“EduCoder+直播”的梯度漸進實踐教學在程序設計課程中的探討

束紅，齊平

（銅陵學院數學與計算機學院，銅陵244061）

0 引言

新型冠狀病毒肺炎疫情使我國高等學校的教學秩序發生了很大變化，傳統的線下教學、混合式教學迅速轉變為線上教學模式。近年來，微課、MOOC、云端大學等技術的發展為此次全國范圍內線上教學的全面鋪開提供了有力支持。事實上，傳統線上教學往往強化學生課前的自主學習和課中的實體課堂教學（如翻轉課堂），對課后復習鞏固和應用遷移相對薄弱[1]，而處于課中與課后階段的實踐教學，則是強化理論知識、擴展和提升知識運用能力、培養創新思維的重要途徑。在當前疫情背景下，借助國防科技大學開發的面向計算機類課程的EduCoder 在線實踐教學平臺，結合直播的教學手段能夠實現在線實踐教學與理論教學的完美協同，能夠達到良好的預期教學效果。梯度漸進式實踐教學模式是以差異性學習需求為出發點，以培養學生創新思維、實踐動手能力為目的，提供普適性、個性化的教學服務的一種教學模式。對于計算機程序設計課程教學來說，采用這種教學模式可以兼顧學生認知水平、技術基礎、協作溝通的個體差異，分層次、分梯度地安排實驗內容，既為基礎薄弱的學生提供基本的操作、驗證性實驗，又為有一定基礎的學生提供綜合性、創新性的實驗。學生根據自身實際，合理安排實踐內容和進度，變被動學習為主動學習，有助于學生自主學習能力的培養和創新實踐能力的提高。

1 程序設計線上實驗教學的現狀及對策

實驗是計算機程序設計課程必不可少的組成部分，然而，疫情背景下，線上實踐教學由于缺乏面對面的交互無法為學生提供實時、全面地指導，嚴重影響了實踐教學的質量，主要體現在以下幾個方面：

（1）教師在線上程序設計實驗教學投入不足。當前，突如其來的疫情使得大多數教師被動適應線上教學模式，現階段，關于線上理論教學方面的探索和嘗試層出不窮，教師們借助MOOC、SPOC、雨課堂、直播等形式可以相對順利地完成理論教學從線下到線上的遷移。然而，由于受到遠程實驗教學支撐環境的限制和經驗的不足，教師們在線上實驗環節始終心有余而力不足。

（2）學生線上程序設計實驗教學參與程度不高。受前期認知水平的影響和自主學習能力的差異，學生在實驗環節的表現參差不齊，有些學生甚至沒有參加實驗。受環境限制，教師往往把實驗任務安排在課下完成，無法及時發現學生在實驗過程中的問題，另外，學生的溝通和協作意識不強，這很容易讓學生產生疑惑和孤獨感，從而逐漸對實驗環節失去興趣。

（3）線上程序設計實驗教學支撐環境的限制。目前，在線教學管理工具相對較多，但面向計算機和信息技術類專業，能提供代碼自動檢測的線上實踐教學支撐平臺數量有限，教師們對這類平臺知之甚少，“工欲善其事必先利其器”，線上實踐教學支撐平臺的使用程度直接影響線上實踐教學效果。

針對以上問題，“EduCoder+直播”的梯度漸進實踐教學模式提出以下針對措施：

①EduCoder 平臺提供代碼檢測，提供教學活動分析報告，實時反饋學生實驗和實訓的錯誤，方便教師及時掌握學生學習情況，并根據學生學習行為反饋信息調整實踐教學決策，優化學習支持服務。同時，Edu?Coder 允許實驗重復多次進行，學生可以循環訓練，有助于理論知識的重組、加工，提升實踐動手能力，培養創新思維。

②梯度漸進的實踐教學模式既提供普適性的教學服務，又滿足差異性學習需求，將個性化實踐教學落到實處，給學生提供條件、創造機會，通過實踐教學真正把在課程中學到的知識內容轉化為應對社會需求和職業發展的實踐應用能力。

③借助直播形式展開大討論，促進師生交互，解決實踐過程中遇到的問題，并進行知識的拓展和升華，提升學生的綜合素質。

2 “EduCoder+直播”的梯度漸進實踐教學在程序設計實驗中的實施策略

2.1 “梯度遞進”的實驗教學模式

（1）根據“螺旋遞進”原則，分層次重組實驗內容

由于學生的認知水平和實踐基礎的差異性，采用“一刀切”的方式設計實驗內容無疑違背了個性化教學原則。根據理論知識的相關性和層次性，加強理論知識與實踐內容的深度融合，以知識模塊的形式組織實踐內容，每一個模塊由驗證型實驗、設計型實驗和綜合型實驗組成。驗證型實驗面向記憶、理解、應用等低階學習目標[1]，加強學生對基礎知識的掌握；設計型實驗是在基礎性實驗的基礎之上變化而來，強調培養學生舉一反三的能力；綜合型實驗面向“分析、評價、創造”等高階學習目標[1]，加強學生在融會貫通基礎知識的基礎上進行實踐創新能力的培養。例如，在“排序”知識模塊中，設計4 個層次的實驗內容，分別是：

