開放教育中計算機程序設計課程線上教學模式研究*

摘" 要" 隨著網絡信息技術的快速發展，基于互聯網的線上教學日益普及。新冠疫情防控期間，線上教學發揮了不可替代的作用。開放教育因其學習者的特殊性，更依賴線上教學的推廣和應用。結合疫情暴發以來的教學實踐，通過分析當前計算機程序設計課程線上教學存在的問題和困難，從教學理念、內容體系、環境構建、學習評價等方面，系統研究計算機程序設計課程的全線上教學模式，力求解決線上教學理論學習和實踐練習脫節等問題，提高教學質量和效率。

關鍵詞" 開放教育；計算機程序設計課程；任務驅動教學；線上教學模式；引導式教學；Python；線上實訓平臺

中圖分類號：G724.82" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）10-0125-04

1" 計算機程序設計課程線上教學現狀分析

1.1" 開放教育對計算機程序設計課程線上教學的迫切需求

2019年9月，《教育部等十一部門關于促進在線教育健康發展的指導意見》發布，鼓勵各類學校、科研院所、企業加大在線教育產學研力度。疫情防控期間，在線教育應急開課，這雖然是應對疫情的短期行為，但必然會加速我國在線教育進入深層次改革發展階段，推進更深層次和更高質量的教育整體變革。作為一直站在線上教育最前列的開放教育，因其學習者的特殊性，線下教學組織難度大，亟待加強線上教學的研究探索與普及應用。

計算機程序設計課程是計算機專業學生必修的基礎課程，是構建計算機專業能力大廈的基石和支柱。然而，計算機程序設計課程理論與實踐并重，學生必須經過系統的理論學習和反復的上機實踐，才能較好地達到教學目標。由于傳統線上教學難以解決上機實踐與理論教學脫節等問題，當前開放教育中程序設計課程仍然主要采用線下教學或線上線下混合的OMO（Online-Merge-Offline）教學模式，迫切需要研究一種適應網絡教學特點、有效融合理論學習和實踐練習的全線上教學模式。

1.2" 計算機程序設計課程線上教學研究現狀

1.2.1" 線上教學研究現狀

縱觀國內外近年來關于在線教育的研究，MOOC（Massive Open Online"Courses，大規模在線開放課程，即慕課）無疑是備受關注的焦點。2012年，美國幾所頂尖名校率先推出MOOC平臺，發布免費在線課程，MOOC熱潮隨之席卷全球。MOOC作為一種新型教學方法，為高等教育的教學變革作出積極貢獻；但其課程完成率極低，教學模式單一，教學理念較之傳統課堂沒有大的突破。

哈佛大學HarvardX研究委員會對17門edX課程進行了為期一年的數據跟蹤，統計顯示：完成全部課程學習并獲得證書的人數僅占總人數的7.2%[1]。

同樣，中國大學MOOC平臺公布的數據顯示：平臺整體課程通過率僅為1.5%[2]。美國莫瑞麥克學院的Dan Butin教授認為，MOOC存在的根本問題是課堂沿襲了傳統工業時代以講授為主的教學和測試模式，課程設計的核心理念仍然是圍繞課程，而不是圍繞學生[3]。

為了彌補MOOC的不足，國外教育研究者探索嘗試SPOC、Meta-MOOC、MOOL、MOOR等新型線上教學模式[4]。其中加州大學伯克利分校的阿曼德·?？怂菇淌谧钤缣岢龅腟POC（Small Private Online Course，小規模專有在線課程）研究應用較多。梳理針對國內高校計算機程序類設計課程線上教學研究的文獻，發現大多數教學實踐探索采用基于SPOC教學模式的線下課堂與線上學習相結合的翻轉課堂教學模式，融合了線上線下教學的優點，全線上教學應用較少。

1.2.2" 計算機程序設計課程線上教學研究現狀

疫情暴發之前，計算機程序設計課程主要采取線下和OMO兩種模式組織教學。各高校和國家開放教育系統大多以線下的理論講授和上機實驗相結合組織實施教學，線上課程資源僅作為線下教學的輔助和補充。部分學校開展OMO線上教學，學生通過線上資源或課程網站學習理論知識，但仍然需要組織大量線下課程進行實踐練習。疫情發生后，計算機程序設計課程被迫全在線應急開課，教學實踐中存在下面一些問題。

