基于智慧課堂的高級語言程序設(shè)計課程教學(xué)研究

陳嵐 屈磊 張紅偉

摘? 要：以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧課堂較傳統(tǒng)課堂有著明顯優(yōu)勢，本文介紹了智慧課堂的概念及程序設(shè)計課程的特點，構(gòu)建了基于優(yōu)慕課教學(xué)平臺的高級語言程序設(shè)計的智慧課堂教學(xué)模式，闡述了基于智慧課堂的高級語言程序設(shè)計的教學(xué)活動設(shè)計和多元化的教學(xué)評價體系。教學(xué)效果表明，智慧課堂可提供豐富的學(xué)習(xí)資源、全面的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析、實時的學(xué)習(xí)效果反饋，能夠?qū)崿F(xiàn)“以學(xué)生為中心”、高效、智能、個性化的課堂教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行自主性學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：智慧課堂? 程序設(shè)計? 優(yōu)慕課教學(xué)平臺? 學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）06（a）-0134-03

Teaching research of High-level language programming course based on Smart Class

CHEN Lan? QU Lei? ZHANG Hongwei

（School of Electronics and Information Engineering， Anhui University， Hefei， Anhui Province，

230601? China）

Abstract： Smart class based on information technology has obvious advantages over traditional class. This paper introduces the concept of smart class and the characteristics of high-level language programming course， and constructs a smart class teaching mode of high-level language programming course based on Youmooc teaching platform. This paper expounds the teaching activity design and diversified teaching evaluation system of high-level language programming based on smart class. The teaching effect shows that： smart class can provide rich learning resources， comprehensive learning data analysis， real-time learning effect feedback， can achieve "student-centered"， efficient， intelligent， personalized classroom teaching， and can help to cultivate students' autonomous learning and inquiry learning.

Key Words： Smart class; Programming; Youmooc teaching platform; Learning data analysis

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，傳統(tǒng)的教學(xué)方式面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)教學(xué)方式中，教師往往根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行授課，無法對教育教學(xué)活動和學(xué)生的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行完整且精確的收集、分析和反饋，而實現(xiàn)信息技術(shù)和教育教學(xué)深度融合，是教育信息化的關(guān)鍵和發(fā)展方向。

智慧課堂是以“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維方式，借助大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)打造的智能、高效的課堂，其實質(zhì)是基于動態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析和“云、網(wǎng)、端”的運用，實現(xiàn)教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、評價反饋即時化、交流互動立體化、資源推送智能化，創(chuàng)設(shè)有利于協(xié)作交流和意義建構(gòu)的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過智慧的教與學(xué)，促進(jìn)全體學(xué)生實現(xiàn)符合個性化成長規(guī)律的智慧發(fā)展。

高級語言程序設(shè)計是理工類本科生的必修基礎(chǔ)課程之一。學(xué)生的程序設(shè)計基礎(chǔ)知識水平和編程水平參差不齊以及對問題的理解呈現(xiàn)多元化等現(xiàn)象，貫穿在教學(xué)的整個過程中，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合能力、探索個性化的教學(xué)模式尤為重要。本文以當(dāng)前的智慧課堂教學(xué)模式為基礎(chǔ)，依托清華大學(xué)優(yōu)慕課教學(xué)平臺實現(xiàn)對課前—課中—課后全過程的動態(tài)數(shù)據(jù)收集和分析，探索基于智慧課堂的高級語言程序設(shè)計課程的教學(xué)研究與應(yīng)用。

1? 智慧課堂教學(xué)模式的構(gòu)建

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師是課堂教學(xué)的中心，課堂教學(xué)的側(cè)重點是對教材知識點的講授[1-2]。學(xué)生被動地接受教師講述的學(xué)習(xí)內(nèi)容，課堂上的互動性較差，且教師更多是按照自己的教學(xué)經(jīng)驗來授課。通過翻轉(zhuǎn)課堂的改革，教學(xué)的中心由教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生，除了進(jìn)行教材知識點的講授，翻轉(zhuǎn)課堂要求學(xué)生在上課前或者課外觀看教師提供的微課視頻，對學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性提高了要求，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性有所提高，但是“灌輸式”的教學(xué)方式只是從課中轉(zhuǎn)變到了課前，教師仍然按照自己的教學(xué)經(jīng)驗授課，而沒有更多地考慮到學(xué)生自身的學(xué)習(xí)能力和實際水平。智慧教學(xué)模式則在翻轉(zhuǎn)課堂的基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大的變革，利用信息技術(shù)和教學(xué)平臺作為教學(xué)的有力輔助，學(xué)生成為課堂教學(xué)的中心，除了以學(xué)生為中心外還注重對學(xué)生實踐能力進(jìn)行培養(yǎng)，信息化的教學(xué)平臺提供了豐富的學(xué)習(xí)資源供學(xué)生選擇，學(xué)生可根據(jù)自己的喜好和實際水平自主選擇學(xué)習(xí)資源，進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。智慧課堂可以實時收集教學(xué)活動全過程的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)作為教師進(jìn)行教學(xué)時間分配與教學(xué)活動安排的依據(jù)，有助于教師針對學(xué)生的實際情況，開展個性化教學(xué)，高效地完成教學(xué)任務(wù)[3-4]。

