基于在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的程序設(shè)計課程混合學(xué)習(xí)模式及實踐

郭小薈，梁 銀，杜 明

（江蘇師范大學(xué) 智慧教育學(xué)院，江蘇 徐州 221116）

0 引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”就是把互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果與經(jīng)濟社會各領(lǐng)域進行深度融合，推進技術(shù)進步、效率提升和組織變革，提升實體經(jīng)濟創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的、以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新要素的經(jīng)濟社會發(fā)展形態(tài)[1]。如何利用互聯(lián)網(wǎng)+的發(fā)展成果，推進傳統(tǒng)的教學(xué)模式創(chuàng)新，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，就成為教育工作者一個重要的研究課題。

混合式學(xué)習(xí)就是把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢和E-learning（即數(shù)字化或網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)）的優(yōu)勢結(jié)合起來，既要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性[2]。混合學(xué)習(xí)在形式上是在線學(xué)習(xí)與面對面學(xué)習(xí)的混合，深層次上包括不同教學(xué)模式、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方式的混合[3]。在實際的教學(xué)過程中，教師應(yīng)該結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標的需要和課程內(nèi)容的特點，實現(xiàn)對混合式學(xué)習(xí)靈活且恰如其分的設(shè)計[4]。

程序設(shè)計課程是計算機專業(yè)學(xué)生重要的基礎(chǔ)課程，程序設(shè)計能力是計算機專業(yè)人員，特別是軟件工作者的重要專業(yè)基礎(chǔ)能力。這類課程的實踐性和應(yīng)用性非常強，在教學(xué)中，應(yīng)該針對工程教育的要求，以概念運用能力的培養(yǎng)為中心，提高學(xué)生的實際程序設(shè)計能力。有學(xué)校在程序設(shè)計課程教學(xué)方面進行了探索實踐，取得了一定的效果，但是還存在著學(xué)生學(xué)習(xí)過程無法監(jiān)控、教學(xué)平臺有的功能不能滿足教學(xué)需求等問題[5]，因此需要在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的契機下，探索出一種更為高效的程序設(shè)計課程教學(xué)模式。

1 基于在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的程序設(shè)計課程混合學(xué)習(xí)模式

基于系統(tǒng)性原則、社會性原則和主動性原則[6]，在綜合研究國內(nèi)外基于混合學(xué)習(xí)模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合程序設(shè)計課程的特點，設(shè)計如下基于在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的程序設(shè)計課程混合學(xué)習(xí)模式，如圖1所示。

該混合學(xué)習(xí)模式主要由3部分構(gòu)成：混合學(xué)習(xí)前期準備、混合學(xué)習(xí)實施、混合學(xué)習(xí)評價，其中，混合學(xué)習(xí)前期準備是基礎(chǔ)，混合學(xué)習(xí)實施是核心，混合學(xué)習(xí)評價是補充。這3個部分形成一個循環(huán)，構(gòu)成一個開放的、動態(tài)的系統(tǒng)。

混合學(xué)習(xí)前期準備的主要工作包括對學(xué)習(xí)對象和學(xué)習(xí)內(nèi)容的分析、對在線學(xué)習(xí)平臺的分析與選擇以及對混合學(xué)習(xí)資源的建設(shè)，這部分工作主要由教師團隊完成。

圖1 基于在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的程序設(shè)計課程混合學(xué)習(xí)模式

混合學(xué)習(xí)實施由線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)構(gòu)成，參與對象是學(xué)生和教師，主要環(huán)節(jié)包括網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、上機實踐學(xué)習(xí)和競賽學(xué)習(xí)，每一個環(huán)節(jié)的設(shè)計都針對提高學(xué)生的實際編程能力，其中，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、上機實踐學(xué)習(xí)和競賽學(xué)習(xí)都圍繞在線學(xué)習(xí)平臺展開，以學(xué)生為主體，由教師指導(dǎo)支持。教師在學(xué)習(xí)平臺上發(fā)布學(xué)習(xí)視頻、作業(yè)、實驗內(nèi)容，組織競賽，學(xué)生在平臺上觀看視頻，完成編程題目并提交，參加競賽。系統(tǒng)自動記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，在線自動評判學(xué)生提交的程序，并給出對程序的全面分析。

