基于三結合的程序設計類課程翻轉課堂教學模式研究

孫樹森　桂江生　馬文娟

【摘 要】 針對程序設計類課程在教學過程中的存在問題，通過分析這類課程的特點以及產生問題的原因，提出了基于三結合的翻轉課堂教學模式。利用翻轉課堂教學，將理論教學和實踐教學相結合、實踐教學和項目實踐相結合、項目實踐和科研項目相結合，達到理論聯系實際，在實踐中將知識內化為能力，把能力用于項目實踐中去，提升綜合素質，推動創新創業，提高人才培養質量。

【關鍵詞】 程序設計;翻轉課堂;人才培養模式;教學模式

A Study of Flipped ClassroomTeaching Mode for Program Design Course based on Three-Combinations

【Abstract】The features of program design course and existing problems in the teaching are presented. Based on the analysis of causes resulted in faced problems， we proposed a teaching reform scheme of improved flipped classroom based on Three-Combinations，i.e， combination of theory teaching with experiment teaching， combination of experiment teaching with project training， combination of project training with research project.The details of Three-Combinations are described and the results of carying out are given.

【Key Words】Program Design;Flipped Classrom; Cultivation Mode;Teaching Mode

【中圖分類號】G64.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）15-000-02

隨著移動互聯網的普及和物聯網的快速發展，計算變得無處不在，計算機技能成了所有大學生必須掌握的一項基本技能[1]。通過程序設計課程培養大學生的計算思維是培養高素質創新型人才的重要內容。但與辦公軟件應用、網頁設計等計算機課程不同的是，程序設計類課程入門慢、難度大、要求高。對于這類課程，實踐教學環節非常重要，學生在實踐環節遇到的困難和需要解決的問題更多。美國Woodland Park高中的兩位化學老師Jonathan Bergman和Aaron Sams通過觀察發現，學生在完成作業遇到困難時更需要老師幫助，而在學習和復習課程內容時不是很需要老師的指導，并在此基礎上提出了翻轉課堂（Flipped classroom）這一教學模式[2]。

從翻轉課堂的起源不難看出，翻轉課堂這一教學模式中，更強調課堂上老師和學生之間的互動，如答疑解惑、知識運用等，而知識的學習則主要由學生自己完成。從歷史的視角看，之所以可以進行翻轉課堂教學，信息技術的發展和應用是重要因素之一，老師錄制視頻、學生通過網絡視頻學習課程內容，都離不開多媒體技術和網絡技術。

本文通過分析程序設計類課程的特點和現狀，提出了理論教學和實踐教學相結合，實踐教學和項目實踐相結合，項目實踐和科研項目相結的翻轉課堂教學模式。

1 程序設計類課程的特點及面臨的問題

我校自2007年開設數字媒體技術專業以來，在課程設置和教學實踐中都充分體現了技術與藝術、專業理論與實踐技能相結合的辦學理念。但在編輯制作類課程和程序設計類課程同時開設時，學生更喜歡非線性編輯、網頁制作等課程，花費的時間也更多，而在C程序設計、C++面向對象程序設計等課程上投入精力和時間較少，針對這一現象，我們經過了多次師生交流和教學研討，發現程序設計類課程有如下特點：

1.1程序設計類課程知識面廣概念抽象

從內容上看，程序設計類課程涉及的基礎理論豐富、知識點多、覆蓋面廣、概念抽象。因為程序設計是用來模擬和解決現實生活中各類問題的，所以知識點較多，概念抽象。受到課堂時間和專業知識的限制，很難對所有的知識點都通過具體的實例進行講解，難以把多個知識點的具體例子串成一個大案例，而對于一個大的案例進行分解，又很難能覆蓋所有的知識點，或者超出了所學課程的范疇，從而影響案例在學習中的效果。