①缺少適用于線上教學的整體規劃和系統設計，教學組織、節奏把控、互動反饋等與線上教學不能完全適應。

②缺少適于全線上教學的資源做支撐。簡單沿用原有的線下或線上課程資源，內容呈現形式過于簡單，不能適應全線上教學環境中的教學需求。

③線上教學主要是進行理論知識學習，課后，學生在線下自行進行實踐操作練習，若在實踐中遇到問題，難以獲得教師實時指導，操作練習難度增加，需要花費更多練習時間，練習效率降低。這就容易導致學生對課程學習產生畏難情緒，甚至放棄參與線上學習。

為此，進行計算機程序設計課程的線上教學實踐和研究，探索適應網絡學習特點的全線上教學模式，對于提高計算機程序設計課程的教學質量和效率，具有重要意義。

2" 基于任務驅動的計算機程序設計課程全線上教學模式研究

2.1" 貫徹一個核心理念：以任務驅動的引導式教學理念

傳統的教學理念通常以知識的生長和生成為中心，沿著知識“從哪里來”“是什么樣”“該怎樣用”的進程呈現知識的產生和發展過程。這樣做的弊端是學生在課程即將結束時才知道知識到底有什么用，導致學生學習目標不明確，主動性、創造性得不到有效激發，學習熱情難以持久。尤其是在線上教學時，課程對學生的黏度不夠，教學效果不佳。以任務驅動的引導式教學打破傳統的教學內容呈現模式，通過任務對課程學習確立明確的目標，讓學生一開始就知道學習的價值所在，所學知識的作用指向性非常明確，讓學生能夠有目的地進行學習。

2.1.1" 任務驅動教學可以提高學生學習的自主性

任務驅動以學生為中心，通過任務激發學生的好勝心和好奇心，驅動學生為了獲取自身發展利益自主學習完成任務；任務完成的過程中，學生不僅可以進一步深入理解、掌握知識點，還能夠對學習進程和自身掌握程度做到心中有數，及時調控學習進程；而任務的有效完成，又使學生產生強烈的成就感和自信心，形成主動學習的正反饋。

2.1.2" 任務驅動教學可以提高學生學習的專注度和長效性

任務驅動以任務為主線，用設置具體、明確且合理的任務，牽引學生不斷奔向知識，它的驅動力是持久的。首先，學生對有挑戰的真實任務產生興趣；其次，學生把完成任務自覺轉化為學習知識的動力；最后，學生運用所學知識完成任務，一直高度專注于學習之中。通過合理的任務設計，不僅可以驅動學生一節課的學習，還能使學生在整個課程體系中一直處于高度專注的學習狀態。

2.1.3" 任務驅動教學可以增強課程對學生的黏度

任務有力地驅動著學生學習，成為一條連接教師教學和學生學習的情感線與知識線，讓線上教學從冷冰冰的“人—機”交互，變成充滿人文關懷的“人—人”互動。通過設置合理的總體任務和個性化的任務體系，教師面對的不再是機械的、作為整體的線上班級集合，而是在線的一個個具體不同的學生個體，教學也變成教師與一個個具體學生之間的互動活動，教師可以更關注每一學生個體的情況及其體驗，突出學生個體性存在和個性化需求，讓學生從傳統教學的集合體中解放出來，有更多的被關注度和獲得感，更加自覺地融入課程學習之中。

2.2" 建立一套內容體系：符合線上教學特點的分層次漸進式教學內容體系

貫徹以任務驅動的引導式教學理念，在教學實施過程中需要打破當前線上教學按章節介紹課程知識的傳統模式，建立一套符合線上教學特點的分層次漸進式教學內容體系。

2.2.1" 建立知識樹，這是基礎

將課程內容分解為若干個知識點，并按照學習掌握各知識點的邏輯關系和重要程度進行合理編排，建立一棵對應課程內容體系的知識樹。

2.2.2" 建立任務樹，這是核心

對應知識樹，結合學生的學習特點、學習需求、課程目標，將課程知識融入由小到大、由易到難、由簡單到綜合的任務中，設計分層次漸進式展開的學習任務體系，建立任務樹。這里需要注意三個方面的問題。

