大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)“線上+線下”混合教學(xué)模式研究

張學(xué)波 王琳 李晉麗

摘 要：本文提出了一個(gè)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)“線上+線下”相結(jié)合的混合教學(xué)方法，首先基于BOPPPS模型和雨課堂進(jìn)行課堂教學(xué)，然后基于EduCoder進(jìn)行在線實(shí)踐教學(xué)，最后基于在線考試系統(tǒng)進(jìn)行在線考核評(píng)測(cè)。在實(shí)際教學(xué)過程中，提高了學(xué)員參與課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的較為科學(xué)合理的評(píng)估，提升了課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)員的計(jì)算思維能力。

關(guān)鍵詞：在線教學(xué);BOPPPS模型;EduCoder;在線考試系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.02.056

本文著錄格式：張學(xué)波，王琳，李晉麗.大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)“線上+線下”混合教學(xué)模式研究[J].軟件，2021，42（02）：184-186

Research on "Online + Offline" Mixed Teaching Mode of University Computer Foundation

ZHANG Xuebo， WANG Lin， LI Jinli

（Academy of aerospace information， University of Aerospace Engineering， Beijing? 101416）

【Absrtact】：This paper proposes a hybrid teaching method of "Online + Offline" for university computer foundation. Firstly， classroom teaching is based on BOPPPS model and rain classroom， then online practice teaching is based on educoder， and finally online assessment is based on online examination system. In the actual teaching process， the initiative of students to participate in the course learning is improved， the scientific and reasonable evaluation of teaching content is realized， and the teaching quality and students' computational thinking ability are improved.

【Key words】：online teaching;BOPPPS model;Educoder;online examination system

0引言

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是部隊(duì)院校面向生長(zhǎng)軍官所有本科各專業(yè)學(xué)員開設(shè)的公共基礎(chǔ)課程，其教學(xué)目標(biāo)是“使學(xué)員初步具備運(yùn)用計(jì)算工具解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)信息素養(yǎng)和計(jì)算思維?！盵1]

鑒于現(xiàn)階段國(guó)防和軍隊(duì)建設(shè)對(duì)生長(zhǎng)軍官本科信息技術(shù)基礎(chǔ)的要求日益提高，尤其是工科各專業(yè)領(lǐng)域?qū)τ?jì)算機(jī)技術(shù)的依賴性越來越高，我們?cè)诂F(xiàn)有大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容研究的基礎(chǔ)上，研究應(yīng)對(duì)疫情開展“在線”教學(xué)新形勢(shì)新要求，探索出一條“線上+線下”相結(jié)合的混合教學(xué)模式，提高學(xué)員學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的濃厚興趣與參與度，通過平臺(tái)“在線”統(tǒng)計(jì)優(yōu)勢(shì)提升課程形成性考核成績(jī)統(tǒng)計(jì)的客觀性和準(zhǔn)確性，豐富學(xué)員計(jì)算思維培養(yǎng)的方法和手段，從而大幅提升大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)質(zhì)量。

1基于BOPPPS模型和雨課堂的課堂教學(xué)

課堂教學(xué)處于整個(gè)教學(xué)工作的主體地位，課堂教學(xué)質(zhì)量直接影響著教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。BOPPPS教學(xué)模型起源于北美，是一個(gè)強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與和反饋的閉環(huán)教學(xué)過程模型，其理念是“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向”，圍繞教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)和評(píng)價(jià)機(jī)制[2]。其教學(xué)過程分為如下6個(gè)步驟[3-4]：

（1）導(dǎo)入：通過講故事、播放視頻、提問題、內(nèi)容回顧等方式吸引學(xué)員興趣，讓學(xué)員快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（2）產(chǎn)出：明確學(xué)員的課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)，即學(xué)到什么知識(shí)、掌握哪些技能，使學(xué)員帶著目的去學(xué)習(xí)。

