“程序設計”線上教學的實踐與分析

孫玉星 趙燕飛

摘要：作者通過“程序設計”課程線上教學實踐，介紹了線上翻轉課堂和線上直播教學兩種教學模式的實踐經驗，從學生成績和學生喜愛度兩個方面，分析兩種技術下教學效果的差異，結果表明線上直播教學能取得較好教學效果。文章總結了線上教學的劣勢，如互動性差、學生缺乏良好線上學習習慣、不能完全反映學生學習狀態、學生對相同措施的矛盾感受等，并從學生和教師兩方面針對性地提出提升線上教學質量的策略和方法。

關鍵詞：線上教學;程序設計;疫情;面對面課堂教學;翻轉課堂

2020年上半年因新冠疫情影響，高等學府以傳統面對面課堂教學模式為主的課程全部被迫采用線上教學模式。并觸發了筆者對線上教學和面對面課堂教學差異的思考。本文分析了“程序設計”線上教學過程中遇到的困境，介紹實際教學中的應對之策，分析應對之策的效果和得失，并對線上教學實施提出了建設性的意見。

線上教學困境分析

常見的線上教學模式有兩種，即線上翻轉課堂和線上直播教學。

1.線上翻轉課堂的困境

線上翻轉課堂需要學生課前預習“中國大學MOOC國家級精品慕課”的相關視頻教學內容，課堂使用學校直播平臺通過提問答疑的形式，幫助學生掌握相關知識點。線上翻轉課堂面臨的困境有：①如何督促學生做好課前預習，及時了解學生預習質量;②線上教學無法面對面指導和幫助學生解決編程問題，在這種情況下，如何幫助學生提升程序設計、跟蹤調試程序錯誤的實踐能力;③教學中如何兼顧學生自學能力差異，如何幫助后進生理解難點，梳理知識點，確立知識框架。

2.線上直播教學的困境

線上直播教學依然采用傳統的“先教后學”模式，教師以在線教育方式在規定課堂教學時間內講解課程相關知識點，課后學生完成相應作業。線上直播教學面臨的教學困境有：①線上直播教學相較于傳統課堂教學，學生無法直接與教師進行眼神交互，教師難以通過學生表情判定學習狀態;②線上直播教學會受到直播平臺服務的影響，如卡頓會耽誤教學進程和交互的流暢性;③與線上翻轉課堂的實踐性教學困境相同，線上直播教學無法面對面指導和幫助學生解決編程問題，難以直接幫助學生提升程序設計、跟蹤調試程序錯誤的實踐能力。

線上教學實踐

1.線上翻轉課堂應對之策

為了保證線上翻轉課堂的教學效果，教師需從教學內容、過程和方法、考評和反饋三個方面做出改進。

（1）教學內容的轉變

①轉變理論教學內容。課堂教學內容由純粹知識點講授轉變為提問與知識點講授相結合。為督促學生課前預習，教師需針對預習內容設置問題檢查學生預習情況。可以設置總結性問題加深學生對一些常見錯誤的認知。例如，針對C語言的初學者容易混淆賦值運算符與數學中“等號”的現象，教師可以設置“賦值運算符與數學中的等號有什么不同？”等問題加深學生理解。同時，為了幫助學生全面掌握知識點，教師需通過扼要地講解，幫助學生理清課前預習視頻中瑣碎知識點之間的聯系，將所有知識細節串聯起來;為了彌補學生自學能力的差異，任課教師需準備新的教學角度和思路對知識點做補充講解，以幫助學生理解掌握知識點。

②轉變實驗教學內容。為了解決線上實踐教學的困境，保證教學質量，教師需調整實驗教學內容，由面對面個別實踐教學指導轉變為隨堂測驗、習題講解以及統一實踐講解多種方式相結合。教師在授課前合理安排好每次上課的隨堂測驗內容，使用異步SPOC或者其他平臺，如PTA（程序設計類實驗輔助教學平臺）實施在線測驗。

