基于模塊化的翻轉課堂的教學實踐

胡靜　張榮國　趙建　張銳

摘 要：對C語言程序設計的知識點進行模塊化設計，給出模塊化結構圖。線上MOOC+SPOC基礎知識學習，線下依據模塊化結構圖重新組織教學，并以翻轉課堂為教學模式、以移動通信技術為教學手段提升計算思維求解問題的能力。通過成績、課堂教學效果和學生評價說明實施效果并進行評價，對基于模塊化的翻轉課堂教學模式進行總結。

關鍵詞：模塊化；MOOC+SPOC；翻轉課堂

中圖分類號：TP311.1 文獻標識碼：A

Abstract：The paper conducts a modular design of the knowledge of C Language Programming and presents the modular structure diagram.MOOC+SPOC are applied to learn basic knowledge online，while th modular structure diagram is used to reorganize the teaching offline.In order to improve the ability of solving problems through computational thinking，the teaching mode of flipped classroom is adopted and the teaching means of mobile communication technology is used.The implementation effect is evaluated through examination results，classroom teaching effects and student evaluation.The teaching mode of flipped classroom based on modularization is summarized.

Keywords：modularization；MOOC+SPOC；flipped classroom

1 引言（Introduction）

大學計算機教育已被教育部確定為非計算機專業大學生的必修課，課程包括大學計算機基礎、C語言程序設計和數據庫技術及應用?，F有非計算機專業C語言程序設計課程學時數少，教學內容只能停留在基本概念和基本應用上，而后續專業課卻要求學生使用C語言解決專業問題。如何在兼顧課程內容穩定性和適用性的基礎上協調學科知識傳授和應用技能訓練之間的關系，如何在思維與能力之間、基礎到應用之間搭起橋梁成為C語言程序設計課程改革的緊迫任務。我們認為要從兩個方面著力破解，一是從課程教學內容體系方面，尋求培養計算思維能力并能拓展應用能力的關鍵知識點；二是從教學手段教學方法方面，驗證是否可以利用MOOC+SPOC等先進的教學手段來破解這樣的矛盾[1]。

2 線上MOOC+SPOC與線下翻轉課堂的教學模式

（The teaching mode of online MOOC+SPOC and

offline flipped classroom）

MOOC（Massive Open Online Courses，大規模開放在線課程）是近幾年涌現出的一種開放在線課程模式，其強大的數據存儲能力和處理能力，能將學習過程、進度、參與討論等保存下來，通過對大數據的處理和分析，實時了解學生的學習情況并實現教學過程化的電子管理。

SPOC（Small Private Online Course，小范圍私有在線課程）是MOOC的一個分支，規模一般為幾十人到幾百人不等。MOOC+SPOC是指各學?；谕婚TMOOC課程建設的專有的個性化在線開放課程[2]。SPOC分同步SPOC和異步SPOC，同步SPOC是指SPOC和MOOC同時進行，學生不但可以得到MOOC團隊的在線輔導，而且可申請到結業證書；而異步SPOC是由本校教師獨立發布MOOC資源，根據學校定位、專業及入學基礎的差異，教師可以對MOOC資源如短視頻、教學課件、測試題、期末考試題及討論話題進行增加或刪除，建設高于或低于MOOC標桿性課程內容，形成符合本校特色的SPOC課程資源。

我們建設了C語言程序設計的SPOC資源包括視頻，延展思維、拓展應用、單元測試，并上傳至中國大學MOOC的SPOC平臺，作為適合我校MOOC教學的必要補充，如圖1所示的是“C程序在 Visual C++6.0 運行”的SPOC資源。

3 線下翻轉課堂教學內容模塊化設計（Offline

modular design of the teaching content of flipped

classroom）

要達到翻轉課堂的教學效果，除了借助MOOC、SPOC線上儲備知識、使知識由被動接受變為主動認可和自主輸出之外，還需要對翻轉課堂的教學內容進行重新設計和編排。

隨著各種事務被數字化而成為計算機處理的對象，數據處理成為人們日常工作和生活的基本手段，從這個意義上講，求解現實問題面臨的首要任務是如何將現實問題抽象表示為數據并通過程序對數據處理從而求得問題的解，使用程序設計語言求解問題也應該符合這一規律。因此，可以將C語言程序設計知識點重新組織成以數據處理為中心若干內容和時間上自成一體、帶分值、可檢測、具有限定內容的模塊，分別是數據表示模塊、數據存儲模塊和數據引用模塊。

當然，設計程序時還應該以程序結構為框架、以算法性能為衡量標準。因此，C語言程序設計除數據表示、數據存儲和數據引用模塊之外，還應該有程序結構模塊和程序性能模塊，重新組織的以模塊為單元的知識結構如圖2所示，具體某一模塊如數據存儲模塊設計如表1所示。endprint

以模塊化為單元的教學內容設計，實現了知識點由點到面向由面到類的轉變，實現了知識輸入為導向的內容講授向以知識輸出為導向的能力轉變。

4 教學實踐（Teaching practice）

（1）線上MOOC+SPOC學習

線上通過MOOC獲得來自不同優秀院校豐富立體化的教學資源，通過不同校學生間、師生間的在線討論、答疑以及相互評閱等為模塊化教學做知識的儲備。

課前除了要學習MOOC之外，還應該學習教師提供私有SPOC資源，教師根據學習情況反饋的數據調整線下翻轉課堂的內容，實現知識儲備和課前導讀的融合。

（2）基于模塊化的課堂翻轉

線下基于模塊化的翻轉課堂教學，以任務、活動、小組、討論等形式，引入探討式、協作式、主動式學習手段，引領學生探究類問題的解決方案，實現深度教學，打破單一知識點的點到面傳授，實現以問題求解為目標面到類的轉變，提升學習主動性，課堂翻轉課堂教學模式如圖3所示。

