項目驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學研究

常燕 劉嘉敏 朱世鐵 于霞

摘要：程序設(shè)計實踐課程是高校計算機學科部分相關(guān)專業(yè)的必修課程之一，該課程對于高校學生的邏輯思維能力和動手實踐操作能力要求較高。然而，在高校程序設(shè)計實踐課程中學生對待課程的“畏難”心理、學校對于程序設(shè)計實踐的重視度不夠、高校教師考核方式的不科學等都是阻礙高校學生編程能力提高的障礙。結(jié)合時代發(fā)展及我國教育信息化規(guī)劃，本文提出以項目教學為驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學模式。根據(jù)項目驅(qū)動教學特點，基于“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC的網(wǎng)絡(luò)在線教學平臺，筆者結(jié)合具體Java教學實例從課前準備、課中教學和課后評價三個方面對程序設(shè)計實踐課程展開了教學研究，為高校計算機程序設(shè)計實踐課程提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：項目驅(qū)動；翻轉(zhuǎn)課堂；計算思維；SPOC

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）01-0157-03

根據(jù)2011年《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》中所提出的理念，我國教育要在改革過程中實現(xiàn)信息化元素的介入，全面推進信息技術(shù)與教育之間的有效結(jié)合。

近幾年來，為了積極響應(yīng)國家的號召，不少高校加強對程序設(shè)計實現(xiàn)課堂的教育教學改革，本文以Java程序設(shè)計課程實踐環(huán)節(jié)展開教學研究。

一、高校程序設(shè)計實踐課堂教學現(xiàn)狀分析

1.學生存在“畏難”心理。計算機程序語言和人類語言的邏輯差別是比較大的。我國現(xiàn)如今大的教育背景致使大部分高校生在大學期間才初次接觸程序設(shè)計課程，調(diào)查顯示，有相當一部分大學生對程序設(shè)計課程存在“畏難”心理。程序設(shè)計課程對學生邏輯分析能力要求較高，剛剛接觸的學生常常找不到頭緒，不知道怎么學習計算機程序編寫。部分程序代碼的編寫過程是十分枯燥的，往往不起眼的小失誤，如變量名稱的前后不一致、標點符號使用不恰當?shù)榷紩?dǎo)致整個程序無法正常運行，這對學生樹立學習的信心是非常不利的。

2.程序設(shè)計課程對實踐教學重視度不夠。程序設(shè)計課堂培養(yǎng)學生的計算機思維能力固然很重要，但實踐教學也是絕不可忽視的。很多高校在對計算機編程課進行教學安排的時候犯了一些指向性錯誤，沒有考慮到理論與實踐教學之間的緊密聯(lián)系，制定教學計劃的時候?qū)⒗碚摻虒W與實踐教學分別安排給不同的教師。這種分離式的教學模式使得程序課程的實踐教學質(zhì)量不能得到保證。

所謂的程序設(shè)計實踐課程教學無非就是根據(jù)制定教材的例題或是與教材配套的上機指導(dǎo)實驗書作為實踐教學的主要內(nèi)容。這樣的實踐教學不能切實培養(yǎng)學生的計算機思維和實際動手能力，教師可控性太差，目的性不強。實踐教學重視度的缺失是制約高校程序設(shè)計課堂進步的一個重要因素。

3.課程考核方式不科學。程序設(shè)計實踐課堂對學生實踐能力要求很高，其最大的特點就是“靈活性”，教學內(nèi)容的靈活和學生編程方式的靈活性都對課程考核方式提出了很高的要求。不同于傳統(tǒng)的學科，以所掌握知識的書面呈現(xiàn)作為期末考核形式，程序設(shè)計實踐課判斷學生是否達到課程考核要求的判斷標準為是否對所學知識點靈活操作，而且程序能否成功調(diào)試運行完成。不少程序設(shè)計實踐課的教學導(dǎo)師并未在實際行動中貫徹實施這一考核標準，書面考核方式往往導(dǎo)致學生為達考核要求而死記硬背現(xiàn)象的產(chǎn)生。

二、項目驅(qū)動和“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC概述

1.項目驅(qū)動教學。提高學生編寫程序的能力是開展程序設(shè)計實踐課程的目的，也是開設(shè)程序設(shè)計實踐課程最根本的宗旨，將引導(dǎo)學生熟練進行編程項目開發(fā)作為教學目標，幫助學生提高面向?qū)ο筮M行分析的基本技能。此外，程序設(shè)計實踐課程還可以幫助學生掌握項目驅(qū)動并建立整體架構(gòu)的開發(fā)能力。

