基于目標管理的Java 面向對象程序設計在線教學

董 東

（河北師范大學 計算機與網絡空間安全學院，河北 石家莊 050024）

0 引 言

以問題求解為導向教學[1]一直受到計算機教育界重視。針對具體的知識點設定一個明確的目標（問題），然后引導學生去求解。這種教學設計理念有益于培養(yǎng)學生自己學習的能力，因此是目前在線教學廣泛采用的教學設計模式，但是網絡教學環(huán)境與課堂教學環(huán)境相比，由于時空差距的存在，教師對學生在線學習的監(jiān)督效力和課堂實時反饋功能被削弱，學生在長達數(shù)月“問題求解為導向”的在線學習中，如果沒有有效的教學目標管理與反饋環(huán)節(jié)，很容易隨著學習內容問題難度的提升和學生掌握程度差異度的增加，出現(xiàn)學習動機下降和學習倦怠的現(xiàn)象，進而影響在線教學效果和自學能力培養(yǎng)目標的達成。如何整合現(xiàn)有技術、方法和資源，探索提升問題求解為導向在線教學效果是目前亟待解決的問題。

1 課程概況

Java 面向對象程序設計在計算機類專業(yè)應用型本科第2 學年第4 學期進行教學，學生已經學過C 語言程序設計和數(shù)據(jù)結構。線下每周講授2課時，實驗2 課時，使用清華大學出版社出版的自編教材。課堂教學以“板書知識點+編程演示”方式為主，沒有使用PPT。實驗教學以驗證型實驗為主，主要通過重做教師課堂演示的例子，強化對知識點的理解。

疫情發(fā)生前，筆者由于工作需要，使用1 個月的時間學習了中國大學MOOC 平臺上的某門受歡迎的課程，體驗了在線教學的特點。疫情發(fā)生后，根據(jù)自己的體驗，使用2 周時間規(guī)劃線上課程方案，采用了“中國大學MOOC 平臺異步SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）+騰訊課堂”的方式。異步SPOC 選用了北京大學的國家精品課MOOC 資源并加以定制，讓學生異步自主學習；騰訊課堂主要解決師生同步溝通問題。

2 線上教學與線下教學差異性分析

由于師生在教學活動中進行交流的媒介以及所處時空不同，線上和線下教學有3 點顯著差異。

（1）溝通異步性。線上教學的師生溝通是異步的，而線下教學的師生溝通是同步的。線上教學以居家為教學環(huán)境，以互聯(lián)網為課堂教學信息交流載體；而線下教學以校園教室為教學環(huán)境，師生在同一空間、同一時間交互。教室是一種學習者時空受限環(huán)境，上課鈴和下課鈴就是一種同步信號，在教室里，教師邊講課邊通過觀察抬頭率就能收到反饋信號，很容易進行同步溝通，但是在線上，無論直播還是錄播，教師同步獲得的學生反饋信息十分有限，而作業(yè)、測驗、QQ 聊天等異步通信形式成為教師獲得教學反饋的主要手段。

（2）教學內容粒度不同。線上教學內容是以知識點為最小粒度組織；而線下教學是以教學周為最小粒度組織。教學進度表清晰地表述了每周幾個課時，以及應該講授哪些內容。在線上，一段視頻就是講授一個知識點，而且一般在15 分鐘左右。

（3）教學雙方自由度不同。線上教學活動中學生的自由度較大；而線下教學活動中教師的自由度較大。在線教學活動中，學生保持了學習活動的主體地位，而教師從臺前轉移到幕后，對教學活動操控的自由度降低，但任課教師還要承擔教學活動的主導作用。

針對以上3 點差異，結合在疫情期間在線教學實踐經驗，基于目標管理的Java 面向對象程序設計在線教學設計如下。

3 基于目標管理的教學

Java 面向對象程序設計課程的特點是實踐性以及可模仿性強。學習者按照學習路線，通過編輯運行體現(xiàn)某知識點的源代碼例子就能理解知識點，再通過問題求解就能強化理解并達到“簡單應用”的層次。由于學生已經學過C 語言，具備一定的程序設計基礎，因此目標管理的方法具有技術可行性。