（3）前測(cè)：通過提問、小測(cè)試、問卷調(diào)查、頭腦風(fēng)暴等了解學(xué)員是否具備開展進(jìn)一步學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，從而指導(dǎo)教員對(duì)本堂課教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新規(guī)劃和選擇。

（4）參與式學(xué)習(xí)：通過分組活動(dòng)、游戲、角色扮演等交互式方法，讓學(xué)員參與到課堂教學(xué)中來，從而激起學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)學(xué)習(xí)效果。

（5）后測(cè)：通過提問、測(cè)試等方法檢測(cè)學(xué)員對(duì)已講授內(nèi)容的掌握程度，判斷是否達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)，以調(diào)整后續(xù)教學(xué)設(shè)計(jì)。

（6）小結(jié)：總結(jié)課堂教學(xué)內(nèi)容，并幫助學(xué)員梳理各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系。

在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)實(shí)踐中，我們首先將BOPPPS模型引入其課堂教學(xué)，旨在規(guī)范課堂教學(xué)過程、提升學(xué)生的參與度、科學(xué)規(guī)劃教學(xué)設(shè)計(jì)、靈活調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。隨后，我們將“雨課堂”提供的在線統(tǒng)計(jì)、在線測(cè)驗(yàn)、自動(dòng)評(píng)判等功能融入基于BOPPPS模型的課堂教學(xué)，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）利用雨課堂在線統(tǒng)計(jì)學(xué)員出勤情況。

（2）利用“隨堂測(cè)”功能輔助完成課堂教學(xué)BOPPPS模型中的前測(cè)和后測(cè)環(huán)節(jié)，以及測(cè)試結(jié)果的在線統(tǒng)計(jì)和發(fā)布，使得教員可以根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行課堂教學(xué)內(nèi)容的靈活調(diào)整。

（3）課后利用雨課堂發(fā)布作業(yè)，并實(shí)現(xiàn)作業(yè)客觀題的自動(dòng)判閱和統(tǒng)計(jì)，提高作業(yè)批改效率，減少教員的工作負(fù)擔(dān)。

（4）利用雨課堂進(jìn)行章節(jié)測(cè)試，以便督促學(xué)員自主學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，教員及時(shí)了解學(xué)員學(xué)習(xí)情況，調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)進(jìn)度安排。

基于BOPPPS模型和雨課堂的結(jié)合，從而最大限度地激發(fā)了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提高了其參與課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性;科學(xué)、準(zhǔn)確地評(píng)估了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握，以及學(xué)員計(jì)算思維能力的培養(yǎng);最終提升了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程課堂教學(xué)質(zhì)量。

2基于EduCoder的在線實(shí)踐教學(xué)

EduCoder是面向復(fù)雜軟件工程項(xiàng)目能力訓(xùn)練與評(píng)估的實(shí)踐教學(xué)資源套件，支持復(fù)雜技能實(shí)訓(xùn)的高仿真模擬實(shí)訓(xùn)和全自動(dòng)考評(píng)，具體包括：

（1）支持C、C++、Java、Python等編程語言的自動(dòng)評(píng)測(cè)和在線編譯運(yùn)行，每種編程語言提供一定數(shù)量的實(shí)踐教學(xué)資源套件，包含測(cè)試集、思路提示、偽代碼、標(biāo)準(zhǔn)代碼、提示代碼等。

（2）提供學(xué)習(xí)、練習(xí)、實(shí)戰(zhàn)、評(píng)測(cè)、積分、排名等實(shí)訓(xùn)功能，覆蓋設(shè)計(jì)、編程、測(cè)試、驗(yàn)證等主要軟件工程訓(xùn)練科目。

（3）支持基于虛擬容器的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，基于Kubernetes容器編排環(huán)境實(shí)現(xiàn)高可擴(kuò)展實(shí)訓(xùn)環(huán)境。

（4）支持云化部署，以SaaS方式通過互聯(lián)網(wǎng)提供隨時(shí)隨地服務(wù)。

（5）無需在終端安裝和配置任何編程環(huán)境，只需要利用瀏覽器訪問登陸，進(jìn)行在線程序設(shè)計(jì)，并提供在線檢測(cè)功能，對(duì)終端計(jì)算機(jī)的配置和性能要求較低。