智慧課堂教學(xué)模式的設(shè)計包括課前、課中和課后3個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)中都進(jìn)行了充分的師生互動，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究學(xué)習(xí)能力。采用“云+端”的服務(wù)模式，通過云計算、云存儲和云服務(wù)等為課前、課中、課后3個教學(xué)環(huán)節(jié)提供信息服務(wù)支持[5]，通過采集動態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、及時匯總與分析實現(xiàn)全方位的教學(xué)互動和反饋，體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，實現(xiàn)了智能、高效的智慧教學(xué)模式。

清華大學(xué)優(yōu)慕課教學(xué)平臺是一款功能齊全的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，可為課前、課中、課后3個教學(xué)環(huán)節(jié)提供全面、詳盡的動態(tài)數(shù)據(jù)收集和分析。

教師可以在平臺上通過教學(xué)管理、課程建設(shè)和學(xué)習(xí)分析等模塊完成智慧課堂的構(gòu)建。在教學(xué)管理模塊，教師可以維護(hù)課程信息、發(fā)布課程通知、進(jìn)行郵件答疑。在課程建設(shè)模塊，教師可以提供課程的基本信息，如課程介紹、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷和教師信息等內(nèi)容供學(xué)生了解課程和教師的基本情況。教師可以按照章節(jié)來發(fā)布導(dǎo)學(xué)信息、視頻講解、課程作業(yè)、隨堂測試、課后測試和問卷調(diào)查，還可以針對學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題開展線上討論答疑，突破線下教學(xué)時間的限制，給生生互動和師生互動提供線上平臺，保證及時解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。在學(xué)習(xí)分析模塊，教師可以按照課程統(tǒng)計查看全體學(xué)生瀏覽學(xué)習(xí)資源的時間和次數(shù)，完成對全體學(xué)生作業(yè)和測試的統(tǒng)計分析，有助于教師總體把握班級整體的學(xué)習(xí)情況。也可以按照學(xué)生統(tǒng)計查看每個學(xué)生登錄網(wǎng)站次數(shù)和時長等信息，提交作業(yè)和測試的具體信息，有助于教師了解每個學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)狀況。通過優(yōu)慕課教學(xué)平臺教師可以在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)全方位、多角度地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果，實現(xiàn)智能、個性、精準(zhǔn)的智慧教學(xué)。

學(xué)生選修了高級語言程序設(shè)計課程之后就可以登錄優(yōu)慕課教學(xué)平臺，通過平臺接受教師推送課程信息，瀏覽基本信息模塊，了解本門課程的課程介紹、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷等課程信息。在單元學(xué)習(xí)模塊可以瀏覽導(dǎo)學(xué)信息，觀看課程視頻。在課程活動模塊完成課程作業(yè)、隨堂測試、問卷調(diào)查、討論答疑，每次測試后學(xué)生都可以看到自己在班級的排名，以及答案的對錯和習(xí)題的詳細(xì)分析，了解自己的學(xué)習(xí)情況，修正自己的學(xué)習(xí)計劃，提高學(xué)習(xí)效率。

2? 基于優(yōu)慕課教學(xué)平臺的智慧課堂教學(xué)設(shè)計

高級語言程序設(shè)計是安徽大學(xué)電子信息工程學(xué)院在大一上學(xué)期開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生的計算機(jī)操作水平和程序設(shè)計能力差別很大，如何進(jìn)行個性化教學(xué)[6]、互動型教學(xué)、分組研究型教學(xué)、個人自主探究性教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新性就尤為重要?；趦?yōu)慕課教學(xué)平臺的智慧課堂教學(xué)可以較好地解決上述問題。

