基于頭歌實踐教學(xué)平臺的計算機專業(yè)本科教學(xué)探索

劉偉

關(guān)鍵詞： 頭歌平臺；計算機專業(yè)；本科教學(xué)；實踐教學(xué)；智慧課堂

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）12-0143-03

1 引言

近年來，隨著信息技術(shù)的日益革新與進步，各式各樣的信息化教學(xué)平臺軟件如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。授課教師對信息化教學(xué)平臺的熟練使用，將有效解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)過程中存在著的考勤簽到耗時、作業(yè)批改費力、課前預(yù)習(xí)監(jiān)督難、課后復(fù)習(xí)評價難、課程考核方法單一等問題。如使用中國大學(xué)MOOC[1-3]、超星學(xué)習(xí)通[4-8]、雨課堂[9-11]、云服務(wù)[12]等信息化平臺開展線上、線下課堂教學(xué)或混合式教學(xué)。雖然上述平臺大多都能夠提供較為完善的教學(xué)服務(wù)管理功能，但對于如計算機、電子信息等實踐性較強的學(xué)科專業(yè)，其現(xiàn)有軟件功能仍有不足之處。例如：難以使用上述平臺部署實施如C/C++/Java語言編程、大數(shù)據(jù)分析等實驗實踐課程。經(jīng)過為期半年的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，頭歌實踐教學(xué)平臺不僅能提供常見的教學(xué)服務(wù)功能（如考勤簽到、視頻學(xué)習(xí)、作業(yè)收集、在線考試、學(xué)情分析等），還能為在線實驗實踐操作提供可靠完善的功能支持。

2 頭歌實踐教學(xué)平臺概述

EduCoder（中文名：頭歌）是湖南智擎科技有限公司于2019年申請創(chuàng)立的一個面向計算機類的實踐教學(xué)平臺（網(wǎng)址：https：//www.educoder.net/） ，其能夠為高校教研工作提供全方位、立體化的在線基礎(chǔ)設(shè)施，包括：全系列的教學(xué)資源、全鏈條的教學(xué)工具以及全周期的教學(xué)服務(wù)。高校師生和相關(guān)教研人員能夠借助該平臺開展實踐性教學(xué)活動，從而將傳統(tǒng)的課堂知識講授與新興的工程實踐實戰(zhàn)無縫銜接，實現(xiàn)理論學(xué)習(xí)與實踐操作一體化。2020年2月，教育部在其所發(fā)布的《關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見》文件中，明確提出將頭歌實踐教學(xué)平臺（簡稱：頭歌平臺）作為高等院校實施在線教學(xué)的主要課程平臺之一。頭歌平臺具有以下三點特性：

1） 它是一個面向課堂教學(xué)的協(xié)同交流平臺。授課教師與任教學(xué)生能夠通過平臺提供的教學(xué)資源進行及時有效的互動交流，搭建起一個“教師主導(dǎo)、學(xué)生主動”的社區(qū)型教學(xué)實踐平臺，既能夠減輕教師的課外輔導(dǎo)壓力，又能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2） 它是一個面向創(chuàng)新實踐的課程發(fā)布平臺。教師、學(xué)生以及教研人員能夠根據(jù)實踐需求來自主靈活地組織資源、發(fā)布實踐課程，借助于平臺提供的完整實踐項目體系以及由淺入深的實踐項目路徑，來幫助學(xué)生快速提升自身的實戰(zhàn)水平。

3） 它是一個面向工程實踐的協(xié)同實戰(zhàn)平臺。通過創(chuàng)新實踐模型，將游戲通關(guān)獎勵機制引入實踐項目活動，支持團隊成員間分組作業(yè)且能自動評測實踐項目的實施效果，在激勵學(xué)生積極參與教學(xué)創(chuàng)新活動，提升實踐動手能力的同時，也能夠提高課程的施教效率。

因此，對頭歌平臺的合理運用，能夠為革新傳統(tǒng)課堂教學(xué)，豐富信息化教學(xué)提供有效的解決方案。

3 頭歌平臺在課堂考勤中的應(yīng)用

傳統(tǒng)課堂教學(xué)中所采用的考勤方式主要有：隨堂點名、班委登記、簽到表簽字等方法，但這些方法均存在一定的局限性。例如：1） 容易代他人簽到。尤其對于大班教學(xué)來說，學(xué)生數(shù)量較多，授課教師通常難以準(zhǔn)確識別出所有學(xué)生，因此不論是點名還是簽到都難以避免部分學(xué)生代替曠課學(xué)生“簽到”。雖然班干部通常能夠認(rèn)出本班學(xué)生，但交由班委考勤也難以避免“人情簽到”。2） 簽到時間難把握。無論授課教師使用哪種簽到方式，都難以避免少部分遲到的學(xué)生“正常簽到”而對其他正常出勤的學(xué)生造成不公的問題。3） 簽到過程比較耗時。尤其對于大班教學(xué)的考勤，無論授課教師是“挨個點名”還是“排隊簽到”，都會耗費寶貴的課堂時間，從而影響教學(xué)進度，耽誤正常的教學(xué)工作。為此，頭歌平臺提供了在線簽到功能，能夠有效地彌補這些局限。

