面向對象程序設計課程混合式教學模式改革

王 慧

（內蒙古工業大學 數據科學與應用學院，內蒙古 呼和浩特 010080）

0 引言

當代大學生都是成長在數字環境中的“數字原住民”，習慣于使用各種數字化設備（智能手機、平板電腦等）通過網絡獲取信息、學習知識［1］。混合式教學利用互聯網與新媒體技術，有機結合線上、線下教學，既順應了學生數字化生存特點，又打破時空的限制，學生可利用碎片化時間使用網絡平臺教學資源進行學習。在混合式教學模式中，教師對教學過程的設計摒棄傳統教學中“以教為中心”的思想，更加關注如何協助學生學習，讓學生能夠更加積極主動地完成學習，實現預定的學習目標。因此，以混合式教學改革作為抓手提高教學質量和學生學習效果，是高等教育領域技術應用的關鍵趨勢［2］。

1 課程現狀分析

面向對象程序設計課程作為計算機相關專業的專業基礎課，國內大多數高校均在低年級開設該課程。面向對象的程序設計方法是現今軟件開發主流。因此，培養面向對象程序設計思維與項目開發能力是軟件開發人員重要的培養目標。面向對象程序設計課程以此為教學目標，教學中以Java語言為載體，介紹面向對象程序設計的思想、方法與技巧。

為提高課程教學效果，達到課程教學目標，目前還需解決課程教學過程中存在的一些問題。具體為，教師通常單向性地為學生講授知識，并未落實以學生為中心的教學理念，忽略了師生互動，導致學生在教學過程中參與度低，缺乏學習興趣與學習熱情［3-4］；教學內容重理論輕實踐，由于教學課時受限，教學中教師側重于講解單個語法知識點，忽略了知識點間的聯系，并未培養和訓練學生動手編程能力，學生在學習過程中難以理解編程思想，無法體會編程的樂趣，也無法將單個知識點內容應用到解決實際工程問題中；課程考核方式單一，學習效果實時反饋渠道缺失［5］，考核方式忽略了程序設計課程的本質，不利于提升學生動手編程與實踐創新能力。

為此，本文對面向對象程序設計課程實施混合式教學改革，改變傳統教學理念，確立以學生為中心［6］的教學理念，讓學生掌握學習主動權，充分發揮學生的主體作用，提高學生課堂參與度與學習熱情。同時，混合式教學模式打破了時空限制，將教學過程延長到課前課后，讓學生利用課堂外的時間學習部分知識，課堂教學中側重于讓學生進行實際編程練習，完成項目驅動任務，提升學生工程實踐能力。此外，借助過程性的評價機制能更好地激發學生學習積極性，提升教師教學效果。

2 課程混合式教學模式的設計與實施

2.1 混合式教學模式設計

混合式教學模式（見圖1）是傳統面對面線下教學和運用網絡平臺進行線上教學的有機結合，具體為結合兩種方式混合課程平臺、課程資源、學習方法和評價機制等方面［7］。在面向對象程序設計課程教學改革實施混合式教學過程中，學生享有一定的學習自由度，能自主決定學習時間、方式與環境，以此體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。

Fig.1 Design of blended teaching mode for object-oriented programming圖1 面向對象程序設計混合式教學模式設計

在該教學模式下，教師根據課程教學目標設定相應的教學內容，制作教學資源，提供給學生在課前線上自學。在課前線上自主學習階段，通過學習線上各類資源完成預習，把握教學內容中的重、難點，課中通過與教師面對面交流進行針對性學習，課后繼續通過線上方式評價學習效果與答疑等活動。教師在線上線下混合式教學模式設計中，從教學資源建設、教學方式選擇到學習活動設計，不僅需要考慮知識的傳遞，還要考慮是否有利于提高學生吸引力，充分激發學生學習熱情，使教師與學生在學習過程中形成良好的互動和配合。

2.2 混合式教學模式實施

在面向對象程序設計課程混合式教學的實施中，授課教師首先要明確課程目標，確定課程教學內容，進而明確線上平臺需要何種資源、線下課堂教學方式，科學設計教學活動，實現與線上平臺的有機結合。

