雨課堂和OJ教學(xué)模式在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用研究

劉 穎 薛韡 王亞麗 張 震 鹿玉紅 欒俊華

（防災(zāi)科技學(xué)院信息工程學(xué)院，河北 三河 065201）

1 引言

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目的是使學(xué)生在掌握C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本語(yǔ)法規(guī)則、基本概念的基礎(chǔ)上，逐步培養(yǎng)學(xué)生建立編寫程序設(shè)計(jì)的思維和掌握編寫程序的方法。C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)是語(yǔ)法規(guī)則繁多瑣碎，基本概念抽象，對(duì)部分學(xué)生尤其是沒(méi)有建立編程思維的學(xué)生來(lái)說(shuō)難度較大。此外，由于傳統(tǒng)理論教學(xué)以老師的講解為主，沒(méi)有以學(xué)生為中心，學(xué)生很容易產(chǎn)生厭學(xué)心理。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，實(shí)驗(yàn)課僅能完成基礎(chǔ)編程的訓(xùn)練，遇到實(shí)際問(wèn)題，學(xué)生往往不知如何下手，容易產(chǎn)生畏難情緒，從而喪失學(xué)習(xí)的興趣和自信心。因此，利用當(dāng)前種類繁多的課程資源平臺(tái)對(duì)該課程開展理論與實(shí)驗(yàn)的教學(xué)安排能夠有效排除這些弊端。

2 研究的意義

（1）有助于提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

學(xué)生為了完成相關(guān)工作任務(wù)，在教師監(jiān)督下，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，充分利用雨課堂中和OJ 平臺(tái)上的線上資源自主學(xué)習(xí)、動(dòng)手編程，有助于提升學(xué)生的自主和探究能力。

（2）以教師為中心向以學(xué)生為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變

雨課堂的教學(xué)模式課堂上強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，學(xué)生從被動(dòng)參與變成主動(dòng)參與，從以教師為中心向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變。且在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)線上預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)資源的方式，掌握了C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本語(yǔ)法規(guī)則，因而教師有更多的時(shí)間在課堂上分析實(shí)際案例，通過(guò)對(duì)實(shí)際案例的分析與講解，既激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，又提高了學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

（3）有利于幫助學(xué)生建立編程思維，提高學(xué)生的編程水平

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是以培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，平時(shí)多練習(xí)編寫程序能幫助學(xué)生建立編程思維，提高編程能力。傳統(tǒng)的教學(xué)方式，學(xué)生做的程序練習(xí)題目數(shù)量極其有限，而且通過(guò)老師評(píng)判才知正誤。很多情況下教師都不能及時(shí)給出評(píng)判，由于不能及時(shí)得到評(píng)判結(jié)果，也會(huì)使學(xué)生逐漸喪失探索的興趣。OJ網(wǎng)上在線判題系統(tǒng)中有大量的編程題目，通過(guò)教師推送給學(xué)生，學(xué)生做完題目，判題系統(tǒng)馬上反饋正誤，正確時(shí)學(xué)生的自信心得到提升，錯(cuò)誤時(shí)也可以使學(xué)生及時(shí)得知自己的問(wèn)題所在并及時(shí)糾正。這樣的反復(fù)實(shí)踐使學(xué)生的編程能力得到了加強(qiáng)，編程水平得到快速提升。

3 基于雨課堂+OJ的教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 基于雨課堂的理論課程設(shè)計(jì)

雨課堂是清華大學(xué)和學(xué)堂在線共同推出的新型智慧教學(xué)解決方案。學(xué)生可以使用電腦和手機(jī)登錄學(xué)習(xí)。教師則可下載雨課堂插件安裝到電腦，在電腦端PPT 上編輯雨課件，發(fā)布課前預(yù)習(xí)課件或視頻資源，在課堂中使用雨課堂進(jìn)行授課，學(xué)生通過(guò)彈幕或投稿進(jìn)行互動(dòng)；課后教師可以通過(guò)雨課堂進(jìn)行習(xí)題作業(yè)、試卷的布置等。教師也可以使用手機(jī)發(fā)布資源、查看課堂情況。雨課堂能實(shí)現(xiàn)課前、課中、課后的全覆蓋[1]。雨課堂能夠把傳統(tǒng)課堂和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)結(jié)合起來(lái)，教師在教學(xué)活動(dòng)中起引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控和管理的作用，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和參與性，把學(xué)生吸引到課堂中來(lái)?；谟暾n堂的混合式教學(xué)模式的構(gòu)建主要從課前、課中、課后三個(gè)步驟對(duì)教學(xué)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。如圖1所示。

