基于線上線下融合的C程序設計教學改革與實踐

胡順仿，佘玉梅，蘆俊麗，趙艷芳，馮燕彬

(云南民族大學 數學與計算機科學學院，云南 昆明 650031)

隨著移動互聯網、人工智能、云計算和大數據等為代表的現代信息技術的突飛猛進，同時平板、手機等移動終端智能設備的普及，“互聯網+”對眾多傳統行業產生了深刻的影響，也給教育教學帶來全新的變革[1].

“互聯網+教育”使教育與信息技術的深度融合，涌現出了很多網絡互動教學平臺，如雨課堂、學堂在線和智慧樹等.基于互動教學平臺，任課老師課前將帶有MOOC教學視頻、講義、練習、講解語音等預習資料發送給學生，師生間可以及時溝通交流；課堂上可以隨時講、隨時測，彈幕投稿評論，這給傳統課堂教學師生間交流互動帶來了創新的解決方案.互動教學平臺一般包含了課前、課上和課后諸多教學環節，并且提供了全過程的數據支持，可以生成個性化教學數據報表，設置自動任務提醒，讓整個教學過程更清晰[2][3].

本文針對《C程序設計》教學內容體系，采用線上線下融合的教學模式來改革教學手段和教學方法，圍繞“以學生為中心”的教學理念，以培養學生計算思維能力并能拓展應用能力的關鍵知識點或教學環節制作教學資源，根據教學設計推送給學生，賦予學生課前預習、實時課堂和課后鞏固等環節全新的體驗，基于數據驅動，開展的靈活教學活動，配合微課、翻轉課堂等教學改革方式，最大限度地釋放教與學的能量，解決課程教學中存在的問題，不斷提高教學質量，推動教學改革.

1 課程性質及教學難點

根據教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會編寫的《大學計算機基礎課程教學基本要求》，《C程序設計》相關課程是計算機、電子信息等相關專業必修的專業基礎課，數學、物理、經濟、管理等專業的公共基礎課程.在教學中使學生掌握用程序設計語言進行程序設計的思想和方法，培養學生應用計算機解決和處理實際問題的思維方法和初步能力，為后續信息技術課程的學習奠定程序設計基礎.

作為程序設計語言，C語言理論知識比較抽象，知識點繁雜，實踐性要求強，要求學生具有較強的理解和識記能力，更要求學生達到很好的學以實用的能力.但是，要在有限的課時內能夠完成課程基本知識點已不易，而距離解決實際問題還有很大的差距，會導致學生學習熱情不足，影響學習效果.

自2016年起我國高等教育以工程教育為導向，以“以學生為中心”作為教學理念，強調學生通過學習具備了什么能力[4].2018年起新工科建設要求把“面向學科辦專業”調整為“面向社會需求”辦專業[5],隨著學校人才培養目標向應用型轉型，要求加強學生實踐能力培養，目前采用的教學方式遠遠不能滿足實際需求.

2 教學改革研究現狀

近年來，教研人員為提高《C程序設計》教學質量，滿足教學要求，進行了各種探索和改革，產生了很多的教學研究成果.

在教學過程中，為激發學生的學習興趣和積極性，采用案例教學[6]、任務驅動[7]等方式，有效提高學生實踐能力.為了讓學生更好的參與到教學中，將傳統的教學課堂進行顛覆，采用翻轉課堂教學模式[8]，培養學生自主思考和自主設計能力.學科競賽注重學科實踐能力，為提升學生C語言的學科實踐應用能力，探討了基于學科競賽的課程教學模式改革與研究[9].針對課C語言課程理論知識比較抽象，內容繁雜等問題，開發了各種在線課程[10-11]，讓教與學突破了時空限制，推動學習的靈活性.隨著網絡技術，特別是移動互聯網技術的發展，在“互聯網+”的背景下，用互聯網思維重構教育的系統生態，提升了群體互動的深度與廣度，凸顯了學生的主體地位，在線學習更加便捷化和個性化，使線上線下學習深度融合.近年涌現出了很多網絡互動教學平臺，如雨課堂、智慧樹等.其中清華大學推廣的教研成果 “雨課堂”將多種教學小工具融入到PowerPoint與微信中，實現教學課前-課堂-課后多通道互動，讓課堂互動永不下線[12-13].

3 我?！禖程序設計》教學現狀分析

由于我校的民族院校辦學特殊性，生源地計算機水平參差不齊尤為突出，造成教學要求難統一、教學質量難提高[14]，同時課程教學過程中面臨課時壓縮、師資力量不足等問題，主要表現在以下方面：

3.1 課時壓縮

《C程序設計》在我校2016～2017的培養方案中學時為48學時，實際教學任務只能完成應完成教學內容的2/3.根據學校新修訂的培養方案，在以后學年中《C程序設計》的課時壓縮為32學時(16學時理論，16學時實踐操作)，若再按傳統教學方式，只能勉強完成基本概念和基本應用教學.但是學生在后續專業課程學習中，需要使用 C 語言解決相關領域實際問題.如何搭建從基礎知識到專業應用的橋梁，如何夯實用計算機解決實際問題基本功，為后續的專業課程學習打好基礎，這些都是該課程教學面臨的問題.

