并行交互教學模式在程序設計課程中的應用

摘要：提出在程序設計課程教學過程中采用并行交互教學模式，通過建立無線網絡教室實現在教學過程中的同步實踐、及時實踐和飽滿實踐，實現教與學的并行交互，通過將教學活動中的各個步驟并行執行，加強課堂互動，實現課堂的多元化知識獲取，實現程序設計思維的培養，將教學過程變成“導致學習的交流活動”，最大程度提高教學效果。

關鍵詞：同步實踐；無線網絡教室；并行交互教學模式；多元化知識獲取；程序設計思維

文章編號：1672-5913（2013）01-0073-04

中圖分類號：G642

0 引言

程序設計課程是國內外高等院校的計算機基礎必修課程。該課程覆蓋面廣，影響力大，是培養和鞏固學生計算思維的重要課程，并為學生參加課程設計、畢業設計、創新實驗、科技制作、學科競賽等活動提供了堅實的實踐平臺。然而，程序設計語言的學習難度是很大的，很多學生往往“考完即忘”，或者只記住了程序設計的語法詞法，卻不懂如何有效運用，更談不上利用程序設計解決實際應用問題。針對這種情況，國內很多專家教師提出了多種教學方法，如案例教學法、項目教學法、興趣教學法、任務驅動教學法等。2012年7月在西安交通大學召開的第一屆計算思維與大學計算機課程教學改革研討會上，陳國良、馮博琴等各位專家提出了分層分類的教學方法。這些教學方法都有其各自的先進性和優點，如果能夠在教學過程中切實貫徹，勢必對課程教學效果的提升起到很大的推動作用。

教學方法想要達到預期的教學效果，必須結合恰當的實施方案。而對于程序設計課程這類實踐性較強的課程來說，在教學過程中注重實踐、加強教學互動無疑是改善課程的教學效果，充分發揮教學方法的先進性和優越性的有力措施。在教學過程中實現同步的、及時的、飽滿的實踐，并做到教與學的多途徑并行交互是克服學生在學習過程中“考完即忘”、“高分低能”的有效途徑。因此，作者及課程組的同事在分析了課程教學各方面情況后，提出在教學過程中采用并行交互教學模式。

1 并行交互教學模式的實施前提

分析學生為什么在課程學習中會有學著后邊忘了前面、只會語法不會編程等現象，其最重要的原因就是沒有通過充分的、及時的實踐及教學互動來鞏固學習內容。

國內大多數學校的程序設計課程還是傳統的幾十人或幾百人的集中式課堂授課，教師采用板書或者多媒體課件的形式進行講授。課下，有條件的同學通過各種途徑將課堂內容進行實踐驗證，沒條件的同學只能通過閱讀教材或者課件進行復習鞏固。課下自習過程中遇到的問題需要等到答疑時間再找到教師進行解決。整個學習過程是一個串行的過程，這種串行的學習方式對于大多數理論性較強的課程來說并不存在太大的弊端，但是程序設計課程具有強實踐性特征，如果所學的知識沒有得到及時的、充足的實踐來驗證，學生在學習過程中就會出現學完即忘、只會考試不會編程的后果，學生很難領會編程中的一些思維和算法思想。

意識到這個問題的存在，該課程的很多教師也提出應該增加該課程的實踐課時，課堂應該搬到機房等建議，這些都是改進教學效果的良好方法。但是由于國內大多數學校的硬件資源、師資力量還不充裕，很多學校根本無法實現在機房里完成整個課程教學。

很多學生都配備了臺式計算機或者筆記本計算機，學生中計算機的普及率在60%以上，擁有智能手機和平板電腦的學生人數更多，手機的普及率接近100%。但是，由于沒有人針對這些設備的使用進行有效的引導，大部分學生的計算機、手機都只是玩游戲、看新聞、上網聊天等娛樂行為的工具，本來是買來希望有助于學生學習的設備卻成了影響學習的有害物品。

另外，美國國家實驗室近十年對各種學習方式的學習內容殘留率進行調查的結果顯示：傳統教學中比較注重的講授方式其學習內容殘留率僅有5%，而與旁人討論、演示以及教授他人才是學習內容殘留率高達60%以上的良好學習方式。針對這些現象，西北工業大學程序設計課程組提出在課程教學中充分利用學生擁有的電子設備，并汲取華南師范大學基于交互式電子白板的課堂教學模式等的優點，建立無線網絡教室，實現并行交互式教學。這種并行交互式教學模式的實施既解決了加強課程實踐、實現教學實時互動所面臨的硬件及師資短缺的難題，又能引導學生健康的、優化的使用其電子設備。以下對該教學模式進行詳細介紹。

2 并行交互教學環境的構建

并行交互教學模式是一種不同于傳統教學的全新教學方式。該模式通過網絡將教師的教和學生的學同步起來、并行起來，學生可以針對教學內容進行及時實踐驗證，教師可以第一時間獲得學生的反饋信息，教師和學生在教學過程中可以及時進行交流溝通。因此，該模式將傳統的串行教學變成了先進的并行教學。

網絡是實現教學實時溝通的主要媒介，是并行交互教學模式的實施基礎。為了能在課堂上方便地搭建起并行交互教學環境，可以使用無線路由器在教師機和多個學生的電子設備間建立無線網絡教室。其硬件配置包括一臺教師機、一個大功率無線路由器以及多個學生端。考慮到每個學生的情況不一樣，學生端可以采用多種設備，如平板電腦、手機（Android、iOS、Windows 8操作系統）、筆記本計算機等。無線網絡教室的軟件配置采用市面上成熟的局域網通信軟件，如飛鴿傳書、極域電子教室等，節省了課程組的軟件開發花費。借助于上述的硬件和軟件配置，一個方便快捷的無線網絡教室就搭建好了，這就是并行交互教學模式的實施平臺。

