基于目標(biāo)管理的Java 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)在線教學(xué)

董 東

（河北師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院，河北 石家莊 050024）

0 引 言

以問題求解為導(dǎo)向教學(xué)[1]一直受到計(jì)算機(jī)教育界重視。針對具體的知識(shí)點(diǎn)設(shè)定一個(gè)明確的目標(biāo)（問題），然后引導(dǎo)學(xué)生去求解。這種教學(xué)設(shè)計(jì)理念有益于培養(yǎng)學(xué)生自己學(xué)習(xí)的能力，因此是目前在線教學(xué)廣泛采用的教學(xué)設(shè)計(jì)模式，但是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境與課堂教學(xué)環(huán)境相比，由于時(shí)空差距的存在，教師對學(xué)生在線學(xué)習(xí)的監(jiān)督效力和課堂實(shí)時(shí)反饋功能被削弱，學(xué)生在長達(dá)數(shù)月“問題求解為導(dǎo)向”的在線學(xué)習(xí)中，如果沒有有效的教學(xué)目標(biāo)管理與反饋環(huán)節(jié)，很容易隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容問題難度的提升和學(xué)生掌握程度差異度的增加，出現(xiàn)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)下降和學(xué)習(xí)倦怠的現(xiàn)象，進(jìn)而影響在線教學(xué)效果和自學(xué)能力培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。如何整合現(xiàn)有技術(shù)、方法和資源，探索提升問題求解為導(dǎo)向在線教學(xué)效果是目前亟待解決的問題。

1 課程概況

Java 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)類專業(yè)應(yīng)用型本科第2 學(xué)年第4 學(xué)期進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過C 語言程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線下每周講授2課時(shí)，實(shí)驗(yàn)2 課時(shí)，使用清華大學(xué)出版社出版的自編教材。課堂教學(xué)以“板書知識(shí)點(diǎn)+編程演示”方式為主，沒有使用PPT。實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，主要通過重做教師課堂演示的例子，強(qiáng)化對知識(shí)點(diǎn)的理解。

疫情發(fā)生前，筆者由于工作需要，使用1 個(gè)月的時(shí)間學(xué)習(xí)了中國大學(xué)MOOC 平臺(tái)上的某門受歡迎的課程，體驗(yàn)了在線教學(xué)的特點(diǎn)。疫情發(fā)生后，根據(jù)自己的體驗(yàn)，使用2 周時(shí)間規(guī)劃線上課程方案，采用了“中國大學(xué)MOOC 平臺(tái)異步SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）+騰訊課堂”的方式。異步SPOC 選用了北京大學(xué)的國家精品課MOOC 資源并加以定制，讓學(xué)生異步自主學(xué)習(xí)；騰訊課堂主要解決師生同步溝通問題。

2 線上教學(xué)與線下教學(xué)差異性分析

由于師生在教學(xué)活動(dòng)中進(jìn)行交流的媒介以及所處時(shí)空不同，線上和線下教學(xué)有3 點(diǎn)顯著差異。

（1）溝通異步性。線上教學(xué)的師生溝通是異步的，而線下教學(xué)的師生溝通是同步的。線上教學(xué)以居家為教學(xué)環(huán)境，以互聯(lián)網(wǎng)為課堂教學(xué)信息交流載體；而線下教學(xué)以校園教室為教學(xué)環(huán)境，師生在同一空間、同一時(shí)間交互。教室是一種學(xué)習(xí)者時(shí)空受限環(huán)境，上課鈴和下課鈴就是一種同步信號，在教室里，教師邊講課邊通過觀察抬頭率就能收到反饋信號，很容易進(jìn)行同步溝通，但是在線上，無論直播還是錄播，教師同步獲得的學(xué)生反饋信息十分有限，而作業(yè)、測驗(yàn)、QQ 聊天等異步通信形式成為教師獲得教學(xué)反饋的主要手段。

（2）教學(xué)內(nèi)容粒度不同。線上教學(xué)內(nèi)容是以知識(shí)點(diǎn)為最小粒度組織；而線下教學(xué)是以教學(xué)周為最小粒度組織。教學(xué)進(jìn)度表清晰地表述了每周幾個(gè)課時(shí)，以及應(yīng)該講授哪些內(nèi)容。在線上，一段視頻就是講授一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而且一般在15 分鐘左右。