3.2 師資力量不足

目前，課程專任教師只有5名，每年選課學生人數在 1 400 人左右，由于師資力量不足，每位任課老師每學期擔任4～6個班的課程教學，其中大班學生人數會在130人以上，批改作業、答疑等工作也大幅度增加.

3.3 網絡平臺不能滿足教學要求

若采用學校網絡教學平臺引進的其他高校類似網絡課程授課，由于學校間學生生源地差異和學分管理不同，通過最近兩年試用情況看，還不能很好的滿足我校教學要求.首先網絡在線不能有效監督學生，如不能杜絕學生刷學時和“學霸”代考等問題；其次現有網絡教學平臺只能完成針對概念的客觀題測試，無法完成實踐操作的練習和測試.

4 教學改革與實踐目標

針對本課程教學中存在的難點和問題，項目組的老師根據教學多年的經驗和方法，進行了研究和探索，主要開展了以下工作：

4.1 開展課堂教學模式改革，實現“以學生為中心的教與學”

開展程序設計教學，目標是培養學生學會用計算機分析問題的科學思維和解決問題的方法，并將這些思想和方法靈活運用解決于實際問題.本項目將在“以學生為中心的教與學”框架下，運用雨課堂智慧教學工具達成培養學生計算思維能力和創新能力的目標.

雨課堂將多種教學小工具融入PowerPoint和微信，針對傳統課堂教學中師生互動不順暢，教學過程數據采集困難，在線教育不落地等問題，給出了智慧的解決方案.使用雨課堂，任課老師可以將視頻、語音、課件、作業、測驗等組合，定制屬于自己的教學設計，符合個人教學風格和教學進度，開展更有效的教學.教學互動示意圖見圖1.

圖1 課前-課堂-課后教學互動示意圖

1)課前 教師在推送給學生預習的課件中可以插入講義、MOOC視頻和習題等.預習材料發送后，教師可以查看各學生的學習情況，還可設置預習時間節點，提醒未完成學習任務的學生，教師可以增加講解語音進行針對性提醒或指導，讓學生邊看邊聽.

2)課堂 使用雨課堂進行課堂教學過程中，為及時掌握教學效果，教師可以在設計好的幻燈片位置給學生推題，學生在手機端收到推送的題目后需及時作答.因此，教師可以把教學內容根據需要切成不同的段，每一段結束后給學生推送相應題目，要求學生在規定時間內，選擇答案并提交，系統很快可以反饋學生回答的統計結果.這種師生間的雙向互動，及時反應了課堂教學情況，實時體現了學生對知識的掌握程度，還可以引起學生對自己學習情況的警醒，緊緊抓住學生課堂注意力.

對于比較簡單的，或者學生已經掌握了相關知識的課程內容，實行翻轉課堂的教學模式.老師布置講授任務，學生分組完成，采取自愿報名的形式選擇兩個小組進行講授，其余小組提交課程設計報告.對每個從知識的正確性全面性、內容的設計、語言組織、課件制作等方面分別打分.在講解過程中要求小組分工合作，一個人串主線，其他每人負責一個模塊.

在課程教學中，還實行課堂、實驗表現記名制.對于課堂討論積極發言，積極進行翻轉課堂講解或按時完成實驗任務的同學，給予記名，并計入平時成績，也在一定程度提高了實驗課積極性.

3)課后 教師可以給學生布置相應在課外鞏固提高的作業，從學生提交的情況，及時把握學生對知識的掌握情況.針對課后答疑建立了微信群，學生課后可以在微信群里發問，老師和其他通學都可以負責解答，有部分掌握比較好的同學多次進行過正確解答.

雨課堂對課前-課堂-課后教學數據全周期記錄，全程數據量化，及時反饋教學效果.為老師提供數據支持，可以科學分析判斷學生學習情況，動態調整教學設計.在使用雨課堂教學過程中，老師可以組合線下活動、翻轉課堂或小組合作教學，讓師生教學交融，教學相長.

4.2 認真做好課程設計，加強學生實踐能力培養

把教學內容進行合理分割碎片化，有利于學生針對每個知識點單獨反復理解，是傳統學習方式一種有力的補充.如一段 3至 8 min 的微課視頻可以講述一個知識點，學生可以利用碎片時間，隨時隨地按需學習，對較難的知識點還可以進行反復學習.但是碎片化造成知識點零散，使學生知識點孤立，缺少知識點間連接，不利于學生對課程完整知識體系的形成.為將碎片知識體系化，設計教學內容的知識結構導圖，幫助學生理解知識之間的組織關系.如圖2所示，教師可依據知識結構導圖進行知識梳理和系統化引導，學生則可依據知識結構導圖鞏固復習，使零散的知識點得以重組及系統化.