根據實際情況，無線網絡教室的軟件可采用不同的通信軟件。但一般來說，并行交互教學平臺至少應該具有以下功能才能最大程度地體現并行交互教學模式的優越性。

1）屏幕廣播。

教師可以根據需要將教師機或者某個學生端的內容廣播給全部或部分同學，使學生能夠清晰地看到教師機上教師的每一步操作，增加教學的直觀性，提高示例的演示效率，同時可以實時了解一些學生的典型思想，方便學生之間相互學習和討論。

2）監控轉播。

通過教師機，可以監控所有學生端，方便教師實時掌控每個學生的學習情況和理解程度，可作為調整教學進度和評價教學效果的良好輔助手段。

31屏幕錄制。

教師機可以通過屏幕錄制功能將課堂上的一些實例講解等演示過程直接錄制成視頻文件，方便學生在課下隨時隨地進行復習鞏固，同樣這些視頻文件也是一種難得的教學資源積累。

4）遠程設置。

遠程設置功能可以設置學生端的配置，如頻道號、音量等，方便教師控制每個學生端的狀態，成功搭建無線網絡教室。

5）遠程命令。

遠程命令為教師提供了遠程開啟、重啟、關閉學生端的功能，同時可以遠程關閉學生正在執行的應用程序，方便管理學生端，督促學生學習。

6）分組管理。

分組管理可以新建、刪除、重命名分組，同時可以添加和刪除分組中的成員，分組信息會得到保存，下次上課可以直接使用保存的分組。

7）隨堂小考。

使用此功能，教師可以啟動快速的單題考試或隨堂調查，并立即給出結果，這使得教師可以很方便地檢查學生對每個知識點的接受情況。

8）學生演示。

教師可以選擇一個或多個學生端將其屏幕操作演示給全部或部分學生，方便學生之間及時的交流學習，形成激勵式學習。

9）網絡影院。

網絡影院可以讓教師在課堂上方便地播放一些教學資料片。它支持很多格式，如MP4、MOV等。網絡影院支持脫機工作，以便老師在課前確認準備的片源是否可用。網絡影院支持暫掛功能，以便老師讓一節課未播放完的片子暫停，下節課自動從上次停止的地方繼續播放。

10）黑屏肅靜。

黑屏肅靜可以將全部學生端控制成黑屏無權操作的狀態，方便教師在教學過程中實現一些需全部學生同步的操作，如隨堂考試等。

11）文件分發。

文件分發功能可以實現將教師機上的文件分發到全部或部分的學生端，方便學生實時共享教學資源。

12）遠程消息。

無線網絡教室內可以互相發送文字消息，方便學生之間進行學習討論，同時老師可以允許或阻止學生發送文字消息，以嚴肅課堂紀律，提高教學效果。

以上羅列了并行交互教學平臺應該具備的一些功能，教師可以根據自己的需要選擇合適的軟件實現更多更方便的功能，如電子點名、作業提交、分組教學、分組討論等。

3 并行交互教學模式的優點

并行交互教學模式將筆記本計算機、平板電腦、智能手機等先進的移動媒體工具引入教學，探索多元思維并行的教學模式。它顛覆了傳統教學過程中“課堂理論講授-復習-提交理論作業-實驗-提交實驗作業”的串行模式，實現了教與學各環節的并行進行。在這種并行的教學模式中，課堂理論教授、復習、提交理論作業以及實驗等環節可以同時進行，克服了教學過程中的諸多弊端。并行交互教學模式的主要優點總結如下。

1）實現了課堂多元化獲取信息。學生獲取知識的途徑從原來的單一講授到多渠道獲取，不僅能夠從教師那里獲得講授的內容，與同學相互切磋討論，同時可以通過網絡了解相關的其他資源。

2）實現了同步實踐、及時實踐、飽滿實踐。學生能夠通過攜帶的電子設備對教師講解的知識點、示例等進行實時的驗證，加深知識記憶和知識理解。

3）加強了課堂互動。教學過程中老師可以隨時分發問題，學生即時在線回答，方便教師及時掌握學生的知識理解和掌握程度；同樣也培養了學生學習過程中的質疑精神和批判精神，使得學生由傳統的被動接受變為主動學習，課堂變成“師生討論、思考、相互教授的研究場所”。

4）實現了編程思維的訓練。教師講授完一個知識點或示例后可以及時設計一些題目讓學生嘗試運用該知識點或示例進行新的問題求解。

并行交互教學模式將傳統教學中的學生“學會”變成了學生“會學”，充分調動了學生學習的積極性和興趣，將“厭學”、“難學”變成了“愛學”、“學難”，課堂上不再是單純的教師傳授知識，而是教師和學生共同學習、共同研究的知識交流場所。

4 結語

并行交互教學模式是一種不同于傳統教學的全新模式，它針對程序設計課程強實踐性的特點，實現了教學過程中及時實踐、同步實踐和飽滿實踐的課程要求，并實現了教學過程中教與學的實時互動。它通過將教學活動中的各個步驟并行執行，實現了教學過程課堂的多元化知識獲取，加強了課堂互動，實現了程序設計思維的培養，將教學過程變成了“導致學習的交流活動”，最大程度上優化了課程的教學效果。因此，并行交互教學模式是一種值得在更大范圍內進行推廣的教學模式。后期將進一步優化該模式，改進并行交互教學環境的穩定性和兼容性，克服該教學模式中的不足之處。

（見習編輯：劉麗麗）