計算機專業選修課混合教學模式的設計與實踐

余文森+石貴民+郭磊+劉長勇

（武夷學院 數學與計算機學院，福建 武夷山 354300）

摘要：針對當前應用型本科高校計算機專業選修課教學中存在的問題，文章結合在線教學和課堂教學兩者的優勢，設計一個在線教學平臺支持下的混合教學模式。混合教學模式分為課前在線學習與提問互動、課堂面對面教學、課后在線測試與學術沙龍三個階段。該模式已經在數字圖像處理等課程教學中進行了探索性實踐，取得了較好的效果。

關鍵詞：計算機專業選修課教學；在線教學平臺；在線教學；課堂教學；混合教學模式

中圖分類號：G633.67 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0268-05

中國高等教育已經進入大眾化階段，高等教育大眾化以及2008年以來的全球金融危機給大學生就業帶來嚴峻形勢。對于國內各類院校普遍開設的計算機專業來說，這種狀況尤為嚴重，一方面，每年有大量的計算機專業畢業生，特別是普通院校的畢業生，找不到合適的專業崗位，另一方面，也有很多IT企業找不到符合企業需要的人才。根據我們對國內100多家IT企業和300多名本校計算機專業畢業生的問卷調查，大部分IT企業需要專業基礎扎實、工程實踐能力強、具有一定創新能力的應用型創新人才。信息技術發展日新月異，計算機專業的應用型創新人才應該具備對新知識和新技術的敏感性，擁有積極探索新知識和新技術的敬業精神、突出的創新思維和創新能力，因此，在人才培養上，應該注重學生學習能力和應用創新能力的培養[1]。

應用型創新人才的培養是應用型本科高校的主要任務。目前，國內應用型本科高校在專業課程設置上分為專業必修課和專業選修課。專業選修課是專業教學計劃中的重要組成部分，在人才培養中承擔著擴展專業視野，培養創新性思維及工程應用能力的功能[2]。因此，專業選修課在計算機專業應用型創新人才的培養上有著不可忽視的作用。然而目前，大多數應用型本科高校的計算機專業選修課并沒有發揮相應的教學功能。主要原因在于目前計算機選修課教學仍然采用傳統教學模式，以教師講授知識為主，學生處于被動接受知識的地位，忽視了學生的認識主體作用，不利于學生學習和應用創新能力的培養?；ヂ摼W以及多媒體技術的發展引發出許多豐富多彩的網絡化在線教學模式，近年來，慕課（MOOC）、翻轉課堂、微課等在線教學模式受到越來越多教育工作者的關注[3-9]，這些新模式從根本上改變了教學中師生的地位和關系，在學生學習和應用創新能力的培養上表現出較大的優勢。然而，在線教學模式也存在學習者身份難以認證、教學監控難度較大、課程實驗尚未有效解決等缺陷。因此，國內外一些學者紛紛提出在線教學與傳統教學相結合的混合教學模式[9-11]。筆者所在學校正處于向應用型轉型發展階段，近幾年來，筆者所在的團隊針對計算機專業應用型創新人才的培養問題進行了一系列的探索。基于多年數字化學習技術的研究成果，團隊與企業合作研發了“潛能在線”教學平臺。在該平臺的支持下，我們設計了一個在線教學與傳統課堂教學相結合的混合教學模式，并在數字圖像處理等課程中進行探索性實踐。

一、應用型本科高校計算機專業選修課教學中存在的問題

據我們了解，目前，國內應用型本科高校的計算機專業選修課教學，普遍存在以下幾個方面的問題：教學內容多而課時少，教學內容相對滯后，課堂教學滿堂灌輸，考核機制不完善等問題。

