基于SPOC的面向計算思維能力培養的程序設計課程混合模式教學方案

劉暢 劉建征

一、引言

隨著“優先發展教育，建設人力資源強國”的戰略部署的提出，我國目前需要培養新一代“專業+信息”的產業力量，而其中信息技術的核心之一就是計算機技術，程序設計課程作為大學計算機教育的載體，讓其主動地適應社會的發展需求是高校教育教學實施的主要方向。

在現今的大學計算機課程教學中，對于以解決問題為本質的計算機應用，教師在教學過程中都在潛移默化地實施計算思維教學，但對計算思維的定位大都是計算機的應用能力之一，而沒有從戰略高度認識到計算思維對人才培養的重要性，在日常教學中忽視了“思想的教學”。

高等教育信息化的核心任務是推動信息技術與高等教育深度融合。2012年以來， MOOC平臺建設風起云涌，在不斷地摸索和完善的過程中，在線教育與線下實體教學相結合的一種混合式教學模式——SPOC將優質課程資源與課堂教學有機結合，借以翻轉教學流程，變革教學結構，提升教學質量。如此就可以將計算思維能力的培養深度融入SPOC教學平臺的設計與應用，在混合教學模式的應用中鍛煉學生分析問題和求解問題的能力，進而培養其計算思維和創新思維。

二、程序設計課程中計算思維能力的培養

計算思維是運用計算機科學的基礎概念求解問題、設計系統，以及理解人類行為的涵蓋計算機科學的一系列思維活動；計算思維的本質是抽象和自動化。如同所有人都具備“讀、寫、算”能力一樣，計算思維也是一種本質的、所有人都必須具備的思維能力。

當今高校的程序設計課程是學習計算機分析和解決問題的基本過程和思路，是理解計算機和計算思維能力培養的最好途徑；程序設計課程是典型的計算思維課程，涉及枚舉、遞歸、回溯等典型的計算思維算法案例；將計算思維能力的培養貫穿于課程教學過程中，推動知識型、技能型教學模式向未來計算思維、能力型教學模式的轉變，實現知識隨著思維的講解而展開，思維隨著知識的貫通而形成，能力隨著思維的理解和訓練而提高。實現計算思維向各學科領域的拓展，應用計算手段進行各學科的研究與創新。

程序設計中關于思維模式、計算機算法、代碼編程、軟件開發、項目設計等的應用是計算思維的主要表現。在教學設計過程中，強調計算思維的算法衍生在設計程序中的重要性，逐步提高學生的計算思維能力，從而使學生掌握正確的計算思維方式；提煉教學內容，增加算法設計比重，提高對學生算法訓練的要求，并通過典型案例和反轉課堂加以強化，使之能夠利用計算思維方式理解并解決實際問題；注重程序設計的實踐過程，結合網絡教學平臺為學生提供與實際結合更加緊密的典型實訓項目。

三、基于SPOC的混合式教學方案

作為MOOC 的一種補充，SPOC 將豐富的資源與傳統課堂教學深度混合，是一種私有的、定制的、高質量的導師制教學模式。搭建SPOC平臺下具有指導性的教學資源，兼顧智能化的學習行為管理及準確的大數據分析，優化“學”與“教”的雙向過程，有效彌補了傳統課堂教學和MOOC模式對學習監管的局限，既有助于提升學生學習的主動性，又有利于優質教學資源的共享，更好地提高教學效果。

混合學習模式克服了傳統學習與網絡學習的局限，并將兩者優勢有效結合。混合教學模式注重發揮傳統教學和數字化學習的優勢，是教師主導活動和學生主體參與活動的混合，也是學生自主學習和協作學習的混合。混合教學模式強調教師的主導作用同學生主體地位的有機統一，以數字化學習環境作為傳統教學的補充，實現優勢互補。基于SPOC的混合教學方案模型如圖所示。

該方案包括課程設計、過程組織和教學評價三部分。混合教學模式涉及學習對象、教學內容和學習環境三個要素。通過對教學目標、教學大綱、教學重難點的分析，將制作整理好的媒體資源、綜合實踐案例、教學計劃、教學大綱、PPT 課件、相關文獻和測試題等上傳到SPOC 平臺進行在線編輯、整合后，設計成富有邏輯結構的微課程。課程教學資源的設計決定著后續的混合教學能否順利開展。混合教學模式下的過程組織能夠真正實現翻轉課堂，上課前學生通過在線方式完成教師設置的學習任務，課中教師則利用課堂時間與學生進行充分交流，組織學生展示、討論，課后完成學習任務項目，師生間進行線上交流和信息反饋。課后，教師利用SPOC平臺的智能化監管和數據信息分析了解學生學習情況，評價學習效果，及時調整教學進度、改進教學方法。

四、結語

程序設計類課程具有較強的實踐性，從而需要學生較高的自主能動性，在基于SPOC的混合教學模式下，學生通過在線平臺進行自主學習和測試。教師基于計算思維能力的培養設計教學資源、組織教學大綱、設置實驗案例、布置考試測評。線上線下相結合的混合教學模式更有利于教學內容的拓展、深化，提高學生分析問題和解決問題的能力，達到培養學生計算思維和創新能力的核心目標。SPOC教學平臺對教學過程的智能化監管和科學的大數據信息分析又是傳統課堂教學模式有利的補充和優化。翻轉課堂教學方式提高了學生學習的主動性，實現了真正意義上的以學生為中心。

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