基于翻轉課堂的C語言基礎與編程獨立實驗課教學實踐

楊焱超　熊盛武　饒文碧　袁景凌

摘要：鑒于傳統實驗教學主要采用教師課上講解、學生課下練習的方式，不能充分發揮學生學習的主動性，影響實驗教學效果，文章采用翻轉課堂教學模式對C語言獨立實驗課進行教學實踐，并對學生課外學習過程進行監督和分析。通過調查問卷和教學實踐表明采用基于翻轉課堂的C語言獨立實驗課程有助于提高學生的實際編程能力和學習積極性，提升學生的自我學習能力，滿足個性化和開放式自主學習需求。

關鍵詞：翻轉課堂；C語言；獨立實驗課

1背景

C語言獨立實驗課是針對計算機專業大一學生的綜合性設計型必修課程，旨在培養學生的計算思維能力和軟件工程思想，提高計算機類專業學生必備的編程實踐能力，并為后續專業領域的學習、研究和開發工作打下基礎。由于課堂上學時有限，在現有教學模式下，教師在上課過程中只是對知識點進行一個大致講解，無法為學生提供個性化和有針對性的指導。該教學模式仍然是一種灌輸過程，一定程度上浪費了有限的學時，沒有在課堂時間調動學生學習的積極性并提高學習效率。另外，學生在課外完成實驗過程中遇到問題時，無法與教師進行及時充分的交流，教師也不能及時監控學生課外學習進度，存在教學監督和溝通的盲點。當前，大一學生普遍覺得C語言一些概念比較抽象、難以理解，學生對編程不是很了解，學習積極性和主動性不高，實驗效果不明顯。

翻轉課堂（flipped classroom/invertedclassroom），是一種基于在線教學資源的混合學習模式。在該教學模式中，學生作為知識的主體，在課前以自己最適合的方式利用網上數字資源完成自主學習；針對問題和難點在課堂上與老師和同學進行互動討論和交流，完成知識的固化和深層次的理解。這種教學模式體現了以學生為中心、個性化教學的理念，有助于培養學生的自主學習能力。

2基于翻轉課堂的C語言基礎與編程獨立實驗課教學

2.1實驗教學模式

本課程學時共32學時，8次課。與課內驗證性實驗不同，該課程的目標就是要提升學生的計算思維能力，提高實踐應用能力。實驗內容是項目驅動，對于大一新生來說，不僅要充分提高學生的學習積極性，也要考慮學生的知識水平，故采用迭代開發使學生逐步開發一個小型的計費管理系統。本實驗迭代開發分7次任務，每次交付階段性成果是在上一次實驗中迭代開發的。采用翻轉課堂與在線網絡學習相結合的教學方式，如圖1所示，學生在每次實驗課前進行自主學習，這些學習資源已經由老師將學生要學習的內容以視頻、課件等形式發布到在線學習平臺，學生在實驗過程中遇到問題可發布在互動討論區，方便師生進行共同討論。同時討論內容所有學生可見，可以及時解決學生問題。在課堂上，教師針對學生學習過程評估和實驗中的共性問題，進行知識點答疑和講解。對于容易混淆和答案不一的不確定性問題，組織1～2學時的小組討論。學生可以繼續在課堂上進行實驗，教師輔助指導、答疑。學生對知識的理解過程并不是一個“教師講授一學生被動接收”的傳遞活動，而是學生在自我學習探索中領悟知識，形成個人化的理解。這激發了學生的積極性，提升了學生的自我學習效率。

2.2實踐教學過程

實驗教學過程設計如圖2所示，主要分為教師課前準備階段，學生課前自主學習階段，教師課堂教授和討論階段以及評估反饋階段，最終交付項目總結和成果匯報。其中，跟蹤實驗過程、師生之間互動交流和對學生學習情況的反饋貫穿到整個教學過程中。

1）教師課前準備階段。

雖然翻轉課堂以學生為中心，但是對教師的引導要求較高。教師在學生課前自主學習要進行多方面的教學準備和活動。

（1）創建該課程在線實驗平臺：借助武漢理工大學計算機學院實驗教學中心已建設的實驗教學云平臺虛擬化實驗環境，為每個學生分配獨立虛擬實驗空間，進行在線仿真和實驗。學生可隨時隨地使用智能設備訪問該課程在線平臺，靈活利用碎片時間進行學習，提高自主學習的效率。