學習程序設計的目的是學會計算機分析問題和解決問題的思路和方法，并將這些思想、方法融合、創造性地應用于新問題的解決，按照循序漸進的方式開展實踐教學內容，通過“理解程序—模仿程序—改寫程序—編寫程序”的實踐方式，逐步加深理解程序設計的思維方法，從而培養學生的計算思維能力和創新能力。表2是不同模塊所采用的不同翻轉課堂教學模式、所體現的不同計算機思維能力及多元化的評價方式。

計算思維能力的培養體現在三個方面[3]：首先，建立計算思維意識，使學生明確學習程序設計的目的不僅僅是編寫代碼，更重要的是學會抽象和自動化解決問題的方法，通過實際案例等問題的展示，引導學生感受和領悟計算機分析問題和求解問題的思維模式、過程和基本方法，深刻地理解計算思維的本質，即抽象化和自動化。其次，訓練計算思維的方法，程序設計涉及許多常用算法，注重學生對算法思想的理解而非代碼實現，對同一問題，引導學生用不同的方法求解，使學生深入理解計算機求解同一問題的算法的多樣性，例如排序問題，可以使用不同的算法進行排序，并通過分析循環執行的次數讓學生理解不同算法在計算效率上的差異。最后，提升計算思維能力，要求學生按照問題求解的一般步驟，即問題的表示、求解的算法、代碼編寫與調試來求解，并將求解問題的方法，即算法設計作為重點，讓學生在上述思考過程的基礎上，融合所學過的算法思想，提出解決問題的思路與算法，最后引入程序設計語言來實現這一算法，編寫代碼并調試執行。

（3）移動通信技術在翻轉課堂中的應用

課前：教師把模塊化教學儲備知識的要求發布在云班課上，同時將課堂討論的主題也同時發布在云班課上。

課中：教師基于模塊化重新組織教學，學生將實際案例的解決方案上傳至云班課，教師通過加分、點贊、表情包、書面評語等鼓勵優先上傳者，并對課堂討論內容進行現場答疑或點評。SPOC視頻資源和程序流程圖的動畫以二維碼的形式編寫在教材中，可通過手機掃描二維碼的方式配合翻轉課堂。

課后：以3—5人為小組，完成具有實際價值的程序設計題目，將優秀學生的課程報告上傳至云班課，實時分享互助式學習。

5 實施效果與評價（Effect and evaluation）

（1）課程考核方面：選擇廈門大學的C程序設計MOOC課程。從機械電子工程學院隨機挑選78名學生作為實驗班，MOOC與SPOC、基于模塊化的翻轉課堂是異步模式且是先行學習，SPOC與基于模塊化的翻轉課堂是同步模式習，同一專業的其他普通班級采用傳統模式。比對的數據來自于某教師同時授課的普通班和實驗班，實驗班平均分為82.8分，比普通班平均分76高出6.8分，對具體試卷分析發現，基礎題得分率基本相差不多，高出的6.8分主要來自于編程題和程序填空題，說明實驗班的編程能力確實得到提高。

（2）在課堂效果方面：實驗班學生課上參與性強、交流互動內容豐富、杜絕走神、低頭看手機、注意力不集中的現象。課下自主學習時間長，師生、學生間在云班課上交流互動多、學習競爭意識強。

（3）學生評價方面：對改革實驗班線上問卷調查顯示絕大多數學生對教學改革是滿意的。但也有部分學生抱怨：學習時間的增加與學時不協調、手機流量的增加。新教學模式下，仍需要教師探索折中的教學方法，學生也應該調整適應線上線下混合教學的學習方法。

6 結論（Conclusion）

計算機基礎教學將擔負起培養作為科學思維三大支柱之一的計算思維能力的主要任務，將為計算機學科與其他學科的交叉融合做好必要的知識和應用能力鋪墊，將培養具有計算思維素養，熟悉計算機應用的信息社會公民[3]。

MOOC優質教學資源的使學生擴充了知識面，完善知識結構，使教師教學水平不斷提高，同時也實現了模塊化教學模式的落地、實現了個性化教學。學生從MOOC或SPOC中“有備而來”，移動通訊技術成為實時交流的手段、云班課成為互動交流的平臺，翻轉課堂為模塊化教學效果的提升添磚加瓦，分散的知識點重新組織成模塊化，實現了知識點的傳授由點到面向面到類的轉變，實現以培養計算思維為導向的、以問題求解為目標的實用新型技術人才的落地。

參考文獻（References）

[1] 戰德臣，等.大學計算機課程基于MOOC+SPOCs的教學改革實踐[J].中國大學教學，2015（8）：29-33.

[2] 戰德臣，等.“大學計算機”“MOOC+SPOCs+翻轉課堂”混合教學改革實施計劃[J].計算機教育，2016（1）：12-16.

[3] 教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會.大學計算機基礎課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版社，2016.

作者簡介：

胡 靜（1977-），女，碩士，副教授.研究領域：圖像處理，智能計算.

張榮國（1964-），男，博士，教授.研究領域：圖形圖像處理，計算機圖形學，模式識別.

趙 建（1978-），男，碩士，講師.研究領域：圖形圖像處理.

張 銳（1982-），男，碩士，講師.研究領域：自動化控制技術.endprint