基于課堂派和PTA的混合式教學實踐與探索

何穎剛 鄭如濱 葉曉紅 夏麗麗 王宇

摘? 要：針對新工科建設對人才培養的需求，基于課堂派和PTA雙平臺，對C語言程序設計課程展開混合式教學改革。利用課堂派平臺豐富的教學資源、教學工具，結合PTA平臺的OJ系統優勢，設計課前、課中、課后混合式教學模式，訓練和提高學生程序設計能力和計算思維能力。實踐表明，基于課堂派和PTA平臺的混合式教學模式能有效激發學生學習興趣、增強學習主動性和積極性，顯著提升教學效果、教學質量，為今后其他程序設計類課程改革的探索提供有價值的借鑒。

關鍵詞：混合式教學;課堂派;PTA;C語言程序設計

中圖分類號：TP39;G642? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）23-0183-04

Practice and Exploration of Blended Learning Mode Based on Ketangpai

and PTA Platform

HE Yinggang1， ZHENG Rubin2， YE Xiaohong1， XIA Lili1， WANG Yu1

（Chengyi University College， Jimei University， Fujian? 361021， China; 2.College of Computer Engineering， Jimei University， Xiamen? 361021， China）

Abstract： According to the requirements of talent training in the construction of new engineering， based on the dual platforms of Ketangpai and PTA， the blended teachihng reform of C language programming course is carried out. Making use of the rich teaching resources and teaching tools of the Ketangpai platform， combined with the OJ system advantages of PTA platform， design the blended learning mode before， during and after class， train and improve students’ programming ability and computational thinking ability. Practice shows that the blended learning mode based on Ketangpai and PTA platform can effectively stimulate students’ learning interest， enhance their learning initiative and enthusiasm， significantly improve teaching effect and teaching quality， and provide valuable reference for the exploration of other programming course reform in the future.

Keywords： blended learning; Ketangpai; PTA; C language programming

0? 引? 言

隨著人工智能、大數據、物聯網等新一輪科技和產業興起和發展，加快培養新興領域工程科技人才勢在必行。近年來教育部大力推進全國高校“新工科”建設，2017年2月18日，教育部在復旦大學召開了高等工程教育發展戰略研討會，會議達成了“復旦共識”[1]。2017年4月8日，教育部在天津大學召開新工科建設研討會，發布了“天大行動”[2]建設行動路線。2017年6月12日教育部發布《新工科研究與實踐項目指南》，指南中要求以一流人才培養、一流本科教育、一流專業建設為目標，以實施“卓越工程師教育培養計劃2.0版”為抓手，把握工科的新要求、加快建設發展新興工科，持續深化工程教育改革，培養德學兼修、德才兼備的高素質工程人才[3]。新工科建設要求高校更新人才培養體系，探索和建設新的課程結構、新的教學方法、新的教學內容。

C語言程序設計課程是軟件工程專業基礎必修課，課程目標培養學生良好的程序設計技能和計算思維能力，培養分析和解決實際工程問題能力，并為后續專業課程的學習打下良好的基礎。因此，研究和探索新的課程教學和方法，提高課程學習效果，對于新工科背景下的軟件工程專業建設具有重要的意義。

慕課MOOC（Massive Open Online Course）即大規模開放在線課程，是一種教育受眾面廣（大規模）、開放的、基于互聯網技術的在線課程[4]。眾多高校教師不斷在探索基于慕課的新教學模式，例如，李娟、高麗平[5]在教學實踐中提出“SPOC+OJ系統”的混合教學模式，實現了“翻轉課堂”，提高了學生學習興趣和學習效果。王達、張坤[6]等將雨課堂應用于數據結構課程教學中，設計三段式導學模式，提高了教學質量。李穎[7]等基于“超星學習通”APP，探索了混合式教學改革，也取得了不錯的教學效果。

本文通過在C語言程序設計課程中引入課堂派互動教學平臺和浙江大學自主研發的OJ系統——PTA，實現混合式教學。利用互聯網思維重構教學方法、貫通教學過程，通過OJ系統競賽式程序設計實驗激發學生學習興趣，培養學生自主學習能力，提高教學效果和學習質量。同時，基于雙平臺的教學架構解決了傳統教學方法單一、實驗過程監控不足、成績評價體系簡單等問題，對提高教學效率、提升教學效果具有積極的意義。

1? 課程教學現狀

C語言程序設計課程是一門理工科類專業均開設的專業基礎課，課程知識點繁多、教學難度大，同時具有很強的實踐性要求。課程對于培養學生計算思維能力、邏輯思維能力、問題求解能力和基本編程能力具有重要的影響。傳統的課程教學主要在課堂內完成，以教師講授、操作示范、學生練習、教師輔導為主要形式[8]。傳統教學模式存在“重知識、輕技能、重語法、輕思維”的弊端，課程之間無法達到無縫銜接[9]。難以培養學生建立編程思想、難以把實際問題轉化為數學模型、難以應用解決實際問題[10]。單一的教學形式和枯燥的理論講解，難以調動學生學習的積極性。教師在教學過程中花費大量的時間，卻無法有效提高學生學習興趣。學生雖然學習了語法規則和一些算法，但是遇到實際問題或復雜問題，依然無法編程解決。此外，傳統的實驗課上教師需要面對的是幾十位學生。由于學生學習能力存在差異，實驗過程中常常會遇到很多問題，需要老師幫助調試和知道。因此，實驗課上教師工作量巨大，常常為了個別學生的程序調試、查錯，而耽誤了對大多數學生的輔導。傳統的教學方法已經不能滿足新工科建設對于課程的要求，課程的教學模式需要進行改革。

