程序設(shè)計課程翻轉(zhuǎn)課堂的改革與實踐

張學(xué)輝,范江波,付文霞

摘要：本文以MOOC和SPOC平臺為載體，為學(xué)生提供一個自由、開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，融入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念，對程序設(shè)計課程的教學(xué)方法、教學(xué)流程等進行改革，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，以及分析問題和解決問題的能力，對其他課程的教學(xué)改革與研究具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：MOOC；SPOC；程序設(shè)計；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）45-0151-02

自上世紀(jì)90年代以來，我國高校理工科專業(yè)都開設(shè)了程序設(shè)計課程。今天，程序設(shè)計已經(jīng)成為編程已經(jīng)成為數(shù)學(xué)、金融、物理等行業(yè)的基本工具。由于以后各行各業(yè)都要計算機化、算法化，那么編程完全有可能成為所有腦力勞動者的基礎(chǔ)技能。程序設(shè)計的學(xué)習(xí)有助于理解計算機的能力所在，理解哪些是計算機擅長解決的問題，怎樣的方式方法是計算機擅長的手段，從而能更好地利用計算機來解決本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的問題。學(xué)習(xí)程序設(shè)計課程的主要目的是掌握一門編程語言的基本語法、語句、控制結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的基本思想和方法，了解基本的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、良好的程序設(shè)計風(fēng)格，具備熟練使用一門編程語言分析和解決實際問題的能力，從而無論以后在學(xué)習(xí)、工作中使用什么語言編程，都能靈活地應(yīng)用這些思想和方法，為其進一步學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程和今后從事軟件開發(fā)工作打下堅實的基礎(chǔ)。程序設(shè)計課程在2010年之前基本都屬于紙上談兵，考核大多以紙質(zhì)試卷為主。2010年之后慢慢開始了程序設(shè)計在線評測，進入了機考時代。因此，如何在新時期開展程序設(shè)計課程教學(xué)是一個值得研究的課題。

一、MOOC浪潮對教學(xué)的影響

2012年被媒體稱為MOOC之年，一種基于網(wǎng)絡(luò)面向大眾人群的大規(guī)模開放在線課程（Massive Open Online Courses，MOOC）井噴式涌現(xiàn)。MOOC通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)將世界上名校的優(yōu)質(zhì)教育傳送到了世界各個角落，它的出現(xiàn)被喻為教育史上“一場海嘯”、“一次教育風(fēng)暴”、“500年來高等教育領(lǐng)域最為深刻的技術(shù)變革”。2014年6月19—20日，以“開啟MOOC學(xué)習(xí)新時代”為主題的中國大學(xué)MOOC發(fā)展論壇在北京召開，并且基本上達成了五點共識：（1）要建設(shè)中國的MOOC平臺；（2）因為MOOC有教學(xué)過程和教學(xué)參與，所以它與傳統(tǒng)的視頻公開課等不同；（3）借助于MOOC，可實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂、O2O的混合學(xué)習(xí)模式；（4）要加強教師進行在線課程資源建設(shè)、教學(xué)組織實施等方面的培訓(xùn)；（5）盡量利用常規(guī)條件和服務(wù)對MOOC建設(shè)的成本進行控制。

近年來中國大學(xué)MOOC上北京大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校陸續(xù)錄制開設(shè)了程序設(shè)計相關(guān)課程50多門；另外學(xué)堂在線、好大學(xué)在線上也有清華大學(xué)、北京大學(xué)等開設(shè)的相關(guān)程序設(shè)計課程，都提供了豐富的視頻和習(xí)題測驗等教學(xué)資源。

二、翻轉(zhuǎn)課堂的改革與實施

因為MOOC開設(shè)的時間和周期不一定與教學(xué)進度一致，所以對于各個學(xué)?？梢赃x擇性開設(shè)小規(guī)模私有在線課程（Small Private Online Courses，SPOC）課程。翻轉(zhuǎn)課堂是指任課教師基于授課內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將課程的重點、難點和部分新知識融合，創(chuàng)建相關(guān)教學(xué)視頻；學(xué)生利用課下時間預(yù)先通過觀看教學(xué)視頻自主學(xué)習(xí)新的課程，實現(xiàn)知識傳遞的過程。MOOC和SPOC課程提供了翻轉(zhuǎn)課堂需要的視頻資源，學(xué)生何時看、在何地看、何時進、何時退、何時停都由他們自己掌控。學(xué)生可以在任何不懂的地方暫停、重播，當(dāng)學(xué)習(xí)可以被自己掌控時，自主學(xué)習(xí)就會真實地發(fā)生。在基于MOOC+SPOC的教學(xué)模式下，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，課前完成知識的自主學(xué)習(xí)，課堂變成了師生之間互動交流的場所，包括答疑解惑、知識的運用和拓展等，課后對知識進一步鞏固，就可以達到更好的教育效果。筆者在具體教學(xué)過程中，就采用了與教材同步的中國大學(xué)MOOC上哈爾濱工業(yè)大學(xué)蘇小紅老師的《程序設(shè)計基礎(chǔ)》和《C語言程序設(shè)計精髓》兩門課程作為SPOC課程，針對課程開展進行了如下的教學(xué)改革與實踐。

