網(wǎng)絡(luò)信息平臺下C程序設(shè)計課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)探究

劉妹

摘要：當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與教育的深度融合，為C程序設(shè)計課程教學(xué)提供了新思路。分析C程序設(shè)計課程的教學(xué)特點(diǎn)，引入信息化平臺SPOC和OJ作為教學(xué)輔助工具，基于這兩個平臺在C程序設(shè)計課程中運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。在具體實踐過程中，教師要注意網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的優(yōu)化整合、翻轉(zhuǎn)課堂的具體運(yùn)用以及多元化考核評價方式的實施。實踐表明，SPOC和OJ平臺下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生的編程能力。

關(guān)鍵詞：C程序設(shè)計：SPOC：0.1.翻轉(zhuǎn)課堂：教學(xué)模式

C程序設(shè)計課程是大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的重要組成部分，不僅要使學(xué)生掌握計算機(jī)基礎(chǔ)理論知識，而且要培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力、邏輯分析能力和解決實際問題的能力。C程序設(shè)計課程具有信息量大、學(xué)時少、實踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教學(xué)方式極大地限制了該課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

當(dāng)前，MOM為廣大教師和學(xué)生提供了開放的學(xué)習(xí)資源，滿足了學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)需求，但MOOC容易忽視教師的引導(dǎo)作用，也不利于學(xué)生自我控制能力的發(fā)展。在MOM的基礎(chǔ)上，SPOC應(yīng)運(yùn)而生，它是優(yōu)質(zhì)MOOC資源與課堂面對面教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，是基于一個學(xué)校學(xué)生群體的小規(guī)模私有在線課程。SPOC的“小規(guī)模”“專有性”特點(diǎn)為翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實施提供了有力的支持。

OJ平臺也對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有重要的作用。在線評測系統(tǒng)OJ（Online Judge）起源于ACM國際大學(xué)生程序設(shè)計大賽，并逐步作為編程訓(xùn)練的平臺，被應(yīng)用于程序設(shè)計類課程（如C、C++、Java）的教學(xué)實踐中。OJ平臺是一個在線的判題系統(tǒng)，用戶在線提交程序的源代碼，系統(tǒng)自動對源代碼進(jìn)行編譯執(zhí)行，并通過預(yù)先設(shè)定的測試數(shù)據(jù)檢驗程序運(yùn)行是否正確，無需人工判斷。

這些迅速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與教育的深度融合，突破了傳統(tǒng)課堂固有的教學(xué)模式。筆者提出基于SPOC和OJ平臺的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，并將其應(yīng)用于C程序設(shè)計課程的教學(xué)實踐中，取得了較好的教學(xué)效果。

一、C程序設(shè)計課程應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂模式的必要性

翻轉(zhuǎn)課堂是網(wǎng)絡(luò)信息平臺下一種新興的教學(xué)模式，實現(xiàn)了課堂教學(xué)從“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的靈活性和自主性，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性的重要手段。筆者對C程序設(shè)計課程的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其有必要采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，具體表現(xiàn)在以下三個方面。

第一，傳統(tǒng)的C程序設(shè)計教學(xué)以教師講授為主，學(xué)生只是被動地接受知識。在有限的課堂時間內(nèi)，學(xué)生無法積極主動地參與到課堂學(xué)習(xí)中，缺乏獨(dú)立的思考精神，對知識的掌握也不盡如人意。翻轉(zhuǎn)課堂重新調(diào)整了課內(nèi)和課外的教學(xué)安排，學(xué)生充分利用課外時間完成理論知識的自主學(xué)習(xí)，并發(fā)現(xiàn)其中的問題，在課堂上通過教師和學(xué)生對具體問題的討論互動而完成知識的內(nèi)化。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，真正完成了知識的自我建構(gòu)過程。

第二，傳統(tǒng)的C程序設(shè)計教學(xué)內(nèi)容通常以語法為線索，配合簡單的案例分析，課堂大部分時間都用于理論教學(xué)，學(xué)生缺乏適當(dāng)?shù)木幊逃?xùn)練。翻轉(zhuǎn)課堂模式下，教師提前上傳教學(xué)案例，學(xué)生在課前就可以分析討論案例，而在課堂上教師要帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深入的算法設(shè)計。學(xué)生不再只是旁聽者，而是實實在在地參與到案例的分析設(shè)計過程中，逐步培養(yǎng)他們的程序設(shè)計能力。

第三，傳統(tǒng)的教學(xué)模式缺乏針對性，教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度完全一樣，忽視了學(xué)生的個性化差異，無法滿足不同層次學(xué)生的需求。翻轉(zhuǎn)課堂模式下，學(xué)生可以根據(jù)實際情況有選擇地學(xué)習(xí)教師提供的學(xué)習(xí)資源，并制訂適合自己的學(xué)習(xí)計劃，自主掌握學(xué)習(xí)節(jié)奏，這樣學(xué)生會擁有更多的個性化學(xué)習(xí)體驗，逐步養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)和自覺探究的意識。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計與實踐