1.教學內容多而課時少。自從20世紀八九十年代，國內高校陸續開展學分制教學改革，課程分為必修課與選修課，在人才培養中取得了許多經驗與收獲[12]。但同時，也逐漸形成一個認識上的誤區：必修課重要，而選修課相對次要。因存在上述認識誤區，各高校在專業人才培養方案的設置上，專業必修課學分學時較多，而選修課學分學時較少。比如，筆者所在高校的計算機科學與技術專業，專業必修課一般設置為3—4個學分，課時為48—72學時，而專業選修課一般只有2個學分，課時為42學時，其中理論學時28，實驗學時14。但是，選修課的教學內容并沒有減少多少，比如，筆者所擔任的數字圖像處理課，大綱規定的內容偏多，包括緒論及圖像處理系統、圖像變換、圖像增強、圖像編碼、圖像復原、圖像重建、數學形態學原理等內容。采用傳統教師主講的教學模式，教師根本無法在規定的學時數內完成大綱要求的內容。

2.教學內容相對滯后。目前，在應用型本科高校，計算機專業選修課的教學內容一般以教材為主，以教師的科研及學科前沿為輔。由于課時少，任課教師只能依照教材，講授大綱要求的內容，沒有多余的時間講授自己的研究成果和學科前沿。然而目前，多數教材內容陳舊，跟不上最新發展形勢，造成教學內容相對滯后，學生缺乏興趣。大多數計算機專業選修課沒有發揮其應有的教學功能。

3.課堂教學滿堂灌輸。計算機學科發展的時間相對較短，學科教學理論還不完善。學科教師往往學習數理學科的教學觀念和教學模式，采用以教師講授為主的“灌輸式”教學方法。這種教學方法以教師為主體，學生只能被動接受教師的教學方法和教學內容，因而缺乏主動學習和探索求知的欲望。少數學習積極的同學可能會被動地接受教師講授的內容，多數同學則可能會因缺乏好奇心和求知欲而失去學習的興趣。比如，數字圖像處理是集光學、數學、計算機科學、物理學等學科的一門綜合性邊緣學科[13]。它涉及數學、物理、信號處理和計算機科學等多學科知識，理論性強、內容抽象、算法較多，學生理解起來有一定難度。任課教師必須采用靈活多樣的教學方法以及準備一些豐富有趣的教學內容，激發學生自主學習和探索求知的欲望，讓學生對該門課程產生濃厚的學習興趣，才能順利地開展后續的課程教學。

4.考核機制不完善，缺乏對學習和應用創新能力的考核。目前，多數高校的計算機專業選修課考核方式主要有以下幾種：試卷考核、論文考核、作業考核、實踐考核等。試卷考試答案標準固定，學生靠死記硬背就可以通過，成績不能反映學生的學習和應用創新能力。論文或作業考核可以在一定程度上反映學生的學習和應用創新能力，但容易出現抄襲現象，成績不能真實反映學生的實際能力。實踐考核能夠在一定程度上反映學生學習和應用創新能力，然而，因沒有形成科學標準的實踐考核辦法以及評價機制，很多實踐考核流于形式，最終成績也不能真實反映學生的實際能力。因此，需要完善考核機制，把學生的整個學習過程納入考核范圍，使成績能夠在一定程度上真實反映學生的學習和應用創新能力。

二、“潛能在線”教學平臺支持下的混合教學模式設計

為解決當前計算機專業選修課教學中存在的上述問題，加強學生學習和應用創新能力的培養，筆者所在的團隊吸納了慕課（MOOC）、翻轉課堂、微課等在線教學模式的優點，利用“潛能在線”教學平臺，設計了一個適合應用型本科高校計算機專業選修課教學的混合教學模式。該混合教學模式轉變了師生的角色，教師從知識的傳授者轉變為學生學習的引導者、推動者和指導者。學生從知識的被動接受者轉變為學習的主體、學習過程的中心。模式包括課前在線學習與提問互動、課堂面對面教學、課后在線測試與學術沙龍三個階段。