課堂學(xué)習(xí)在傳統(tǒng)的多媒體教室中進行。教學(xué)活動以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，結(jié)合在線平臺中系統(tǒng)記錄的學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，圍繞項目實例開展。實施過程中教師與學(xué)生之間、學(xué)生之間、教師之間可以通過各種方式進行交互溝通，形成良好的反饋，促進混合學(xué)習(xí)更好地進行。

混合學(xué)習(xí)評價主要包括學(xué)生對課程資源的評價、對學(xué)生學(xué)習(xí)的過程性評價和對學(xué)生學(xué)習(xí)的總結(jié)性評價。根據(jù)評價的結(jié)果，可以繼續(xù)深化認知學(xué)習(xí)對象，加強學(xué)習(xí)平臺和學(xué)習(xí)資源的建設(shè)，從而不斷地提高混合學(xué)習(xí)的效果，持續(xù)推進課程的建設(shè)。

2 Java程序設(shè)計課程混合學(xué)習(xí)模式應(yīng)用實踐

由于Java語言的跨平臺特性突出，Java語言的學(xué)習(xí)者越來越多。連續(xù)3年，Java在編程語言排行榜上始終名列前茅。許多高校的計算機類專業(yè)都開設(shè)了Java程序設(shè)計課程，江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院計算機專業(yè)將Java程序設(shè)計設(shè)置為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。課題組選擇江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院計算機專業(yè)2017級的49名學(xué)生作為實踐對象，開展基于在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的混合學(xué)習(xí)模式應(yīng)用實踐。

2.1 混合學(xué)習(xí)前期準備

1）對學(xué)習(xí)對象和學(xué)習(xí)內(nèi)容的分析。

實踐對象是獨立學(xué)院的大一學(xué)生，基本上沒有程序設(shè)計的基礎(chǔ)。剛進入大學(xué)校門，大部分學(xué)生能夠保留高中時的學(xué)習(xí)習(xí)慣，對于互聯(lián)網(wǎng)、微信、QQ等工具都可以熟練運用，對于大學(xué)學(xué)習(xí)生涯的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課有較大的好奇心和求知欲。當然，也存在部分學(xué)生錄取專業(yè)和報考專業(yè)不一致，對于本專業(yè)的學(xué)習(xí)持消極態(tài)度的情況。

Java程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容包括基礎(chǔ)篇、高級篇、綜合項目實踐3方面。基礎(chǔ)篇的教學(xué)內(nèi)容有Java入門、Java編程基礎(chǔ)、數(shù)組和字符串、面向?qū)ο蠡A(chǔ)、面向?qū)ο筮M階等內(nèi)容；高級篇的教學(xué)內(nèi)容有常用類庫、異常處理、圖形用戶界面、多線程編程、Java數(shù)據(jù)庫操作、I/O流與文件處理等內(nèi)容；綜合項目實踐則是給出一些適當規(guī)模的綜合實踐項目課題，這些實踐項目帶有一定的創(chuàng)新性質(zhì)。這門課程的學(xué)習(xí)情況會影響后續(xù)課程如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Java語言版）、JSP編程、Android手機程序設(shè)計的學(xué)習(xí)。

2）對在線學(xué)習(xí)平臺的分析與選擇。

目前，在線網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺有很多[7]，但是開放、易用、經(jīng)濟并且適合程序設(shè)計課程的在線教學(xué)平臺確實很少。通過對各種教學(xué)平臺的分析和對比，本次教學(xué)實踐采用CourseGrading（簡稱CG）程序設(shè)計實踐教學(xué)與競賽平臺[8]。CG是北京航空航天大學(xué)研發(fā)的在線教學(xué)輔助平臺，是一個一站式全自動化交互學(xué)習(xí)平臺，融合課程管理、代碼自動評判和抄襲檢測，能夠促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)和互相交流，提高實踐環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量，是當前最具深度、最易安裝維護、性能最好的程序設(shè)計教學(xué)輔助平臺，目前免費開放給國內(nèi)高校使用。

