基于MOOC+SPOC的程序設(shè)計基礎(chǔ)混合式教學(xué)實(shí)踐

賴曉燕， 趙浩， 劉永芬， 程鈴鈁

(福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院， 信息與機(jī)電工程系， 福建， 福州 350002)

0 引言

“程序設(shè)計基礎(chǔ)(C語言)”是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程之一，也是第一門程序設(shè)計課程，主要講授計算機(jī)問題求解的基本思想和過程以及C語言基本知識。作為程序設(shè)計入門課程，本課程的主要目標(biāo)是：通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握計算機(jī)問題求解的常用方法，具備用C語言編程求解實(shí)際問題的能力，讓學(xué)生喜歡上編程，為專業(yè)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。然而，經(jīng)過一個學(xué)期的學(xué)習(xí)后，多數(shù)學(xué)生表示不會編程，實(shí)際教學(xué)效果與預(yù)期的目標(biāo)存在一定的差距，通過分析程序設(shè)計類課程教學(xué)，發(fā)現(xiàn)存在如下幾方面共性問題。

(1) 課堂教學(xué)以教師為主導(dǎo)，教師“一言堂”，學(xué)生被動聽課，課堂互動極少，學(xué)生不具備自主學(xué)習(xí)能力，缺乏自主探究的精神[1]。

(2) 因?qū)W時所限，課堂教學(xué)主要用于講解語句語法，案例設(shè)計多以說明、驗(yàn)證語句語法為主，學(xué)生重心放在熟記語句語法上，容易覺得枯燥乏味，不能體會到編程的樂趣，無法調(diào)動學(xué)生的積極性。

(3) 程序設(shè)計類課程對實(shí)踐要求較高，代碼是看不會的，只有熟能生巧，但學(xué)生編程訓(xùn)練主要依靠上機(jī)課，實(shí)踐嚴(yán)重不足，總體來看，大學(xué)四年編寫的代碼量太少。

(4) 考試以期末紙質(zhì)考試為主，不注重過程性考核。紙質(zhì)考試無法測試學(xué)生的程序設(shè)計能力，導(dǎo)致雖然高分但是不會編程的現(xiàn)象屢有發(fā)生，且階段性考核少，部分學(xué)生通過考前突擊就能及格。

基于上述分析，開展“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革勢在必行。如何改？信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合為程序設(shè)計類課程教學(xué)改革帶來新的契機(jī)。當(dāng)下，各種MOOC平臺風(fēng)起云涌，線上課程數(shù)量快速增長，助推混合式教學(xué)的快速發(fā)展及普及。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下，如何發(fā)揮混合式教學(xué)模式優(yōu)勢，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，是當(dāng)前值得深入探討的重要課題，也是應(yīng)對上述問題的有效途徑之一。本研究圍繞“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的目標(biāo)，聚焦于培養(yǎng)學(xué)生問題求解能力，依托中國大學(xué)MOOC平臺的優(yōu)質(zhì)MOOC課程，開展混合式教學(xué)實(shí)踐，將知識傳授的部分前移至課前；課堂主要用于求解問題，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，開展生生、師生討論，深化知識；課后學(xué)生采用自動測評系統(tǒng)進(jìn)行自主自助式編程訓(xùn)練，通過代碼量的不斷積累，逐步培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計能力；注重過程性考核，引導(dǎo)學(xué)生堅持課外學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

1 混合式教學(xué)的理論依據(jù)

混合式教學(xué)是融合線上教學(xué)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)兩者優(yōu)勢的教學(xué)模式。建構(gòu)主義理論為混合式教學(xué)的形成和發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)[2]。建構(gòu)主義理論認(rèn)為知識的獲取是個體通過學(xué)習(xí)環(huán)境對新知識進(jìn)行有意義的建構(gòu)獲得的[3]，在了解和理解新知識后，學(xué)習(xí)個體需要經(jīng)歷知識建構(gòu)及運(yùn)用新知識的過程，才能真正掌握知識[4]。因此，教學(xué)不是僅僅靠老師單向傳授就可以完成的，關(guān)鍵還在于學(xué)生能夠主動學(xué)習(xí)、應(yīng)用新知識，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生對新舊知識的自我融合，這就是為什么傳統(tǒng)課堂先教后學(xué)，以教師為主導(dǎo)、教師滿堂灌的教學(xué)方式的教學(xué)效果不佳的原因。基于MOOC+SPOC的程序設(shè)計基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)，遵從學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，利用在線平臺、慕課堂、QQ群等創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境，課堂教學(xué)活動以學(xué)生為主體，教師轉(zhuǎn)變角色，通過交互幫助學(xué)生進(jìn)行知識探索及知識建構(gòu)。