我們?cè)诖髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，教員利用EduCoder提供的在線實(shí)訓(xùn)功能，分階段、難度逐步遞增的方式，以“闖關(guān)”形式發(fā)布相關(guān)python程序設(shè)計(jì)課上題目和課后作業(yè)。學(xué)員則利用實(shí)踐課和課后時(shí)間登錄平臺(tái)，完成相應(yīng)程序設(shè)計(jì)題目和作業(yè)并提交，所有設(shè)計(jì)內(nèi)容均保留在服務(wù)器，無需在多臺(tái)計(jì)算機(jī)終端之間來回拷貝，從而激發(fā)了學(xué)生的興趣與參與熱情，提高學(xué)生自主編程能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。具體實(shí)訓(xùn)探索過程如下：

（1）考核目標(biāo)制定。教員創(chuàng)建班級(jí)，在本班級(jí)中根據(jù)課程進(jìn)度，以“問題求解”為目標(biāo)，配合教材各章節(jié)課后習(xí)題，增加相應(yīng)拓展項(xiàng)目，制定考核目標(biāo)，以保證教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（2）設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)任務(wù)。根據(jù)考核目標(biāo)，根據(jù)分階段、分步驟和難度系數(shù)創(chuàng)建大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)梯度式實(shí)訓(xùn)任務(wù)，并設(shè)置相應(yīng)的難度系數(shù)及對(duì)應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)大?。ń饚胖担?，并根據(jù)教學(xué)需要提供相應(yīng)的參考內(nèi)容或擴(kuò)展內(nèi)容，并完成在線發(fā)布。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的具體化，以具體實(shí)訓(xùn)任務(wù)體現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

（3）登錄闖關(guān)。學(xué)員加入班級(jí)，利用實(shí)踐課和課后時(shí)間登錄平臺(tái)，從基礎(chǔ)題目做起，由簡(jiǎn)到難，選擇相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以“闖關(guān)”形式進(jìn)行在線實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練、評(píng)測(cè)。每闖一關(guān)即可獲得相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)（如對(duì)應(yīng)數(shù)量的金幣）。學(xué)員可根據(jù)“闖關(guān)”情況，查閱參考內(nèi)容。積極性高的學(xué)員，可以查詢參考內(nèi)容，鞏固、擴(kuò)展教學(xué)知識(shí)點(diǎn);對(duì)無法“闖關(guān)”的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，學(xué)習(xí)也可查看參考內(nèi)容進(jìn)行溫習(xí)和研究。本著激勵(lì)、公平原則，還設(shè)置加分及扣分規(guī)則，如“闖關(guān)”失敗，查看參考內(nèi)容的，扣除一定數(shù)量的金幣;“闖關(guān)”失敗，查詢擴(kuò)展內(nèi)容的，獎(jiǎng)勵(lì)相應(yīng)金幣，等。實(shí)訓(xùn)任務(wù)難度越來越大，學(xué)員在實(shí)訓(xùn)過程中，遇到難題可以通過觀看教員在資源區(qū)發(fā)布的視頻資源及電子書籍進(jìn)一步學(xué)習(xí)，也可在評(píng)論區(qū)與其他同學(xué)進(jìn)行在線溝通交流。這一方面可以“激發(fā)”學(xué)員積極性，另一方面可以及時(shí)、準(zhǔn)確、客觀反饋學(xué)員學(xué)習(xí)情況。平臺(tái)從任務(wù)完成的時(shí)間、完成質(zhì)量的高低等多維角度客觀準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)出了學(xué)員實(shí)訓(xùn)的情況（該數(shù)據(jù)可作為課程形成性考核成績(jī)的重要依據(jù)）。