2.2.1 準備階段

在面向對象程序設計混合式模式實施中，按照課程內容體系分解知識點，以知識點為單元制作教學視頻、PPT、思維導圖、線上測試題等教學資源。例如，“類和對象”分解的知識點與完成的教學資源情況如表1所示。教師根據“類和對象”教學單元實現的預期學習成果，分解出一系列知識點完成相應的教學資源建設。在錄制教學視頻時分別錄制知識點理論講解和應用案例。針對具體應用案例，將案例問題的解決方案與程序語言的實現語法進行結合，有助于學生對新的應用問題給出程序解決方案。課前準備階段，教師為學生在課前自主學習提供了以知識點為粒度的多樣化教學資源，教學單元粒度變小可方便學生利用碎片化時間完成課前預習。

2.2.2 課前線上自主學習階段

為了更好的保障學生課前自主學習效果，讓學生提前了解后續的學習內容和教學安排，以便合理安排自身時間。教師設計了單元導學任務單闡述學習任務，并根據知識點內容設計一系列問題，使學生帶著問題進行課前自學。表2為針對類和對象知識點設計的導學任務單，教師提前一周將導學任務單和所有教學資源上傳至網絡平臺，保確保學生具有充足的時間課前自學，且不影響其他課程線下學習，以避免學生以時間不足為由不按時完成線上學習的情況發生。目前，面向對象程序設計課程線上平臺多選用清華大學的“優慕課”平臺。

Table 2 Class and object unit learning guide task list表2 類和對象單元導學任務單

在課前自學階段，學生首先閱讀導學任務單，了解學習內容；然后以啟發問題［8］為依據進行課前學習思考，在自學過程中尋找問題解決方法，以問題求解為導向［9］的在線學習方式促進學生課前學習，讓學生在解決問題的過程中獲得學習的成就感，以此激發學生學習興趣，實現以學生為中心的教學模式。課前學習的最后階段通過完成預習自測題，使學生了解自學效果，檢測自身對知識的掌握情況，在課中環節針對性地學習掌握不理想的知識點內容。從教師角度而言，通過查看學生對線上資源的訪問情況和自測題完成情況，了解學生學習情況，進而對課中環節面對面講授討論內容作出調整。

2.2.3 課中線下構建完整知識階段

課中階段采用線下面對面教學方式，在實施中授課教師設計了參與式、探究式、合作式的各種教學活動，具體形式包括案例點評、項目匯報、分組討論、學生互評等。學生在學習過程中完全參與其中以提升學習興趣與教師的教學質量，課中活動一般分為以下3個部分：

（1）課程重點、難點知識講解階段。在課程開始階段，教師通過跟蹤學生課前學習情況，在課堂上集中講解學生理解不到位、存在難點的知識點，既避免了強行灌輸知識點，又能督促學生將課前學習落到實處。

（2）項目驅動編程實踐階段。從實用性角度出發，以一個實際工程案例為主線，貫穿整個課程教學內容，學生通過學習每一章節層層迭代項目代碼，直至形成一個完整的項目，通過項目實踐驅動提高學生的程序設計能力、工程應用實踐與創新能力［10］。課程建設中以學生成績管理系統項目為驅動案例，通過分解項目與各教學單元內容相互對應，學生成績管理系統案例分解知識點情況如圖2所示。

Fig.2 Breakdown of knowledge points in the student achievement management system圖2 學生成績管理系統分解知識點情況

由圖2可見，項目驅動案例分解到當堂課程教學內容來分析項目功能與編碼方法，采用邊講邊編寫代碼方式使學生完成相應的功能代碼。學生編寫代碼時教師進行實時輔導，及時講解學生存在的普遍問題，以邊教邊學、邊學邊練的方式組織課程教學［11］。同時，采用分組討論的方式分析項目功能和編碼思路，由各組推選代表描述小組實現思路，讓學生完全參與到課堂當中，有利于培養學生分析解決問題的能力。通過每節課完成的項目代碼，迭代形成一個完整的項目，培養學生的程序設計能力、實踐動手能力、團隊協作能力、創新思維能力等工程應用能力。

（3）教師總結課程內容。線下教學中總結非常重要，目的在于聯系學生在課前零碎時間的所學知識，讓學生對各章節內容具有一個整體概念［12］，實現知識的完整構建。

2.2.4 課后鞏固知識階段

課后學生學習的目標是鞏固加強所學知識，教師結合學生課前預習、課堂學習環節的表現，有針對性的選擇課后作業發布在網絡平臺中，要求學生在規定時間內將作業提交在線平臺。通過課后作業對課前、課中學習內容進行查漏補缺。

除課后作業外，課后最重要的內容是拓展項目實踐，在該階段學生已完成課堂教學項目，教師會給學生選擇一些擴展項目，以便更好的鞏固知識，強化技能。考慮到學生間的層次不一，理解能力與思維方式各不相同［13］，不同學生對程序設計語言的興趣和要達到的目標需求也不完全相同，單一任務無法滿足各類學生需求［14］。

