程序設計課程群的創客式課堂教學模式探究

陳晉音，俞山青，毛國紅，王子英

（1．浙江工業大學 信息工程學院，浙江 杭州 310023；2．浙江工業大學 計算機科學與技術學院，浙江 杭州 310023；3．杭州傳智信息技術服務有限公司，浙江 杭州 310000）

程序設計課程群的創客式課堂教學模式探究

陳晉音1，俞山青1，毛國紅2，王子英3

（1．浙江工業大學 信息工程學院，浙江 杭州 310023；2．浙江工業大學 計算機科學與技術學院，浙江 杭州 310023；3．杭州傳智信息技術服務有限公司，浙江 杭州 310000）

設計一種基于翻轉課堂的創客式課堂教學模式，充分融合線上線下教學資源，集課堂教學項目式設計管理和在線創客平臺專業審核、評估和風險投資為一體，并以程序設計課程群為教學案例，說明開展教學的具體方案和取得的效果，最終實現創客與高校課程對接，實現一套切實可行的創客式教學模式，為培養創新型人才提供可行方案。

創客式教育；課堂教學；程序設計課程群；創新能力

1 背 景

創客與創客教育已在教育領域引起了廣泛的關注[1]。2015年1月4日，國務院總理李克強考查深圳柴火創客空間[2]，創客的影響力迅速擴大。同年2月，國家確立支持發展“創客空間”的政策[3]，為創客教育搭建新平臺。創客是個體通過軟硬件平臺，將自己的創意變成產品，解決實際問題，并通過互聯網分享給全世界。創客教育是一種融合信息技術，秉承“開放創新、探究體驗”的教育理念，以“創造中學”為主要學習方式，以培養各類創新型人才為目的的新型教育模式。創客教育分成兩類[4]：創客的教育和創客式教育。其中，創客的教育指通過開設專門的創客課程，建立創客空間，配備專業化的指導教師實施。而創客式教育則將創客運動倡導的“動手操作、實踐體驗”理念融人各學科教學過程，開展基于創造的學習。

基于創客式教育模式開展高校的課堂教學，要充分利用課堂教學的授課環境，結合線上線下教學資源，提高學生的自主分析、自主實踐和自主創新水平，從而實現“以學為中心、以用為中心”的教學方式，提高學生的學習能力和創新能力。

2 創客教育現狀

隨著創客概念的落地，國內外涌現出很多以“創客空間”為載體的創客教育方式，可分成以下3種。

（1）創客空間模式：以提供場地環境、軟硬件設備和人才為基礎，鼓勵和引導學生參與創客，自主完成分析需求、檢索資料、設計解決思路、分解模塊、調試分析、提交成果與分享等一系列創客行為，從而提高學生的創新能力和實踐能力，例如創客社區、創客大賽（如中國聯想創客大賽）、創客嘉年華等。北京、上海、溫州和廣州等地政府牽頭，中小學乃至大學承辦各類創客空間，提供圖書館、實驗室甚至綜合課堂等場地以及相應的3D打印機、Arduino、物聯網等軟硬件環境，鼓勵創客主體在配套空間中完成實踐并在線分享。

（2）創客的培養模式：創客的培養是指創客人才的培養。創客本身的專業背景、成長環境、創新能力都各不相同，可以開設專門的創客課程，建立創客空間，配備專業化的指導教師。創客的培養模式不受創客的專業背景、知識水平、實踐能力限制，關注的是主體本身能否提出創造性的想法，并付諸實踐，從而創造出有價值的產品分享給有需要的群體。由于資金、場地、開發經驗等一系列因素，政府部門、大型企業和社團化組織在創客的培養上更具有優勢和潛力。

（3）創客式教育模式：將創客運動倡導的“動手操作、實踐體驗”理念融人學科教學過程。通過動手操作、協同探究、項目合作等多種基于創造的學習方式，每個學生都將在課程學習中找到樂趣，進而激發自身的創造潛能。中小學課堂引人Scratch平臺[5]，基于其良好的模塊化和可視化特性，讓學生盡快上手，借助操作便捷的平臺將想法轉化成實物并分享。丁飛[6]等提出了基于創客思維重塑循環結構的程序設計課程課堂教學方式，改變教學觀念、改進課標認識、重塑教學活動，從而實現課堂教學過程的重構。熊善軍提出了基于創客思維的信息技術課堂教學模式[7]，從啟發、設計、制作、分享、評價5個環節積極探索基于創客思維的信息技術課堂教學模式。

