SAKAI平臺下程序設計與開發課程混合式學習的研究與應用
——以測繪工程“C語言程序設計”為例

程 鋼，楊 杰，吳志強，盧小平

(1. 河南理工大學礦山空間信息技術國家測繪地理信息局重點實驗室，河南 焦作 454000; 2. 河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南 焦作 454000; 3. 河南理工大學教務處，河南 焦作 454000)

SAKAI平臺下程序設計與開發課程混合式學習的研究與應用
——以測繪工程“C語言程序設計”為例

程 鋼1,2，楊 杰2，吳志強3，盧小平1

(1. 河南理工大學礦山空間信息技術國家測繪地理信息局重點實驗室，河南 焦作 454000; 2. 河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南 焦作 454000; 3. 河南理工大學教務處，河南 焦作 454000)

C語言、C++等程序設計與開發課程是工科專業的必修課，此類課程知識瑣碎、實踐性強，單一的課堂加實驗課的教學模式難以滿足知識傳授和技能學習的要求。隨著網絡技術的發展和SAKAI等課程管理軟件的出現，在線學習成為學生自主學習的重要形式。本文結合測繪工程專業“C語言程序設計”課程的教學經驗，分析了當前開發類課程教學模式的缺點，探討了基于SAKAI的網絡教學平臺開展混合式學習的內涵及實現路徑。實踐表明，SAKAI平臺輔助下的混合式學習將課堂教學和在線學習的優勢相結合，豐富了師生互動的途徑，增強了學生自主學習的積極性，改進了課程考核方式，教學效果良好。

在線學習；混合式學習；SAKAI；程序設計與開發；測繪工程

基礎程序設計與開發課程如C語言程序設計、C++面向對象程序設計是計算機相關專業和很多工科專業的必修課程。程序設計與開發的學習，涉及多門課程，貫穿于基礎開發、數據結構、二次開發等課程中，知識點多分散在不同教學單元中，彼此銜接不緊密，知識不連貫，知識的傳授缺乏整體感，難以培養學生發現問題、解決問題的能力。傳統的計算機程序設計與開發課程的教學存在以下問題：①教學內容上忽視實用性，缺少對實際問題的分析，課程知識點多、操作性強與學時壓縮相矛盾；②教學方式比較單一，仍以課堂授課和上機操作為主，學生學習處于被動地位，不利于培養學生的自主分析能力；③課程內容的設計、課程進度整齊劃一，只能盡量滿足大多數學生的學習需求，無法顧及學生間的個體差異性。總的來說，此類課程存在知識點多、內容繁雜等特點，在有限的課堂課時內難以完全達到教學目的，亟須改變現有的教學模式，在課堂教學之外進行有效的輔助教學[1]，調動學生自主學習和協作學習的積極性。

隨著網絡和電子信息技術的飛速發展，教育環境、理念也在不斷發展，在線學習(E-Learning)有利于打破學習空間及時間的封閉性、便于學生主動學習的優勢逐漸得到人們的認可[2]。Blackboard、Moodle、SAKAI等課程管理管理軟件系統應用越來越廣泛[3-4]。將在線學習教學模式與傳統的教學模式有機結合，互相補充，突破課堂教學的局限，是高等教育教學改革的必經之路。

本文結合測繪工程專業“C語言程序設計”課程的實際教學經驗，基于河南理工大學定制和部署的SAKAI軟件平臺，對課程序設計與開發課程混合式學習(blended learning)的教學模式及方法進行了有益探索。

一、SAKAI

SAKAI(synchronized architecture for knowledge acquisition infrastructure)是一個免費、開源的在線協作和學習環境。它源于美國印第安納大學、密歇根大學、斯坦福大學和麻省理工學院于2004年發起的一項開放源代碼的課程與教學管理系統(CMS)開發計劃[5]。SAKAI是基于Java的面向服務的應用程序，具有可靠性、協作性和可擴展性等特點，能夠提供課程資源共享、在線作業、在線考試、在線討論、學習記錄及各類統計等功能，幫助需要開發用于協作或學習環境的研究院校、商業組織和自主群體創建用于協作的網站，可以為師生提供一個不受時空限制、互動式、協同式、多元的信息化學習環境。與其他教學管理系統相比，SAKAI具有模塊豐富、社區活躍、基金會支持、便于定制等優點[6]。

到目前為止，全世界采用SAKAI平臺的教育機構接近400個，且其應用范圍和參與人數還在不斷擴大，我國從2007年開始嘗試推廣和應用SAKAI項目，復旦大學、北京郵電大學、重慶大學、北京航空航天大學、天津大學、南開大學等知名高校針對各自的具體情況，對其進行了開發和應用。從近幾年的發展來看，國內越來越多的高校在嘗試應用SAKAI[7]。