（2）過程和方法的轉變

國外研究[1]表明，對于線上教學，學生自主學習能力包括自律、自我激勵、目標向導、責任心等對學習結果產生重要影響。突如其來的新冠疫情，讓學生在還沒有全面適應和掌握線上教學方式的學習方法和技巧、還沒有培養高度自律習慣的情況下不得不面對全面的線上教學方式，而教師認真檢查和及時解決學生疑問就顯得尤為重要。因此，線上翻轉課堂線上授課時間教師以檢查和答疑為主，以彌補性梳理和講解知識點為輔。

①科學地實施提問。教師線上授課時需保證提問覆蓋全體學生，覆蓋全部知識點。為提高上課提問效率，可以采用并發提問方式，該方式可節省等待答案的時間，適應網絡交互延遲;同時，合理使用網絡通信工具記錄多人答案，確保評分的客觀性和正確性。

②即時鼓勵性地點評。皮格馬利翁效應反映出贊美是一種能量，它能改變人的行為。因此，針對學生回答，教師要即時做出鼓勵性評價，對回答正確者給予肯定和表揚，對回答錯誤的學生，在點評答案的同時，期待并鼓勵其做得更好。

③多樣化地講解。余下的在線授課時間，教師需要通過補充趣味案例的講解，加深學生對知識點的理解。例如，通過直接演示程序運行的奇怪結果，引起學生學習興趣，同時講解相關的知識點，介紹專用工具（如Raptor）幫助學生提高程序設計的能力。

（3）及時考評與反饋

由于教學方式和實驗教學內容的調整，在實踐教學授課時，需對作業、測驗中所有“正答率”低于一定比例的題目進行講解，需注重錯誤原因解釋、解題思路分析、優秀學生作業賞析。

為了確保良好的教學效果，課后教師在線即時解答非常重要。教師需每天保持一定的課外網絡通信在線時間，在公開群里解答學生問題，引導學生對問題展開討論，讓所有學生理解問題解決思路。

對于測驗和作業成績異常的學生要及時關心，了解引起他們學習困難的主客觀因素。對于客觀因素，做好對學生的安撫和鼓勵工作;對于主觀因素，需對學生做好督促和勸誡。對學生學習的異常情況，教師要做到早發現早處理，確保良好的教學效果。

2.線上直播教學應對之策

為減少線上直播教學交流方式的差異以及實踐教學困境對教學效果的影響，可采用線上翻轉課堂的一些應對之策：①通過課后的及時解答與反饋，彌補課堂教學中無法通過面對面交流及時發現學生學習疑惑點的遺憾;②通過轉變實踐教學內容，通過隨堂測驗、習題講解以及統一實踐講解多種方式相結合提升實踐教學質量。

3.線上翻轉課堂和線上直播教學教學效果對比

（1）測驗成績分析

新冠疫情期間，“程序設計”課程線上教學筆者同時嘗試了以上兩種教學方式，前1～3周采用了線上翻轉課堂形式，采用該教學方式期間進行了7次測驗。同時，在線上直播模式下，進行了11次測驗。隨著課程難度加大，線上翻轉課堂模式的測驗平均分呈現下滑趨勢，而采用線上直播模式，即使課程難度越來越大，測驗均分也呈現出平穩略升的態勢。

7次測驗標準差位于區間[13.9，21.7]，11次測驗標準差位于區間[13.2，18.6]，可見采用線上直播教學方式的測驗成績對比采用線上翻轉課堂測驗成績數據，具有分布比較集中、波動性小的特點，簡而言之，采用線上直播教學方式，測驗成績兩級分化的程度要低于采用線上翻轉課堂方式。

（2）學生喜愛度分析

“程序設計”課程結束后，筆者針對兩種線上教學方式在學生中展開了喜愛度調查。具體的問題是：“本學期1～3周線上翻轉課堂，后4～17周線上直播授課。對比這兩種方式你更喜歡哪種方式？為什么？”調查表的統計結果顯示：60%喜歡線上直播授課;32%喜歡線上翻轉課堂;認為兩種方式都差不多和兩種方式都不好的學生分別占4%。

喜歡線上直播方式的理由有：①不需要課前預習，而不能有效實施預習的原因有作業多沒有時間預習、自己學習態度不自覺等。②自行預習效果差，學生列舉的預習時存在的問題有聽不懂、抓不住重點。③線上直播講授效果好，主要體現在上課教師講解更加直觀、更清楚、更有條理、重點突出;可以在線提問，上課學生更專注、理解更深入;習慣聽教師講課的教學方式。④對線上翻轉課堂提問感到緊張。⑤線上直播方式不需要課前預習，減少了學習負擔，因此學生感覺到學習輕松。