2.1 教學(xué)活動設(shè)計

2.1.1 課前環(huán)節(jié)——自主學(xué)習(xí)，深入討論，以學(xué)定教

傳統(tǒng)教學(xué)方式中教師無法及時了解學(xué)生的自學(xué)情況，也沒有有效的手段督促學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。智慧課堂的課前環(huán)節(jié)中，教師在上課前兩天提前發(fā)布導(dǎo)學(xué)PPT、微課等學(xué)習(xí)資源和預(yù)習(xí)作業(yè)。學(xué)生通過教學(xué)平臺提供的豐富的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并完成預(yù)習(xí)作業(yè)，預(yù)習(xí)作業(yè)要求進(jìn)行課前討論并以小組為單位提交。教師在課前批改預(yù)習(xí)作業(yè)，了解學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度和差缺，在課前根據(jù)學(xué)生的自學(xué)情況進(jìn)行有針對性的教學(xué)設(shè)計。

2.1.2 課中環(huán)節(jié)——深度互動，實時反饋，有的放矢

傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，課中環(huán)節(jié)主要是教師根據(jù)教材進(jìn)行知識點的講授，學(xué)生被動地接受知識。而在智慧課堂的課中環(huán)節(jié)中，教師根據(jù)課前學(xué)生的預(yù)習(xí)情況有針對性地導(dǎo)入新課，講授難點和重點。教師可以在課堂組織分組討論，學(xué)生進(jìn)行分組匯報，通過生生點評和師生點評對問題進(jìn)行全面而詳盡的分析，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。在隨堂測試階段，根據(jù)學(xué)生的測試結(jié)果分析進(jìn)一步了解學(xué)生對知識點的掌握情況，通過提問和點評的方式提升學(xué)習(xí)效果。

2.1.3 課后環(huán)節(jié)——分析總結(jié)，個性化推送，鞏固提升

傳統(tǒng)教學(xué)方式中，從布置作業(yè)到教師點評作業(yè)間隔時間很長，無法及時暴露并解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題。在智慧課堂的課后環(huán)節(jié)，學(xué)生在截止日期之前提交作業(yè)，客觀題系統(tǒng)自動批改，主觀題由教師批改，系統(tǒng)會自動生成學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)，教師通過學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)可以及時進(jìn)行個性化的習(xí)題推送、知識點的拓展和課后討論，并通過問卷調(diào)查及時了解學(xué)生對知識點的掌握情況，可以量身打造適合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)劃，幫助學(xué)生全面地掌握知識點，學(xué)有余力的學(xué)生可以在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行鞏固提升，更加透徹地了解知識點并進(jìn)行應(yīng)用。絕大多數(shù)學(xué)生都能圓滿地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.2 教學(xué)評價

教學(xué)評價是教學(xué)活動中很重要的一個環(huán)節(jié)，可為教學(xué)決策提供依據(jù)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，教學(xué)評價方式單一，無法做出精確的教學(xué)評價。智慧課堂可提供全面的評價指標(biāo)，既可以對學(xué)生的作業(yè)成績和測試成績進(jìn)行精準(zhǔn)的量化評價，也可以對學(xué)生參與討論的次數(shù)、觀看微課視頻的時長等學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)習(xí)慣進(jìn)行評價。收集課前、課中、課后3個環(huán)節(jié)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果的所有數(shù)據(jù)，教師可以根據(jù)實際情況進(jìn)行篩選和權(quán)重的設(shè)置，實現(xiàn)多元化的教學(xué)評價，為后續(xù)的教學(xué)決策提供有力的數(shù)據(jù)支持。

3? 教學(xué)效果

針對安徽大學(xué)電子信息工程學(xué)院2018級、2019級和2020級本科生的《高級語言程序設(shè)計》課程，進(jìn)行了智慧教學(xué)試點，并從學(xué)生的課前、課中、課后參與智慧教學(xué)的程度，以及課后反饋及期末成績等多方面進(jìn)行了分析評估。

通過優(yōu)慕課教學(xué)平臺，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有了很大提升，97%以上的學(xué)生都喜歡智慧教學(xué)方式。與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比較，學(xué)生認(rèn)為智慧課堂的教學(xué)方式更具有吸引力，能夠提升他們的學(xué)習(xí)興趣。在2018學(xué)年、2019學(xué)年、2020學(xué)年的期末考試中，智慧教學(xué)班級的成績都明顯高于普通教學(xué)班級的成績。

4? 結(jié)語

本文研究了基于優(yōu)慕課教學(xué)平臺的智慧課堂教學(xué)模式構(gòu)建，并在高級語言程序設(shè)計課程中運用智慧課堂進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生普遍接受并喜愛智慧教學(xué)方式。在智慧教學(xué)的過程中，實現(xiàn)了個性化、智能化的智慧教學(xué)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、探究學(xué)習(xí)能力都有所提高。

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