（4）調(diào)整補(bǔ)充具體內(nèi)容。教員根據(jù)整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程反饋，掌控學(xué)員的實(shí)訓(xùn)情況，然后根據(jù)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程和實(shí)訓(xùn)成績(jī)，靈活調(diào)整授課進(jìn)度與難度，針對(duì)共性問題進(jìn)行統(tǒng)一講解，并對(duì)個(gè)別“闖關(guān)”困難者單獨(dú)輔導(dǎo)。

實(shí)踐證明，學(xué)員在實(shí)訓(xùn)過程中，通過查看“闖關(guān)榜”，可以了解自己的闖關(guān)等級(jí)，由線下的被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)榫€上主動(dòng)“闖關(guān)”，充分利用課余碎片化的時(shí)間，積極投入到“闖關(guān)”大潮中。這樣形成一種你追我趕，積極向上的學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)習(xí)效率和積極性明顯提高。

因此，基于EduCoder的在線實(shí)踐教學(xué)，以一種全新的學(xué)習(xí)模式將學(xué)生帶入積極、主動(dòng)、競(jìng)爭(zhēng)的學(xué)習(xí)氛圍中，學(xué)員們變被動(dòng)編寫python程序?yàn)橹鲃?dòng)迎接挑戰(zhàn)項(xiàng)目，不僅激發(fā)了學(xué)生的興趣與參與熱情，還提高了學(xué)生自主編程能力。2018年，四組學(xué)員代表隊(duì)代表航天工程大學(xué)參加了全國(guó)綠色計(jì)算大賽，賽事項(xiàng)目基于EduCoder平臺(tái)進(jìn)行，最終獲得全國(guó)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)的好成績(jī)。

3基于萬維在線考試系統(tǒng)的考核評(píng)測(cè)

萬維在線考試系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，能夠支持大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、C語言、python等課程的自動(dòng)測(cè)評(píng)，同時(shí)可根據(jù)已有科目，自定義擴(kuò)展新的課程，具體功能如下：

（1）支持題庫(kù)管理功能：支持的題型種類包括：?jiǎn)芜x題、多選題、填空題、判斷題和閱讀理解題等。

（2）支持試卷管理功能：支持試卷練習(xí)、考試、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)及自主學(xué)習(xí)五種任務(wù)模式。

（3）考試管理功能：支持隨機(jī)、固定、AB及自選等多種抽卷模式，支持多科目多任務(wù)同時(shí)進(jìn)行考試，互不干擾;支持練習(xí)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間范圍設(shè)置，非時(shí)間段范圍內(nèi)無法進(jìn)入任務(wù);具有完善的防作弊措施及異常處理機(jī)制;支持程序填空、程序改錯(cuò)、程序設(shè)計(jì)三種程序操作題型，并在真實(shí)的Python IDLE中進(jìn)行試題作答。

（4）成績(jī)統(tǒng)計(jì)功能：支持詳細(xì)的考生成績(jī)報(bào)表及統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，支持多服務(wù)器考生成績(jī)合并功能。

我們?cè)诖髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的考核評(píng)測(cè)上，利用“萬維”在線考試系統(tǒng)提供的在線評(píng)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)其教學(xué)內(nèi)容的在線考核，從而科學(xué)合理地反映出學(xué)生的理論學(xué)習(xí)成果和自主編程能力，最大限度地杜絕考試作弊問題，提高大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程理論和實(shí)踐性考核結(jié)果準(zhǔn)確性和合理性。

4結(jié)語

新冠病毒的全球肆虐促使在線教學(xué)逐步發(fā)展起來，成為應(yīng)對(duì)疫情、實(shí)施教學(xué)的有效手段。相對(duì)以往的課堂教學(xué)，線上教學(xué)有其不可避免的略勢(shì)，同時(shí)也具有以往課堂教學(xué)不具有的優(yōu)勢(shì)，如何更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)并與課堂教學(xué)相結(jié)合，是提升課程教學(xué)質(zhì)量的重要途徑，也是為了應(yīng)對(duì)突發(fā)事件統(tǒng)籌教學(xué)資源建設(shè)的重要方向。

參考文獻(xiàn)

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