混合式教學環境下程序設計類平臺課程建設要點探索

成都信息工程大學計算機學院 彭 城 劉仕筠

當前各高校已經大量開設平臺課程，該類課程主要服務于不同學科的專業基礎課程。開設此類課程既要考慮面向大多數非計算機專業的學生，還需要針對學科建設需要、專業技能培養等需要。因此，程序類平臺課程的建設需要明確：既是培養學生利用程序設計為后續專業課程打下基礎、了解計算機工作原理，從而對計算機系統操作能力能有效控制的一門學科基礎課程，同時也是利用程序設計的算法對低年級學生進行重要的邏輯思維訓練的一門學科。

簡而言之，非計算機專業的學生學習程序設計課程的目的是，學會怎樣用計算機程序培養抽象和自動化的計算思維，而不是怎樣做程序設計員。這是非計算機專業的學科基礎課程與計算機專業的學科方向課程的本質區別。這一目標定位使得我們有必要對如何確立程序設計課程的教學資源、教學模式，以及培養學生樹立實踐能力意識等方面進行詳細分析和總結。

一、混合式教學模式下構建創新性的教學知識體系

（一）平臺課程的規劃體系

建立學校平臺課程主要是為了加強人文教育和科學教育之間的聯系，旨在培養學生的基本理論和基本素質。各高校會根據自身專業特點和教學水平，在大一和大二按學科大類開設公共基礎課和學科基礎課，然后下設英語、數學、計算機等基礎教學課程模塊。程序設計類平臺課程在本校的課程體系中功能位置如圖1 所示。

為提高學生綜合素質及為專業教學搭建好基礎課程平臺，平臺課程設計和定位要體現人才的基本規格和全面發展的共性要求。在展現“寬入口、夯基礎”的教育原則中，程序設計類課程的教學體系既要抓住將來不同專業學生的“分流培養”，也要體現低年級的“基礎共性”，如“計算思維”的訓練。

（二）混合式教學與平臺課程的結合

混合式教學是將網絡平臺的在線課程與傳統課堂教學進行有機融合，核心在于將學生從傳統的授課“聽講”狀態轉換到主動“學”的學習環境中去。這里的混合包括采用新的教學模式、開設網絡平臺與課堂結合的學習環境、學習方法和評價方式等多方面的混合。圖2 是混合式的教學元素常用的框架。平臺課程要結合混合模式的教學特點，在實際的教學過程中，教師就應結合基礎培養目標的要求和課程知識內容的特點，對混合式教學進行精心設計。

結合程序設計平臺課程的“跨專業、重基礎”的特點，在圖2 中需要優化的是：選擇網絡平臺需要2—3 個不同難度的MOOC 教學平臺，課堂案例及課后作業應采用不同的案例貫穿整個課程知識點。本次Python 程序設計涉及6 個專業，分別對統計和會計專業采用了大數據分析案例；對物管和金融采用數據庫操作案例；對人資及信管采用辦公自動化案例。為了便于對比考核效果，課后資源及測試則采用相同的平臺（PTA）進行考核，考核內容進行調整，各專業基本核心語法考核完全一致，在應用編程部分進行差異化處理。

二、構造獨特的程序類課程教學模式和教學資源

適合程序類平臺課程的教學模式和資源建設本著“重案例、重實踐”的原則，盡量滿足多學科交叉的特點，依托Python 程序設計課程重點設計如圖3 所示教學架構，以及實施教學方案時設計如圖4 的學習培養方案，該方案采用反饋式推進方法。

平臺課程架構中，平臺課程的要求和目標決定了教師的課程設計等內容，包括教學設計和配套資源設計，同時決定了如何對學生設計配套的學習方案。教師根據課程設計的教學資源和考核方式，通過對學生的實踐，利用反饋效果持續優化教學設計及資源，使其更適合不同專業和系統能力的培養需要。

學生的學習方案中，“記憶”和“理解”采用課堂教學和課前的MOOC 學習及課前閱讀完成；“應用”和“分析”使用貫穿的案例對課堂及MOOC 的知識點進行設計和檢驗；不同的渠道獲取知識比例最高的方式是實踐和小組討論，因此在課程模式的設計中，我們將“應用”和“分析”作為核心的重點。

根據以上平臺課程設計架構及學習模式，Python 程序設計課程實施的教學設計及教學資源主要包含以下幾個方面。

（一）課前知識的自主接收

課前結合混合教學方式的特點，主要是利用教師發布的課件等資源，觀看網絡平臺的MOOC 課程。我們采用了中國大學MOOC 站點的浙江大學課程Python 程序設計，作為課前學習視頻，在課件中結合專業特色設計對應的實驗項目或者案例。由于平臺課程的年級及專業特點，學生此時難點及遺漏會較多，因此需要提出每次課程自主學習的要求，明確要點，布置每次自主學習需要提交的作業，準備課堂可能討論的素材。

（二）課堂精講及討論互動

課堂授課分為兩個部分。一是教師精講重難點或點評，該部分時間每次授課不超過30 分鐘。為了保證課前自主學習效果，教師講解重點要匹配MOOC 學習要點，還要將內容設計到提問、作業等內容中，以督促和指導學生學習。二是學生互動討論，該部分主要進行課堂案例實踐或討論，突出以學生為中心的教學模式，重點以學生討論參與為主。互動方式有：小組討論與提問、學生上臺講解、對小組設計的代碼進行評比等。越是深度的互動，學生對知識點的掌握效果越好，Python 程序設計教學中，學生對算法和程序設計的優化效果越明顯。