學生喜歡線上翻轉課堂方式的理由有：①預習時可以暫停思考，而線上直播方式不能暫停思考，課堂上會跟不上節奏。②由于課前做了預習，上課教師講解內容更加容易理解，感到學習輕松。③預習+課堂兩次學習加深對知識的理解，課堂學習事半功倍，效率更高。④課堂提問能督促自己認真預習。⑤課前預習時間靈活。

認為兩種方式都不好或差不多的理由是不論哪種方式都需要學生有良好的學習態度和學習自覺性，但是自己在這方面做得不夠好。

從測驗成績分析和學生喜愛度分析可以看出，線上直播授課更貼近課堂授課方式，學生更容易接受，在疫情突發和學生尚未具備良好在線學習習慣前，線上直播授課比線上翻轉課堂更能取得良好的教學效果。

線上教學的利弊

1.線上教學的優勢

通過課程結束后，對學生的問卷調查可以看到，線上教學對比傳統面對面授課的教學模式，具有以下幾點優勢。

（1）回放授課視頻

針對“線上教學有什么優點”的問題，37%的學生提到“可以反復回看”或同義的語句。無論是線上翻轉課堂還是線上直播授課，與面對面課堂教學最大的差別是，線上教學可以保留教學視頻，為學生課后反復觀看教師講解直到理解和掌握全部知識點提供了渠道。

（2）時間空間靈活便利

針對“線上教學有什么優點”的問題，24%的學生提到“方便”“便利”“自由”等詞語。該結果和國外相關文獻提及線上教學優勢一致，與傳統面對面課程相比，在線教學允許學生在任何時間、任何地點選修課程，為學生提供了更靈活的學習機會，有利于學生合理安排學習進度，不會受到面對面課程的特定時間和地點的限制。

（3）隨時參與編程實踐

針對“程序設計”這門課程，11%的學生提到了隨時參與編程。線上教學期間，學生可在聽課的同時隨手編程，加深對教師授課內容直觀的理解。

（4）新穎的教學方法

問卷調查結果中學生還提及了教師為保證教學質量而采用的新的教學方法，包括隨堂測驗及時檢驗學習成果并且鞏固了所學的知識點;隨時看到教師的演示操作，感受更加直觀，方便對知識點的理解;大量的作業和測驗練習可以切實自己的動手能力等。

2.線上教學存在的問題

（1）師生交互性差

針對“線上教學有什么缺點”問題，11%的學生提到“缺少互動”“缺少溝通”，15%的學生提到“老師不能了解學生學習狀況”“老師不能實時督促學生”“不能及時向老師提問”，11%的學生提到“容易走神”“會開小差”“不認真聽課”“聽課不專注”。在線上教學模式下，教師無法看到學生的面部表情和反應，隨機調整上課的節奏，學生遇到問題在課堂上無法得到及時解答。

針對課后線上提問的效果，問卷中設置了“在網上教學方式下，程序設計課程中遇到問題，你最先會選擇求助誰？”這個問題，結果顯示，首選向教師提問的學生僅占2%。在線上教學模式下，即使教師已經提供提問渠道，并做到及時解答，然而學生因沉默習慣、發言顧慮（丟臉、尷尬、害羞、唐突、賣弄、出風頭）、發言準備（沒有預習、學得不好）[6]等因素不愿選擇向教師提問。從以上分析可以看出，線上教學課堂上缺乏教師和學生的直接溝通渠道，課后學生也不愿意主動與教師溝通，這必然對教學效果產生一定的影響。

（2）學生缺乏良好的線上學習習慣

對于“翻轉課堂教學方式中，是否做到課前認真預習”的提問，調研結顯示，64%的學生可以保證課前預習的質量，36%的學生預習質量將會打折扣，其中還有6%的學生完全沒有預習。線上教學需要學生具備較高的自我管理、自我學習的能力，但從課前預習可見，還有很高比例的學生不具備這樣的能力。