在頭歌平臺的“在線簽到”模塊中，可以設(shè)置簽到開始時間、結(jié)束時間、遲到時間，并能選取若干個簽到目標(biāo)班級，支持快捷簽到與簽到碼簽到兩種簽到方式（如圖1所示）。當(dāng)授課教師在平臺正式發(fā)布簽到后，學(xué)生可以使用手機或電腦登錄自身賬號以完成簽到考勤任務(wù)。待簽到事件完成后，平臺將自動匯總出簽到結(jié)果以供授課教師審閱。如圖2所示，對于“課堂簽到20220920”，在我們設(shè)置的時間范圍內(nèi)，應(yīng)簽到人數(shù)48人，實際簽到44人，即意味著有4位學(xué)生上課遲到甚至?xí)缯n。

4 頭歌平臺在視頻學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

做好課前預(yù)習(xí)不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，還能夠提高授課效果，對于教學(xué)質(zhì)量的提升具有重要的作用。然而，在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，授課教師通常難以準(zhǔn)確地檢驗出學(xué)生的課前預(yù)習(xí)進度及效果。正常來說，授課教師通常在本次課程結(jié)束的時候，向?qū)W生布置有關(guān)下一次課程的預(yù)習(xí)內(nèi)容。但后續(xù)如何監(jiān)督、檢驗學(xué)生的預(yù)習(xí)效果是一件較困難的事。例如：某位學(xué)生課后偷懶沒有完成預(yù)習(xí)任務(wù)，同時在課堂上也沒有被授課教師抽查到，在此情況下，授課教師通常難以對該生的平時表現(xiàn)做出科學(xué)、合理地評估。此外，如果課程內(nèi)容本身就較為晦澀難懂，則僅憑學(xué)生課后看書預(yù)習(xí)通常難以取得預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。為此，頭歌平臺提供了課程內(nèi)容在線視頻學(xué)習(xí)功能，能夠有效地解決上述問題。

在頭歌平臺的“視頻直播”模塊中，授課教師可以事先將自己或名師大家們錄播的課程視頻剪輯、上傳到相應(yīng)的章節(jié)目錄中，以供學(xué)生提前學(xué)習(xí)相關(guān)的課程內(nèi)容。如圖3所示，授課教師預(yù)先將3段軟件工程課程視頻上傳至“可行性分析”章節(jié)中。此后，授課教師可以通過平臺實時監(jiān)測學(xué)生對目標(biāo)視頻的學(xué)習(xí)情況。圖4匯總了某5位同學(xué)的課前視頻學(xué)習(xí)情況，從中可以直觀地看出：有4位同學(xué)按時觀看了課程視頻，其中有1位同學(xué)觀看了2次，但也有1位同學(xué)沒有觀看課程視頻，即沒有完成授課老師布置的課前預(yù)習(xí)任務(wù)。對于該類學(xué)生，授課教師應(yīng)及時予以適當(dāng)?shù)呐u指導(dǎo)，督促學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)工作，以期提升課堂教學(xué)效果。

5 頭歌平臺在分組作業(yè)中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，收集電子版作業(yè)主要有以下兩種方式：1） 學(xué)生將完成后的電子版作業(yè)以個人為單位，統(tǒng)一發(fā)送到任課教師的個人郵箱；2） 任課教師將作業(yè)收集任務(wù)指定給學(xué)習(xí)委員或其他學(xué)生干部，待其收齊所有作業(yè)后再統(tǒng)一打包發(fā)給任課教師。無論是上述哪種方式，都會存在以下問題：1） 作業(yè)提交拖沓。雖然任課教師通常都會口頭規(guī)定作業(yè)提交的截止時間，但現(xiàn)實中總有少部分學(xué)生會找各種借口拖延，這對于那些按時提交的學(xué)生來說是不公平的；2）作業(yè)收集耗時。無論是對于學(xué)生干部還是任課教師，頻繁地收集、整理、統(tǒng)計學(xué)生作業(yè)都是一件非常耗時且無趣的事情。當(dāng)前，利用各類軟件平臺來高效便捷地收集學(xué)生的電子版作業(yè)已然成為常態(tài)化教學(xué)操作。其中以超星學(xué)習(xí)通、雨課堂為代表的在線教學(xué)平臺均能提供較為全面的個體作業(yè)收集功能。但是，對于由2人以上協(xié)作完成的分組作業(yè)的收發(fā)、批閱，這些平臺暫未提供功能支持。為此，頭歌平臺提供了針對分組作業(yè)的解決方案。