單純代碼的編寫和代碼實現(xiàn)的小技巧只是作為一名合格IT編程人員的基本素養(yǎng)，大信息時代下要求程序設(shè)計人員必須懂得整體架構(gòu)、以“項目驅(qū)動”為起點展開對問題的分析。所謂“項目驅(qū)動”教學即以學生為主體，以項目完成為起點和動力展開對高校程序設(shè)計學生的教學，其不同于傳統(tǒng)的任務(wù)教學法，而是注重培養(yǎng)學生完成實際實際項目的動手能力[1]。在以項目為驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程教學過程中，為了讓學生對編程基本知識點有更深刻的理解和把握，高校教師應(yīng)結(jié)合當今在具體應(yīng)用中使用較多的主流技術(shù)，并結(jié)合高校學生身邊的具體場景，給出學生能夠感興趣并能真真實實學到技術(shù)的應(yīng)用項目，并分析項目重點、難點，演示項目的最終呈現(xiàn)效果及實際價值，激發(fā)學生對程序設(shè)計實踐課程的學習興趣和求知欲。項目驅(qū)動教學給了學生一個教學目標，從而以此為目標提升課堂教學和學生自主學習效果，大大提升學生對Java程序設(shè)計過程中理論知識的理解和將理論應(yīng)用于實際項目中解決分析問題的能力[2]。

2.“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC。當前SPOC（Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程）的大多數(shù)教學案例主要是針對圍墻內(nèi)的大學生和在校大學生這兩類學生設(shè)置的[3]。以圍墻內(nèi)的大學生為教學藍本的SPOC教學案例是整合課堂教學與在校教學兩種教學方式的新型融合性教學方法，學生在大學課堂上采用MOOC（massive open online courses，大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程）的講座視頻及其包含的在線測試、在線評價等功能性模塊，實現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)課堂”教學。“翻轉(zhuǎn)課堂”（the Flipped Classroom/the Inverted Classroom）指的是學生可在課外通過教學視頻實現(xiàn)自主學習，課上與教師、同學積極溝通實現(xiàn)更好學習的一種學習方法。不少高校針對計算機程序設(shè)計實踐課程展開“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC的教學模式，學生可以在線學習的方式接觸到國內(nèi)外高校一流的程序設(shè)計課程，同時師生之間、學生之間也可通過溝通實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學資源共享，提高高校實踐教學水平。與傳統(tǒng)教學模式不同的地方在于，“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC程序設(shè)計實踐課程的教學內(nèi)容質(zhì)量較高，同步、異步的教學模式選擇靈活[4]，不僅能夠體現(xiàn)出在校開放課程的獨到之處，還可以將傳統(tǒng)課堂教學模式中存在的不足進行充分的彌補。新型教學模式的優(yōu)點不僅融合了實踐信息技術(shù)和傳統(tǒng)教學的可取之處，還將教師與學生之間的角色轉(zhuǎn)換為學生為主的狀態(tài)，充分迎合了以學生為教育過程主體的核心教育理念。

但“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC在實際應(yīng)用于高校程序設(shè)計實踐課程的教學過程中時是存在一些問題的。首先，高校學生對計算機編程認知有限，其知識層次及學習能力存在差異，在接受部門高質(zhì)量教學視頻時會存在吃力現(xiàn)象。其次，計算機編程設(shè)計實踐課堂對學生動手實現(xiàn)能力要求較高，大部門教學視頻更側(cè)重于編程理論、編程方法的講解，高質(zhì)量的實踐課程相對較少。計算機程序設(shè)計實踐課程的教學機制是高校學生整體編程能力難以提升的重大制約因素，不完善的教學機制注定不能培養(yǎng)出能力出眾的計算機程序設(shè)計人才，為此在實踐教學過程中，應(yīng)針對具體學科特點，對“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學模式進行修正、完善。