（3）教學(xué)雙方自由度不同。線上教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生的自由度較大；而線下教學(xué)活動(dòng)中教師的自由度較大。在線教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生保持了學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體地位，而教師從臺(tái)前轉(zhuǎn)移到幕后，對教學(xué)活動(dòng)操控的自由度降低，但任課教師還要承擔(dān)教學(xué)活動(dòng)的主導(dǎo)作用。

針對以上3 點(diǎn)差異，結(jié)合在疫情期間在線教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，基于目標(biāo)管理的Java 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)在線教學(xué)設(shè)計(jì)如下。

3 基于目標(biāo)管理的教學(xué)

Java 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)是實(shí)踐性以及可模仿性強(qiáng)。學(xué)習(xí)者按照學(xué)習(xí)路線，通過編輯運(yùn)行體現(xiàn)某知識(shí)點(diǎn)的源代碼例子就能理解知識(shí)點(diǎn)，再通過問題求解就能強(qiáng)化理解并達(dá)到“簡單應(yīng)用”的層次。由于學(xué)生已經(jīng)學(xué)過C 語言，具備一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，因此目標(biāo)管理的方法具有技術(shù)可行性。

目標(biāo)管理是組織參與者根據(jù)實(shí)現(xiàn)總目標(biāo)的需要，自己制訂或者主動(dòng)承擔(dān)各自的工作目標(biāo)，并在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的過程中實(shí)行自我控制[2]。目標(biāo)管理通過激勵(lì)來調(diào)動(dòng)參與者的積極性，保證實(shí)現(xiàn)總目標(biāo)，其核心就是明確和重視成果的評定，提倡個(gè)人能力的自我提高。管理過程由規(guī)劃（Plan）、分解（Divide）、執(zhí)行（Action）、檢查（Check）及優(yōu)化（Optimize）5 類活動(dòng)組成[3]，其中執(zhí)行和檢查活動(dòng)反復(fù)執(zhí)行，被優(yōu)化的對象是規(guī)劃和分解，也是迭代的過程，形成整體迭代的過程模型。

目標(biāo)管理體現(xiàn)了學(xué)生個(gè)體需求（學(xué)到知識(shí)，獲得學(xué)分）與課程目標(biāo)（讓學(xué)生能夠針對具體問題設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦驅(qū)崿F(xiàn)求解）的結(jié)合，挖掘和鼓勵(lì)教學(xué)活動(dòng)中各個(gè)參與者的自覺性、自主性和自治性，體現(xiàn)了線上教學(xué)異步溝通的特征；不同于企業(yè)中基于空間目標(biāo)分解，在線教學(xué)活動(dòng)的目標(biāo)按照時(shí)間進(jìn)行分解，教學(xué)進(jìn)度表就是目標(biāo)分解的依據(jù)，而15 分鐘左右的知識(shí)點(diǎn)就是目標(biāo)分解的最小粒度；讓學(xué)生做一次實(shí)驗(yàn)，完成一次作業(yè)就得到相應(yīng)的成績，成績的累積就是最終成績，學(xué)習(xí)活動(dòng)的累積就是個(gè)體需求目標(biāo)的完成；教師安排好學(xué)習(xí)路線和里程碑后，在教學(xué)中的主要活動(dòng)就是發(fā)現(xiàn)學(xué)生思想火花、點(diǎn)燃學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和評價(jià)學(xué)習(xí)成果。

3.1 規(guī) 劃

規(guī)劃就是定義課程目標(biāo)、按照課程進(jìn)度定義里程碑和定義檢查方法。Java 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程目標(biāo)是理解類和對象的概念，掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一般過程，能夠應(yīng)用常用的JDK API，掌握J(rèn)ava 語言常用的保留字，能夠針對具體問題設(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦驅(qū)崿F(xiàn)求解。

把這個(gè)總目標(biāo)分解成7 個(gè)子目標(biāo)：簡單的Java 程序、類和對象、繼承、異常、群集框架、輸入輸出和多線程，再把這7 個(gè)子目標(biāo)分配到本學(xué)期15 周（第16 周是考試周，結(jié)課），形成課程進(jìn)度。