圖1 理論課教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

（1）課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)可以推送公告、預(yù)習(xí)的課件、例題案例及預(yù)習(xí)的視頻等；可以通過(guò)公告告知學(xué)生本周或本節(jié)課主要內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)、預(yù)習(xí)課件或視頻的主要內(nèi)容等。公告內(nèi)容可以以提問(wèn)方式或案例引入，引起學(xué)生的對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)本節(jié)課的印象。預(yù)習(xí)課件、案例或者視頻中可以穿插練習(xí)題用于鞏固知識(shí)點(diǎn)，也可以考查學(xué)生們預(yù)習(xí)的效果，作為教師講課內(nèi)容的預(yù)判，可以幫助教師有針對(duì)性地開展教學(xué)。

（2）課中授課環(huán)節(jié)

在課中授課環(huán)節(jié)，教師可以開啟語(yǔ)音或者視頻直播，雨課堂可以錄制教師聲音和桌面攝像視頻，便于學(xué)生課后看課程回放。在講課中可以開啟彈幕，學(xué)生隨時(shí)在線提問(wèn)，也可以用于組織分組討論，促進(jìn)學(xué)生積極參與交流。在講解完某個(gè)知識(shí)點(diǎn)后可以布置互動(dòng)練習(xí)題，及時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行訓(xùn)練鞏固，學(xué)習(xí)在線答題完畢，教師及時(shí)得到這個(gè)題目的正確率，據(jù)此了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)調(diào)整。

（3）課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)

課后教師給學(xué)生推送完整的課堂同步回放、教學(xué)課件等，讓學(xué)生能對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，同時(shí)給學(xué)生發(fā)布課后習(xí)題，對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行鞏固、查缺補(bǔ)漏，而教師通過(guò)學(xué)生課后習(xí)題完成情況的反饋，及時(shí)了解學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握情況，便于教師在下次教學(xué)前做好準(zhǔn)備。習(xí)題課件還可以實(shí)現(xiàn)錄音講解，實(shí)現(xiàn)同步答疑解惑。

3.2 基于OJ的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

Online Judge系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱OJ）是在線的判題系統(tǒng)。系統(tǒng)可以根據(jù)事先編輯好的多組測(cè)試用例對(duì)用戶提交的程序源碼進(jìn)行在線編譯、執(zhí)行及評(píng)判，并給出評(píng)判的結(jié)果。目前著名的OJ系統(tǒng)國(guó)外有RQNOJ、URAL等，國(guó)內(nèi)有北京大學(xué)題庫(kù)系統(tǒng)、浙江大學(xué)題庫(kù)系統(tǒng)、電子科技大學(xué)題庫(kù)系統(tǒng)、杭州電子科技大學(xué)題庫(kù)系統(tǒng)等[2]。我們選用的是免費(fèi)的EduCoder 平臺(tái)(現(xiàn)改名為頭歌)，EduCoder 是開放的在線實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，提供多達(dá)12000 個(gè)教學(xué)資源，650 多門在線開放課程，有超過(guò)1000 所高校使用，為專業(yè)教學(xué)提供課堂、實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)等全面在線支持與教學(xué)服務(wù)。頭歌界面如圖2所示。

圖2 頭歌實(shí)踐平臺(tái)界面圖

利用OJ 學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可以動(dòng)手編寫大量的程序，通過(guò)即時(shí)評(píng)測(cè)，可以及時(shí)得到程序的正誤反饋，通過(guò)反饋信息及時(shí)修正，學(xué)生可以在這種不斷試錯(cuò)不斷修正結(jié)果的過(guò)程中，提高利用計(jì)算機(jī)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，有助于培養(yǎng)編程思維，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，同時(shí)也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師可以隨時(shí)查看學(xué)生的實(shí)踐情況，提高了工作效率和準(zhǔn)確性[2]。針對(duì)平臺(tái)的教學(xué)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