3）混合學(xué)習(xí)資源的建設(shè)。

混合式學(xué)習(xí)資源的建設(shè)包括硬件建設(shè)、軟件建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容建設(shè)3部分。

（1）硬件建設(shè)。學(xué)校方面：要建設(shè)好能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的多媒體教室和機房，可以安裝部署在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的服務(wù)器等；學(xué)生方面：需要有可接入互聯(lián)網(wǎng)的各種移動終端設(shè)備，如筆記本電腦、手機等。硬件方面的建設(shè)比較簡單，參與本研究的學(xué)校和學(xué)生都能夠滿足這方面的要求。

（2）軟件建設(shè)。軟件建設(shè)方面的工作包括學(xué)院多媒體教室、機房中相關(guān)軟件的安裝，CG在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的安裝部署。

（3）教學(xué)內(nèi)容建設(shè)。在混合學(xué)習(xí)前期階段，教師團隊根據(jù)課程安排，優(yōu)先建設(shè)好Java程序設(shè)計課程基礎(chǔ)部分的章節(jié)學(xué)習(xí)資源，如視頻、作業(yè)、實驗內(nèi)容等；隨著課程的不斷進行，結(jié)合混合學(xué)習(xí)實施的反饋情況，再繼續(xù)深入建設(shè)。

2.2 混合學(xué)習(xí)實施

混合學(xué)習(xí)實施主要包括網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、上機實踐學(xué)習(xí)和競賽學(xué)習(xí)4個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。為了有效地完成這4個環(huán)節(jié)，需進行以下4方面工作。

1）混合學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容的深化設(shè)計。

圍繞一條主線：Java程序設(shè)計課程是專業(yè)基礎(chǔ)課，它的學(xué)習(xí)對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有著重要的推動作用。因此，對于Java程序設(shè)計課程的全部教學(xué)內(nèi)容，圍繞Java基礎(chǔ)→面向?qū)ο蟮乃枷搿鶭ava類庫的使用→數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)→Java數(shù)據(jù)庫編程→JSP編程→Android開發(fā)這條主線，設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，力求切合實際，盡量縮小畢業(yè)生與企業(yè)界人才需求之間的差距。

教學(xué)內(nèi)容遞進：每一個章節(jié)如網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)→課堂學(xué)習(xí)→上機實踐→競賽學(xué)習(xí)方面的內(nèi)容，是一個遞進、螺旋式上升的教學(xué)實踐內(nèi)容。每一個章節(jié)，每一個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的內(nèi)容都要精心設(shè)計：哪些要通過網(wǎng)絡(luò)視頻學(xué)習(xí)，哪些要利用課堂講解，哪些需要通過上機實踐來提高，哪些需要通過競賽來促進。這對教師及其駕馭課堂的能力提出了較高的要求。例如，循環(huán)結(jié)構(gòu)一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容可以進行如下設(shè)計（見表1）。

具體進行混合學(xué)習(xí)教學(xué)活動時，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的實際情況、學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)情況或者其他方面交流反饋情況，進行適當?shù)娜∩帷＠纾琂ava數(shù)據(jù)庫操作這一章的學(xué)習(xí)內(nèi)容不方便組織競賽，就沒有進行競賽學(xué)習(xí)。