結(jié)合學(xué)校和C程序設(shè)計課程教學(xué)的實際情況，筆者以SPOC和OJ平臺作為教學(xué)實踐輔助工具，對各種教學(xué)資源進(jìn)行優(yōu)化重組;以翻轉(zhuǎn)課堂為教學(xué)實施，有效地融合課堂教學(xué)和課外學(xué)習(xí);注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，構(gòu)建多元化的考核評價方式。教學(xué)模式設(shè)計如圖1所示。

（一）構(gòu)建開放性的信息化教學(xué)平臺

建設(shè)完善的開放性教學(xué)實踐平臺，整合豐富的教學(xué)資源，并實現(xiàn)資源的高度共享，這些是翻轉(zhuǎn)課堂順利實施的重要保障。

1.SPOC教學(xué)平臺建設(shè)

學(xué)校與超星公司合作完成了“高級語言程序設(shè)計（C）”的SPOC平臺建設(shè)，界面如圖2所示。從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，教師要對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行反復(fù)推敲，將知識點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化，并精心整理MOM中適合學(xué)生自學(xué)和有益于提高學(xué)生能力的教學(xué)資源。視頻的制作通常以知識點(diǎn)為單位，時間要控制在15分鐘以內(nèi)。對于實踐性較強(qiáng)的知識點(diǎn)，如循環(huán)、數(shù)組等內(nèi)容，教師不能將知識點(diǎn)孤立起來介紹，而是要結(jié)合具體的案例講解語法和概念，將知識點(diǎn)和相關(guān)案例的視頻一起打包發(fā)布到SPOC平臺上。

在該平臺上，學(xué)生可以高效地完成自主學(xué)習(xí)和自主測試，教師也可以實時監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。教師通過設(shè)置“開放時間”控制學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度;通過在視頻中增加測試題，杜絕“刷屏”現(xiàn)象的出現(xiàn);通過“討論區(qū)”中的問題反饋，有的放矢地調(diào)整教學(xué)安排。

2.OJ實踐平臺建設(shè)

OJ平臺是超星團(tuán)隊為學(xué)校程序設(shè)計課程開發(fā)的一個程序在線評測系統(tǒng)，界面如圖3所示。課程組教師精心設(shè)計多層次實踐題目，充實訓(xùn)練題庫，滿足不同學(xué)生的能力需求以及學(xué)生在不同階段的訓(xùn)練要求，按照從簡單到復(fù)雜、從基本到綜合的步驟，逐步提高學(xué)生的算法設(shè)計能力和軟件開發(fā)能力。

在OJ平臺上，學(xué)生通過“練習(xí)場”提供的上百道題目進(jìn)行編程訓(xùn)練，系統(tǒng)自動評判代碼對錯。該平臺還可以進(jìn)行班級排名，這提高了學(xué)生的編程興趣和競爭意識。此外，該平臺也減輕了教師的工作量，讓教師有更多的時間與學(xué)生交流互動，并對學(xué)生進(jìn)行個性化的輔導(dǎo)。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實施

程序設(shè)計課程需要大量的思維訓(xùn)練和實踐操作，教師要合理規(guī)劃每節(jié)課的教學(xué)實施，將課堂變?yōu)閹熒拥膱鏊Ｕ麄€教學(xué)活動分為以下三個階段。

1.課前準(zhǔn)備階段

教師根據(jù)本次課的教學(xué)內(nèi)容向?qū)W生布置學(xué)習(xí)任務(wù)，在SPOC平臺上發(fā)布相關(guān)教學(xué)視頻、教學(xué)案例、討論主題以及其他各類學(xué)習(xí)資源。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下開展自主學(xué)習(xí)，通過問題交流、合作討論等方式，完成各項學(xué)習(xí)任務(wù)并進(jìn)行在線測試。在自學(xué)過程中，學(xué)生遇到的問題或者個人獨(dú)到的見解都可以發(fā)布到SPOC平臺進(jìn)行討論。教師要總結(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)知識，并且梳理學(xué)生提出的問題與見解，在課堂上為學(xué)生答疑解惑。