在實施過程中，教師對課后拓展項目設置了兩種不同的類型：一類項目類型與課堂貫穿項目類型相同，例如員工信息管理系統、圖書信息管理系統等，學生完成項目后能熟悉掌握Java語言，提升面向對象的開發、分析、設計能力；另一類與課堂完成的項目在功能設計上差異較大，對學生的能力要求較高，通過完成項目學生能進行深層次學習，在掌握技術的同時可提升思考與創新能力，包括C/S 模式的數據挖掘系統、桌面游戲系統等。學生根據自身學習能力與興趣選擇相應的拓展項目，該方法能有效激發學生學習興趣，全面提升學生的學習素養，具有其他教學環節不可替代的作用，對于能力相對較差的學生也不會因為設置過高的要求，使其產生畏懼心理，喪失自信心。

3 教學效果

3.1 成績評價機制

合理的成績評價機制有助于調動學生學習積極性［15］。線上線下混合式教學模式實施中課程最終成績由過程性評價成績與期末考試成績組成，并增加學生學習過程性評價權重，對學生課前、課中、課后學習階段的表現進行評價，促使學生步步緊跟每個教學環節，具體評價內容、權重與評價標準如表3所示。

Table 3 Achievement evaluation mechanism of the course of objectoriented programming表3 面向對象程序設計課程成績評價機制

由表3可見，過程性評價中作業、在線測試、拓展項目、實驗以學生完成的準確度進行評價；觀看視頻、參與討論等以網絡平臺中的統計數據進行評價；課中表現以學生實際表現由教師給出相應的評價。傳統筆試中學生只靠死記硬背和考前突擊敷衍了是，無法真實、有效地考查學生的實際編程能力與程序調試能力。本文將期末考試改為上機考試，僅占課程總成績50%，重點考核學生實際動手編程能力與程序調試能力，可更好地提升學生的實踐動手能力。綜上所述，本文提出的成績評價方式能客觀反映學生的學習狀態與學習能力，有效地激勵、促進了學生學習積極性和教師教學效果。

3.2 成績比較

在內蒙古工業大學數據科學與應用學院2019、2020級學生中開展面向對象程序設計課程線上線下混合式教學。其中，2018級為傳統教學方式。表4為3個年級學生的課程成績及格率、平均分成績分布情況，由此可見開展混合式教學的學生成績明顯優于采用傳統教學模式教學的學生成績，并且成績≥80的人數大幅提升，不及格的人數明顯減少，在一定程度上反映出混合式教學模式的實施能激發學生的學習潛能，提升學生學習興趣與教師教學效果。

Table 4 Comparison of students' performance before and after the implementation of mixed teaching mode表4 混合式教學模式實施前后學生成績比較

在混合式教學模式實施中，各行政班的在線學習情況存在一定的差異，以2019級4個行政班級進入課程次數、閱讀課程資源、學習播客視頻次數、學習播客時長等維度的在線學習平均數據為例，具體比較分析如圖3、圖4所示。

Fig.3 Average score of 2019 administrative classes圖3 2019級各行政班平均分

Fig.4 Comparison of online platform learning data of various administrative classes before and after class圖4 各行政班課前課后平臺在線學習數據比較

由此可見，平均成績靠前的班級在線學習數據總體較高，軟件2019-2班的在線學習數據總體情況、課程總評成績最差，在一定程度上有效反映了在線學習可提升學生學習效果。

4 結語

本文提出采用線上線下的混合式教學模式，解決目前面向對象程序設計課程的所存在的教學問題。課前，學生通過在線平臺提供多樣化學習資料，以解決問題為導向進行有效的自主學習；課中，梳理知識體系，以貫穿式項目案例為主線結合分組討論、項目匯報等方式穿插課堂，有效地將線上自主學習與線下面對面授課優勢互補；課后，通過靶向式習題與分層次的拓展項目鞏固升華學生所學知識，提升學生的知識運用能力。

在混合式教學模式實施過程中，教師觀念不斷更新，學生也能作為學習的主體，充分發揮自身的主動性與創造性，學習效果得到了顯著提升。在今后教學中，還需進一步實現在混合式教學模式各階段開展分層次教學，以有效避免優秀學生“吃不飽”、后進生“吃不了”的現象，使不同層次學生均能在知識與能力方法中得到充分拓展。