戴維·梅麗爾(David Merrill)提出的首要教學(xué)原理為混合式教學(xué)的具體實(shí)施提供指導(dǎo)。首要教學(xué)原理包括五個核心要素：解決實(shí)際問題、激活舊知識、演示新知識、應(yīng)用新知識、整合知識[5]。首要教學(xué)原理提倡以學(xué)生為中心，相較于教師的教，更關(guān)注學(xué)生的學(xué)，強(qiáng)調(diào)教學(xué)活動應(yīng)該從學(xué)生需求出發(fā)，重視培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力。課前通過激活舊知識、演示新知識、應(yīng)用新知識等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在線上進(jìn)行有效的自主學(xué)習(xí)；課中，聚焦問題解決，引入實(shí)際問題，通過了解新知識、應(yīng)用新知識來解決實(shí)際問題，促進(jìn)學(xué)生新舊知識的融合，逐步培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力；課后，學(xué)生完成一定數(shù)量的編程題、通過參加競賽等方式，進(jìn)一步整合知識。

2 混合式教學(xué)設(shè)計

2.1 混合式教學(xué)模式設(shè)計

根據(jù)“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程特點(diǎn)，以“激發(fā)興趣、促進(jìn)自主學(xué)習(xí)、培養(yǎng)問題求解能力”為目標(biāo)，筆者設(shè)計了線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，如圖1所示。該模式可以分成課前、課中、課后3個階段。課前階段，在導(dǎo)學(xué)任務(wù)單指導(dǎo)下，學(xué)生在MOOC平臺，學(xué)習(xí)視頻(激活舊知識、演示新知識)、參與討論(應(yīng)用新知識)、完成測驗(yàn)(應(yīng)用新知識)，完成知識的學(xué)習(xí)認(rèn)知和理解；教師則跟進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，并對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行積極有效的指導(dǎo)，包括設(shè)計導(dǎo)學(xué)任務(wù)單、答疑解惑、監(jiān)控學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)等。課中階段，即線下課堂，包括理論課和上機(jī)課，其中，理論課聚焦實(shí)際問題求解，包括激活新知識和應(yīng)用新知識，具體包括測驗(yàn)、重難點(diǎn)解析、課堂討論、現(xiàn)場編程等教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生作為主角，參與各個環(huán)節(jié)，教師則精心設(shè)計各個環(huán)節(jié)，重在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生進(jìn)行知識的深化；上機(jī)課，基于自動測評系統(tǒng)，學(xué)生進(jìn)行編程實(shí)踐，培養(yǎng)分析問題、建立模型、編碼、調(diào)試及運(yùn)行程序的能力；教師則設(shè)計結(jié)合實(shí)際兼具趣味性的題目。課后階段，主要進(jìn)行知識應(yīng)用，整合知識，學(xué)生借助自動測評系統(tǒng)進(jìn)行自主編程實(shí)踐，也可在PTA平臺(程序設(shè)計類實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺)進(jìn)行編程實(shí)踐。通過強(qiáng)化訓(xùn)練及參加團(tuán)體程序設(shè)計天梯賽、藍(lán)橋杯等程序設(shè)計類競賽，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和編程能力；教師則通過定期發(fā)布成績、進(jìn)行程序設(shè)計選拔、開展程序設(shè)計集訓(xùn)班等方式，督促學(xué)生進(jìn)行課外訓(xùn)練、培養(yǎng)和提升學(xué)生的程序設(shè)計能力，幫助學(xué)生完成知識的升華。

圖1 混合式教學(xué)模式

2.2 混合式教學(xué)考核設(shè)計

考試是指揮棒，老師怎么考，學(xué)生就怎么學(xué)。為了激勵學(xué)生積極、持續(xù)參與學(xué)習(xí)，混合式教學(xué)模式下的學(xué)生評價應(yīng)覆蓋課前、課中、課后各個階段，線上與線下考核相結(jié)合的方式進(jìn)行。因此，改變以往“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程以期末紙質(zhì)試卷為主的考核方式，將形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合，形成性評價包括MOOC/SPOC成績、上機(jī)成績、測驗(yàn)成績等；為了更好引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行編程實(shí)踐，終結(jié)性評價采取機(jī)考編程題的形式進(jìn)行。

3 基于MOOC+SPOC混合式教學(xué)模式實(shí)施

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。筆者在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開展了“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的MOOC+SPOC混合式教學(xué)實(shí)踐，收到了良好的效果。

3.1 平臺選擇

經(jīng)過比較，確定以中國大學(xué)MOOC平臺為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的平臺，選用哈爾濱工業(yè)大學(xué)蘇小紅教授團(tuán)隊建設(shè)的“程序設(shè)計基礎(chǔ)”及“C語言程序設(shè)計精髓”兩門慕課作為學(xué)生線上學(xué)習(xí)課程，這兩門課程都是國家精品在線開放課程，到目前為止已經(jīng)開課多輪，具有教師團(tuán)隊人數(shù)多，選課人數(shù)多，線上討論氛圍濃厚，答疑及時，選擇題題庫豐富，編程題與實(shí)際生活結(jié)合緊密等特點(diǎn)，適合學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。其中，第一門慕課側(cè)重介紹計算機(jī)問題求解的基本方法，學(xué)時較少，通俗易懂，學(xué)生可以零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，采用MOOC形式；第二門慕課側(cè)重用C語言實(shí)現(xiàn)基本思想，依托本門慕課，建立異步SPOC課程。為引導(dǎo)學(xué)生有效地進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)，教師提前設(shè)計好導(dǎo)學(xué)任務(wù)單，提前一周發(fā)布。