2.課堂活動階段

C程序設(shè)計課程的上課地點(diǎn)安排在機(jī)房，可以方便師生隨時進(jìn)行代碼的調(diào)試驗證。教師首先講解學(xué)生在自學(xué)中遇到的共性問題，并根據(jù)課前在線測試的情況，有選擇地講解重點(diǎn)和難點(diǎn)知識。然后將學(xué)生分組，并設(shè)計相應(yīng)的題目，由淺人深、循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生合作探索問題，并完成方案設(shè)計與編程調(diào)試，以組為單位進(jìn)行成果展示。最后，教師在OJ平臺上發(fā)布相關(guān)的基礎(chǔ)題目組卷子作為學(xué)生的課內(nèi)練習(xí)，從而了解學(xué)生的完成情況，以便對后續(xù)課程進(jìn)行安排。

筆者以循環(huán)結(jié)構(gòu)中的for循環(huán)為例，展開翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實施。課前教師錄制for循環(huán)的教學(xué)視頻，以求自然數(shù)1至100的累加和為例子，介紹for循環(huán)的語法結(jié)構(gòu)、算法流程圖和執(zhí)行過程。學(xué)生反復(fù)觀看視頻以掌握for循環(huán)的基礎(chǔ)理論知識，并完成在線測試。課上教師逐層深入地引導(dǎo)學(xué)生討論經(jīng)典案例，在實踐中加深理論知識的應(yīng)用。

步驟1：輸入n，求t=1*2*3*……*n（累乘和累加有何不同？）。

步驟2：s=1+2+3+……+n，當(dāng)s>500時，求n的值（怎樣強(qiáng)制退出for循環(huán)？引入break語句）。

步驟3：輸入n，判斷n是否為素數(shù)（判斷素數(shù)的算法）。

步驟4：輸出100以內(nèi)所有的素數(shù)（案例3拓展，引入循環(huán)的嵌套）。

3.課后學(xué)習(xí)鞏固階段

學(xué)生在課后要總結(jié)本次課的學(xué)習(xí)情況，并通過SPOC中的視頻和其他學(xué)習(xí)資料查漏補(bǔ)缺，交流學(xué)習(xí)心得。教師選擇OJ平臺上有一定難度的綜合設(shè)計題目作為課后作業(yè)，讓學(xué)生在掌握基礎(chǔ)編程知識的前提下靈活運(yùn)用所學(xué)知識，提高他們分析問題、解決問題的能力。此外，教師要引導(dǎo)學(xué)生積極參加程序設(shè)計大賽，從深度和廣度上進(jìn)一步拓展教學(xué)實踐內(nèi)容。

（三）構(gòu)建多元化的考核評價方式

教師要改變傳統(tǒng)的單一課程評價方式，注重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價，強(qiáng)調(diào)對學(xué)生程序設(shè)計實踐能力的培養(yǎng)。教師要構(gòu)建C程序設(shè)計課程多元化的考核評價方式，包括在線學(xué)習(xí)評價、階段測試評價和期末綜合測試三個部分。

SPOC平臺自動記錄每位學(xué)生的在線學(xué)習(xí)情況，包括視頻觀看、在線測試、提交作業(yè)以及參與討論等內(nèi)容，教師可以自行設(shè)置每一項的權(quán)重，由平臺自動導(dǎo)出在線學(xué)習(xí)成績。階段測試和期末綜合測試都在OJ平臺上進(jìn)行。教師根據(jù)教學(xué)計劃設(shè)置三次階段測試，分別是循環(huán)測試、函數(shù)測試和數(shù)組測試。測試完畢后，學(xué)生直接查看成績，這種方式能使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有緊迫感，并能清楚地了解每個階段的學(xué)習(xí)情況。期末綜合測試涵蓋了課程的所有重要知識點(diǎn)，要重點(diǎn)考核學(xué)生的綜合設(shè)計能力。教師要將理論知識串連起來應(yīng)用于實踐操作中，讓學(xué)生更加系統(tǒng)地掌握知識。

三、教學(xué)實踐效果

經(jīng)過一學(xué)期的教學(xué)實踐，學(xué)生的編程實踐能力有了顯著的提高。將課內(nèi)時間有效地延伸到課堂之外，學(xué)生可以隨時隨地進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。教師在課堂上運(yùn)用案例驅(qū)動、啟發(fā)討論、合作探究等多種教學(xué)手段，有利于形成良好的課堂氣氛，有利于帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生更加主動地探索實踐。

筆者選取了兩個教學(xué)班的期末測試成績進(jìn)行對比分析，如表1所示，可以看出采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的班級整體水平要優(yōu)于采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的班級整體水平。

四、結(jié)語

此次研究通過分析以往C程序設(shè)計教學(xué)中存在的問題，提出了在該門課程中應(yīng)用基于SPOC和OJ平臺的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。實踐證明，這種教學(xué)模式促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和個性化學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立探索的精神以及團(tuán)隊合作意識。該模式實現(xiàn)了以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，但教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用同樣不容忽視。教師要具有較高的教學(xué)組織設(shè)計能力和課程資源優(yōu)化能力，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，只有這樣才能真正提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

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