表1 循環(huán)結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

教學(xué)內(nèi)容生動：具體到每一個知識點，尤其是難點的學(xué)習(xí)，教學(xué)內(nèi)容要盡量結(jié)合學(xué)生的生活、環(huán)境進行精心準備。例如，講選擇結(jié)構(gòu)時，結(jié)合網(wǎng)上關(guān)于10月24日程序媛/程序猿節(jié)的內(nèi)容進行講解，可以起到事半功倍的效果，同時為將來學(xué)習(xí)異常處理部分的內(nèi)容作準備；講解遞歸的原理和應(yīng)用時，結(jié)合學(xué)院統(tǒng)計參加紅絲帶“防艾”夜跑活動人員的事情說明遞歸的原理；講到利用面向?qū)ο蟮乃枷脒M行類的設(shè)計時，以大學(xué)校園里常見的自動售貨機為例，說明類的設(shè)計過程。

2）混合學(xué)習(xí)教學(xué)活動的組織。

Java程序設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計完成后，就需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點展開混合學(xué)習(xí)教學(xué)活動，主要采用以個體學(xué)習(xí)為主、以小組學(xué)習(xí)為主、個體學(xué)習(xí)和小組學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式進行。

（1）個體學(xué)習(xí)為主。對于Java程序設(shè)計課程基礎(chǔ)篇教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，強調(diào)以個體學(xué)習(xí)為主，要求每個學(xué)生都要獨立自主地完成所有要求的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

課前，向所有學(xué)生強調(diào)觀看視頻的重要性，要求每個學(xué)生都要各自觀看視屏、完成視屏上要求的作業(yè)；課堂上，教師就不再花時間講解語法知識點，而是以解決問題為主，根據(jù)學(xué)生提出的問題，組織講解，或者讓學(xué)生講解，或者以項目實例為中心，進行講解。要求每一個學(xué)生獨立完成在平臺上布置的作業(yè)；上機實踐課認真完成布置的實驗內(nèi)容；參加平臺上組織的競賽，以賽促學(xué)。

（2）個體學(xué)習(xí)和小組學(xué)習(xí)相結(jié)合。對于Java程序設(shè)計高級篇中教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，采取個體學(xué)習(xí)和小組學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式。例如，學(xué)習(xí)到集合這一節(jié)時，對于集合的基本概念、常見的接口與實現(xiàn)類等方面的內(nèi)容，要求每個學(xué)生都必須獨立完成相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。至于這一節(jié)中布置的實驗內(nèi)容“設(shè)計一個購物車程序”，就要求學(xué)生以小組的形式完成，每個小組由2～3名學(xué)生組成。小組中的成員在這個較難的題目完成過程中，一起討論，分工協(xié)作，達到學(xué)習(xí)的目標。

（3）小組學(xué)習(xí)為主。學(xué)習(xí)完Java程序設(shè)計課程的所有章節(jié)后，會要求學(xué)生完成一個實際的綜合實踐項目，以達到訓(xùn)練和提高學(xué)生綜合實踐能力的目的，盡可能縮小學(xué)生與企業(yè)界對于人才需求之間的差距。

對于綜合實踐項目的教學(xué)，以小組學(xué)習(xí)為主。參與本課程的學(xué)生自主組成若干小組，每個小組5～6人。小組成員推舉出一名組長，由組長組織各位成員進行學(xué)習(xí)、討論和研究，要求小組在一周的時間內(nèi)完成所選擇的綜合實踐項目，教師在課堂上組織每個小組進行成果的展示和答辯。

3）混合學(xué)習(xí)教學(xué)反饋和干預(yù)。

在混合學(xué)習(xí)實施的各個環(huán)節(jié)，教師和學(xué)生之間可以充分進行同步或者異步交流。

對于學(xué)生在課堂上提出的問題，教師要組織學(xué)生討論并當堂解決；對于學(xué)生在教學(xué)平臺、QQ或者微信上提出的問題，教師要盡可能馬上回復(fù)，最遲在當天必須給學(xué)生回復(fù)。

教師及時檢查學(xué)生平臺上的作業(yè)完成情況并進行總結(jié)，對于都出現(xiàn)的常見問題，除了要在課堂上統(tǒng)一進行解答之外，還要錄制微課視頻，上傳到教學(xué)平臺。