三、項目驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學模式研究

高校計算機Java程序設(shè)計實踐課程的開展需要根據(jù)其教學內(nèi)容的特點合理制定教學方法，項目驅(qū)動教學和“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學模式非常適用于這門課程的教學。本文在考慮到課程本身特點的前提下提出這一教學模式，目的是為了解決學生在實際動手進行程序設(shè)計過程中表現(xiàn)出來的實踐能力不足的問題。為了更好地提高高校學生對程序設(shè)計課程的學習興趣，消除學生“畏難”情緒，在根源上提高高校對程序設(shè)計實踐課程的重視程度，本文對項目驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC這一教學模型進行了深入的研究，分析這種教學模式在程序設(shè)計實踐課程中的適用性，主要通過課前、課中、課后三個模塊闡述教學模式與課程之間的結(jié)合。

1.課前準備階段。要想提高高校學生對Java程序設(shè)計課程的興趣，課前教學準備階段是十分重要的[5]。首先，教師應(yīng)結(jié)合Java編程語言的特點，考慮學生的認知水平準備好合適的項目，并根據(jù)不同的教學階段將項目進行合理劃分為幾個子項目。為了激發(fā)學生的學習興趣，教師應(yīng)根據(jù)各個子項目的側(cè)重點，準備與知識點相對應(yīng)的課堂導(dǎo)入、備課環(huán)節(jié)及測試點，將整個教學內(nèi)容制作成“微視頻”或者以幻燈片的形式掛在本班學生經(jīng)常觀看的Java程序設(shè)計課程的在線網(wǎng)絡(luò)教學多媒體平臺上。此外，教師還應(yīng)在課前準備階段設(shè)計好實踐課程的每一個教學活動，對每個子項目的教學過程設(shè)計出具體的教學步驟。根據(jù)教師給設(shè)定的具體程序設(shè)計項目，學生可在基于“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC的多媒體平臺上自主學習教師發(fā)布的數(shù)字化課程資源，在課前預(yù)習階段對所學知識點做到大致了解或掌握。

如教師給出“網(wǎng)站下載器”一個具體的項目，要求主要以Java程序設(shè)計語言（結(jié)合項目的具體要求，也可少量搭配Web開發(fā)自行選擇其他程序設(shè)計語言）實現(xiàn)以下幾項功能：以圖形界面為展現(xiàn)媒介，用程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送請求以實現(xiàn)所需圖片的下載過程；對于需要個人注冊、登錄的網(wǎng)站進行有效模擬；運用多線程同時完成對該網(wǎng)站多張圖片的下載過程；結(jié)合實際需求對某些圖片實現(xiàn)加密并定向保存到前期制定文件夾。單純給定“網(wǎng)站下載器”項目可能會使學生找不到頭緒，教師將這個綜合類的大項目在課前根據(jù)所實現(xiàn)的功能以分類的形式進行子項目劃分，學生利用課堂上所學到的基礎(chǔ)知識完成設(shè)計難度較低的所有子項目，進而達到整個項目合理完成的目標，只要對每個子項目的設(shè)計做到全部掌握，那么整個項目的設(shè)計也可以順利完成。教師除了完成子項目的劃分，還應(yīng)給學生提出問題，激發(fā)學生的興趣[6]。第一項功能中涉及“圖片文件搜索”的程序?qū)崿F(xiàn)，教師可在相應(yīng)的教學環(huán)節(jié)給出學生思考問題：（1）文件和目錄應(yīng)以何種方式進行區(qū)分；（2）怎樣實現(xiàn)文件夾和子文件夾的搜索過程；（3）計算機應(yīng)怎樣完成搜索條件下的篩選工作等問題。

2.課中教學階段。由于在前期在網(wǎng)絡(luò)平臺完成了自主預(yù)習、學習過程，在教學過程中，一旦學生對某個具體功能的實現(xiàn)和某些代碼存在疑惑，可隨時向教師舉手請教。針對個別問題，學生可在學生計算機上實時指導(dǎo)功能實現(xiàn)，針對疑惑較為集中的部分，教師可在課堂組織集體答疑，在機房實時實地演示學生困惑的地方，這樣學生便可集中注意力參與整個教學過程，提高學生的積極性。在教學過程中，教師還可通過問題引導(dǎo)、項目驅(qū)動、實現(xiàn)路徑分解、代碼編寫及調(diào)動的方式進行示例講解，給學生演示出子項目具體功能的實現(xiàn)[7]。

