翻轉(zhuǎn)課堂在C語言程序設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用

裴明濤+梁瑋

摘要：針對(duì)c語言程序設(shè)計(jì)課程中存在的基本語法講解與編程思想講解無法兼顧的問題，通過分析c語言程序設(shè)計(jì)課程以及翻轉(zhuǎn)課堂的特點(diǎn)，提出結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂與以程序設(shè)計(jì)思想為主的教學(xué)方式并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：C語言程序設(shè)計(jì)；翻轉(zhuǎn)課堂；編程思想

1.c語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀

c語言程序設(shè)計(jì)是許多高校為理工科專業(yè)低年級(jí)學(xué)生開設(shè)的公共基礎(chǔ)課程。該課程通常是學(xué)生接觸的第一門程序設(shè)計(jì)類課程，其教學(xué)目的是使學(xué)生掌握C語言的基本語法規(guī)范和基本程序設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)思維分析問題和解決問題的能力以及程序設(shè)計(jì)能力和素質(zhì)，為后續(xù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

在C語言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)中，主要包含兩部分的內(nèi)容：一是C語言的語法知識(shí)；二是程序設(shè)計(jì)的思想和方法。目前，c語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)大多以c語言的語法教學(xué)為主，輔以少部分的程序設(shè)計(jì)講解。根據(jù)筆者多年來的c語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，如果在講授c語言時(shí)，一開始就花費(fèi)較多的時(shí)間講解c語言的基本語法、各種運(yùn)算符、優(yōu)先級(jí)、結(jié)合性等細(xì)節(jié)問題，學(xué)生將會(huì)淹沒在這些細(xì)節(jié)問題中，無暇關(guān)注更高層的程序設(shè)計(jì)思想，也體會(huì)不到編程的樂趣，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。曾有學(xué)者對(duì)c語言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)方法提出一些建議，但仍不能從根本上解決存在的問題。

文獻(xiàn)[4]提出基于程序設(shè)計(jì)思想的c語言教學(xué)方案，倡導(dǎo)“重程序、輕語法”的教學(xué)思想，文獻(xiàn)[5]也提出“強(qiáng)化算法、弱化語言”的原則。這些基于程序設(shè)計(jì)思想的C語言教學(xué)方式把教學(xué)重點(diǎn)放在程序設(shè)計(jì)思想上，有助于學(xué)生掌握編程思想和方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)編程的興趣，但c語言的基本語法和編程思想兩者是緊密聯(lián)系、不可或缺的。基本語法是進(jìn)行編程的基礎(chǔ)，沒有良好語法基礎(chǔ)，有編程思想也無法具體實(shí)現(xiàn)。編程思想是基本語法的實(shí)際應(yīng)用，可以使用編程思想解決具體問題，如果沒有編程思想，那么基本語法掌握得再熟練，也無法解決具體問題。基于程序設(shè)計(jì)思想的c語言教學(xué)方案重視編程思想，但仍不可忽視c語言，這是因?yàn)榻處熗ㄟ^具體的例子講解編程思想時(shí)，學(xué)生如果沒有良好的語法作為基礎(chǔ)，就無法有效跟上教師的腳步，也無法有效學(xué)習(xí)編程思想。課堂上的時(shí)間非常有限，無法做到具體語法講解與編程思想講解兩者兼顧，因此翻轉(zhuǎn)課堂與幕課（MOOC）的出現(xiàn)，為解決這一問題提供了可行的方法和途徑。

2.幕課與翻轉(zhuǎn)課堂

幕課（massive open online courses，MOOC）即“大規(guī)模開放在線課程”，它將課堂教學(xué)放在網(wǎng)上并具有4方面的特點(diǎn)。首先，幕課的規(guī)模很大、可注冊(cè)的學(xué)生人數(shù)很多；幕課不需要固定的上課時(shí)間和地點(diǎn)，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行在線學(xué)習(xí)；除基本的課程講授外，幕課還包括實(shí)時(shí)在線研討、在線測(cè)試等功能。其次，幕課的資源很多，同一門課程有多家單位提供，具有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，教學(xué)資源突破了大學(xué)的界限；教育資源包括視頻、文本、音頻等形式。第三，教師的角色和教學(xué)方式發(fā)生變化，除了制作和提供幕課資源外，教師主要作為獲取知識(shí)的支持者、引導(dǎo)者和推動(dòng)者出現(xiàn)。第四，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式發(fā)生根本改變，學(xué)習(xí)者成為學(xué)習(xí)過程的中心，學(xué)生可以主動(dòng)地安排自己的學(xué)習(xí)時(shí)間、進(jìn)度、地點(diǎn)、內(nèi)容等。

翻轉(zhuǎn)課堂起源于2007年前后美國科羅拉多州落基山林地公園高中兩位化學(xué)老師的創(chuàng)新教學(xué)，逐漸使傳統(tǒng)的“課堂上聽教師講解，課后回家做作業(yè)”教學(xué)模式“顛倒”或“翻轉(zhuǎn)”，變成“課前在家里聽看教師的視頻講解，課堂上在教師指導(dǎo)下做作業(yè)（或?qū)嶒?yàn)）”。隨著翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展和逐步推廣以及幕課的興起，翻轉(zhuǎn)課堂已經(jīng)在很多中學(xué)和大學(xué)中得到應(yīng)用和推廣。

3.結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂與以程序設(shè)計(jì)思想為主的教學(xué)方式