1.課前在線學習與提問互動。該階段是為克服傳統教學模式“教師滿堂灌輸，學生被動接受知識”的缺陷而設計的，采用當前在線教學模式的先進教學理念，教師通過網絡提供學習任務和學習資源，引導并推動學生自主學習、協作學習，以達到培養學生學習能力的目的。具體來說，課前教師利用“潛能在線”平臺中的在線導學模塊創建導學卡，通過導學卡發布學習任務以及學習資源。學習任務包括學習內容、重點難點、要求完成的作業等，學習資源包括電子教材、教學PPT、授課微視頻以及網上可以利用的資源等。學生根據導學卡在線上自主學習，同時，利用“潛能在線”平臺中的提問互動模塊提出問題，通過問題與教師以及其他同學進行互動交流。

2.課堂面對面教學。該階段是利用傳統面對面課堂“易于組織實施、互動便捷、效果直接顯著”等優勢，通過匯報、展示、討論、教師重難點解析和總結等形式多樣的教學活動，加深學生對知識點的理解和掌握。課堂面對面教學主要由學習匯報、課堂討論、重難點解析以及課堂總結四個部分組成。學習匯報由學生匯報在線學習以及作業完成的情況；課堂討論就重難點及熱點問題展開討論，教師參與指導；重難點解析由教師講解，進一步強調本節課的教學重點及難點。課堂總結由教師對本節課教學過程、在線學習情況、學習表現、學習成果進行點評及總結。

3.課后在線測試及學術沙龍。該階段通過在線測試以及應用性課題，檢查學生學習知識的成效以及應用知識的能力，以達到培養學生應用創新能力的目的。具體過程如下，教師利用“潛能在線”平臺中的虛擬考場，將紙質考卷通過掃描，或者將電子文檔考卷制作成電子考卷上傳到平臺。學生登入虛擬考場，完成課后在線測試。另外，教師可以根據教學進度，布置一些應用性的課題，讓學生課后去完成，然后通過“潛能在線”平臺中的公共聊天室，定期組織在線學術沙龍。

三、混合教學模式在數字圖像處理課教學中的探索性實踐

基于團隊設計的混合教學模式，我們在數字圖像處理等課程中進行探索性實踐。下面就數字圖像處理課程的實踐情況做一下介紹。團隊根據課程大綱的要求，設計了七個專題，并給出了每一專題各教學活動的學時安排表，如表1所示，其中，第一個專題因為是第一次上課，采用傳統教學模式，以教師講授為主，其他專題采用混合教學模式。此外，每個專題兩個實驗學時根本不夠，所以實驗由學生利用課余時間完成，實驗課上主要是匯報實驗情況以及展示實驗結果。

1.前期準備。利用“潛能在線”平臺進行混合教學，需要完成一些前期準備工作。首先需要在平臺中創建數字圖像處理課程，把教材掃描到平臺制作成電子教材，并建立知識點的目錄體系結構。其次，教師學生登入平臺，選擇已創建的數字圖像處理課程。最后，對學生進行“潛能在線”教學平臺的使用培訓。

2.教學實施。在數字圖像處理課程的實施過程中，針對每個專題，我們設計了11個教學活動，利用“潛能在線”教學平臺，分14個步驟展開，具體過程如圖1所示，它展示了教師、學生在“潛能在線”教學平臺和課堂的整個互動過程。

（1）在線導學。在傳統教學模式下，教師在課堂上面對全班學生授課，因此，課前備課，必須依據全班大多數人的情況，準備授課內容和安排教學進度。準備的內容和安排的進度無法滿足學生個性化的需求。在混合教學模式下，教師的角色轉變了，作為學生學習的引導者，只需準備學習內容和相關的學習資源，通過網絡提供給學生，引導學生自主學習。因此，我們設計了“在線導學”教學活動，教師可以根據不同層次的學生情況，準備學習內容和學習資源，以滿足學生個性化的需求，并通過我們團隊開發的在線導學模塊，把學習內容和學習資源發布出去。學習內容按知識點組織，教師根據知識點制作教學PPT、授課微視頻（10分鐘左右）等教學資源，收集相關的網站、論壇、圖書、論文等可利用的資源，布置相關的作業和練習。然后，把這些資源按知識點制作成導學卡，通過在線導學模塊提供給學生。表2列出了我們在數字圖像處理課程實施過程中，每一專題的知識點。