2? 基于課堂派和PTA平臺的混合式教學模式設計

課程組在課堂派和PTA平臺上建設“C語言程序設計”在線課程和在線實驗，并在我院軟件工程專業本科生開展雙平臺混合式教學改革實踐，混合式教學模式設計如圖1所示。借助圖中左右兩側的課堂派和PTA雙平臺，將課前、課中、課后學習過程有機聯系起來，開展靈活和高效的教學過程，基于課堂派和PTA平臺的混合式教學模式如圖1所示。

（1）課前預習。課程組首先根據工程教育標準，將課程知識點和能力要求，細分到每節課程的授課內容中，針對能力要求，分為理解、掌握、運用三個層次，然后根據知識點和達成目標，編排預習視頻、課堂互動課件、PTA實驗題目集和課后練習等。課前通過課堂派向學生手機微信推送預習任務，并統計預習人數、任務完成數等數據。

（2）課中學習與實踐。教師首先進行30～40分鐘的知識講解，講授核心內容，并通過課堂派搶答、互動答題、隨機點名答題等功能，與學生進行翻轉課堂互動教學。然后在PTA平臺發布約30分鐘的實驗任務，實驗任務題目由易到難、層層遞進，從基礎語法到設計算法讓學生在分析問題、設計算法、代碼實現的循環實踐過程中，不斷編程、調試、改進，逐步掌握理論、語法，培養程序設計思想和計算思維能力。

在學生編程的同時，教師通過如圖2所示的PTA平臺代碼提交列表查看功能，可從題目和學生兩個維度，實時監控學生提交代碼的次數、代碼測試通過與否、獲得分值、代碼運行狀況等等。通過對代碼質量的監控實現對學生編程技能的客觀評價，使得教師能夠把握班級每位同學的學習效果。PTA平臺OJ系統對于代碼提交運行結果，分為“編譯錯誤、部分正確、格式錯誤、運行超時、運行時錯誤、答案正確等多種類型，教師通過點擊學生提交的錯誤代碼，還可發現普遍存在的問題，匯總和分析后，在輔導和答疑階段進行統一說明，從而提高課堂答疑的針對性，實現對全體同學的有效指導。

課堂教學最后階段，教師對OJ習題進行約15分鐘的講解和答疑。通過如圖3所示的PTA平臺的習題集“排名”功能，教師可了解學生對題目解答進度和得分情況，將精力放在針對難點的評析，提高課堂效率。通過排名頁面，教師還可以發現學習懈怠同學，并進行督促。此外，排名功能提供了一種模擬ACM競賽的場景，由于每道題目具有測試點，通過測試點可獲一定分值，提交代碼后，學生可實時看自己的排名，并籍由排名高低可獲得參加競賽般的滿足感，進而提高學習的積極性。

（3）課后練習鞏固。教師通過發布課堂派自測、PTA作業，讓學生對課堂知識進行鞏固。借助PTA平臺試卷分析功能，教師可以從知識點得分、得分率分布、人數分布等多個維度，掌握學生對該次課程知識點掌握情況，并為后續課程的改進和開展，進行合理的規劃。

3? C語言程序設計課程建設

3.1? 課堂派平臺課程資源建設

課堂派是由北京愛課互動科技有限公司開發的一款在線課堂管理平臺，集在線直播教學、課堂互動、實時測評、協同備課、作業和練習、成績管理、教學數據分析等多重功能為一體。目前，全國包括北京大學、中國人民大學、復旦大學、廈門大學等6 000多所學校正在使用“課堂派”[11]。基于課堂派的教學活動組織安排，主要集中于課前和課后階段。課前，教學小組教師根據教學大綱和要求，精心選取省級精品課程配套教材。詳細制定教學計劃，設計編排每節課知識點，制作教案和互動課件，并通過課堂派題庫功能，按照章節和知識點建設題庫。在線課程資源如圖4所示，包含課程簡介、互動課件、題庫、參考資料、課堂錄像、作業、試卷、互動答題等等。