目前如何結合課程特征，發揮院校本身的資源優勢，以創客大賽為契機引導學生在課堂學習過程中培養創新能力，是創客式教育的當務之急。筆者以程序設計課程群為對象，設計創客式課堂教學模式，并展開教學方案設計與實踐，結合線上線下的全方位教學資源，學生可以“邊學邊用”，在需求的驅動下設計方案、模塊分組、研發調試并最終上線發布。此外，聯合企業搭建在線的創客平臺管理學生的創客項目，在綜合實驗室建立孵化基地，投人適當資金資助，讓學生通過創新創業競賽和網絡平臺展現創客項目成果。

3 創客式課堂教學模式設計

基于創客思維設計課程教學，相關課程的課堂教學圍繞“做中學”的宗旨構建情景教學，以學生為中心展開應用型學習過程，借助線上平臺的管理和驅動完成相應的解決方案設計與實施，并通過各種競賽和評比綜合評價創客成果的優劣，完成相應課程的學習和鞏固。創客式課堂教學模式見圖1。

圖1 課程群創客式課堂教學模式

1）基于翻轉課堂的創客式教學。

創客式課堂教學的基礎是學生具有自主能動性和創新性，邊學邊用。翻轉課堂教學模式恰好能最大程度地融合課堂教學與課外教學，基于線上線下教學平臺，融合課程群SPOC網站、校級學生項目管理評審系統和基于爬蟲的在線資源更新系統，全方位滿足學生獲取線上資源的需求。線下資源除了課程群的所有教案外，以學校的創業學院項目為基礎項目，鼓勵學生投身到創新活動中來。另外，充分利用信息類學科在電子設計競賽、程序設計競賽等創新競賽的天生優勢，讓學生在課程學習階段就能邊學邊用，解決實際的軟硬件問題，充分發揮其創造潛力。

2）項目式課堂教學實施。

創客式課堂教學不僅是翻轉課堂教學模式的延伸，更將創客的整個過程引人課堂，充分利用課內外的項目式管理方式，讓學生體驗實際項目開發管理模式。有別于傳統的項目式教學方式，創客式課堂教學以院校交互式翻轉課堂教學平臺為基礎，線上線下教學資源結合，創業學院與在線創客平臺一體化，以創業學院的項目驅動，將大學生、教師、合作院校、合作企業、培訓機構和投資機構融合成一個全新的生態系統，讓學生在學校環境中感受項目開發的整個過程。

（1）需求分析與調研分析。針對不同學生的特點，需求分析分成兩種模式：對于思考能力和實踐能力較強的學生，要求自主發現社會痛點，提出想法并申請項目，完成相應的調研與分析;對于學習型的學生，則利用創業學院提出的課題項目安排學生做詳細需求分析。

（2）方案確定與功能劃分。根據需求分析，設計前臺交互方式和后臺數據存儲，并完成相應功能模塊劃分。前期可以根據相應的技術需求，查閱相關翻轉課堂資源獲取相應的功能設計需求。

（3）設計與實驗。設計階段包含概要設計與詳細設計。結合創客教學的特征，利用課內環節實現討論與解答，課外環節完成代碼的設計和編程，從而在翻轉課堂教學模式基礎上實現創客教學。

（4）調試與分析。讓學生完成創客作品的同時，更好地完善功能，實現程序的魯棒性。對于創業學院、競賽項目等提出的項目需求，進行全方位的測試與分析，提升學生的調試分析實踐能力。

（5）提交與分享。創客式教學的一個重要步驟就是讓學生學會利用互聯網分享作品。一些效果較好的項目解決方案可以提供給創業學院和企業作為有回報的產品，更好地激發學生參與創客項目。

3）在線創客平臺創建與評估。

我們采用的創客式教學除了結合已有的翻轉課堂教學模式和基于課堂教學的項目式教學驅動外，還有一個重要的線上平臺，即創客平臺。目前已和校外一家知名平臺建立良好合作，提供創客項目在線管理、創業學生的網絡孵化基地以及專業投資機構投資機會。通過該平臺，實現線上線下、課堂和實訓、課堂院校教師與行業指導為一體的教學，為在校的授課群提供全方位的創意、創新、創客學習模式。

4 程序設計課程群創客式教學實施

基于設計的創客式教學模式將程序設計課程群作為實踐課程案例，展開具體的教學部署和實施。程序設計課程群是一般本科院校培養學生程序設計能力的課程體系，主要涉及的課程包括C語言程序設計、C++程序設計、VC++應用編程等語言類課程，數據結構、數據庫、算法設計和計算機網絡等算法相關課程以及程序設計課程設計、畢業設計環節等實戰類實訓。創客式教學實施以程序課程群的不同課程展開，見圖2，針對不同的課程特征，分三步完成整體的創客式課堂教學，將創客教學真正落實到院校的課程體系中，切實提高學生的創新能力和實戰水平。