圖2 C語言知識結構部分思維導圖

如圖3所示，利用碎片化與知識結構導圖，做好課程線上教學資源，供學生在線學習.老師利用有限的線下課時完成重點難點的教學和實踐教學和實踐練習指導，以解決課時不足的問題，完成教育部高等學校計算機基礎課程教學指導中要求全部教學內容教學.

圖3 線上線下融合的實踐教學模式

4.3 改革考核方式，全面評估教學效果

從以往以期末考試為主的終結性評價轉向側重于知識考核、能力考核、計算思維能力培養為主的形成性評價.運用雨課堂根據《C程序設計》課程內容特點適時實施形成性評價，形成性評價貫穿課程始終.形成性評價不僅僅關注學生課堂上學生的知識學習，還關注學生線上以及課堂學習對課程學習的態度、方式等.同時利用現有的機考考試系統，完善題庫建設，分模塊進行線下考試，做好理論測試和實踐操作測試，全面評估學生學習效果.

舊期末總評=考勤及作業10%+期中考試20%+期末考試70%.

新期末總評=線上成績20%+翻轉課堂10%+考勤及作業10%+期中考試10%+期末考試50%.

其中，線上成績開學時在慕課平臺進行設置，以導出數據為依據進行；翻轉課堂由各小組提交的學習報告和課堂打分為依據進行計算.

圖4 考核方式對比圖

5 教學改革實施情況

2017—2018第2學期在教授《C程序設計》課程時，實踐了線上線下融合的教學模式.線上使用雨課堂、學堂在線等教學形式.線下針對教學內容使用啟發式、討論式、翻轉課堂等教學方法和實驗、課堂表現記名制等教學形式.借助雨課堂、學堂在線等平臺，最大限度地調動學生的積極性，積極參與到課前、課中、課后中來.由原來的教師一言堂模式轉換為以學為主，教為輔的模式，學教融合，寓教于樂.學生的學習熱情和主動性較以往有明顯改善，上機實驗時熟練程度有明顯加強，線下機考期末考試成績平均分提升5.5分.

在翻轉課堂實施過程中，學生的講授水平讓老師感到很驚訝，無論從知識的正確性全面性、課程內容的設計、語言的組織、PPT課件的制作還是小組的配合，都非常用心.剛進入課程時，都有課程內容的引入.介紹新知識時，還會使用貼切的比喻，使枯燥的知識更形象生動，易于理解.翻轉課堂模式給了學生一個舞臺，鍛煉了學生的語言表達能力，豐富了臨場經驗，加強了團隊合作能力，提高了全體同學的積極性和參與度.

期末考試仍然采取閉卷考試形式，在考試題目難度相當的情況下，對16-17學年下學期和本學期(17-18學年下學期)的《C程序設計》期末機考考試進行對比，如表1所示.從表中可以看出，無論從最高分、最低分、平均分，還是優秀率和及格率上，17—18學年下學期的成績都明顯好于16—17學年下學期.

表1 線下期末機考考試成績對比表

6 結語

教學中線上線下融合，結合“以學生為中心，以教師為輔導”的翻轉課堂教學模式，最大限度地調動學生的積極性，積極參與到課前、課中、課后中.針對教學內容使用啟發式、討論式等教學方法、課堂練習等教學形式，改變了以教師“教”為中心的灌輸式教學形式.采用任務驅動或問題驅動，要求學生自學有關內容，以課堂討論的形式交流和檢查學習效果.以小組為單位完成翻轉課堂任務的翻轉課堂教學模式，鍛煉了學生的表達能力、溝通能力和協作能力，使同學在課堂教學的基礎上進一步將學習的興趣延伸到了課外.學生在自主學習的過程中，獲取知識和應用知識的能力明顯提高，教師的教學能力也得到較大提升.

在改革方案實施過程中，也有下面一些問題存在，需要在今后的教學中繼續努力解決.

1) 對慕課平臺的使用過于泛化，沒有重點，學生使用的效率有待提高；

2) 由于第一次采用翻轉課堂教學模式，對學生能力把握不準，翻轉課堂的內容、時間不是很多，需進一步調整任務難度，更好地體現以學生為中心；

3) 學習小組有利于同學互相幫助，但也有抱大腿現象，有的組員不干活也能有小組分數，有的小組態度不積極，今后要考慮調整小組組隊方式以及小組內部成員成績分級；

4) 慕課平臺作為輔助教學，可有重點的布置學生進行視頻學習；翻轉課堂的設計可根據不同專業進行設計，選擇學生感興趣的內容進行.

今后，項目組將一如既往進行教學改革與實踐，加大雨課堂和學堂在線等互動平臺的有效利用，增加翻轉課堂的力度，使這樣的教學改革成為常態，讓學生喜歡課堂，享受學習，讓項目改革創新的成果在提高民族院校人才培養質量中，進一步持續發揮作用.