1.2學習效果曲線有階躍

根據多年一線的程序設計教學經驗，發現程序設計類課程的學習效果曲線是不連續的。如圖1所示。有些課程，如Photoshop圖片處理，學習時，學生都能看到處理結果，只是效果好壞的區別，用量化的說法就是，處理的效果可以從1分到100分，基本不存在做不出來的情況。但對于程序設計，如果不能排除語法錯誤，則編譯通不過，程序根本就不能運行，在這個層次上，學生付出了，但學習效果相當于0;編譯通過，可以運行后，跟運行結果是否正確，學習效果可以達到30①到100分。正是0到30這個不連續區間，給學生的學習帶來了很大困難，嚴重影響甚至打擊學生的學習積極性。

圖1 程序類課程學習效果示意曲線

隨著時代的發展，程序設計類課程的教學也在不斷改進，但仍然存在如下問題：首先，課程目標和學生期望有一定的差距，比如學生希望學了程序設計課程后，馬上可以設計開發出界面漂亮、功能強大的游戲、網絡應用等程序。其次，不同程序設計課程的實踐環節間、學生課外科研創新開發活動與程序類課程的實踐項目之間存在脫節現象，影響學生在程序方向縱深發展，得到更高層次鍛煉的機會。再者，移動互聯網的普及和發展，給程序設計類課程提出了更高要求，比如大數據挖掘、并行計算、輕應用開發等，要求程序開發類課程不但要重視傳統的經典理論、知識和技能，同時要與時俱進，及時增補符合時代需求的新內容。

2 實施三結合翻轉課堂教學模式改革的可行性

通過對所存在問題的分析，可以看出，這種情況可以利用翻轉課堂這一教學模式來克服程序設計課程固有的不利特點，解決當前存在的問題，且當前的技術水平和社會環境，為三個結合和翻轉課堂提供了很好的契機。

2.1移動互聯網助力翻轉課堂

近幾年，學校的移動互聯網基礎設施和智能手機在學生中的普及為翻轉課堂提供了基礎條件。目前，許多大學校園都實現了無線WIFI覆蓋，智能手機在大學生中幾乎人手一部，3G/4G網絡的商用，使移動互聯網走入大學教學，微課為翻轉課堂的順利實施發揮了積極作用[3]。另外，云服務器的廣泛使用、易用的教學內容錄制工具的都極大地方便了翻轉課堂的實施。

2.2學生參與項目實踐機會眾多

在此起彼伏移動互聯網大潮下，國家層面鼓勵大學生創新創業;教育部面向本科生有“國家級大學生創新創業訓練計劃項目”;各省也有不同的鼓勵大學生創新的項目，比如浙江省的“新苗人才計劃項目”、“挑戰杯”等;各高校也有面向學生的各種科研創新計劃項目;企業或者行業協會也會組織各類創新創業大賽，如：阿里巴巴的百川夢想創業大賽。大部分的創業項目都直接或者間接與程序設計相關。這些項目，一方面極大的刺激了大學生的創新創業激情，同時也為大學生應用所學，積極參與項目實踐提供了絕佳的機會。

3 基于三結合翻轉課堂教學模式改革

在各種有利條件為基于三結合的翻轉課堂教學改革提供了環境、技術和資源的支持，基于此，我們制定并實施了基于三結合的翻轉課堂教學模式改革，內容如下。

3.1調整教學內容實現課堂翻轉

（1）理論教學與實踐教學相結合，翻轉學習動力

當今網絡的普及方便了知識的獲取，許多傳統課堂的教學內容，很容易從網絡中找到，而且網絡上的內容是結合了多人的智慧結晶，知識點的全面性、趣味性等方面可能會超過課堂教學，知識的系統性、完備性等方面會有不足。教學需要充分發揮現代網絡資源的作用，對于一些簡單的知識，教師只需列舉出來，給出部分參考的網址，讓學生利用網絡自主學習;而對于課程中的難點、需要系統梳理的內容，教師把教學錄像、課件等資源放到網上，讓學生利用課外時間進行學習，教師在線組織互助小組進行探討，針對個別情況進行在線指導。引導學生應用所學知識，動手解決實際問題，實踐中遇到的問題可以作為課堂答疑解惑的素材。這樣，課堂上以作業指導、實驗輔導和答疑解惑為主。不但有助于培養學生的自學能力，學生提出問題、解決問題的能力也會相應提高，解決不了的問題，通過課內教師的輔導，減輕學習過程中的挫折感。

