基于云教學的面向對象程序設計與實踐課程混合教學模式研究

西南財經大學天府學院 郭 進 陳小寧 徐鴻雁 高玲玲 羅 丹 范佳偉

2020 年，新型冠狀病毒感染的肺炎蔓延至全國，不但給交通、旅游、餐飲、娛樂業造成了嚴重的沖擊，也給整個教育行業帶來了嚴重的影響，學生和教師在疫情嚴重的時候，不能正常在課堂上開展教學活動。但是另外一方面，這場疫情對線上教育、云教學等來講，卻是一次快速發展的機遇。

傳統高等教學模式在經過了網絡MOOC 教學模式階段后，已經發生了巨大的變大，開放化、移動化、豐富化的教學資源賦予了網絡時代鮮明的特點，但是發展后期也表現出適應性不強的劣勢。針對學生個性化的SPOC 在線課程為高等教學混合教學模式提供了更加優質的平臺。SPOC 混合教學是對MOOC 教學的有力補充和改進，教學設計考慮以學生為中心，以學生能力培養為目標。隨著大數據技術、5G 物聯網等技術的不斷革新，教學模式也將繼續進行與時俱進的變革，有移動互聯網、大數據等技術支撐的混合教學模式成了研究熱點。

一、云教學和混合教學模式

2015 年，云教學的概念首次被提出，其是基于云計算技術所開展的教學活動，教學過程以及學習行為數據都以大數據的形式呈現，并且基于大數據進行實時和科學的管理。教育部發布的《教育信息化2.0 行動計劃》標志著我國教育教學正與大數據、人工智能、移動互聯等進行深度融合，同時也為教師帶來了機遇和挑戰。

課程設計是課程建設過程中的瓶頸，也是云教學模式下如何將線上微課、慕課、智能教學平臺與線下課程教學結合，進行混合教學設計的關鍵。建構主義理論強調以學生為中心，教師是學生知識構建的輔助者，主要職責是以學生能力培養為目標，基于豐富的云教學資源和平臺為學生搭建好學習環境，設計好學習路線，通過采用混合教學模式保障學生的能力培養。

二、面向對象程序設計與實踐課程混合教學模式設計

結合學校辦學定位，計算機專業致力于培養區域和行業發展所需的應用型人才。根據面向對象程序設計與實踐課程在人才培養方案中的定位，我們建立了明確的應用型示范課程目標，以培養學生具有初步解決復雜工程問題的綜合能力。

（一）課程整體設計

課程設計了豐富的教學案例，根據軟件開發規模由小到大，對課程知識和學生能力進行工作過程重構，從程序變量定義、程序控制結構選擇、面向對象引入、交互式程序設計開發以及程序調試和異常處理進行拆解，針對簡單基礎程序開發、基礎面向對象程序開發以及簡單程序系統開發，共確定學生需要達成能力單元15 個，如下圖所示。具體的課程能力單元如下表所示。

序號 五大實施步驟 能力單元1 程序變量定義1.1 能夠使用變量進行程序設計開發1.2 能夠選擇設計合適的數據類型進行程序開發，包括類數組和接口等1.3 能夠使用或設計復雜數據類型或數據結構進行程序設計，包括集合泛型

2 程序控制結構選擇2.1 能夠使用基本程序控制結構實現程序流程2.2 能夠優化和設計復雜的程序控制流程2.3 引入多線程等實現更加復雜的程序控制3 面向對象思想引入3.1 常用類和JDK 文檔查詢3.2 類和對象的使用，能夠實現類的成員變量，構造函數，成員函數3.3 能夠應用類的封裝繼承和多態優化程序設計3.4 掌握抽象類抽象方法以及接口4 交互式程序開發輔助4.1 基本輸入輸出實現程序的交互4.2 數據的保存和讀取4.3GUI 程序設計開發5 程序調試和異常處理5.1 能夠進行程序的斷點調試，查找程序問題5.2 能夠對程序進行分析，使用條件判斷處理程序異常5.3 掌握程序異常處理方式以及自定義異常