1）融合性，即構建的任務樹與知識樹有機融合、有效對應，所有任務都指向知識點，所有知識點都有任務覆蓋，將任務牽引貫穿教學全過程。

2）層次性。在任務的定位上，區分總體任務、階段任務、對應知識點的具體任務；在任務的難度上，從簡單到一般再到困難，區分3～4個層次漸進展開，滿足不同程度學生需求。

3）針對性。在總體任務樹的基礎上，根據每個學生的學習程度，組合不同難度的任務，形成個性化的任務體系。同時可以根據學生學習情況進行動態調整，使得任務體系能夠一直保持合適的難度和進度，牽引學生向著目標不斷前進。以廣州開放大學開設的Python課程為例，將課程內容分解為三個階段、21個知識點，按照簡單、一般、困難三個難度，構建涵蓋“一個綜合任務、三個階段任務、24個具體任務，每個任務區分三種難度子任務”的任務樹，有效牽引學生學習，從學習情況來看，取得積極效果。

2.2.3" 建立資源庫，這是保障

對應知識樹和任務樹，把學習知識點所需的教學微視頻、范例程序、圖文資料等編號上傳至課程平臺，建立教學資源庫。教師在教學過程中，通過直播給出任務，分析講解任務所需知識，引導學生學習知識，完成任務。學生也可以隨時訪問資源庫，進一步加深對知識的掌握。

2.3" 構建一個教學環境：適用于線上教學需求的信息化教學環境

當前，與計算機程序設計課程配套的信息化教學環境還不成熟，缺少專用的教學平臺。但是，依托現有線上教學手段，可以基本滿足課程的線上教學需求。尤其是Python123、頭歌等線上實訓平臺的投入使用和逐漸成熟，有效解決了程序設計課程線上實訓問題。在廣州開放大學Python課程線上教學實踐中，選擇運用ClassIn線上直播教學平臺、Python123線上實訓平臺，以及微信、QQ等實時通信工具，順利完成課程的全在線教學實踐。

2.3.1" 使用線上直播平臺搭建主課堂

教學實踐過程中，主要使用ClassIn作為主課堂，實現在線實時理論輔導和互動交流。直播教學開始時，教師和學生按照課表規定的時間登錄系統；直播教學過程中，教師按計劃進行直播講授，并利用系統功能實時互動；課程直播結束后，學生也可以通過平臺回看教學直播。直播之前，教師提前將教學知識點微視頻、程序與圖文資料掛在國開學習網平臺，供學生需要時使用。

2.3.2" 使用線上實訓平臺搭建在線實訓環境

在教學實踐中主要使用Python123線上實訓平臺作為學生實踐練習的主平臺。學生登錄實訓平臺完成教學實訓任務，教師可以實時查看學生完成情況，并根據學生學習情況靈活調整課程難度和進度。根據學生學習任務完成情況配置不同難度的任務，激勵學生自主練習。

2.3.3" 使用實時通信工具作為教學互動的有效補充

線上直播教學由于時間短，學生對知識點的掌握情況不同，難以在課堂上同時解決所有學生的問題；線上實訓平臺可以監控學生練習情況，但互動只能通過論壇留言。利用微信、QQ等即時通信工具作為補充，定時集中答疑解決問題，及時點對點反饋情況進行個別指導。

2.4" 抓住一個關鍵環節：實現線上理論學習與實踐練習有機融合

為實現理論學習與實踐練習有機結合，線上教學實施過程中通常包含以下步驟。

2.4.1" 展示任務，確定目標

課程開始，教師將任務展示給學生，通過創設任務情境、演示任務效果、說明任務要求，讓學生直觀地了解本課需完成的任務，確立明確的學習目標，驅動學生自覺參與后續的課程學習。

2.4.2" 圍繞任務展開知識點

通過分析任務引入知識點，并利用直播講解、觀看音視頻和圖文資料等形式，引導學生學習理解相應知識點。這一階段也可采取線上問答等形式，檢驗學生對知識點的掌握情況。

2.4.3" 針對任務在線實訓

確認學生把知識點基本掌握后，引導學生登錄線上實訓平臺，完成實訓任務。此時，教師需通過實訓平臺實時查看學生的完成情況，及時發現實訓中暴露的共性問題，以便后續重點解決。同時，針對學生通過直播平臺實時反饋在實訓中遇到的問題，教師應及時指導解決，促進實訓任務順利完成。

2.4.4" 圍繞問題互動研討

圍繞學生完成任務過程中出現的共性問題，通過直播平臺組織互動研討，引導學生討論解決問題，對學生不能解決的問題及時進行實踐演示和理論指導。

2.4.5" 依據學習情況動態調整任務

教師依據在線實訓和互動研討中掌握的學生學習情況，有針對性地對任務難度和課程進度進行調整。同時，可以根據學生對知識點的掌握程度，分配不同難度的任務，為每個學生建立個性化任務體系。