這樣，在教學內容上，簡單的學生通過網絡自學;教師重點放在答疑解惑，對知識的系統梳理上，同時對學生實驗實踐中知識點覆蓋情況進行把關。把課堂由過去的知識傳遞主戰場翻轉為答疑解惑、系統梳理、研究討論的主陣地;教師由過去知識的傳播者轉變為知識點的提供者，學習指導者和答疑解惑者;學生由過去被動的知識接受者、作業完成者，轉變為知識獲取者、問題的提出和解決者。

（2）實踐教學與項目實踐相結合，翻轉實踐方式

改革實驗實踐教學，要求每個同學除了完成針對知識點的課內實驗，還必須加入一個學生小組，每個小組完成一個實踐項目，通過這個項目將理論教學與實踐教學有機結合起來。這既是翻轉課堂的一部分，同時有助于發揮組內協調與個別指導兩者的優勢，使學生在項目實踐中，培養鍛煉協調協作能力，提高分析問題、解決問題的能力。

（3）項目實踐與科研項目相結合，翻轉創新方式

對于課程中完成的小組項目，并不是意味著結束，而是鼓勵學生將小組項目與畢業設計、其他課程的項目、實際問題相聯系，整理提升，通過分析問題，提出解決問題模型，然后通過申報學院、學校、省和國家的創新創業類項目，來推動項目繼續進行。這樣做，有以下好處：（a）有效解決了一門課程實踐項目做完后，另一門課程再完全從頭開始的不連貫問題。項目接續進行，方便提升擴展，把不同課程的內容吸納進來，起到縱向發展，橫向聯合的作用。（b）在項目整理提升申報新項目的過程中，復習消化了項目涉及到的課程內容，達到溫故知新學以致用的目的。（c）對于申請到的項目，學生的學習動力得到了提升，變被動為主動，遇到問題也會積極和老師聯系。對學生而言，申請到項目是一種榮譽，是也一種責任和壓力，所以他們會比較主動地去完成項目;由于經歷了項目申請的過程，學生已經對自己項目要解決的問題，經歷了文字化梳理，理解更深入，思路更清晰，在項目進行過程中，能夠做到心中有數;最重要的是，對于做項目的同學，是一種“驅動力”翻轉，由學完知識去創新，到創新帶動知識學習，培養了終身學習的創新型人才。

3.2關注實踐過程，重視答疑解惑

教育的目的除了傳授顯性知識，更重要的是隱性能力的培養。而能力的培養需要在日常學習過程（包括犯錯改錯）中不斷積累。根據行為心理學研究，多數人都有拖沓的惡習[4]，所以改革中我們采用自我約束和外界約束相結合的方式，來降低拖沓對學習效果的影響。

程序設計類課程，需要學習者親自動手來理解消化掌握，做的過程中遇到問題解決問題也是學習的一部分。注重對學生遇到的問題進行合理引導、答疑解惑，是實踐過程中必須關注的重要內容。

為此，針對實驗課、項目作業分別進行了改革。

（1）課內實驗過程化管理。要求學生在實驗課之前，必須預習實驗內容，完成基本的設計和代碼編寫;在實驗課上，主要以完善設計、修改程序中錯誤、老師協助解決編譯調試中的問題為主;課后的實驗報告，強調實驗內容上的整體性，從分析、設計、代碼編寫到編譯調試，重視實驗中的學習、體驗和問題解決。為此，在布置實驗時，實驗內容采用分步驟，難度遞進方式給出，便于學生循序漸進、逐步完成。