目標管理是組織參與者根據(jù)實現(xiàn)總目標的需要，自己制訂或者主動承擔各自的工作目標，并在實現(xiàn)目標的過程中實行自我控制[2]。目標管理通過激勵來調動參與者的積極性，保證實現(xiàn)總目標，其核心就是明確和重視成果的評定，提倡個人能力的自我提高。管理過程由規(guī)劃（Plan）、分解（Divide）、執(zhí)行（Action）、檢查（Check）及優(yōu)化（Optimize）5 類活動組成[3]，其中執(zhí)行和檢查活動反復執(zhí)行，被優(yōu)化的對象是規(guī)劃和分解，也是迭代的過程，形成整體迭代的過程模型。

目標管理體現(xiàn)了學生個體需求（學到知識，獲得學分）與課程目標（讓學生能夠針對具體問題設計面向對象程序實現(xiàn)求解）的結合，挖掘和鼓勵教學活動中各個參與者的自覺性、自主性和自治性，體現(xiàn)了線上教學異步溝通的特征；不同于企業(yè)中基于空間目標分解，在線教學活動的目標按照時間進行分解，教學進度表就是目標分解的依據(jù)，而15 分鐘左右的知識點就是目標分解的最小粒度；讓學生做一次實驗，完成一次作業(yè)就得到相應的成績，成績的累積就是最終成績，學習活動的累積就是個體需求目標的完成；教師安排好學習路線和里程碑后，在教學中的主要活動就是發(fā)現(xiàn)學生思想火花、點燃學生學習熱情和評價學習成果。

3.1 規(guī) 劃

規(guī)劃就是定義課程目標、按照課程進度定義里程碑和定義檢查方法。Java 面向對象程序設計課程目標是理解類和對象的概念，掌握面向對象程序設計的一般過程，能夠應用常用的JDK API，掌握Java 語言常用的保留字，能夠針對具體問題設計面向對象程序實現(xiàn)求解。

把這個總目標分解成7 個子目標：簡單的Java 程序、類和對象、繼承、異常、群集框架、輸入輸出和多線程，再把這7 個子目標分配到本學期15 周（第16 周是考試周，結課），形成課程進度。

定義檢查方法即定義考核辦法。線下教學的考核一直是“平時成績30%+期末考試70%”的方案。線上教學情況下，學生個體的成績主要由學習過程累積而成，只要實現(xiàn)了子目標就獲得一部分成績，學生就得到一定的成就感。線上考核方案定義如下：完成學習視頻、單元測驗、實驗與作業(yè)、參與討論以及參加期末考試。各部分的分值比例是單元測驗（5%）、實驗（30%）、作業(yè)（40%）、參與討論（5%）和期末考試（20%）。積極參與討論者可以獲得額外的加分。這樣，期末考試僅僅占20%，能夠實現(xiàn)累積成績的效果。

在課程開始之前，不僅在MOOC 平臺上公布，還要通過騰訊課堂給學生講一遍，確保所有學生明確目標、進度和成績的構成。

3.2 分 解

除了把課程總目標分解為子目標，還要把子目標繼續(xù)分解成知識點。例如，把子目標“類與對象”分解成如下知識點：類的聲明、對象的創(chuàng)建訪問及其字符串表示、當前對象this、方法的參數(shù)傳遞、方法的返回、方法的重載、類變量和實例變量、類方法和實例方法、變量的作用域和字符串對象上的正規(guī)表達式應用，并為每個知識點錄制或引用視頻教程。

子目標的完成就是里程碑。在Java 面向對象程序設計課程的在線教學中規(guī)劃7 個里程碑和100 個知識點。每個里程碑定義需要提交的作業(yè)和實驗報告以及提交期限，每份作業(yè)和實驗報告平均涉及14 個知識點。MOOC 平臺定義作業(yè)的3 個狀態(tài)：作業(yè)提交、作業(yè)批改和成績公布，狀態(tài)間的轉換是由日期時間控制的，此時需要精心按照教學進度設置作業(yè)提交時間。