1）程序設計課程群的翻轉課堂教學。

創客課堂教學的初衷是發揮學生的自主創新能力，程序設計能力是展開創新工作的技術基礎。因此，通過翻轉課堂教學模式的線上線下教學資源整合以及課前學生自學、課堂教學討論和重點分析、課后鞏固與加強，充分利用課內外的時間和空間，使學生熟練掌握程序設計基本技術，并培養其基于計算思維解決問題的能力。

程序設計課程的基礎課程包括：C語言程序設計、C++程序設計和VC++應用編程。基礎課程的線上教學資源主要包括課堂配套的教學視頻、對應課件與習題、在線試題和Online Judge系統，結合玩課網的IT學院拓展練習，熟練掌握程序開發環境與開發技巧，為后續的創客打好技術基礎。

圖2 程序設計課程群創客式課堂教學框架

2）高級程序設計的項目式教學。

針對中高年級的程序加強類課程，配合線上線下教學資源，教師發布應用型項目需求，學生自主開展需求調研分析、項目整體評估、概要設計、詳細設計、編碼與調試、測試與分析等環節。不同于傳統課堂教學以教師為中心的方式，該模式以項目為目標，以學生為中心，以團隊為載體，讓學生協作完成課程的學習。

程序設計課程群的幾個核心課程（數據結構、數據庫、算法設計、計算機網絡等）采用項目式驅動教學的方式，讓學生從“以學為主”的課程學習轉變到“以用為主”的課程學習，最終實現“以創新方式為主”的開創性學習。

3）情境式引導創客教學。

創客教學需要有環境引導，即不僅有需求的提出，更要引導學生提出創意。筆者設計的情境式引導創客教學針對應用型程序設計課程體系中的課程，引人學校創業學院的項目需求與玩課網基金風投的項目需求，讓學生積極融人創客環境。該創客環境不僅是具備軟硬件條件的創客空間，也是創客群體在創客空間中相互啟發、相互引導的環境。因此，情境式引導課程教學就是在一個具備軟硬件條件的空間里創造一個創客式環境，引導學生利用技術和知識提出創新想法并生成產品，從而提出切實有效的解決方案。

依托程序設計課程群的課程設計、創業學院的項目開發課程以及畢業設計等實踐環節，以行業應用問題、企業導師的調研評估、亞馬遜風投機構等為驅動，學生在創客環境里自主完成問題分析、方案設計與實現、提交與分享，最終成為一名真正的創客。

5 結 語

創客式課堂教學模式應用于院校程序設計課程群的課堂教學中，取得了一定的教學成績。學生參與全國大學生創業大賽、科研類全國航天航模錦標賽、全國大學生機器人競賽等活動均有斬獲。未來，我們將把創客式課堂教學模式推廣到其他電子信息類課程中，切實提高學生的動手實踐能力和科技創新能力。

[1] 李小濤, 高海燕.“互聯網+”背景下的STEAM 教育到創客教育之變遷——從基于項目的學習到創新能力的培養[J].遠程教育雜志, 2016(5): 28-36.

[2] 王曉婷. 創客教育背景下大學課堂教學的反思[J]. 亞太教育, 2016(9): 258-260.

[3] 黃兆信, 趙國靖, 洪玉管. 高校創客教育發展模式探析[J]. 高等工程教育研究, 2015(4): 40-44.

[4] 楊現民, 李冀紅. 創客教育的價值潛能及其爭議[J]. 現代遠程教育研究, 2015(2): 23-34.

[5] 謝作如. 2016, 做好迎接創客教育的準備[J]. 中國信息技術教育, 2016(1): 31-35.

[6] 丁飛. 基于創客思維重塑循環程序的課堂教學策略研究[J]. 中小學信息技術教育, 2015(10): 54-56.

[7] 熊善軍. 基于創客思維的信息技術課堂教學模式探索與實踐[J]. 教學與管理, 2016(1): 106-108.

[8] 黃榮懷, 劉曉琳. 創客教育與學生創新能力培養[J]. 現代教育技術, 2016(4): 12-19.

（編輯：孫怡銘）

1672-5913(2017)01-0080-04

G642

浙江省高等教學改革研究項目“C++程序設計課程群互聯網教學研究與實踐”（JG2015026）；浙江工業大學教改項目“基于互聯網協同教學模式的C++程序設計開放式課堂的研究與實踐”（KG201514）；浙江工業大學2015年度校級精品在線開放課程建設項目“C++程序設計”（JPZX1507）。

陳晉音，女，副教授，研究方向為程序語言教學與實驗教學管理，chenjinyin@zjut．edu．cn。