3.1實(shí)施方式

在c語言程序設(shè)計(jì)的課程教學(xué)中，教師可結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂以及以程序設(shè)計(jì)思想為主的教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)，具體實(shí)施方式為在上課前一周，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)公布下節(jié)課所需的知識(shí)點(diǎn)，包括下節(jié)課要用到的基本語句的語法要求、各種運(yùn)算符的計(jì)算方法以及相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性等內(nèi)容，要求學(xué)生加入MOOC平臺(tái)上的C語言程序設(shè)計(jì)課程，進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)和練習(xí)；學(xué)生可以自主安排學(xué)習(xí)時(shí)間和掌握學(xué)習(xí)的節(jié)奏，教師通過MOOC平臺(tái)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)行為并提供一定的線上學(xué)習(xí)指導(dǎo)。以學(xué)習(xí)switch語句為例，相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)要求和學(xué)習(xí)方法見表1。這些學(xué)習(xí)任務(wù)都要求學(xué)生通過MOOC平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師在課堂上不再進(jìn)行講授。

課堂上主要以編程思想和方法為主，講授如何使用c語言解決具體問題，主要講授程序設(shè)計(jì)的思想和方法并對(duì)MOOC學(xué)習(xí)中比較集中的語法問題進(jìn)行講解，結(jié)合課堂討論、學(xué)生上臺(tái)講解等方式，使學(xué)生充分參與課程中。在學(xué)生掌握基本語法規(guī)則的基礎(chǔ)上著重進(jìn)行程序設(shè)計(jì)思想和方法的講授，有利于學(xué)生對(duì)編程思想的掌握，也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2教學(xué)效果調(diào)查

為有效地對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估，也為了讓學(xué)生能有直觀的對(duì)比，在進(jìn)行c語言程序設(shè)計(jì)課程的講授時(shí)，教師可選取選擇結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容，分別采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法、結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂與以程序設(shè)計(jì)思想為主的教學(xué)方法。對(duì)于選擇結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)部分，課堂上主要講述選擇結(jié)構(gòu)的基本語法和規(guī)范，包括if-else語句、switch語句等語法規(guī)范，只列舉簡單的例子進(jìn)行演示，課下布置一定的編程作業(yè)。對(duì)于循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)部分，事先要求學(xué)生在課下通過MOOC學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，包括for、while語句的語法規(guī)范等，完成對(duì)應(yīng)的作業(yè)和練習(xí)。課上主要通過講解編程思想，教授如何使用循環(huán)來解決一些具體問題；課下布置與選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)等量的編程作業(yè)。

兩部分內(nèi)容的課程結(jié)束之后，采用問卷調(diào)查的方式對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估。問卷內(nèi)容見表2。調(diào)查內(nèi)容主要評(píng)估學(xué)生對(duì)結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂與以程序設(shè)計(jì)思想為主的教學(xué)方式的感受，從各個(gè)不同側(cè)面請(qǐng)學(xué)生對(duì)此種教學(xué)方式進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，包括總的評(píng)價(jià)、課前所花時(shí)間、兩種授課方式的比較、課后的收獲等。

上課學(xué)生共有130人，回收的有效調(diào)查表共119份，對(duì)其中的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到學(xué)生對(duì)每個(gè)問題的選擇比例，其結(jié)果見表3。表頭橫軸列出每個(gè)選擇題的編號(hào)，縱軸列出每個(gè)選擇題中答案選項(xiàng)的順序號(hào)（按每題答案選項(xiàng)所處從左到右排序）。表中數(shù)據(jù)為學(xué)生在評(píng)價(jià)題上選擇相應(yīng)選項(xiàng)的百分比。

從表3中問題1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，53%的學(xué)生認(rèn)為通過觀看教學(xué)視頻學(xué)習(xí)基本的語法比較容易，只有6%的學(xué)生認(rèn)為比較困難。從問題5和6的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，學(xué)生通過傳統(tǒng)教學(xué)方式掌握相應(yīng)語法的程度要略好于翻轉(zhuǎn)課堂，即學(xué)生通過觀看MOOC視頻來學(xué)習(xí)的效果不明顯。從問題3和4的統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂與以程序設(shè)計(jì)思想為主的教學(xué)方式下，學(xué)生課后完成等量的編程作業(yè)所需時(shí)間總體上大大縮短。結(jié)合問題7和8的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂與以程序設(shè)計(jì)思想為主的教學(xué)方式有利于學(xué)生編程能力的提高，學(xué)生比較認(rèn)可這種教學(xué)方式。

調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為“結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂與以程序設(shè)計(jì)思想為主的教學(xué)方式較好”的比例略低于認(rèn)為“結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂與以程序設(shè)計(jì)思想為主的教學(xué)方式有利于編程能力提高”的比例。通過訪談得知，其原因是翻轉(zhuǎn)課堂的方式需要學(xué)生課前花時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，占用學(xué)生的課余時(shí)間，因此少量學(xué)生不喜歡這種方式。

4.結(jié)語

結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂與以程序設(shè)計(jì)思想為主的C語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)方式在實(shí)踐中被證明是有效的。由于條件所限，筆者還沒有對(duì)兩種教學(xué)方式進(jìn)行長時(shí)間（如整個(gè)學(xué)期）的對(duì)比，未來將進(jìn)行更全面的對(duì)比，以驗(yàn)證所提出教學(xué)方法的有效性。同時(shí)，在教學(xué)方法實(shí)施的過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)，在課堂上要適當(dāng)?shù)蒯槍?duì)c語言語法規(guī)則中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題與學(xué)生進(jìn)行交流，對(duì)學(xué)生提出的問題和困惑進(jìn)行講解，而不能把對(duì)C語言語法規(guī)則的學(xué)習(xí)完全交給MOOc。此外，教師在進(jìn)行編程思想的講解時(shí)，要更多地以實(shí)際問題為例，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而取得更好的教學(xué)效果。