每份作業(yè)按照完成題目數(shù)量評分，每份實驗報告按照完成實驗項目情況評分。雖然MOOC 平臺上有學生觀看視頻時長的記錄，但是不作為學生成績的構成因素，這是因為學生完全可以通過其他學習資源達到目標。

3.3 行 動

規(guī)劃和分解完成之后，相當于劇本寫好了，此后教學活動的主角就是學生了。學生的主要活動是觀看視頻完成相關測驗和作業(yè)，教師則根據(jù)測驗和作業(yè)情況掌握學情。這個環(huán)節(jié)關鍵要考慮學生個體差異，允許學生進度上略有不同：有的稍快些，有的稍慢些。這也是線上教學的優(yōu)勢。另外還要考慮培養(yǎng)學生的時間管理意識，首先是作業(yè)的“截止時間”，總有一部分學生忽視“截止時間”，等到發(fā)現(xiàn)無法提交作業(yè)又和老師聯(lián)系要求單獨提交。讓學生因為超過“截止時間”而被扣分，會使學生增強時間觀念，學會時間管理。

從選課學生中選擇的助教（或者稱為課代表）是師生溝通的重要橋梁。教師可向助教了解視頻是否能看懂，作業(yè)量是否太大等問題。

按知識點組織實驗項目和作業(yè)題目，每個知識點至少對應一個實驗項目和一個作業(yè)題目，并且按照里程碑發(fā)布。要求在Eclipse 中完成實驗項目，提交源代碼。作業(yè)題目有程序設計、源代碼改錯、閱讀代碼給出運行結果3 種類型。題目以Word 文件形式提供下載，要求把答案寫在題目下面，仍然以Word 文件形式提交。學生作業(yè)如圖1 所示，這是某次作業(yè)中的第9 題，題目要求寫出代碼的輸出。學生以藍色文本在題目下方給出答案，并且還給出了通過該題目學會了什么。對于這樣的作答，不僅給滿分，還會給出Excellent 的評價。

圖1 學生作業(yè)

在執(zhí)行期間，任課教師通過騰訊課堂給學生講解課程目標、里程碑和學習的重難點，提醒學生截止日期，講解作業(yè)和實驗報告中的共性問題。個性的問題通過QQ 發(fā)起私聊解決。特別需要注意的是，任課教師要讓學生感覺到被“關注”，只要發(fā)現(xiàn)學生動腦子了，發(fā)現(xiàn)學生查資料了，發(fā)現(xiàn)學生學會引用文獻了，就在騰訊課堂里公開表揚；對于同樣得滿分的作業(yè)，視情況給出不同的評語：有的學生用Good，有的學生用Excellent。教師從作業(yè)中用心感受學生的思考，學生從評語中感受到教師的關注與鼓勵，形成心與心的溝通。

3.4 檢 查

檢查工作主要通過任課教師對作業(yè)的全批全改完成。建立學生的“作業(yè)評價檔案”，在檔案中記載學生作業(yè)中值得肯定的做法或者反映出的問題。例如，喬同學“給出了參考代碼的網址”，李同學“解題源代碼可作為示范”，朱同學“不僅答案正確，而且給出了答案解析”，王同學“上轉型和下轉型不清楚”，馮同學“重載和覆蓋混淆”等。及時在騰訊課堂公開表揚具有示范價值的作業(yè)，特別強調這些學生的名字，對本人是鼓勵；對其他學生則是帶動。全部里程碑完成后，按照學生匯總評價信息，就形成了個體的學習畫像，把畫像反饋給學生，使學生體驗進步的喜悅；對于作業(yè)中個性的問題直接批改通過QQ私聊反饋給學生。本門課程選課學生115 名，一次作業(yè)批改下來需要兩天時間。

檢查作業(yè)則是整個檢查活動的核心活動，因為作業(yè)占總成績的40%，同時，作業(yè)也是師生溝通的手段。全批全改雖然工作量大些，但是每一份作業(yè)承載了學生的思考，對每個學生的努力做出評價是值得的付出?！鞍l(fā)現(xiàn)、點燃、鼓勵和評價”是檢查活動中所要遵循的原則。

