全，算法分析與設計.

呂蘭蘭（1980-），女，碩士，講師.研究領域：語音識別，算法

分析.

杜 敏（1980-），女，碩士，副教授.研究領域：網絡安全，大

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Web測試 技能筆試

年度 2012 2013 2012 2013

最高分 96 98 92 98

最低分 16 24（54） 14 42

平均分 68.4 85.2 60.3 75.2

標準偏差 18.4 13.6 17.6 12.7

進一步，針對翻轉課堂模式的感受以及通過教學改革對編程的興趣是否提高進行了調查，其中54%的同學做了肯定的回答，另外有較多的同學給出了如“翻轉課堂模式下對上課內容理解度提高了”肯定的意見。但也有同學提出了“如果來不及預習，會跟不上上課的節奏”“如果不預習，一個人很難完成課題”等否定意見。任課教師的意見主要是“學生比以前編程能力有提高”“理解難度較大的指針學生更多了”。

4 結論（Conclusion）

本文介紹了作者所在學校在編程類課程中引入了翻轉課堂模式的教學改革，通過對比分析，明確了中等基礎以上的學生在這種模式下，成績和技能有所提高。今后，要致力于早期發現基礎差的學生以及針對基礎差學生的相應的對策，如改善翻轉課堂中的課堂設計、充實E-learning教材的基礎內容等。

參考文獻（References）

[1] 陳惠瓊.基于Blending-Learning的協作型學習活動設計研究

[J].職業教育研究，2012，（3）：23-24.

[2] 金陵.“翻轉課堂”，翻轉了什么？[J].中國信息技術教育，

2012，（9）：18.

[3] Papadopoulos，etc..Work in Progress developing and

Implementing an Inverted Class-room for Engineering Statics[J].

IEEE FRONTIERS IN EDUCATION CONFERENCE，2010.

[4] 張躍國，張渝江.透視“翻轉課堂”[J].中小學信息技術教育，

2012，（3）：15-17.

作者簡介：

黎 明（1974-），男，碩士，高級工程師.研究領域：分布計

算，計算機安全，算法分析與設計.

呂蘭蘭（1980-），女，碩士，講師.研究領域：語音識別，算法

分析.

杜 敏（1980-），女，碩士，副教授.研究領域：網絡安全，大

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Web測試 技能筆試

年度 2012 2013 2012 2013

最高分 96 98 92 98

最低分 16 24（54） 14 42

平均分 68.4 85.2 60.3 75.2

標準偏差 18.4 13.6 17.6 12.7

進一步，針對翻轉課堂模式的感受以及通過教學改革對編程的興趣是否提高進行了調查，其中54%的同學做了肯定的回答，另外有較多的同學給出了如“翻轉課堂模式下對上課內容理解度提高了”肯定的意見。但也有同學提出了“如果來不及預習，會跟不上上課的節奏”“如果不預習，一個人很難完成課題”等否定意見。任課教師的意見主要是“學生比以前編程能力有提高”“理解難度較大的指針學生更多了”。

4 結論（Conclusion）

本文介紹了作者所在學校在編程類課程中引入了翻轉課堂模式的教學改革，通過對比分析，明確了中等基礎以上的學生在這種模式下，成績和技能有所提高。今后，要致力于早期發現基礎差的學生以及針對基礎差學生的相應的對策，如改善翻轉課堂中的課堂設計、充實E-learning教材的基礎內容等。

參考文獻（References）

[1] 陳惠瓊.基于Blending-Learning的協作型學習活動設計研究

[J].職業教育研究，2012，（3）：23-24.

[2] 金陵.“翻轉課堂”，翻轉了什么？[J].中國信息技術教育，

2012，（9）：18.

[3] Papadopoulos，etc..Work in Progress developing and

Implementing an Inverted Class-room for Engineering Statics[J].

IEEE FRONTIERS IN EDUCATION CONFERENCE，2010.

[4] 張躍國，張渝江.透視“翻轉課堂”[J].中小學信息技術教育，

2012，（3）：15-17.

作者簡介：

黎 明（1974-），男，碩士，高級工程師.研究領域：分布計

算，計算機安全，算法分析與設計.

呂蘭蘭（1980-），女，碩士，講師.研究領域：語音識別，算法

分析.

杜 敏（1980-），女，碩士，副教授.研究領域：網絡安全，大

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