（3）隨堂提問不能完全反映學習狀態

對于“翻轉課堂中，自己獨立回答課堂提問嗎”這個問題，結果顯示，只有51%的學生是自己獨立思考并回答問題，47%的學生遇到不會的問題是通過百度或求助其他學生，剩余2%的學生沒有預習不會回答也不會求助。由此可見，通過課堂提問并不能客觀反映學生預習的狀況，也不能及時地反映學生學習的薄弱之處。

（4）學生對改進教學措施感受不同

從前面的“學生喜愛度分析”已經可以看出，對同樣的改進措施學生感受不一致，對于“上課隨堂提問”，有的學生認為非常好，可以督促自己做好預習工作，有的學生認為不好，因為隨堂提問增加了學習壓力，學生課堂僅忙于應付問題，沒有專心掌握知識點。對于“線上翻轉課堂”學生也有不同觀點，有的學生認為做好預習，再在課堂上把知識點重新復習一遍，知識點掌握更深刻，學習效率高，有的學生認為“線上翻轉課堂”花費大量時間預習，課堂又重復知識點，學習效率低。目前，教師的線上教學改進措施要照顧到所有學生的感受，還比較困難。

提升師生適應線上教學的素質

要想線上教學取得良好的教學效果，作為教學過程中的學生和教師兩大主體，都要提升對線上教學方式的適應性。

1.提升學生適應線上教學方式的個人素質

針對在線學習方式，文獻[5]分析了學生個人素質差異對學業質量產生重要影響，其中，學生個人素質差異包括元認知差異（先驗知識和經驗的差異）、自我指導性（在線學習時，學生沒有教師在場的情況下指導自己使用材料和內容的一種能力）、人格差異（學生是否具備自律、自我激勵、目標導向、責任心強等人格特征）、自我導向差異（指的是學生在學習中積極主動的程度）、學習動機（指學生的學習動機、學習目標等）、計算機自我效能感（指學生對計算機輔助學習的熟悉程度以及他們對在線教學的偏好）。

學生個人素質的提升是學生自我要求、自我提高的過程，但教師了解以上個體素質差異后，可以采取合理方法幫助學生改善。以上列舉的個體差異，除元認知差異是學生之前的知識和水平的積累，教師無法幫助學生以外，對于其他的個人素質教師可以提供一定的幫助。例如，教師組織優異學生進行學習經驗介紹，引導學生提升自我指導性;教師在授課前就提醒學生根據自己的水平確立學習目標的重要性，在教學方法和策略上引導學生確立目標，鼓勵他們實現目標;教師可以通過嚴格要求自己，展現出自律、自我激勵、責任性強等各方面優異的品質，為學生做出榜樣，帶動學生修正人格差異。如果學生能提升人格差異，以獲取真正知識為目的，自然會約束在線學習中的行為，使得在線學習取得良好的教學效果。

2.教師需全面提升線上教學策略和方法

教師對線上教學的實施負有重要責任，改善教學策略和方法會影響最終的教學效果。具體的線上教學策略改進可以從以下幾個方面入手。

（1）科學設計在線課程內容

“程序設計”課程線上教學實施前，教師需根據授課對象的教學目標、學生的學術要求、授課學生人數以及學生個人素養，選擇適當的在線授課方式，確立適當的教學內容，因為教學內容是實施在線課程的核心內容，是學生對在線課程滿意度的核心要素。根據不同的在線授課方式，需要區分學生自學為主和教師在線授課為主的教學內容。在線上教學實施過程中，對于“程序設計”關鍵知識點以及經典程序的教學，教師在設計時，要站在學生的角度，從學生的學習動機和期望出發，制訂教學策略、教學計劃，有步驟地幫助學生理解和掌握關鍵點。這些經驗和能力教師不可能一蹴而就，需要教師在每次教學實施過程中，通過及時調查了解學生對教學內容、在線授課方式的感受，做出對應的改善，盡可能達到最佳的教學效果。在設計在線課程時，教師要正確預估預習、作業、測驗的學生腦力工作量。過大的工作量會導致學生學習壓力過大，容易讓學生產生懈怠心理，不能起到促進教學效果的作用;過小的工作量又無法讓學生全面掌握“程序設計”課程的知識點。