教師還可在MOOC 平臺上查看和參與學生的討論，并對學生的討論進行評價。通過平臺的統(tǒng)計功能了解學生學習狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題。例如，有一位學生第1 周看了0 個視頻，通過QQ了解到，學生還不知道在哪兒看教學視頻。教師應留心QQ 群學生的討論，及時肯定一些學生提出的解決方案。

堅決果斷地抑制抄襲行為，發(fā)現(xiàn)苗頭，立即掐斷。例如，筆者在第2 個里程碑的作業(yè)提交中發(fā)現(xiàn)了一模一樣的作業(yè)，當即在課程的QQ 群里公布處理結果：兩位學生的本次作業(yè)成績零分。在后面的作業(yè)提交中，未發(fā)現(xiàn)一模一樣的作業(yè)。

對抱怨作業(yè)量太大的學生，則讓其降低期望，盡力做，能做多少就做多少。

3.5 優(yōu) 化

通過以上教學活動，就會發(fā)現(xiàn)一些值得優(yōu)化的地方，如學生反映很難理解“對象克隆”，那么就得重新考慮換成什么樣的例子講解這個知識點更容易理解些。教學目標、知識點的粒度和先后關系、作業(yè)題目難度和數(shù)量、測驗題對知識點的覆蓋、教學視頻、每個教學資料都會在學期末課程結束后進行重新調整，以達到更好的教學效果。

4 基于目標管理的實驗

實驗主要由驗證型的項目組成，目的是復習鞏固教學視頻的知識點。每個里程碑安排一組實驗，一般每個知識點對應一項實驗。例如，“變量的作用域”知識點的實驗項目如下。

（1）右擊動手實驗項目，選擇 New | Package。在Name 文本框輸入包名objects.code_3_18，單擊 Finish 按鈕。

（2）在新建包上右擊，新建類：

（3）運行程序。理解變量的作用域。

每個實驗項目都為學生明確指明了實驗步驟和實驗目標，按照進度發(fā)布實驗指導書，并設定提交日期，一般提交時間為下一章內容開始之前，要求提交實驗產生的源代碼。要注意的地方是MOOC平臺沒有“實驗”欄目，只有“測驗與作業(yè)”欄目，因此實驗只能放在這個欄目中，以作業(yè)形式提交。要求學生以壓縮文件形式提交實驗結果（源代碼）。實驗手冊是經過加密的，學生不能進行復制粘貼，但可以打印。以知識點為單位配合教學進度安排整個學期的實驗，按照里程碑設置實驗手冊的發(fā)布和實驗結果的提交日期。每項實驗5分。學生異步完成實驗，教師在QQ 群進行答疑。

5 結 語

以知識點為粒度，而不是以教學周為粒度組織教學，按照里程碑發(fā)布作業(yè)以照顧個體學習進度差異和強化時間管理意識，基于作業(yè)數(shù)量和實驗項目數(shù)量兼顧質量的課程成績累積，作業(yè)全批全改結合QQ 群公開表揚和私聊解決個性問題，根據(jù)學生對難點的反饋優(yōu)化教學設計的規(guī)劃、分解、執(zhí)行、檢查和優(yōu)化活動，構成了Java 面向對象程序設計在線教學的目標管理。基于目標管理的在線教學使得學生學習任務明確，學習路線清晰，學習行為自主可控。里程碑內完成師生異步溝通，體現(xiàn)在線教學特點，照顧學習者個性差異；里程碑間教與學進度上同步，保障教學目標完成。學生騰訊課堂出勤率100%，作業(yè)平均優(yōu)良率93.8%，教學秩序井然有序。通過作業(yè)完成的截止日期等要求，學生增強了時間管理意識；基于目標的管理，學生充分利用了在線學習的自由度，增強了自學能力。例如，學生對于一些問題學會了通過查看API文檔和網絡搜索自己解決而不是直接問老師。問題在于：①如何引導學生識別參考文獻的質量；②如何判別代碼克隆；③如何鼓勵展示自己的成果。隨著在線教學的開展，未來計劃采用在線實驗，更有效地應用大數(shù)據(jù)方法收集和分析學生編程行為，更好地掌握學情，有針對性地進行教學設計。