定義檢查方法即定義考核辦法。線下教學(xué)的考核一直是“平時(shí)成績30%+期末考試70%”的方案。線上教學(xué)情況下，學(xué)生個(gè)體的成績主要由學(xué)習(xí)過程累積而成，只要實(shí)現(xiàn)了子目標(biāo)就獲得一部分成績，學(xué)生就得到一定的成就感。線上考核方案定義如下：完成學(xué)習(xí)視頻、單元測驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)與作業(yè)、參與討論以及參加期末考試。各部分的分值比例是單元測驗(yàn)（5%）、實(shí)驗(yàn)（30%）、作業(yè)（40%）、參與討論（5%）和期末考試（20%）。積極參與討論者可以獲得額外的加分。這樣，期末考試僅僅占20%，能夠?qū)崿F(xiàn)累積成績的效果。

在課程開始之前，不僅在MOOC 平臺(tái)上公布，還要通過騰訊課堂給學(xué)生講一遍，確保所有學(xué)生明確目標(biāo)、進(jìn)度和成績的構(gòu)成。

3.2 分 解

除了把課程總目標(biāo)分解為子目標(biāo)，還要把子目標(biāo)繼續(xù)分解成知識(shí)點(diǎn)。例如，把子目標(biāo)“類與對象”分解成如下知識(shí)點(diǎn)：類的聲明、對象的創(chuàng)建訪問及其字符串表示、當(dāng)前對象this、方法的參數(shù)傳遞、方法的返回、方法的重載、類變量和實(shí)例變量、類方法和實(shí)例方法、變量的作用域和字符串對象上的正規(guī)表達(dá)式應(yīng)用，并為每個(gè)知識(shí)點(diǎn)錄制或引用視頻教程。

子目標(biāo)的完成就是里程碑。在Java 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的在線教學(xué)中規(guī)劃7 個(gè)里程碑和100 個(gè)知識(shí)點(diǎn)。每個(gè)里程碑定義需要提交的作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及提交期限，每份作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告平均涉及14 個(gè)知識(shí)點(diǎn)。MOOC 平臺(tái)定義作業(yè)的3 個(gè)狀態(tài)：作業(yè)提交、作業(yè)批改和成績公布，狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換是由日期時(shí)間控制的，此時(shí)需要精心按照教學(xué)進(jìn)度設(shè)置作業(yè)提交時(shí)間。

每份作業(yè)按照完成題目數(shù)量評分，每份實(shí)驗(yàn)報(bào)告按照完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目情況評分。雖然MOOC 平臺(tái)上有學(xué)生觀看視頻時(shí)長的記錄，但是不作為學(xué)生成績的構(gòu)成因素，這是因?yàn)閷W(xué)生完全可以通過其他學(xué)習(xí)資源達(dá)到目標(biāo)。

3.3 行 動(dòng)

規(guī)劃和分解完成之后，相當(dāng)于劇本寫好了，此后教學(xué)活動(dòng)的主角就是學(xué)生了。學(xué)生的主要活動(dòng)是觀看視頻完成相關(guān)測驗(yàn)和作業(yè)，教師則根據(jù)測驗(yàn)和作業(yè)情況掌握學(xué)情。這個(gè)環(huán)節(jié)關(guān)鍵要考慮學(xué)生個(gè)體差異，允許學(xué)生進(jìn)度上略有不同：有的稍快些，有的稍慢些。這也是線上教學(xué)的優(yōu)勢。另外還要考慮培養(yǎng)學(xué)生的時(shí)間管理意識(shí)，首先是作業(yè)的“截止時(shí)間”，總有一部分學(xué)生忽視“截止時(shí)間”，等到發(fā)現(xiàn)無法提交作業(yè)又和老師聯(lián)系要求單獨(dú)提交。讓學(xué)生因?yàn)槌^“截止時(shí)間”而被扣分，會(huì)使學(xué)生增強(qiáng)時(shí)間觀念，學(xué)會(huì)時(shí)間管理。

從選課學(xué)生中選擇的助教（或者稱為課代表）是師生溝通的重要橋梁。教師可向助教了解視頻是否能看懂，作業(yè)量是否太大等問題。

按知識(shí)點(diǎn)組織實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和作業(yè)題目，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)至少對應(yīng)一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和一個(gè)作業(yè)題目，并且按照里程碑發(fā)布。要求在Eclipse 中完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提交源代碼。作業(yè)題目有程序設(shè)計(jì)、源代碼改錯(cuò)、閱讀代碼給出運(yùn)行結(jié)果3 種類型。題目以Word 文件形式提供下載，要求把答案寫在題目下面，仍然以Word 文件形式提交。學(xué)生作業(yè)如圖1 所示，這是某次作業(yè)中的第9 題，題目要求寫出代碼的輸出。學(xué)生以藍(lán)色文本在題目下方給出答案，并且還給出了通過該題目學(xué)會(huì)了什么。對于這樣的作答，不僅給滿分，還會(huì)給出Excellent 的評價(jià)。