（2）在線自主學習。傳統教學模式以教師為主體，向學生單向傳授知識，忽視了學生個體的學習能動性，也忽視了學生應用創新能力的挖掘，不利于計算機應用型創新人才的培養。因此，我們設計了“在線自主學習”教學活動，讓學生成為學習的主體。學生可以根據自身已有的基礎，選擇合適的內容，安排合理的進度，在輕松的氛圍中學習。這種方式鍛煉了學生的自主學習能力，也培養了學生的探索求知欲。

（3）提問互動。在傳統教學模式下，課堂上教師滿堂灌輸，課后師生見面不易，師生之間、生生之間互動交流極少。為此，我們設計了“提問互動”教學活動，通過提問互動模塊，學生隨時可以與教師以及同學進行互動交流?；拥闹饕问桨ㄌ岢鰡栴}，回答問題，評價問題回答的情況等。通過這一教學活動培養學生協作學習和提問質疑的能力。同時，提問互動數據也是期末學生學習能力考核的依據。

（4）在線解答。在傳統教學模式下，由于課時的限制，教師很少有時間讓學生提問，因而，也就很少解答學生的問題。在混合教學模式下，學生可以隨時通過提問互動模塊提出問題。因此，我們設計了“在線解答”教學活動，教師通過提問互動模塊或公共聊天室，采用文字、語音或微視頻等多種方式，解答學生提出的問題。

（5）在線作業。在傳統教學模式下，學生課堂聽課，課后完成作業。兩者之間有一定的時間差，如果課堂上有些知識點沒聽懂或課堂上聽懂課后忘記了，完成作業就有一定的困難。為此，我們設計了“在線作業”教學活動，學生完成自主學習后，可以立即在線完成作業。如果哪些知識點沒聽懂，可以重復聽授課微視頻。此外，學生在線提交作業后，教師可以及時對作業進行批改和點評，其他同學也可通過網絡平臺對該同學作業進行點評，形成師生之間、生生之間的互動交流。學生完成作業的情況、作業的質量以及相互的點評數據，也是期末學生學習能力考核的依據。

（6）學習匯報?；旌辖虒W模式以學生為主體，學生通過在線自主學習獲得知識，教師是學習過程的引導者、推動者。因此，我們設計了“學習匯報”教學活動，學生在課堂上匯報在線學習的情況、展示完成的作業。學生通過這一活動鍛煉了協作學習能力以及表達能力。教師通過這一活動了解學生學習的情況，發現其中的問題，為后面的重難點解析和課堂總結做準備。因為選修學生人數比較多，有39人，所以我們把全班劃分10個學習小組，每個小組派一名學生匯報。學習匯報的情況作為期末學生學習能力、應用創新能力考核的一個依據。

（7）課堂討論。在傳統教學模式下，學生通過課堂聽課學習知識，因課時有限，教師沒有時間組織課堂討論。在混合教學模式下，學生在課外通過在線平臺學習知識，教師有充足的時間開展形式多樣的教學活動。因此，我們設計了“課堂討論”教學活動，教師根據學生學習的情況、專題重難點知識以及熱點問題，選擇合適的論題，組織課堂討論。學生按照教師的安排，課前認真準備論題，在課堂上參與討論。表2列出了我們在數字圖像處理課程實施過程中，每一專題選擇的課堂討論論題。該教學活動的目的是培養學生協作學習、應用創新能力以及表達的能力。學生課堂討論上的表現作為期末學生學習能力、應用創新能力考核的依據。

（8）重難點解析。在混合教學模式下，教師作為學生學習的引導者和指導者，要引導學生了解本專題的重點難點，并輔助學生掌握重點難點。因此，我們設計了“重難點解析”教學活動，教師根據提問互動、學習匯報以及課堂討論等階段了解的情況，對本專題中的重點難點以及學生普遍存在的問題進行解惑答疑。