無論是疫情期間的線上教學，還是回歸課堂的混合教學，設計和開發適合本校學生學情且形式多樣化的教學資源是重要基石。課程制定了教學大綱，實驗大綱以及課程設計大綱作為課程綱領。采用自編教材《Java 基礎案例教程》（電子工業出版社），教材也充分考慮了后期混合教學的課堂翻轉，配套PPT 以及100 多個案例源碼，完整的實驗指導和作業題庫方便對學生進行充分測評。視頻資源采用網易云課堂的馬士兵老師視頻資源，視頻內容簡短完善且支持碎片化學習。在學生程序設計能力實訓方面，采用EduCoder 平臺，除了能對學生充分進行實訓練習外，其過關式的實訓過程也可以充分激發學生熱情。

（二）混合教學模式設計

課程采用基于云教學平臺的混合教學模式，主要包括了前段分析、課程設計、課程組織。

前端分析主要包括對學習對象、教學內容以及教學環境的分析。學習對象的分析主要包括對學生的知識基礎、學習能力素質以及學習熱情等的分析；教學內容則包括了教學大綱、需要掌握的知識點的分解、學生需要掌握的能力分析；教學環境主要包括了課堂教學環境，以及基于EduCoder平臺或者SPOC 的云教學平臺。

課程設計主要包括了以知識點為基礎框架的教學資源設計，微視頻、PPT 課件、參考資料以及作業練習題等。教學大綱需要分析清楚學生通過本門課程應掌握的知識點，以及通過本門課程所鍛煉的能力和素質；教案設計過程應以學生為中心，結合課程知識點和教學環境設置設計教學過程；微視頻和PPT 以某一小知識點為載體，對這一個小問題進行講解，時間短而適中且適合學生進行碎片化學習。

課程的組織，關鍵是需要進行詳細的翻轉課堂設計。針對面向對象程序設計與實踐課程的能力單元，我們設計了豐富的案例，基于案例教學開展混合教學模式設計。課前布置每周的前期學習任務，學生學習在線視頻或者PPT，通過測驗的方式對知識點的學習情況進行檢測。課堂上實現案例的翻轉教學：（1）案例項目引入，項目驅動引入案例；（2）案例分析，對案例需要完成的任務進行分析，可以是小組的討論也可以是教師的提問等；（3）案例關聯知識，針對需要完成的任務所用到知識點，進行必要的關鍵點講授，或者根據前期同學們學習的情況進行課程翻轉講解；（4）案例實現，案例實現過程中可以是教師演示分析，也可以是師生協作完成，也可以抽查同學們翻轉完成，形式可以多樣化；（5）案例小結，針對案例實現過程中的重要知識點，或者暴露出現的問題進行案例小結，同時也對同學們的學情進行及時的反饋；（6）案例拓展，通過課后的拓展性作業練習引導學生進行探究性學習。針對課程設計項目，也采用完全翻轉的模式，布置一個比較大的項目任務，基本覆蓋所有面向對象程序設計的知識點，結合實際問題進行項目需求分析、項目設計、文檔設計、項目答辯，訓練學生基礎軟件項目開發流程。

基于EduCoder 和SPOC 平臺的評價環節呈現出多元化，學生的課程訪問次數、課件下載次數、視頻在線觀看次數、參與討論的情況等都可以作為評價依據。當然，最主要的還包括個人或者小組協同完成的作業項目、測試以及教師的評價。最終教師根據綜合評價給出本課程的量化分數。

綜上所述，云教學為混合教學提供了強有力的信息技術支撐，云教學模式下混合教學模式設計是對傳統面向對象程序設計與實踐課程教學流程的顛覆，是對課程的拓展和創新。堅持以學生為中心，以學生能力培養為目標，授之以魚不如授之以漁，結合案例驅動和混合教學模式，將對學生能力的培養提供強有力的保證和支持，更有利于課程目標的達成。