圖1 學(xué)生作業(yè)

在執(zhí)行期間，任課教師通過騰訊課堂給學(xué)生講解課程目標(biāo)、里程碑和學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，提醒學(xué)生截止日期，講解作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的共性問題。個(gè)性的問題通過QQ 發(fā)起私聊解決。特別需要注意的是，任課教師要讓學(xué)生感覺到被“關(guān)注”，只要發(fā)現(xiàn)學(xué)生動(dòng)腦子了，發(fā)現(xiàn)學(xué)生查資料了，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)會(huì)引用文獻(xiàn)了，就在騰訊課堂里公開表揚(yáng)；對于同樣得滿分的作業(yè)，視情況給出不同的評語：有的學(xué)生用Good，有的學(xué)生用Excellent。教師從作業(yè)中用心感受學(xué)生的思考，學(xué)生從評語中感受到教師的關(guān)注與鼓勵(lì)，形成心與心的溝通。

3.4 檢 查

檢查工作主要通過任課教師對作業(yè)的全批全改完成。建立學(xué)生的“作業(yè)評價(jià)檔案”，在檔案中記載學(xué)生作業(yè)中值得肯定的做法或者反映出的問題。例如，喬同學(xué)“給出了參考代碼的網(wǎng)址”，李同學(xué)“解題源代碼可作為示范”，朱同學(xué)“不僅答案正確，而且給出了答案解析”，王同學(xué)“上轉(zhuǎn)型和下轉(zhuǎn)型不清楚”，馮同學(xué)“重載和覆蓋混淆”等。及時(shí)在騰訊課堂公開表揚(yáng)具有示范價(jià)值的作業(yè)，特別強(qiáng)調(diào)這些學(xué)生的名字，對本人是鼓勵(lì)；對其他學(xué)生則是帶動(dòng)。全部里程碑完成后，按照學(xué)生匯總評價(jià)信息，就形成了個(gè)體的學(xué)習(xí)畫像，把畫像反饋給學(xué)生，使學(xué)生體驗(yàn)進(jìn)步的喜悅；對于作業(yè)中個(gè)性的問題直接批改通過QQ私聊反饋給學(xué)生。本門課程選課學(xué)生115 名，一次作業(yè)批改下來需要兩天時(shí)間。

檢查作業(yè)則是整個(gè)檢查活動(dòng)的核心活動(dòng)，因?yàn)樽鳂I(yè)占總成績的40%，同時(shí)，作業(yè)也是師生溝通的手段。全批全改雖然工作量大些，但是每一份作業(yè)承載了學(xué)生的思考，對每個(gè)學(xué)生的努力做出評價(jià)是值得的付出。“發(fā)現(xiàn)、點(diǎn)燃、鼓勵(lì)和評價(jià)”是檢查活動(dòng)中所要遵循的原則。

教師還可在MOOC 平臺(tái)上查看和參與學(xué)生的討論，并對學(xué)生的討論進(jìn)行評價(jià)。通過平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)功能了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。例如，有一位學(xué)生第1 周看了0 個(gè)視頻，通過QQ了解到，學(xué)生還不知道在哪兒看教學(xué)視頻。教師應(yīng)留心QQ 群學(xué)生的討論，及時(shí)肯定一些學(xué)生提出的解決方案。

堅(jiān)決果斷地抑制抄襲行為，發(fā)現(xiàn)苗頭，立即掐斷。例如，筆者在第2 個(gè)里程碑的作業(yè)提交中發(fā)現(xiàn)了一模一樣的作業(yè)，當(dāng)即在課程的QQ 群里公布處理結(jié)果：兩位學(xué)生的本次作業(yè)成績零分。在后面的作業(yè)提交中，未發(fā)現(xiàn)一模一樣的作業(yè)。