（2）提供有效互動機制

在在線學習中，學生與學生之間、學生與教師之間通過網絡進行交流，容易缺乏面對面交流的親切感。教師和學生之間缺乏互動是學生對在線課程進行負面評價的一個主要因素。[2]良好的在線互動機制，會提高學生的參與度，進而提高學生的成績。教師可從以下幾方面建立有效的互動機制：①設定合理的激勵機制鼓勵學生的學習互動;②可以借鑒“程序設計”課程已有的研究成果[3]合理地安排團隊合作軟件開發項目鍛煉學生合作能力，創造學生互動機會;③從學生提問顧慮的心理出發，巧妙利用多種通信工具的匿名功能，鼓勵學生和教師互動。

（3）合理采用個性化教學手段

針對“程序設計”課程，國內外很多教學研究文獻提出了基于在線機制的新穎教學手段：一是教學過程游戲化[4-7]。該方法利用當今學生將打游戲作為生活的一部分的現狀，將“程序設計”知識點的教學轉換為游戲過程，激發學生的學習興趣。二是團隊協作學習。為解決程序設計中大量編程活動的巨大挑戰，文獻[8]提出了基于問題的實踐策略，支持在程序設計實踐課程中開展協作學習活動，該方法在提升學生編程能力的同時有助于培養學生間的良性互動。三是創新型的過程管理。文獻[9]提出了對“程序設計”課程教學過程各個環節進行管理的新方法。以上列舉的教學手段只是滄海一粟，教師在教學過程中應充分吸收現有創新教學手段，根據各自學校教授學生專業的特點靈活調節，建立一套適合教師所在高等學校的“程序設計”教學手段。

總結

新冠疫情期間，筆者通過“程序設計”課程的線上教學實踐，總結了線上翻轉課堂和線上直播教學實施過程中的常用技術，從實際的教學效果可知，學生更加適應與傳統的教學方式接近的線上直播教學模式。學期結束后，在對學生進行充分調研的基礎上，筆者總結了線上教學的優勢與劣勢，從師生交互問題分析可知，線上教學技術目前不能完全替代面對面課堂授課，但可以從學生和教師兩個方面全面提升線上學習和教學素養，提高師生對線上教學方式的適應性，進而改善線上教學效果。

參考文獻：

[1]William H. Money， Benjamin P. Dean. Incorporating student population differences for effective online education：A content-based review and integrative model[J].Computers & Education， 2019（138）：57-82.

[2]雷洪德，于晴，陽純仁.課堂發言的障礙——對本科生課堂沉默現象的訪談分析[J].高等教育研究，2017（12）：81-89.

[3]謝春麗，高宇翔，吳昊聰，等.程序設計類課程項目驅動化教學改革與實踐[J].計算機教育，2019（07）：133-137.

[4]Chiung?Sui Chang，Chih?Hung Chung，Julio Areck Chang.Influence of problem?based learning games on effective computer programming learning in higher education[J].Education Tech Research Dev，2020（06）.

[5]Wong Yoke Seng，Maizatul Hayati Mohamad Yatim. Computer Game as Learning and Teaching Tool For Object Oriented Programming in Higher Education Institution[J].Social and Behavioral Sciences，2014：215-224.

[6]Priyaadharshini M，NathaMayil N，R Dakshina.Learning Analytics： Game-based Learning for Programming Course in Higher Education. Computer Science 2020（172）：468-472.

[7]Xiao-Ming Wang，Gwo-Jen Hwang.A problem posing-based practicing strategy for facilitating studentscomputer programming skills in the team-based learning mode， Education Tech Research Dev，2017（65）：1655-1671.

[8]董付國，葛詩煜，陳思佳，等.Python教學及基于攻擊鼓勵和過程管理的教學系統[J].計算機教育，2019（05）：124-127.

作者簡介：孫玉星（1977—），女，江蘇南京人，南京審計大學信息工程學院副教授，工學博士，從事程序設計學科專業建設，計算機網絡、無線網絡安全研究;趙燕飛（1978—），女，山東濟南人，南京審計大學信息工程學院講師，碩士，從事公共計算機基礎教育。