3.2 具體實(shí)施

以數(shù)組這章為例，具體的實(shí)施過程如下。

課前，學(xué)生進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)，完成知識的認(rèn)知和理解。學(xué)生根據(jù)任務(wù)單，如表1所示，在MOOC平臺學(xué)習(xí)視頻內(nèi)容、完成5道選擇題、4題必做編程題，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以隨時與MOOC教師、MOOC學(xué)員、SPOC教師進(jìn)行交流，學(xué)生可以根據(jù)自身基礎(chǔ)決定是否做更多的編程題。

表1 “數(shù)組”線上學(xué)習(xí)任務(wù)單

課中，線下理論課堂，要求學(xué)生上課帶電腦，重在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，師生一同解決實(shí)際問題。第一步，為檢驗(yàn)學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)情況，安排隨堂測驗(yàn)，及時了解學(xué)習(xí)情況。第二步，根據(jù)SPOC學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析及測驗(yàn)情況，教師講解重點(diǎn)和難點(diǎn)，組織學(xué)生進(jìn)行案例討論，鼓勵學(xué)生積極發(fā)言，案例選取兼具有趣和有用，找到學(xué)生的興趣點(diǎn)，吸引學(xué)生的課堂注意力。例如，在數(shù)組這章選取了字符串回文、斐波那契數(shù)列、選票統(tǒng)計、設(shè)計魔方陣、打魚曬網(wǎng)等問題。第三步，以學(xué)生編程為主，學(xué)生結(jié)隊編程，鼓勵大家積極交流解題思路，一題多解，經(jīng)過思維碰撞，形成對問題的多元視角。線下上機(jī)課，學(xué)生進(jìn)行編程訓(xùn)練，編程題包括基礎(chǔ)題、提高題、進(jìn)階題，學(xué)生可以根據(jù)自身情況完成相應(yīng)題目，采用自動測評系統(tǒng)，可以實(shí)時評分及排名，某次實(shí)時測評結(jié)果如圖2所示，教師及時將測評結(jié)果及排名情況發(fā)給學(xué)生，鼓勵學(xué)生根據(jù)測評情況自主查找錯誤。

圖2 某次上機(jī)課實(shí)時測評情況

課后，利用自主開發(fā)的測評系統(tǒng)，學(xué)生可以進(jìn)行自助式編程訓(xùn)練，采用該測評小軟件，學(xué)生無需網(wǎng)絡(luò)即可進(jìn)行測評。學(xué)有余力的學(xué)生，可以在PTA平臺完成更多的編程訓(xùn)練。任課教師要營造編程無處不在的氛圍，提供學(xué)生能夠進(jìn)行自主練習(xí)的平臺。同時，應(yīng)積極鼓勵學(xué)生參加各類程序設(shè)計類競賽，在與其他學(xué)校同臺較量的過程中，不斷提升。

3.3 成績評定

在混合式教學(xué)模式下，“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程成績評定辦法如表2所示。

表2 成績評定辦法

4 教學(xué)效果

自2018年9月開始，筆者在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開展“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的混合式教學(xué)嘗試，經(jīng)過三年的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，采用混合式教學(xué)后學(xué)生的成績逐年提高，將2018級、2019級、2020級計算機(jī)專業(yè)的“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程期末成績進(jìn)行對比，結(jié)果如圖4所示，從圖中可見及格率、平均分均有提高。

圖3 三屆計算機(jī)學(xué)生程序設(shè)計基礎(chǔ)期末成績對比

近三年，學(xué)生在天梯賽等程序設(shè)計類競賽中獲得省級及以上獎勵35項，其中，一年級參賽人數(shù)大幅提升，其獲獎的比率以近30%幅度提升。由此可見，基于MOOC+SPOC的程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的混合式教學(xué)模式有助于提升教學(xué)效果。

5 總結(jié)

圍繞“程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)目標(biāo)，基于MOOC+SPOC的混合式教學(xué)模式，本文構(gòu)建了課前自主學(xué)習(xí)、課中問題求解、課后自助式訓(xùn)練的完整教學(xué)鏈條，師生達(dá)成了學(xué)習(xí)共同體，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，教師轉(zhuǎn)變角色，引導(dǎo)、督促、幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。通過混合式教學(xué)實(shí)踐表明，與傳統(tǒng)課堂相比，混合式教學(xué)在調(diào)動學(xué)生主觀能動性、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，以及培養(yǎng)問題求解能力方面發(fā)揮了更積極的作用。