以上環節運用學習任務將理論學習與實踐操作融為一體，理論學習為完成學習任務進行理論準備，完成任務的實踐練習又對理論知識進行鞏固，有效避免了教學中理論與實踐脫節的問題。

2.5" 設計一個評價體系：以形成性考核為主的多元化評價體系

在課程教學過程中增加課堂互動交流、同步實驗、隨堂測試、交互性論壇等評價元素，提升學生學習的積極性和主動性，增強線上課程對學生的黏度。課程結束后，采用學習分析技術，根據教學過程中產生的數據對學生學習情況進行分析，針對不同學生學習情況不斷優化教學效果。也可組織終結性考核，但降低其權重（建議50%以下）。形成性考核評價體系可以從四個方面來評價。

1）考勤：堅持每節課記錄學生出勤情況，根據學生出勤情況評價學習參與度。

2）課堂互動：根據課堂提問、隨堂測試、交互性論壇等活動的學生參與度、活躍度和完成質量進行綜合評價。

3）實訓任務：對學生每次實訓任務情況進行記錄，根據任務完成質量評價學生學習水平。

4）創新實踐：鼓勵學生根據學習情況自主實踐，單獨或組隊完成創新項目設計與開發，提升學生創新實踐能力。

以廣州開放大學開設的Python課程為例，課程考核分為形成性考核和終結性考核兩部分：形成性考核占總成績的60%，包括考勤10分，課堂互動15分，實訓作業25分，創新實踐10分；終結性考核占總成績的40%，以理論考試和上機實訓考試相結合的形式，綜合考核學生知識掌握和能力生成情況。

3" 反思與展望

當前，隨著網絡信息技術不斷發展，線上教學平臺日益成熟，各項功能逐步完善，尤其是在線編程實訓平臺投入使用，為計算機程序設計課程全線上教學奠定了基礎。通過系統設計教學模式，結合現有網絡教學手段和課程實踐，初步探討開放教育中計算機程序設計課程全線上教學的組織與實施。下一步，隨著線上教學需求的進一步加大和信息技術的不斷發展，可以考慮研發融合線上直播、線上實訓、資源共享、實時交互功能的計算機程序設計課程專用線上教學平臺，以提高教學效率，降低教學組織難度。

參考文獻

[1] 劉維，蔡建東，張守宇.國外大規模開放在線課程現狀、問題與趨勢[J].數字教育2015，1（1）：83-90.

[2] 左惟.趨勢與變革：高校開展線上教學的幾點思考[J].中國高等教育2020（7）：10-12.

[3] 康葉欽.在線教育的“后MOOC時代”：SPOC解析[J]."清華大學教育研究，2014，35（1）：85-93.

[4] 祝智庭.“后慕課”時期的在線學習新樣式[N].中國教育報，2014-05-21（11）.

[5] 鄭勤華，秦婷，沈強，等.疫情期間在線教學實施現狀、問題與對策建議[J].中國電化教育，2020（5）：34-43.

[6] 岑琴，趙建民.SPOC環境下的C語言程序設計課程教學[J].計算機教育2019（5）：61-63.

[7] 施珺，李慧，陳艷艷.論新工科背景下高校程序設計類課程體系重構與教學改革：以淮海工學院為例[J].淮海工學院學報（人文社會科學版），2018，16（10）：127-130.

[8] 陳少梅，陸志洪.大規模在線開放課程的應用研究：基于開放大學工科實踐教學[J].閩南師范大學學報（哲學社會科學版），2016，30（1）：102-106.

[9] 沈宏興，郝大魁，江婧婧.“停課不停學”時期在線教學實踐與疫后在線教學改革的思考：以上海交通大學為例[J].現代教育技術，2020，30（5）：11-18.

[10] 王巍，閆寒冰，黃小瑞.OMO教學有多遠：從教師自我效能感看在線教學的重難點突破[J].現代遠距離教育，2021（1）：48-55.

*項目來源：廣州市教育科學規劃課題“計算機程序設計課程線上教學實踐與探索研究”（編號：202012566）。

作者：劉艷麗，廣州開放大學，講師，主要研究方向為計算機信息管理、計算機教育教學（510091）。