二、SAKAI平臺下開展混合式學習的教學探索

1. 混合式學習的內涵

blended learning是在對E-learning反思的基礎上形成的一個新模式。E-learning在國外已有10多年的歷程，業內人士認為：E-learning過分強調了學習者的主體作用，而忽視了傳統教學的作用；E-learning不會取代學校教育，但會極大地改變課堂教學的目標和功能；E-learning能很好地實現某些教學目標，但是不可能代替傳統的課堂教學；E-learning最好與其他教學方式結合使用，以提高學習的績效。blended learning就是在這種前提下產生的[8]。關于blended learning的內涵，國內外有多種表述。何克抗認為混合式學習早已有之，如計算機輔助學習方式與傳統學習方式相結合、自主學習方式與協作學習方式相結合等，只是隨著互聯網的普及和E-Learning的發展，國際教育技術界賦予了blended learning新的含義：將傳統學習方式和E-Learning的優勢結合起來，既發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性[9]。

隨著對blended learning的理論研究和實踐的深入，混合式學習的內涵在進一步豐富，吳全洲總結blended learning是各種學習方式、學習媒體、學習內容、學習模式、學習環境及學生支持服務的混合[8]。混合式學習吻合了教師主導和學生主體的“主導—主體”的教學模式，使面對面的課堂學習和在線學習有機地結合，既體現了網絡時代的特征，又正視了學習的傳統本源對教育技術發展產生的深刻影響[10]。

2. SAKAI平臺下的混合式學習

本次教學改革以測繪工程專業“C語言程序設計”課程為例，在SAKAI教學管理平臺支持下進行混合式學習的研究和實踐。主要內容包括：

(1) 在線課程站點的設計與部署

自主學習和協作學習是知識管理積極倡導的兩種重要的學習形式，也是學生完成意義建構的重要途徑。利用SAKAI構建的課程站點，是開展混合式學習的重要載體。網站內容的設計就是將各種教學資源轉化為具有網狀聯系的規范知識集合，并對這些知識提供開放式管理，以實現知識的生產、利用和共享，能幫助學生建立正確的知識框架概念，形成知識結構。因此本項目積極進行網絡內容的設計與部署，利用SAKAI平臺提供的郵件箱、日程表、聊天室、資源庫、討論區等多種協作工具，通過郵件、消息、論壇、在線互動等多種形式，探索SAKAI協助下的學生自主學習和協作學習方式，使教師與學生能在多重互動中完成知識的建構與創新。

(2) 學習情境設計與構建

建構主義認為，要使學生進行知識的意義構建，需要為學生創設學習情境。這就需要在網絡平臺上，將信息技術與課程內容進行整合，營造良好的學習環境。SAKAI平臺可以支持真實的情境創設，不受時空限制的資源共享，快速靈活的信息獲取，豐富多樣的交互方式，打破空間界限的協作交流。在本課程的教學過程中，筆者設置了諸如計算當年過去了多少天、計算今天是星期幾、計算你的年齡、輸出當前月的日歷等問題作為作業或案例。這些問題的解決幾乎不需要額外知識的輔助，僅需要借助當前課程的內容即可完成課程任務，既符合支架式教學的原則，又能夠激發學生們的學習動機。

(3) 基于SAKAI的教學方式改革

從教師對課程安排的流程和組織來看，教學過程一般分為課前預習與準備、課堂教學、課后作業、考前復習、考核與考試等階段。SAKAI平臺的引入改變了學生們課下學習的方式。本項目利用SAKAI軟件進行的教學方式改革，研究SAKAI參與后各個教學階段的不同設計和實施方法，調整教學環境4個要素的地位與作用，以提高教學的效果和效率。如在預習與準備階段，鼓勵學生自主獲取相關章節的大綱和教學要求，有針對性地對重點內容進行預習；課后作業階段，學生們從SAKAI平臺獲取題目并在線提交作業，教師在線批改后及時反饋給學生；復習階段，學生可以登錄課程網站獲取復習大綱并進行知識測試。

(4) 多維多層次的教學評價

傳統課堂教學的評價方式主要包括平時表現和期末考核，平時表現主要考慮學生作業和出勤的情況。在這些手段的基礎上，借助SAKAI平臺，還可以給學生進行更加全面的評價，將平時作業的情況、在線測試的結果、登陸在線平臺的次數等因素作為參考因子，完成學生表現的綜合評價，避免只用一紙作業或課堂出勤衡量學生的好壞。

三、實踐效果與討論

河南理工大學基于SAKAI開發了針對河南理工大學的教學管理平臺，并從2013年1月將學校教務數據導入系統，開始試用[11]。2013—2014第1學期，河南理工大學參與使用SAKAI的教師108人，學生10 080人；2013—2014第2學期開始全校全面推廣使用。河南理工大學還設立了教育教學改革研究項目(信息化教改專項)，用于鼓勵廣大教師積極探索網絡化、信息化教育的改革。

以測繪工程專業“C語言程序設計”為例，筆者從2013—2014學年第2學期開始創建課程站點，并在后續的教學中不斷豐富和完善。站點主界面如圖1所示，內容主要包括以下幾個方面:

