疫情期間面向對象程序設計課程線上教學實踐

楊惠榮，周 珺

（北京工業大學 信息學部，北京 100124）

0 引 言

突如其來的疫情改變了我們熟知的教學模式，雖然之前對線上教學模式有過嘗試，但是一夜之間任務變得特別急迫和現實，很多實施層面的困難一股腦擺在了廣大一線教師眼前。從直播設備的準備，到線上平臺的選擇，整體教學進度把控，教學方式、教學內容的調整，學生上課狀態的關注，線上上機實驗的開展，期末考核內容及形式改革等一系列具體問題，千頭萬緒應接不暇。

針對這些線上教學普遍存在的問題，基于面向對象課程理論和實踐并重的特點，本課程確定以線上直播為主、線下多種形式輔助的教學模式，并做了預案以應對可能出現的網絡擁堵。經開學以來10 多次的實踐，從師生互動的明顯增加及上機實踐的結果反饋可以看出，學生的學習興趣高，教學效果較好。

1 精細化的課前準備及預案設計

在線直播相對于MOOC、視頻、PPT 等自主學習方式，更接近于面對面課堂教學，學生能看到教師視頻，能通過文本、語音進行互動，且在固定的時間內，集中統一時間進行學習，可對共性問題隨時提問，及時獲得解答，同學在一起陪伴學習，課堂氛圍更好，效率高，是線上學習的首選，但疫情期間開展直播，會出現高峰時段的網絡擁堵，流暢性、穩定性難以保障。為保證教學效果，應該充分做好直播課前的各種準備，將課前工作精細化，包括設備調試準備，內容資料準備、上課流程及考核安排等一系列準備，其中最重要的一項工作即直播失敗的預案設計。凡是需要通知學生的信息，應提前在群里發布，如在第一節課前，就要向學生發布課程的整體安排及所用平臺，以備在某個平臺崩掉時，及時選用另一個備選平臺，并提前發布課程的時間進度，提前在一個以上平臺發布課件及相關上課資料，提前錄制相關課程視頻并上傳，同時在線上管理平臺發布相關的作業和討論。將準備工作做足、做細，就可以從容應對各種網絡突發狀況。

1.1 線上平臺的選擇

課程涉及平臺及線上線下教學總體安排如下。

1）線上授課方式：直播、錄播、微信群+語音、PPT +語音、在線答疑討論。

（1）線上直播平臺：建議選騰訊會議、釘釘、Zoom 會議系統直播、雨課堂等。經檢測，騰訊、釘釘和Zoom 基本能保證直播流暢，且疫情期間免費使用，但Zoom 單課限制100 人以內。

（2）教學管理及授課平臺：用于PPT 播放、點名、發通知、發作業、上傳各種資料。具體可以選擇：①北京工業大學日新學堂，有配套的移動端安裝學習通APP；②清華大學雨課堂，關注雨課堂微信公眾號，或安裝雨課堂微信小程序；③課堂派，微信推送公告和私信。

（3）Educoder 上機作業在線測試平臺：用于上機實驗，系統自動完成實驗評測，自動打分。

2）線下自由下載資源觀看視頻、錄播課MOOC、微課，觀看PPT/PDF/DOC，上機練習。

3）作業：上機作業（Educoder 線上自動評測）+普通作業（平臺發布和收取）。

線上有眾多的直播平臺、管理平臺和上機實驗平臺。這些平臺各有特點，短時間內難以統一，任何一個平臺都很難承擔全部教學所需功能，如北工大日新平臺有任務點設置功能，平臺也有完善的學生學習記錄，方便跟蹤學習動態，可以依此督促學生預習和復習，但因其無法實現微信推送，一些信息很難及時送達學生。雨課堂上課很方便，可以在PPT 中插入隨堂練習，有效檢驗學習效果，還可以上傳答題結果，反饋課件學習問題，但學情管理和統計不是它的設計重點。課堂派的通知發布簡便及時，資料上傳及線上整理功能簡單，也很少出現上傳資料受阻情況，雖然也可以在平臺設計練習題目，但是不如雨課堂更為便捷。實踐證明，充分利用各個平臺的優勢，可以為后期教學提供很多便利。

1.2 課前準備的精細化

網絡正常時，學生上課的流程和平時面對面授課差異不太大，但需提前登入直播平臺，上課只要緊跟教師節奏，聽課、做練習、提問，下課及時完成作業即可。教師則不同，需要做更多、更精細的課前準備。大致分為課前、課后兩個環節。上課前，需仔細檢測直播設備，測試網絡，測試聲音是否正常，測試點名系統是否正常。待設備檢測后，需啟動直播平臺，發送會議號，啟動錄播功能，打開學生溝通界面、視頻攝像頭、教師聲音測試、學生靜音，之后開啟點名，檢查簽到人數。如果直播授課期間要做隨堂練習，需在直播授課前，提前打開雨課堂等授課系統，啟動課件進行在線授課。隨堂練習則需課前準備測試題目，方便上課時檢查學習效果。課后則要發布相應的作業，及時了解課程掌握情況、作業完成情況，并在線回答學生問題等。