對抱怨作業(yè)量太大的學(xué)生，則讓其降低期望，盡力做，能做多少就做多少。

3.5 優(yōu) 化

通過以上教學(xué)活動(dòng)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)一些值得優(yōu)化的地方，如學(xué)生反映很難理解“對象克隆”，那么就得重新考慮換成什么樣的例子講解這個(gè)知識(shí)點(diǎn)更容易理解些。教學(xué)目標(biāo)、知識(shí)點(diǎn)的粒度和先后關(guān)系、作業(yè)題目難度和數(shù)量、測驗(yàn)題對知識(shí)點(diǎn)的覆蓋、教學(xué)視頻、每個(gè)教學(xué)資料都會(huì)在學(xué)期末課程結(jié)束后進(jìn)行重新調(diào)整，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

4 基于目標(biāo)管理的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)主要由驗(yàn)證型的項(xiàng)目組成，目的是復(fù)習(xí)鞏固教學(xué)視頻的知識(shí)點(diǎn)。每個(gè)里程碑安排一組實(shí)驗(yàn)，一般每個(gè)知識(shí)點(diǎn)對應(yīng)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。例如，“變量的作用域”知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如下。

（1）右擊動(dòng)手實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，選擇 New | Package。在Name 文本框輸入包名objects.code_3_18，單擊 Finish 按鈕。

（2）在新建包上右擊，新建類：

（3）運(yùn)行程序。理解變量的作用域。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都為學(xué)生明確指明了實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，按照進(jìn)度發(fā)布實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，并設(shè)定提交日期，一般提交時(shí)間為下一章內(nèi)容開始之前，要求提交實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的源代碼。要注意的地方是MOOC平臺(tái)沒有“實(shí)驗(yàn)”欄目，只有“測驗(yàn)與作業(yè)”欄目，因此實(shí)驗(yàn)只能放在這個(gè)欄目中，以作業(yè)形式提交。要求學(xué)生以壓縮文件形式提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果（源代碼）。實(shí)驗(yàn)手冊是經(jīng)過加密的，學(xué)生不能進(jìn)行復(fù)制粘貼，但可以打印。以知識(shí)點(diǎn)為單位配合教學(xué)進(jìn)度安排整個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)，按照里程碑設(shè)置實(shí)驗(yàn)手冊的發(fā)布和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的提交日期。每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)5分。學(xué)生異步完成實(shí)驗(yàn)，教師在QQ 群進(jìn)行答疑。

5 結(jié) 語

以知識(shí)點(diǎn)為粒度，而不是以教學(xué)周為粒度組織教學(xué)，按照里程碑發(fā)布作業(yè)以照顧個(gè)體學(xué)習(xí)進(jìn)度差異和強(qiáng)化時(shí)間管理意識(shí)，基于作業(yè)數(shù)量和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量兼顧質(zhì)量的課程成績累積，作業(yè)全批全改結(jié)合QQ 群公開表揚(yáng)和私聊解決個(gè)性問題，根據(jù)學(xué)生對難點(diǎn)的反饋優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)的規(guī)劃、分解、執(zhí)行、檢查和優(yōu)化活動(dòng)，構(gòu)成了Java 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)在線教學(xué)的目標(biāo)管理。基于目標(biāo)管理的在線教學(xué)使得學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)明確，學(xué)習(xí)路線清晰，學(xué)習(xí)行為自主可控。里程碑內(nèi)完成師生異步溝通，體現(xiàn)在線教學(xué)特點(diǎn)，照顧學(xué)習(xí)者個(gè)性差異；里程碑間教與學(xué)進(jìn)度上同步，保障教學(xué)目標(biāo)完成。學(xué)生騰訊課堂出勤率100%，作業(yè)平均優(yōu)良率93.8%，教學(xué)秩序井然有序。通過作業(yè)完成的截止日期等要求，學(xué)生增強(qiáng)了時(shí)間管理意識(shí)；基于目標(biāo)的管理，學(xué)生充分利用了在線學(xué)習(xí)的自由度，增強(qiáng)了自學(xué)能力。例如，學(xué)生對于一些問題學(xué)會(huì)了通過查看API文檔和網(wǎng)絡(luò)搜索自己解決而不是直接問老師。問題在于：①如何引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別參考文獻(xiàn)的質(zhì)量；②如何判別代碼克隆；③如何鼓勵(lì)展示自己的成果。隨著在線教學(xué)的開展，未來計(jì)劃采用在線實(shí)驗(yàn)，更有效地應(yīng)用大數(shù)據(jù)方法收集和分析學(xué)生編程行為，更好地掌握學(xué)情，有針對性地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。