3.2? PTA平臺課程資源建設

Online Judge系統（簡稱OJ）是基于網絡技術的在線測評系統，最初在ACM-ICPC國際大學生程序設計競賽中用于自動判題。國內不少大學均建立或開發自主OJ平臺，其中運用最廣泛的OJ系統屬浙江大學PTA平臺。程序設計類教學輔助教學平臺（Programming Teaching Assistant， PTA）是浙江大學國家級程序設計系列課程教學團隊與網易公司、杭州百騰教育科技有限公司合作推出面向高校和社會的程序自動評測、開放式的教學輔助平臺。PAT平臺提供了判斷題、選擇題、填空題、編程題和主觀題等多種類型題型的支持，并可按知識點和難易度進行題目分類。在創建題目時，教師可輸入題目描述、分值、難度、解題報告，并可以通過設定多組測試數據，從多方面對學生的答題代碼進行驗證。由于學生提交的答題代碼很少一次可以通過所有測試點，因此，很多學生編程中的一項樂趣和挑戰就是研究思考如何修改代碼以通過所有測試點。同時，教師利用系統自動測評功能，大大減輕了批改學生代碼的工作量，使得教師可以將更多的精力集中在教學上，提高課堂教學效率。

程序設計基礎課程的目標重點在培養學生的程序設計能力、利用程序解決實際問題的能力。因此，在實驗課前，根據實驗任務和知識點，在題庫中精心挑選編程題、函數題，按由易到難、由基礎理論實踐到工程問題解決的順序進行組卷，從而達到循序漸進鍛煉學生編程技能和計算思維能力的目的。PTA平臺的創建題目集功能為教師統一備課、選題、組卷提供了極大的幫助。此外，教師可使用分享碼，將題目集分享給同課程組教師，從而實現教學小組備課、資源共享，極大減輕教師工作量。

3.3? 課程考核評價方式

基于雙平臺的課程教學方式需要與之相匹配的考核方式。考察教學改革成效，應當從課程全過程分析學生每次課堂學習效果、實驗作業成績。傳統課程考核方式以期末考試為主，缺乏對過程性、形成性的評價。使得學生依賴于考前進行突擊復習，死記硬背語法格式等，沒有真正形成程序設計能力和計算思維能力。因此，設計基于全要素、過程性的教學考核方案也是本次課程改革的重要目標之一。本次教學改革考核評價由三部分組成：期末考試占60%，實驗和作業占25%，平時成績占15%（包括考勤、課堂互動、課堂表現等等）。

4? 教學效果分析

以本校軟件工程專業為研究對象，采用問卷調查的形式調研課堂派+PTA混合式教學的效果。在2019和2020級班級中發放了50份調查問卷，回收有效問卷50份，調查結果顯示92%的同學認為PTA程序設計實驗平臺對C語言程序設計的學習非常有幫助，86%的同學認為課堂派平臺在增加課堂互動、提高課堂注意力、提升課堂學習質量效果顯著。90%的同學認為課堂派+PTA的混合式教學，對學習的幫助優于使用單一的課程平臺。實踐證明，采用基于雙平臺混合式教學，學生的學習興趣、學習意愿、信心和能力得到了明顯的提高。同時，參加大學生程序設計競賽的人數和獲獎等級逐年提升。

5? 結? 論

相比于傳統教學模式和使用單一平臺教學模式而言，基于課堂派和PTA平臺的C語言程序設計課程混合式教學模式實踐，激發了學生學習的興趣，提升學習效果;使得教師能夠更加靈活的組織和管理教學全過程，提高了教學效率，提升了教學質量。教學模式對開展一流本科課程建設，樹立課程建設新理念，推進課程改革創新有著參考意義。

參考文獻：

[1] 教育部高教司.“新工科”建設復旦共識 [EB/OL].（2017-02-18）.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201702/t20170223_297122.html.

[2] 教育部高教司.“新工科”建設行動路線（“天大行動”） [EB/OL].（2017-04-08）.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[3] 教育部高教司.新工科建設形成“北京指南” [EB/OL].（2017-06-10）.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201706/t20170610_306699.html.

[4] 林雙泉.國內高校MOOC建設與教學的反思 [J].集美大學學報（教育科學版），2020，21（5）：49-54.

[5] 李娟，高麗平.基于SPOC+OJ系統的C語言混合教學模式探索與實踐 [J].工業和信息化教育，2017（1）：53-57+63.

[6] 王達，張坤，蘭義華.基于“雨課堂”的“數據結構”課程中師生互動教學模式的研究 [J].南陽師范學院學報，2021，20（1）：71-76.

[7] 李穎，鄭新旺，王敏，等.“MCU原理與應用”課程混合式教學改革——基于“超星學習通”的 APP教學軟件 [J].集美大學學報（教育科學版），2020，21（2）：82-87.

[8] 林忠.基于雨課堂和OJ系統的程序設計類課程教學方法設計 [J].現代計算機（專業版），2018（20）：68-71.

[9] 陳卓艷，仇麗青.基于在線開放課程+OJ的程序設計類課程教學模式探索與實踐 [J].軟件，2020，41（4）：282-285.

[10] 李小玲，魏建國，袁繼敏.新工科背景下基于OBE的《C語言程序設計》課程建設 [J].攀枝花學院學報，2020，37（5）：103-107.

[11] 田小梅，劉汗青，余孝忠.“課堂派”網絡教育平臺在技校翻轉教學中的實踐與思考 [J].衡陽師范學院學報，2020，41（6）：35-39.

作者簡介：何穎剛（1981—），男，漢族，福建漳州人，講師，碩士，研究方向：機器學習、圖像處理、人工智能。