課堂講解與設計注重“知識”與“能力”的互換，通過“知識”講解對概念性、邏輯性較強的知識點進行講解；“能力”則通過示范、編程等方式進行算法等邏輯思維的訓練和培養，反過來推進學生理論能力的提升。平臺課程尤其要強化計算思維的培養，因此理論課程的總結和反饋對于多數非計算機類專業的學生，在知識和能力的培養方面效果較好。

課堂互動以項目組為單位，以實訓為平臺，利用貫穿整個教學要點的項目設計，推進學生組之間的相互測試，挑選出最好的3—4 組程序，讓學生講解優秀部分以及可能的缺點，給予積極討論的學生組綜合成績占比5%的分數，充分激發學生的興趣。

（三）課后資源構建與學習效果評價

課后跟蹤及學習效果評估是平臺課程建設的重要標識，平臺課程的課后資源建設尤其重要。平臺課程建設結合MOOC 課程的課前學習還開展了題庫建設及作業評閱和統計學生完成效果等數據的建設。按照知識分層、能力分級的原則，依次建設了Python 課程的“知識要點思維導圖”“Python應用等級標注”“Python 課程作業試題庫”等資源建設。

以課程資源為基礎，授課過程中采集教與學的數據，進行了針對性的分析，主要包括班級能力分析、學生個體能力達成分析、教師教學效果反饋。基本架構如圖5 所示。

本學年以Python 程序設計平臺課程為依托，對3 個教學小班（信管181、電商181）實施了該課程平臺建設混合教學方案，對另外3 個專業實施了傳統教學方案，將課堂提問（討論）打分、課后作業質量及考核等分數作為數據來源，兩個模式的教學班使用完全相同的教材及作業、實踐項目及試卷等，分析結果如圖6 所示。

主要呈現出的特點是：采用平臺課程混合教學的班次高分人數明顯比傳統教學班多，基礎理論等知識點掌握情況差異不大，但是混合教學班次的低分段人數也明顯更多。分析原因發現，混合教學班對于課前自助學習及課堂參與討論的自我參與度要求較高，以“學生為中心”的理念更多需要學生的主動和配合，低分段的學生往往是自我約束及監督較差的學生，他們相對于傳統教學班更容易在考核等環節不知所措，知識缺漏較多。這也指出了今后的平臺課程建設需要加強的一個重點。

三、平臺課程的建設特點

平臺課程的“教”與“學”基礎特征，決定了跨專業的不均衡特點。因此在平臺課程的建設中，需要明確“差異化”的特點，不僅學生基礎有差異，案例設計及知識也應該有差異。平臺課程應繼續推進以下措施。

1.以“層次化”繼續開展平臺課程教案和案例等資源設計，根據不同專業進行層次劃分：繼續對課程知識圖譜進行層次劃分，對學生能力考核進行分化處理，授課教案設計及實踐教學等環節采用多模式、循環螺旋式推進。

2.利用PTA 類型的平臺進行客觀測評以及跟蹤學生的學習數據，該類平臺對數據聚類分析和反饋效果及時且客觀，尤其是對語法等概念性知識點的掌握情況更清晰準確，能標注每個知識點的題目，能較精確地匯總不同學生的學習結果，平臺的隨堂測試和自動判卷等功能有利于教師和課程建設效率的提高。

3.搭建創新性的平臺課程知識體系，利用知識拓撲圖，挖掘跟蹤學生學習的特色方法。利用案例貫穿學生學習的整個過程，從課前準備材料的檢查開始進行記錄，然后對課堂討論進行評分，最后在課后利用搭建的教學資源平臺進行課后作業評估，形成一條跟蹤學生學習軌跡的完整方案，最終根據結果優化接下來每周次的教學設計等課程建設方案。

綜上所述，Python 程序設計課程每年學習人數有800余人，為激發學生學習主動性、提升學習效果，課程組于2018 年第二學期開始啟動混合式的平臺課程建設工作，2019 年獲得校教學工程項目批準，在課程授課中開展混合式教學，并借助浙江大學的MOOC 同步課程及教學平臺PTA，課程組從教學內容設計、教學資源建設、學習效果評價等多方面進行了研究與實踐。

我們努力將Python 程序設計課程混合式教學打造成一門優秀的平臺課程，期望給平臺類課程的長期建設提供一個可供參考的建設框架，利用傳統課程結合 MOOC 平臺的混合機制，摸索出一條能有效組織線上線下教學活動的路，建立科學的學習效果評價體系。

堅持以學生為中心，以學生的自主學習、協作學習、探究學習為引導目標進行課程教學設計。此次教學改革活動有效激發了學生的學習興趣，提高了學生和教師之間的互動深度，提升了學生對知識的綜合運用能力。同時，混合式教學模式對教師也提出了更高的要求，敦促教師要不斷創新，根據反饋效果采用更豐富的課堂教學形式和教學案例，與時俱進，合理組織教學活動，進行學生與教師、學生與課程內容的深度互動，并充分利用雨課堂、騰訊教室等輔助教學軟件，進一步提高課程教學效率和課程教學效果。