1.3 網絡異常時的預案準備

網絡直播正常時，如1.2 節所述，教師上課除課前準備工作較多外，和平時教室面對面授課幾乎沒有區別。學生課前僅需提前登入直播平臺，完成線上點名簽到。上課時則只需要跟隨教師節奏，下課及時完成作業即可，和在學校沒有區別，但網絡異常時，師生間則溝通不暢，因此，需要在課前制訂相應策略并告知學生備選方案，一旦出現網絡擁堵不能直播，馬上啟動預案。當直播不順利時，第一個預案設計是教師通過微信群+語音進行授課，群里發布課件資料、答疑；第二個預案是學生通過事先下載的視頻、課件等資料自學，并通過提前布置的線上作業，檢測學習效果，教師也可通過微信或線上平臺的討論區和學生展開互動，答疑解惑。預案做好，同樣可以很好地完成預期教學任務。

2 線上教學設計

2.1 明確教學目標，突出重難點

直播不同于面對面授課，學生不能看到教師的肢體動作和表情，更多關注的是屏幕中的課件內容，容易產生疲勞；而教師對著屏幕講課，沒有一張張生動的面孔，很難通過表情及時判斷大多數學生的課程掌握情況。因此，疫情期間的線上直播教學，首先關注課程的重點、難點，通過精簡課件中的文字，配以圖示、動畫、圖表，并結合多種方式進行有效講解，增加典型案例，以互動、提問、設計討論、設置任務等方式，保證課程核心內容達到教學要求；其他部分則通過發布MOOC 視頻、微課、PPT 等，供學生自學；將重點內容明確到每一章、每一節、每一次課，并在每次課前，向學生講述本次課的教學任務和目標。

另一方面，面向對象程序設計課程屬于典型的工程設計類課程，除了理論部分外，課程強調在運用面向對象原理的前提下，實踐Java 編程。作為企業級應用的首選，Java 語言在學生的就業環節占比很重，學生對Java 語言的熱情很高，但不喜歡學習面向對象理論知識。教學過程中，若將該課程作為一門語言課去講授，有點舍本逐末。課程的畢業要求是培養學生掌握面向對象的軟件開發方法，運用面向對象方法分析問題，提升解決復雜工程問題的能力。因此，在課程內容的安排上，除了突出重點和難點，還需將晦澀難懂的原理融入實踐，以實踐促進理論理解，只有親自動手實踐，才能自覺運用面向對象基本原理去解決實際問題。

2.2 多樣性設計教學活動

在明確課程重點的基礎上，可以設計多種教學活動，以激發學生的學習興趣，如課程歷史探究討論、典型案例講解、作業問題討論、實踐題中預埋典型錯誤等，不僅活躍課堂氣氛，還能引導學生通過自我調研去解決問題，有效地激發學生的學習興趣。學生在調研過程中不僅可以豐富知識，還學會運用多種手段查找文獻，搜尋答案。例如，Java 語言的前身一題（如圖1 所示），引發了學生對Ada 和Oak 的探究。在尋找答案的過程中，學生不僅找出了Java 語言的前身Oak 的誕生過程，還對Ada 語言及Ada 本人產生了強烈的好奇，這位“穿孔機程序創始人、世界上第一位軟件工程師”，不僅是位數學家、計算機程序創始人，還是著名詩人拜倫的女兒，一個漂亮且具有傳奇色彩的女性，她對計算機程序設計的突出貢獻，使得美國軍方花10 年時間設計的語言，最終為了紀念Ada，而以她的名字命名。一個題目的探究，引發了連續幾天的討論，激發了學生濃厚的學習興趣，還拓展了知識。雖然是個看似與課程不相關的問題，但是卻加深了對Java面向對象特性的理解，這樣比課堂的反復強調效果要好得多。圖2 所示為在平臺發布的相關閱讀資料，供學生探究學習使用。

2.3 強化線上教學管理

圖1 單選題目設計

圖2 Java 前身及Ada 探究學習

學習有監督，才能保質保量。疫情期間，學生長時間宅在家里，難免有松懈。為保證課堂效果，要求8 點開始的第一節課打開攝像頭，學生雖然有些不情愿，但是多數能理解并接受。無意間發現，有些學生卻在躺著聽課，直播系統已經進入，手機開著視頻，是聽課狀態，但事實上只是簽個到，人則繼續睡覺，因此，后續加強課堂管理，不通過APP 簽到，而是通過會議的直播屏幕刷簽到二維碼，加上開啟攝像頭，這樣既能將進入會議和簽到二合一，又能避免在家直播上課睡覺偷懶的問題；同時，在開課前10 分鐘，增加對上節課重點知識的復習測試，借助于雨課堂的練習功能，通過是否參加互動答題測試來了解上課的真實狀態，對連續不答題、不上線的同學，私下交流警告，確保出勤率。