（9）課堂總結。在混合教學模式下，教師在學生學習過程中起輔助作用。在每個專題學習結束時，需要教師進行總結。因此，我們設計了“課堂總結”教學活動，對本專題的教學過程進行總結、對學生在線學習情況、學習表現、學習成果進行點評。

（10）在線測試。在混合教學模式下，各種教學活動由教師統一安排，學生自主完成。因此，我們設計“在線測試”教學活動，利用在線教學平臺的虛擬考場，教師事先提供在線測試的內容，學生課后自主完成在線測試。該教學活動的目的是讓學生檢測自主學習的成效，發現存在的問題，并進行補缺補漏。在線測試的成績作為期末學生學習能力考核的依據。

（11）學術沙龍。傳統教學模式重視知識的傳授，而忽視應用創新能力的培養。因此，我們設計了“學術沙龍”教學活動，教師根據學生學習的情況，選擇合適的應用性課題，通過在線教學平臺的公共聊天室，組織在線學術沙龍。學生根據所學的知識，完成教師布置的應用性課題，參加在線學術沙龍，交流課題完成的情況、遇到的問題以及解決辦法等。表2列出了我們在數字圖像處理課程實施過程中，每一專題選擇的應用性課題，這些應用性課題都來自我們團隊在研的飲用水源水質生物在線監測項目。該教學活動的目的是培養學生的科學素養和應用創新能力。

3.學習評價。傳統教學模式主要依據出勤、作業、實驗以及期末考核等情況，評定學生學習成績。這種評價方式不能全面的反映學生真實的學習情況，也不能反映學生學習能力和應用創新能力。采用混合教學模式以后，可以利用在線教學平臺提供的統計功能，對學生參與提問互動、學術沙龍等活動以及完成作業與在線測試的情況進行統計。同時，教師還可以記錄課堂上學生參與學習匯報、作業展示、課堂討論等活動情況。這些數據較全面地反映了學生整個學習過程，同時也在一定程度上反映了學生學習和應用創新能力。因此，我們把這些數據與傳統課堂的考勤、平時實驗和期末考核等數據組合在一起，綜合評定學生的學習成績。具體來說，期末成績評定分成兩大塊：平時成績和期末考核成績，平時占70%，期末考核占30%。平時成績又包括考勤、線上活動表現、課堂活動表現、實驗等四個方面，其中，考勤占10%，線上活動表現占20%，課堂活動表現占20%，實驗占20%。線上活動表現主要考核學生參與提問互動、學術沙龍以及完成作業與在線測試的情況，課堂活動表現主要考核學生參與學習匯報、作業展示以及課堂討論的情況。

4.實施效果?；旌辖虒W模式的實施激發了學生的好奇心與求知欲，增強了學生自主學習、協作學習、應用創新等方面的能力，教學效果顯著。教學效果可以從以下幾個方面的統計數據中展現。整個學期學生在提問互動模塊中提出的問題數為113，其中，有一定質量的問題數為47，參與提問互動交流的學生人次數為486，參與學術沙龍的學生人次數為203；在課堂討論上發言的學生人次數為78。以上統計數據表明，各項教學活動的參與度還是比較高的，也從側面反映了學生學習興趣的提高。從學生參與互動交流、課堂討論以及學術沙龍的情況看，學生自主學習、協作學習以及應用創新能力比之前采用傳統教學模式的班級有較大的提高，之前的教學中，自主學習和協作學習能力的訓練較少，更談不上應用創新能力的訓練。從學生的學習匯報情況看，采用混合教學模式后學生自主學習的能力也得到明顯的加強。

四、結束語

專業選修課的教學問題廣泛存在于各類高等院校中，如何上好專業選修課，關系到學生知識面的拓展、學生學習能力及應用創新能力的培養、學生綜合素質的提高，因此，應該受到足夠的重視。本文提出的混合教學模式，還有待進一步的實踐驗證，希望與同行們一起不斷摸索，找到更理想的解決辦法。

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