1.課前環(huán)節(jié)。在SPOC中設(shè)置好學(xué)生需要學(xué)習(xí)的任務(wù)，對于每個任務(wù)都設(shè)置相應(yīng)的知識點考核，并針對學(xué)生遇到的問題在論壇或者QQ答疑群中進行有針對性地解答。這樣學(xué)生可以做到自學(xué)有保障、遇到問題有人幫。這點傳統(tǒng)課堂中學(xué)生的課前預(yù)習(xí)是無法實現(xiàn)的。教師可以借助適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)性練習(xí)或測驗，一方面及時判斷學(xué)習(xí)者對新知識的理解和掌握程度，另一方面也可以使學(xué)習(xí)者從嘗試應(yīng)用中糾正自己的錯誤認(rèn)識，使其對新知識有著更正確和透徹的理解。在設(shè)計相關(guān)練習(xí)或測驗題時，教師還要保證內(nèi)容與新知識的“關(guān)聯(lián)性”，以及題干問題描述的“簡潔性”，做到“一針見血”。同時，教師要把控練習(xí)題的難易程度，做到從易到難、循序漸進，并能預(yù)知學(xué)習(xí)者在練習(xí)過程中可能遇到的困難，并因此設(shè)計一定的指導(dǎo)和反饋機制，使學(xué)生能體會到教與學(xué)的過程是一個“從扶到放、扶放適度”的有效過程。

2.課堂環(huán)節(jié)。課堂環(huán)節(jié)教師根據(jù)課前任務(wù)，有針對性地設(shè)置隨堂練習(xí)題，對學(xué)生的課前學(xué)習(xí)情況進一步考察，針對學(xué)生出現(xiàn)的共性問題進行詳細(xì)講解，并對知識點進行拓展。課堂上教師可以部署難易得當(dāng)、考察全面的題目，講課更有針對性，并且可以和學(xué)生進行有效地互動。知識的學(xué)習(xí)和接受過程是一個從具體到抽象的過程。因此，教師在對新知識給予不同的表征后，就要對不同表征方式進行比較、歸納，使形象化的知識通過歸納總結(jié)而轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)者現(xiàn)有知識結(jié)構(gòu)的一部分。在總結(jié)歸納過程中，教師要做到對知識概括“精準(zhǔn)”，避免僅是對前面知識的簡單“重述”。

3.課后環(huán)節(jié)。融會貫通既是強化學(xué)生進一步熟練和靈活運用新知識的階段，也是激發(fā)學(xué)生持續(xù)鞏固和遷移所學(xué)知識的重要環(huán)節(jié)。課堂結(jié)束時的內(nèi)容一般包括布置作業(yè)和課后思考，作業(yè)或思考的選題要考慮適當(dāng)變化了原情境的新問題，這些問題會有利于測試學(xué)習(xí)者綜合應(yīng)用新舊知識解決實際問題的能力。課后學(xué)生需要對SPOC以及課堂教師講授的知識點進行總結(jié)，然后再完成相應(yīng)的自動評測題目，對知識進一步鞏固和提高。教師仍然可以在論壇和QQ群進行及時指導(dǎo)。

三、翻轉(zhuǎn)課堂的效果分析

1.學(xué)生學(xué)習(xí)主動性提高、學(xué)習(xí)效果提升。教育不是灌輸，而是點燃火焰。程序設(shè)計課程引入MOOC+SPOC之后，學(xué)生課前大多都能主動看視頻，完成章節(jié)測驗。課堂上的互動相比傳統(tǒng)課堂要活躍很多。很多學(xué)生在周末晚上或者很早就能起床刷題。將翻轉(zhuǎn)課堂模式引入日常教學(xué)后，結(jié)合在線評測系統(tǒng)，程序設(shè)計類課程不再紙上談兵，考試題目不考死記硬背，題目內(nèi)容趣味化。以中國石油大學(xué)（華東）2016年秋季學(xué)期考試結(jié)果來看，總共有2992人參加了考試，最終在90分鐘內(nèi)成功解出5題及以上的占了80%。卷面及格率達到92.5%，及格率相比筆試大大提高。學(xué)生解題能力大大提高，8考試題目最快的58秒被解出，9分25秒時8個題目全部被不同的學(xué)生被解出。

2.學(xué)生代碼能力明顯提升，學(xué)科競賽獲獎數(shù)量和質(zhì)量提高。采用了翻轉(zhuǎn)課堂之后，對在線評測系統(tǒng)中學(xué)生提交的代碼進行統(tǒng)計，課程結(jié)束時學(xué)生平均累計編程行數(shù)達到4200行，達到國內(nèi)一流大學(xué)水平。學(xué)生在課程結(jié)束時完成的綜合作業(yè)，單個程序有效代碼行達到560行，具備了一定的工程實踐能力。近年來，學(xué)生參加ACM-ICPC競賽、藍橋杯全國軟件大賽、中國高校團體程序設(shè)計競賽天梯賽等與程序設(shè)計相關(guān)的競賽獲得省部級獎勵近百項，僅2016年秋季就在ACM-ICPC亞洲區(qū)域賽中獲得銀獎3項。在就業(yè)或者繼續(xù)深造時，競爭力明顯優(yōu)于以前的學(xué)生。

四、結(jié)語

在“MOOC+SPOC”支持下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，對傳統(tǒng)教學(xué)模式具有一定的改革促進作用。要想在該模式下取得更高的成功，需要教師自身信息素養(yǎng)不斷提高，并對課程實施方案、實施效果進行不斷研究和分析，通過總結(jié)反思對方案不斷進行改進和完善。

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