①實驗A：輸入三個數，按從小到大的順序輸出

②實驗B：在一個有序的一維數組中插入一個元素，使之仍然有序

③實驗C：將一組數據按插入排序算法排成有序序列

④實驗D：學生成績管理系統（按成績排序）

圖1 中的4 個實驗內容按“分層遞進”的原則，將程序設計環節劃分為循環漸進的多個層次，所涉及理論知識逐漸加深，逐步訓練學生從低階理解、記憶、應用到高階系統分析、系統設計等工程應用創新能力的培養[2]，從而生成“實踐智慧”。

（2）根據“梯度漸進”原則，結合分階目標合理設計線上討論話題

為進一步輔助完成線上實踐教學任務，培養學生協作學習能力，增強師生、生生溝通交流，分“兩個階段、三個層次”安排線上實踐教學的討論環節，第一個階段將學生分成若干個小組，形成group study 的學習氛圍，每個小組設定一個組長，帶領各小組成員就理論知識以及與驗證型實驗、設計型實驗相關的話題展開討論，在綜合型實驗環節，由小組成員合作完成。第二個階段由教師跟學生共同展開討論，擴展和提升理論知識與實踐動手能力。線上討論話題包含基礎性、擴展性和研究性三個層次[3]，其中，基礎性討論話題圍繞基礎知識，幫助學生完成自主學習，主要在group study中完成；擴展性討論話題就實驗內容進行提升和拓展，培養學生知識遷移能力；研究性討論話題以學習生活和社會生活中獲得的各種課題或項目設計、作品的設計與制作等為基本的學習載體，在教師的指導下，培養學生具有永不滿足、追求卓越的態度，培養學生發現問題、提出問題、從而解決問題的能力。

圖2 線上討論話題結構圖

2.2 線上實驗考核機制

“疫情”特殊時期，學生們面對超長假期，難免會懈怠、自主學習動力不足，加上線上實驗教學缺少面對面交流的便利性，為此，有必要對傳統實驗考核機制進行改革，以促進新形勢下學生線上實踐學習的熱情[4]。在實際操作環節，線上實踐教學輔助平臺EduCoder 通過多測試用例實時檢測代碼的正確性，提供了自動代碼評測的服務，方便快捷地統計學生實驗完成情況及正確率。除實操部分的考核以外，在線上討論環節，引入“參與度”和“貢獻度”兩項激勵指標[5]，將學生參與討論的“數量”與“質量”納入考核范疇，同時，設置“小組積分”，在各小組形成組間競爭的機制，有效激勵學生積極參與線上討論和學習，從而促進線上實踐教學效果。

3 “EduCoder+直播”的梯度漸進實踐教學過程中的注意事項

疫情背景下，絕大多數教師和學生被動適應在線教學，為了順利完成線下實踐教學向線上實踐教學的過渡，“EduCoder+直播”的梯度漸進實踐教學實施過程中應注意以下問題：

（1）線上實踐教學不同于在校課堂實驗的真實體驗，學生在實驗過程中遇到問題，不能及時給予指導，因此需要加強group study 中的生生交流和直播階段的師生交流，及時解決實驗過程中遇到的問題，盡可能減輕線上實驗帶來的孤獨感。

（2）程序設計課程受其課程特點影響，不同學生的基礎差異造成其接受程度差異較大，容易形成兩極分化，因此，在分配小組成員的時候，每個小組盡可能安排不同層次的學生，在group study 過程中，展開激烈討論，互幫互助，增強其協作學習，培養團隊合作精神。

（3）“EduCoder+直播”的梯度漸進實踐教學重點在平時，在設計考核方式的時候，應強調學習過程中的日常表現，重點考查通過EduCoder 平臺完成實驗情況，及group study 和直播大討論中的貢獻度和參與度。

圖3 線上實驗考核模塊圖

4 結語

新冠疫情背景下，為實現“停課不停學”目標，各高校迅速開展全面線上教學模式。在工科課程教學中，實踐環節對于教學質量有著決定性影響，然而，程序設計類課程的實踐教學在新的教學模式中效果不甚理想。因此，在全面線上教學中，對程序設計類課程實施“EduCoder+直播”的梯度漸進實踐教學刻不容緩。這種分層次、分梯度設計實踐教學內容、形式與考核的教學方式，對于缺乏實體課堂的線上實踐教學，從質量層面上保障課程理論教學和整個課程目標形成了有效支撐，緩解了全面線上教學中重理論輕實踐的現象。