（2）項目作業過程化督導。項目作業以小組為單位進行，在管理上，要求每個小組有組長負責，組員明確分工，任務文檔化。項目的選題可以在老師給定的題目中選擇，也可以自己設計項目，經老師同意后，作為項目選題，不論采用哪種方式，選題必須在一周內完成。為了培養學生的責任心和規劃能力，項目的進度不論是按照老師的時間表進行，還是按照自己制定的時間表，但都必須嚴格遵守，否則會在成績中體現懲罰。規劃設計、原型版本的實現、設計改進、升級版本的完成、文檔撰寫、視頻錄制、展示匯報都制定具體的時間節點，并且在每個時間節點上采用項目隨機抽查，項目組匯報人隨機選取，這樣既節省了檢查的時間，也可以讓每個小組、小組中每個組員除了完成分內工作，還必須充分了解整個項目。

3.3改進考核方式和方法

目前，程序設計課程考核方式大多采用期末閉卷理論考試、平時成績和實驗成績相結合的方式。實際上，程序設計本身是一項實踐性很強的工作，理論考試只能檢驗學生對基本概念、基本方法的掌握程度[5]，而忽略了學生對綜合利用所學知識解決實際問題能力的考核，不利于科學思維和創新能力培養。

改革后，體現對過程和項目的重視，加入項目相關的考核內容。考核由平時、實驗、項目、期末考試四部分組成，各部分在考核中的比例設置如下，平時成績由作業和上課表現組成，占10%;實驗成績占20%;項目的考核占總分的30%;期末考試占40%。對于平時表現，除了出勤情況和作業完成情況，還關注主動提問、錯誤改正情況;對于實驗，同時考核實驗前準備情況、實驗中進展情況和實驗完成情況;對于課程中的項目，采取過程跟蹤和結果雙考核，兩部分的比例時1：1。這樣，考核不但有理論和實踐，而且關注結果又重視過程。

4 效果與成效

通過在我校數字媒體技術專業2012級和2013級學生中推行基于三結合的翻轉課堂教學模式改革。學生負責的國家創新創業項目、省新苗項目、校外的競賽項目以及學校的創新創業項目的數量上有了明顯的增加，而且學生的對程序課程的興趣、熱情和能力也得到了很大提高。

當然，在看到成績的同時，也發現了一些問題。例如，在以小組為單位的實踐項目中，存在著投機取巧，渾水摸魚的現象。針對發現的問題，我們也采取了相應的措施，如：各小組所做項目的成績由學生和老師兩部分組成，學生部分由各組代表進行排序打分;對小組內的各成員，一方面在平時檢查和展示時，采取隨機抽取組員的方式，另一方面要求組長對組內成員的表現進行排序打分，多種措施相結合，效果得到了明顯改進。

5 結語

本文總結了程序設計類課程教學心得，觀察分析了學生學習該類課程的特點，創造性地實施翻轉課堂教學模式，采用理論教學與實踐教學相結合，實踐教學與項目實踐相結合，項目實踐與學生科研項目相結合，用理論指導實踐，實踐鍛煉能力，能力激發創新項目，并采用學生分組的形式，組內協調與個別指導并用，從而使翻轉課堂這一教學模式，更加適合大學生，達到培養懂理論、能實踐、善合作的高素質人才的目的。

注釋

①這里的30分，只是為了說明學習效果的曲線有一個階躍，具體分數可能不同。

參考文獻

[1]劉遠軍，黃同成，謝兵，牛莉.程序設計課程教學中計算思維能力的培養[J]，計算機教育，2014（3）：75-78

[2] Min Kyu Kim， So Mi Kim， Otto Khera， Joan Getman. The experience of three flipped classrooms in an urban university：an exploration of design principles[J]， Internet and Higher Education， 22（2014）： 37-50

[3]郭紹青，楊濱，高校微課“趨同進化”教學設計促進翻轉課堂教學策略研究[J]，中國電化教育，2014（4）：98-103

[4]DanAriely[美]，趙德亮，夏蓓澤譯.怪誕行為學[M]，中信出版社，2008，北京.

[5]劉在英，楊平，張麗曉.程序設計課程實踐教學模式的探討[J]，實驗室研究與探索，2014，32（10）：155-158