圖1 站點主界面

1) 課程大綱。鼓勵學生主動獲取課程大綱、掌握本門課程的教學目標和主要內容，便于學生樹立正確的學習動機。

2) 教學通知。將重要的教學安排、作業、臨時變更等事宜在網上實時發布，學生通過互聯網或無線終端可以及時了解課程上的重要安排和部署。

3) 課程資源共享。課程資源提供了課件、題庫、實驗軟件、歷年考研光榮榜、勵志視頻(院士訪談、測繪先進人物)等多媒體信息，既可以引導學生樹立正確的三觀，又能刺激學生對新信息的搜索與提取的熱情，滿足學生學習課程知識的需要，使學生始終處在創造和把握認知對象的感受下展開學習，并獲得具有創造意義的學習方法。

4) 外部站點。將行業主管部門、協會、行業內知名的院校、科研院所等網站連接到課程站點，學生可以輕松了解相關的行業動態和學術前沿，有利于引導學生樹立正確的專業認識，培養專業感情。

5) 作業。程序開發類課程的一個重要特點是：不僅要求學生懂得程序語言的語法，還需要在實際的環境中進行編碼和調試。僅靠紙質形式的作業或實驗報告，很難對學生的編程作業進行準確批改，難以找出學生真正的問題，長此以往則會打擊學生學習的積極性。SAKAI的作業系統允許提交學生的程序代碼，教師也可以調試學生的代碼并將存在問題及時反饋給學生，有利于及時改正學生的錯誤，幫助學生樹立編程的信心。系統還提供了作業的統計功能，教師可以清楚掌握學生作業提交的時間、順序并將評分存入系統。

6) 聊天室及討論區。聊天室和討論區為師生開展交流提供了平臺。有了這些工具，教師和學生間的交流可以克服時間和空間的約束。教師可以有針對性地設立某些重點或難點問題的討論區，引導學生發表自己的觀點，并進行適當的指導和總結。學生們也可以自主或小組協作討論，通過分享和交流，學生們不僅學習了別人的知識和經驗，自身也得到了肯定和鼓勵，形成一種共同學習的氛圍。

7) 站點統計。系統提供了課程站點上用戶訪問、參與的活動及站點資源被訪問情況的統計工具，通過這些工具，教師可以對學生訪問的時間和次數、資源的使用狀態進行監控，了解學生訪問課程站點的時間分布及學生主要參與的活動，了解學生們在課程站點的活動痕跡，了解課程資源的使用狀況和適用性；為課程的設計和改進提供參考信息，如圖2所示。

圖2 站點訪問人數統計圖

通過上述站點的建設和不斷豐富，以及平時在課堂上的引導，學生們逐漸適應了網絡教學平臺，在網絡平臺上提交作業、向老師提問、主動查閱課程通知、下載需要的多媒體資料等，網絡課程站點逐步成為了學生課外自主學習的主要工具。通過批改過程、平時考核和期末測試等環節，筆者可以明顯地感覺到學生學習的積極性在逐步提高，在線學習方式已經成為課堂教學的有益補充，值得推廣并在進一步挖掘潛力。當然，從實踐的過程中，可以看到無論是網絡教學還是在線學習都無法取代傳統課堂面對面授課的方式，并且在線教學對教師自身提出更高的要求，如較好計算機操作、信息處理和學習能力，以便盡快熟悉并駕馭網絡教學平臺。

四、結束語

本文結合測繪工程專業程序設計與開發課程的實際教學經驗，利用SAKAI軟件平臺，建立相關課程的網絡站點，對網絡輔助下的混合式學習進行了探討，通過近兩年的實踐探索，驗證了SAKAI網絡教學平臺是課堂教學的延伸和有益補充，既豐富了教學內容，又改變了學生學習的模式，調動了學生的學習積極性，提高了學生的學習效果。可見，隨著教育環境的變化和教育思想觀念變化，基于在線學習的混合式教學策略是必然的發展趨勢。今后的課程建設過程中，不僅要深入挖掘在線學習的潛力，增加微課等新的教學載體，豐富課程站點的資源，更要提升教師自身的認知能力和綜合素質，只有這樣才能達到高質量的教學效果。

[1] 張紅霞,張新顏.《C語言程序設計》網絡課程設計[J].現代計算機,2012(10):43-47.

[2] 魏紹蓉,王曉英,劉志強,等.基于E-learning的混合式教學模式研究[J].實驗技術與管理,2014, 31(12):20-22.

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ResearchandApplicationofBlendedLearningforCurriculumsofProgramDesignandDevelopmentwithSAKAI—TakingtheCourseofCProgrammingforSurveyingandMappingMajorasanExample

CHENG Gang，YANG Jie，WU Zhiqiang，LU Xiaoping

程鋼，楊杰,吳志強，等.SAKAI平臺下程序設計與開發課程混合式學習的研究與應用——以測繪工程“C語言程序設計”為例[J].測繪通報，2016(9)：133-136.

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0313.

G64

B

0494-0911(2016)09-0133-04

2015-08-11

河南理工大學教育教學改革研究項目(2013JG090；2014JG077); 河南理工大學2015年信息化教改專項

程 鋼(1981—)，男，博士，副教授，主要研究方向為GIS理論與方法。E-mail：chenggang1218@163.com

楊 杰。E-mail：yangjie@hpu.edu.cn