2.4 關注個體差異，進行個別化教學

通過雨課堂的答題情況分析及線上實訓平臺的統計功能，可以清楚地關注到表現最優和相對落后的學生。表1 是雨課堂統計的對同一次課程題目的回答情況，可以看出題目間正確率的差異很大，如題目2、4 的正確率較高，接近90%，而題目9 的正確率不到10%；全體學生的答題情況差異也比較大，最高分為19 分（總分20 分），而有的學生得分很低，甚至為0；但總體課堂參與度較高，接近100%。答題情況基本能反映學生的真實聽課效果和知識掌握情況。表2 為上機實訓平臺Educoder 的統計數據，前4 行為效率最高學生用時統計，后4 行為效率較低學生用時統計，數據顯示，有些學生知識掌握好，有些吃不飽，而有些學生則明顯跟不上。效率最高的學生用時6 分多鐘完成線上上機的全部測試題目，而慢的學生用時接近90 分鐘，有的學生甚至沒有通過一關。

表1 雨課堂答題情況統計

表2 上機實訓平臺實驗完成情況統計

參考在線平臺的統計數據，應展開個別化教學：對個別優秀的學生，提出更高的要求，推送難度較高的題目，并提供機會與教師一同參與課程實訓題目的設計；而一些重修和轉專業的學生，基礎相對比較弱，通過主動聯系，鼓勵其勇敢提問，提高自信心，這部分學生在慢慢追趕，作業完成度也明顯提高。另外，通過結對子、同學間一幫一、組成互助小組等形式，可大大提升學習效率，幫助落后的學生。

3 線上實踐教學的開展

面向對象是實踐性很強的一門課程，僅僅聽講是不夠的，必須加強上機實踐。目前，本課程采用的是一個開放的線上實訓平臺www.educoder.net，可以達到實踐教學的基本要求。EduCoder 在全國很多高校開展了線上實踐教學課程。課程組在2018 級本科計算機專業學生中，就曾經開展了一個學期的Educoder 線上實踐教學，以彌補教學計劃中上機課時嚴重不足的問題。這次疫情期間，在2019 級學生中再次啟用。因此，線上實踐教學活動開展比較順暢，準備工作也相對輕松。

開學4 周，在實踐平臺發布的上機作業及其完成情況較好。上機題目根據難度分為入門篇、基礎篇、提高篇、挑戰篇和測試篇。每個實訓題目均由幾個小題目組成，每個小題目為一關，是一個具體的任務，如求奇偶是一關的任務。發布的部分題目，完成人數已過半。實訓平臺的測試篇，設計用于限時的線上上機考試，要求學生在規定的時間內，調試1～4 個難度適中的題目，以考查學習效果。從已完成的幾次測試情況看，目前只有個別學生因各種原因沒完成測試任務，其他近90 位學生都已完成。實訓的入門篇緊跟課程授課進度，適合入門級別的初學者，沒有太嚴格的時間要求，一般是7 天左右提交，過期也可以補交，但會扣3～5 分。提高篇適合基礎較好的同學，題目有一些難度。挑戰篇不僅有難度還兼具復雜度。

4 線上教學效果

4.1 直播教學效果

前期做了大量的直播調研，因此在直播期間，通話功能、屏幕共享功能、群討論功能及點名簽到都比較正常。學生經過幾次線上課程學習，基本適應目前的線上教學形式，并積極參與互動，提問討論踴躍。每次直播課即將結束時，學生的提問還是很踴躍，不想結束直播，提問不斷，每次都會出現通過直播會議的群聊功能和微信群積極討論問題的情況，性子急的學生甚至開啟了彈幕功能和語音功能提問。

課下學生也經常通過微信群進行討論，或私下發微信答疑。北京工業大學日新平臺的作業完成度也比較高，半數學生能自覺進行下一章節課程的預習。還有一位曾經學過Java 的學生主動建立了班級的面向對象的微信公眾號，發布學習心得體會，在班級內展開學習討論。

4.2 利用雨課堂開展線上測試效果

利用雨課堂在PPT 中插入的一些習題，在直播講解相應知識點后，增加練習環節，不僅能檢驗學生的掌握情況，還能激發學生學習熱情，增加課堂討論氣氛，令學生上課習題作答踴躍。

4.3 線上實踐教學效果

目前，已在線上實訓平臺發布15 道必做的上機題，共計30 多關，每關對應一個具體問題。除了最新發布的題目，其余題目已完成90%以上。除了必做題目，還在平臺發布了自我練習題目，供學生自己練習，也有一半學生完成。從實踐題目的完成度可以看出，學生學習興趣普遍較高，大部分學生能接受并認可線上實訓，能跟上教學進度。

5 結 語

經過這段時間的線上教學，總體感覺是線上教學有一定優勢，但難以最終取代面對面授課。線上平臺都有優點，但都不完美，不盡如人意，實際教學過程中，需在各種平臺間測試，在需求和便利之間進行權衡，同時還要考慮學生的承受能力。這一教學方式不僅對學生，對全國的各大直播平臺都是一個嚴峻考驗，同時也是對教師職業素養的考驗。希望疫情盡快過去，早日恢復正常教學，我們也可以自由呼吸。