在頭歌平臺的“分組作業(yè)”模塊中，由授課教師建立分組作業(yè)，給出作業(yè)標(biāo)題和內(nèi)容并設(shè)置小組人數(shù)的最大值和最小值。學(xué)生在完成分組作業(yè)時，由組長自行關(guān)聯(lián)同組成員，組內(nèi)成員可以共享作業(yè)資料，共同修訂目標(biāo)作業(yè)。此后，授課教師在批閱分組作業(yè)時，既可以為組內(nèi)成員一次性賦予相同分值，也可以個性化打分。如圖5所示，對于分組49中的4位同學(xué)，他們在延期后成功地提交了分組作業(yè)，授課教師則根據(jù)作業(yè)完成情況為其個性化打分，分為計分為87分、84分、87分、84分。

6 頭歌平臺在課堂實驗中的應(yīng)用

在計算機專業(yè)本科教學(xué)過程中，經(jīng)常會遇到需要“前腳聽教師授課，后腳練編程習(xí)題”的專業(yè)課程，如C/C++/Java語言、大數(shù)據(jù)分析等相關(guān)課程。即便這類課程通常是在專業(yè)機房進行授課，卻也難以評估學(xué)生的代碼能力。這主要是因為完成編程任務(wù)通常需要借助專業(yè)的編程開發(fā)工具，如Eclipse、Visual Studio、PyCharm等IDE，且對于學(xué)生提交的程序代碼，授課教師更多的是依據(jù)個人經(jīng)驗來進行鑒定，難以定量分析學(xué)生對于目標(biāo)任務(wù)的編程實踐水平。為此，頭歌平臺提供了云端編程環(huán)境，有效地解決了當(dāng)前難題。

在頭歌平臺的“課堂實驗”模塊中，授課教師可以自行創(chuàng)建實踐項目，填寫項目基本信息并選擇編程鏡像、開啟代碼倉庫（如圖6所示）。由于頭歌平臺提供“云編程”，使得廣大師生不需要在電腦上安裝各類IDE也能夠完成編程任務(wù)。同時提供“編程操作、全程記錄”“圖文視頻、輔助講解”“智能評測、實時反饋”等智能化輔助功能。平臺在為學(xué)生的編程練習(xí)提供極大便利的同時，也能科學(xué)地評估出學(xué)生的編程水平，為提升實驗課程的教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量增添助力。如圖7所示，對于該生提交的有關(guān)MapReduce操作的程序代碼，授課教師可以通過點擊“評測”功能鍵來驗證代碼的正確性和執(zhí)行效率。在該示例中，測試結(jié)果為全部通過，評測耗時為33.697 秒，消耗內(nèi)存達1299MB，測評結(jié)果驗證了目標(biāo)程序的正確性和效率。

7 頭歌平臺在學(xué)情分析中的應(yīng)用

在課堂教學(xué)的過程中，授課教師通過使用頭歌平臺提供的學(xué)、練、評、測一體化功能模塊，可以準(zhǔn)確地獲取記錄每個學(xué)生用戶學(xué)習(xí)情況的個性化數(shù)據(jù)，再利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)將獲取的用戶數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、整理、分析、展示，以獲取有價值的學(xué)情信息，最后由授課教師根據(jù)學(xué)情信息來采取針對性措施，以進一步提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

在頭歌平臺的“數(shù)據(jù)統(tǒng)計”模塊中，授課教師可以直觀地獲取實訓(xùn)通關(guān)率、實訓(xùn)成績分布、課堂活躍度、學(xué)期成績總結(jié)等學(xué)情信息。圖8給出了大數(shù)據(jù)技術(shù)原理與應(yīng)用課程的實驗實訓(xùn)通關(guān)率結(jié)果，從中可以直觀地看出：相較于其他實訓(xùn)項目，“Spark Standalone模式的安裝和部署”以及“Spark機器學(xué)習(xí)”2個實訓(xùn)項目的通關(guān)率均低于60%，該現(xiàn)象提醒授課教師要對該類實訓(xùn)進行重點講解，同時加強練習(xí)輔導(dǎo)。圖9給出了學(xué)期綜合成績排名前十的學(xué)員。在該示例中，頭歌平臺將目標(biāo)課程中的課堂實驗、分組作業(yè)以及在線考試三個環(huán)節(jié)的成績納入綜合成績進行計算，即將三個環(huán)節(jié)的累積成績進行求和來得到該門課程當(dāng)前學(xué)期的總成績。授課教師則可以根據(jù)課程總成績來了解每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

8 總結(jié)

本文首次將頭歌實踐教學(xué)平臺引入計算機專業(yè)本科教學(xué)工作中，有效地解決了課堂教學(xué)過程中存在著的考勤簽到耗時、課前預(yù)習(xí)監(jiān)督難、分組作業(yè)實施難、實驗實訓(xùn)評估難、學(xué)業(yè)情況掌握難等突出問題。對平臺的合理運用，既能夠提高學(xué)生的自主探究能力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又能夠減輕授課教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。未來，相信頭歌平臺能為高校教師和學(xué)生提供更加友好的在線實踐教學(xué)創(chuàng)新與服務(wù)環(huán)境，助力高等教育教學(xué)工作朝著智能化、人性化、科學(xué)化方向良性發(fā)展。