對于個別學(xué)生出現(xiàn)的不常見問題，教師進行單獨講解；對于自主學(xué)習(xí)能力強、對編程特別感興趣的學(xué)生，引導(dǎo)他們繼續(xù)深入學(xué)習(xí)；對于一些學(xué)習(xí)能力弱，編程能力稍弱但還愿意學(xué)習(xí)編程的學(xué)生，給予更多的鼓勵和指導(dǎo)；對于不愿意學(xué)習(xí)編程的學(xué)生，除了進行鼓勵外，還要聯(lián)系學(xué)院的輔導(dǎo)員，對他們提出轉(zhuǎn)專業(yè)的建議；對于不能按系統(tǒng)上要求的時間提交作業(yè)的學(xué)生予以批評，并且對該次作業(yè)的成績以0分計算。

4）混合學(xué)習(xí)教學(xué)考核。

對于Java程序設(shè)計課程的考核，可以進行以下3方面的改變。

（1）考核內(nèi)容從傳統(tǒng)的以語法知識為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃幊棠芰橹鳌?/p>

（2）考核方式從傳統(tǒng)的閉卷筆試轉(zhuǎn)變?yōu)樯蠙C考試，由教學(xué)平臺在線自動評判。

（3）考核成績由平時的考勤成績（10%）+平臺上完成作業(yè)和實驗情況的成績（40%）+最后的上機考試成績（60%）組成。

由于作業(yè)、實驗和最后的上機考試都是在教學(xué)平臺上完成，由系統(tǒng)自動評判，因此成績更加客觀公正。

2.3 混合學(xué)習(xí)評價

Java程序設(shè)計課程的混合學(xué)習(xí)評價主要采用兩種方式。

一是在該課程的混合教學(xué)實施過程中就不斷進行。例如，每一個章節(jié)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)→課堂學(xué)習(xí)→上機實踐學(xué)習(xí)→競賽學(xué)習(xí)完成后，學(xué)生和教師就可以對這一章節(jié)的學(xué)習(xí)資源提出意見和建議，以便教師及時思考、吸收采納合理的建議，利于下一個章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計和建設(shè)。在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺則記錄了學(xué)生在每一章節(jié)中的學(xué)習(xí)成績，教師根據(jù)記錄的情況，針對每名學(xué)生給出相應(yīng)的評價，對學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)起到激勵作用。

二是在該課程的全部教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束后進行。教師給每一個學(xué)生發(fā)放一個對課程資源評價的調(diào)查表，由學(xué)生不記名填寫。教師對回收來的表格中的信息進行統(tǒng)計，得到學(xué)生對課程資源的評價。在線網(wǎng)絡(luò)平臺記錄學(xué)生的所有學(xué)習(xí)成績，課程結(jié)束后，很容易就從平臺中導(dǎo)出學(xué)生在整個學(xué)習(xí)期間的成績。教師則根據(jù)平臺導(dǎo)出的成績，得到每個學(xué)生的總結(jié)性評價。

3 結(jié)語

經(jīng)過Java程序設(shè)計課程的混合學(xué)習(xí)模式應(yīng)用實踐，我們發(fā)現(xiàn)所構(gòu)建的基于在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的程序設(shè)計課程混合學(xué)習(xí)模式可以有效提高程序設(shè)計課程的教學(xué)效率，促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)和師生互動交流，切實增強學(xué)生的程序設(shè)計能力。

目前，混合學(xué)習(xí)評價中，對學(xué)生的學(xué)習(xí)評價主要是根據(jù)在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中記錄的學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)和作業(yè)的成績。這種單一的成績數(shù)據(jù)，不能從多種維度評價學(xué)生的整個學(xué)習(xí)活動，從而方便教師精準地發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)需要并給予指導(dǎo)。那么，如何利用學(xué)習(xí)分析技術(shù)[9]，深度挖掘?qū)W習(xí)數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，給學(xué)生提供自適應(yīng)個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，就成為下一步的研究課題。