（2）制作并發布在線學習平臺的教學資源：教學資源包括教學課件、知識點電子書及實驗指導視頻等。首先將實驗大綱、每次實驗的實驗指導書和階段實驗任務發布到在線學習平臺，同時對實驗所需掌握的知識點以電子書資源方式發布，并制作每次實驗的教學視頻。每次實驗按內容制作若干個不超過20分鐘的短視頻，視頻結合實驗內容講解和編程實現操作。

（3）跟蹤和互動：跟蹤學生在學習平臺中的學習過程，如學生查看每部分資源的時間和頻率，并對在線平臺討論區學生反饋的問題進行答疑，進行在線互動。

2）自主學習階段。

課前學生通過登錄網上在線平臺，查看老師發布的實驗任務和實驗指導書，完成實驗任務梳理，對于一些有疑問的知識點，可查看相關知識點電子書完成知識補強。實驗教學視頻中有實操演練，學生按照視頻的操作步驟登錄虛擬實驗空間完成實驗任務。學生可以隨時登錄在線學習平臺完成自主學習，自由支配學習時間和學習進度，有問題隨時通過在線互動討論區進行師生間互動交流。

3）課堂答疑和討論階段。

（1）教師集中答疑：教師解答課前學生反饋的普遍、典型問題，對相關知識點進行講解。

（2）經驗分享：對于做得比較好的同學，輪流在班上進行自主學習經驗分享。

（3）實驗學習：未完成實驗的同學，課堂上繼續進行實驗。實驗方式可以選擇結對編程，學生自愿分組，每組2人，互相進行討論和調試，完成實驗。

（4）實驗階段性驗收和評估總結：在課堂上，教師采用開放的授課方式，啟發學生獨立思考，學習需要完成的作業內容，并進行作業驗收和評估。

4）總結和評估階段。

學生在每個迭代項目（一個實驗部分）的學習過程中，提交階段性實驗成果，最終提交項目驗收版本。在課程最終驗收環節，增加經驗交流分享和成果匯報，讓大家交流自己的經驗和學習過程。教師根據學生的學習過程軌跡信息和學習成果，對學生進行全方位的評估。

2.3教學過程監控

基于翻轉課堂的教學模式中，學生的自主學習階段較長，教師需要對學生課外實驗過程進行把控。老師登錄課程學習平臺查看學生每個知識點和視頻的學習頻率、時長，了解學生實驗的完成情況和學生的學習進度，通過這些過程數據自適應地調整教學內容，更有效地指導學生的實驗活動。

3教學效果及評價

通過在C語言基礎與編程獨立實驗課教學中引入翻轉課堂模式，靈活利用碎片時間進行學習，提高自主學習的效率，學生在實踐中取得了很好的教學效果。通過近兩個月的課程學習，學生的編程能力得到很大提高，例如，在學習數組和鏈表前，學生往往不知道兩者之間的區別及使用場景，而通過翻轉課堂的教學，學生們能夠根據實際場景選擇合適方式靈活運用鏈表和數組及文件。大部分同學不僅完成了基礎功能，還實現了許多擴展功能。通過對本學期上課學生進行問卷調查發現，100%的同學認為通過該課程比較熟悉新學習的VS2010開發工具；95%同學認為通過這次實驗已經很熟悉C語言的開發環境；100%的同學認為該課程對掌握C語言基礎知識和提高實際編程能力很有幫助；100%的學生認為采用課前在線平臺自學+課上解答疑難問題和小組討論的學習模式比傳統教師課堂講授知識點，學生課下實驗的模式更能提高自己的學習能力和學習效率。

4結語

基于翻轉課堂的C語言基礎與編程獨立實驗課實現了教學與信息技術手段的整合，利用互聯網實現了知識資源的共享，體現了以學生為本的教學理念。通過將翻轉課堂引入到C語言實驗的教學實踐，學生自主學習的能力和實際動手實踐能力得到提高，同時教師教學和工作效率得到了提高。下一步，我們將結合大數據技術，對在線學習平臺海量的學生學習軌跡數據進行分析和挖掘，對學生學習過程進行全方位的跟蹤和引導，為學生提供個性化和細粒度的教學。

（編輯：孫怡銘）