在課堂上，教師可將學生分為不同的學習小組，小組成員不能過多，必須使每位學生有單獨負責的部分，以項目驗收的具體要求評定學生是否達到本節(jié)課堂的教學目標。首先，教師可隨機抽查小組進行項目實現(xiàn)效果演示，并根據(jù)演示過程及結(jié)果向小組內(nèi)學生提問，檢查代碼的書寫是否規(guī)范、演示的功能是否完善、界面顯示信息是否符合呈現(xiàn)要求等多種考核標準；其次，不同小組間也可實現(xiàn)有效溝通，針對不懂的問題向教師請教，做到取長補短；最后教師可根據(jù)項目實現(xiàn)的具體功能，對學生完成的功能予以評價，鼓勵學生繼續(xù)努力以實現(xiàn)更大的進步。

3.課后評價階段。課前與課中兩個環(huán)節(jié)的教學效果如何及時反饋到教師手里是十分關(guān)鍵的，在課后階段的教學環(huán)節(jié)中學生可以利用所學程序設(shè)計知識制作一個多媒體網(wǎng)絡(luò)平臺。在網(wǎng)絡(luò)平臺上學生可以將學習成果以及遇到的阻礙通過在線上傳的方式反饋給教師，學生自主發(fā)現(xiàn)問題并在教師的引導(dǎo)下解決問題是這種教學模式的鮮明特點，線上與線下能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度的緊密結(jié)合。通過Java程序設(shè)計實踐多媒體教學平臺，每個小組還可將課堂上完成的作品進行在線上傳，供教師和其他小組完成傳閱。教師可在課下實現(xiàn)對課堂上沒有展示的小組作品進行考核評價，學生也可在網(wǎng)絡(luò)平臺完成相互溝通、學習[8]。傳統(tǒng)的教學模式下，學生的溝通受時間、空間限制，“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC的教學模式給教師和學生提供了方便、快捷的溝通平臺。通過積極溝通，學生可認真分析每個子項目存在的問題，對整個項目功能的實現(xiàn)打下了良好的基礎(chǔ)。課后評價環(huán)節(jié)的意義在于幫助學生找到自己在程序設(shè)計實際操作中的不足之處，遇到的學術(shù)方面的阻礙能夠得到正確的引導(dǎo)和及時的解決。通過整合學生反饋給教師的信息，教師可以針對性地加強該方面理論知識和實際操作的教學，以項目為驅(qū)動順利完成程序設(shè)計的教學過程，從而大大提高學生在計算機方面的邏輯思維能力和動手操作能力。

四、結(jié)語

信息化進程的不斷推進要求高校輸送更多計算機程序設(shè)計方面的人才，解決了學習計算機程序設(shè)計的學生的就業(yè)壓力問題。計算機程序設(shè)計注重對學生“理論+實踐”雙重能力的培養(yǎng)，相比之下，后者尤為重要。項目驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學模式為高校計算機程序設(shè)計課程的教學注入了新的活力。

參考文獻：

[1]程珍，池凱凱，李燕君，徐利鋒.項目驅(qū)動和翻轉(zhuǎn)課堂相融合的教學模式在Java程序設(shè)計教學中的應(yīng)用[J].計算機教育，2018，（02）：91-94+99.

[2]常燕，李丙紅，劉嘉敏.在Java程序設(shè)計教學中任務(wù)驅(qū)動法對計算思維能力培養(yǎng)的探索與實踐[J].教育現(xiàn)代化，2017，4（43）：159-161.

[3]劉嘉敏，常燕，黃靜，李丙紅.基于計算思維的程序設(shè)計課程教學改革[J].教育現(xiàn)代化，2017，4（39）：43-45+47.

[4]夏愛月.項目教學法在程序設(shè)計教學中的應(yīng)用[J].中國教育技術(shù)裝備，2017，（05）：91-92.

[5]吳德.基于SPOC的在線課程教學模式設(shè)計初探——以《Java程序設(shè)計》為例[J].電子世界，2016，（24）：57+60.

[6]曹菡，裴艷，王長纓.基于翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的大學生計算思維能力的培養(yǎng)研究[J].中國醫(yī)學教育技術(shù)，2015，29（05）：494-497.

[7]李凌霞，郭川軍，王曉.應(yīng)用型本科院校計算機專業(yè)“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式研究——以《Java程序設(shè)計》課程為例[J].黑龍江教育（理論與實踐），2017，（11）：46-47.

[8]戴振中，葉曉彤.基于“多微驅(qū)動”的SPOC混合教學模式的研究與實踐——以《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》為例[J].教育教學論壇，2017，（28）：133-134.