（1）課前布置

在開課前先創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)課程，建立班級(jí)，將生成班級(jí)的二維碼提前發(fā)給學(xué)生，學(xué)生注冊(cè)后加入班級(jí)。在每節(jié)實(shí)驗(yàn)課前根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排，在平臺(tái)上選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及項(xiàng)目，可從知識(shí)點(diǎn)和難易程度等方面來(lái)選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也可以自己加入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；然后進(jìn)行任務(wù)發(fā)布，發(fā)布的時(shí)間正好是上實(shí)驗(yàn)課時(shí)間。每個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)都由若干個(gè)具體的編程題目構(gòu)成，根據(jù)難易度排列，對(duì)選擇的實(shí)驗(yàn)任務(wù)可以分配分?jǐn)?shù)比例。在系統(tǒng)中完成一個(gè)編程任務(wù)，就稱為通過(guò)一關(guān)，類比游戲中的通關(guān)一樣。通關(guān)后有得分顯示。

（2）課中實(shí)驗(yàn)

上課前，教師首先講解本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)所有知識(shí)點(diǎn)及注意事項(xiàng)；然后學(xué)生登錄EduCoder網(wǎng)站，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)關(guān)卡。每完成一個(gè)編程任務(wù)，EduCoder進(jìn)行在線編譯，指出程序語(yǔ)法錯(cuò)誤，學(xué)生改正后，如果編譯通過(guò)，還可以根據(jù)提前設(shè)定的測(cè)試集判斷程序的邏輯性，測(cè)試運(yùn)行結(jié)果是否正確。如果某個(gè)測(cè)試集錯(cuò)誤，學(xué)生根據(jù)提示檢查程序，再次編譯驗(yàn)證，直至所有測(cè)試集正確，方可進(jìn)入下一關(guān)，直至所有實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成。這種在線編程的評(píng)分結(jié)果可即時(shí)顯現(xiàn)，學(xué)生可以馬上驗(yàn)證程序是否正確，能實(shí)時(shí)得到評(píng)測(cè)結(jié)果和最新排名，并根據(jù)OJ 平臺(tái)的參與度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。教師不但可以在教室中隨時(shí)輔導(dǎo)，而且可以通過(guò)平臺(tái)在線監(jiān)測(cè)功能，查看同學(xué)們是否開始任務(wù)及任務(wù)完成情況，也可以進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，給學(xué)生更多的反饋與鼓勵(lì)。在線監(jiān)測(cè)情況如圖4所示。

圖4 在線監(jiān)測(cè)界面

（3）課后鞏固

在課外教師可以利用平臺(tái)布置編程作業(yè)，通過(guò)系統(tǒng)在線評(píng)判，學(xué)生能很快得到反饋結(jié)果，并查看自己各個(gè)作業(yè)的統(tǒng)計(jì)信息，根據(jù)完成時(shí)間、工作效率及調(diào)試的次數(shù)了解自己的薄弱環(huán)節(jié)，再有針對(duì)性地復(fù)習(xí)鞏固。如圖5所示。

圖5 學(xué)生查看實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成情況

4 成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)

建立以注重過(guò)程考核與期末考核并重的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系，平時(shí)成績(jī)與期末成績(jī)比例為1:1，即平時(shí)成績(jī)占50%，期末成績(jī)占50%。平時(shí)成績(jī)的一部分來(lái)源于雨課堂的預(yù)習(xí)作業(yè)（5%）、課中互動(dòng)答題（5%）、平時(shí)測(cè)試（20%）及課外作業(yè)成績(jī)（10%），另一部分來(lái)源于OJ 平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)成績(jī)（10%），共計(jì)50%。平時(shí)成績(jī)主要體現(xiàn)在對(duì)平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)，期末考核采用上機(jī)操作的考核方式，考察學(xué)生的動(dòng)手能力和編程能力。

5 結(jié)語(yǔ)

本文在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程引入雨課堂+OJ的教學(xué)模式，理論課教學(xué)時(shí)使用雨課堂，實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入OJ 系統(tǒng)，能有效實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)課后復(fù)習(xí)、線上判題線下輔導(dǎo)、理論實(shí)踐全方位結(jié)合的教學(xué)方式，成功將編程環(huán)節(jié)融入學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)中，有效提高教學(xué)效率。