基于混合教學模式的“C程序設計”課程教學改革實踐

吳麗娟, 李 柳, 申 海, 張浩華, 潘慶超

(沈陽師范大學 物理科學與技術學院, 沈陽 110034)

教育部制定了《關于一流本科課程建設的實施意見》(教高〔2019〕8 號),強調課程是人才培養的核心要素,課程質量直接決定人才培養的質量。為了貫徹落實習近平總書記關于教育的重要論述和全國教育大會精神,落實新時代全國高等學校本科教育工作會議要求,必須深化教育教學改革,把教學改革成果落實到課程建設上[1]。

課程的教學質量直接關系人才培養的質量,以傳統的知識講授為主的教學模式已不能滿足以知識、能力、素質為培養目標的教學要求,也不能滿足學生的個性化學習需求,達不到課程的教學目標。圍繞“C程序設計”課程,高校教師從教學理念、教學模式、實踐體系等提出了很好的教學改革方案。圍繞學生應用能力培養,全面進行課程教學改革,形成了系統科學的教學實施方案和資源,對提高學生的計算機應用能力具有重要的意義[2-8]。

線上線下混合式一流課程主要指,基于慕課、專屬在線課程或其他在線課程,運用適當的數字化教學工具,結合專業實際對課程進行改革,安排出20%～50%的教學時間實施學生線上自主學習,與線下面授有機結合開展翻轉課堂、混合式教學,打造在線課程與課堂教學相融合的混合教學模式。“C程序設計”課程經過多年的教學改革實踐,完成了教學內容的重構、“課程思政”元素的融入、混合教學模式的探索、多元化考核評價的實踐及與信息技術的深度融合[9-14]。

1 課程教學目標

“C程序設計”課程是沈陽師范大學物理科學與技術學院物理學專業的必選課程。目前,該專業已通過教育部師范類二級專業認證,依據師范類專業認證標準,課程目標需支撐畢業要求和專業的培養目標。因此,將理論教學與實踐訓練緊密結合,制定了該課程的培養目標:以學生為中心,以知識學習、能力培養、素質提升、持續發展為目標,通過學習,學生可以掌握本課程的基本知識和程序設計方法。培養學生計算思維及用計算機作為工具解決專業問題的能力,為進一步深入學習奠定基礎,為專業研究服務;通過知識點“思政元素”的融入,培養學生的合作、創新精神和家國情懷,讓學生在潛移默化中接受愛國主義教育,樹立正確的價值觀和人生觀;以實踐項目為出發點,讓學生在動手實踐的過程中發現問題、分析問題、解決問題, 培養學生實踐能力及科學、工程素養。同時,基于課程的培養目標對課程教學改革進行了實踐探索。

2 課程改革實踐

由于C語言數據類型豐富、表達力強,使用方便靈活,涉及計算思維的養成和算法設計,具有實踐性強、應用廣泛的特點,學生普遍反映課程內容難以掌握。經過多年的實踐,課程以學生能力培養為核心,從教學內容、教學資源、教學模式、學習評價、達成度分析5個方面統籌考慮、設計[15],對課程進行了全面改革探索,課程改革總體思路如圖1所示。

圖1 課程改革總體思路Fig.1 General idea of curriculum reform

2.1 教學內容全面重構

依據教材內容,以程序設計訓練為主線,對教學內容進行了理論、實踐一體化、主題式設計,并融入“思政元素”。課程分成5個主題內容,包括:

1) 基本數據類型,輸入輸出;

2) 程序結構設計----順序、分支、循環;

3) 復雜數據類型----數組、指針、結構體、共用體;

4) 模塊化設計----函數的定義、調用等;

5) 文件。

課程以案例為引導、任務為驅動,精講重點,分解難點,拓展知識點。實現快速入門、逐步深入,充分體現課程的“兩性一度”。

2.2 混合式教學模式探索實踐

融入信息技術手段,利用學習通平臺及資源,實施以學生為中心,自主學習為主的混合式教學模式,實現課前、課中、課后聯動,線上、線下的無縫銜接。

在課前,教師設計教學內容,引導、督促學生完成教學任務點,學生按照學習任務單,在平臺上學習、自測、討論。

在課中,教師講解重點、難點,學生討論、展示學習成果;在課堂教學中采用“四步”課堂教學方式,包括線上學習導入、線上學習效果反饋、“教、導、學、做、研”五位一體的課堂精講及課后拓展訓練導引?！八牟健闭n堂教學模式如圖2所示。

圖2 “四步”課堂教學模式Fig.2 “Four-step” classroom teaching mode

“教、導、學、做、研”五位一體的課堂精講方式,要求教師既要教知識,又要育人,要引導學生學習思考,提升學習能力。同時,要以實踐為導向,培養學生勤于實踐,提升其解決問題的能力?！敖?、導、學、做、研”五位一體的課堂精講方式如圖3所示。

圖3 “教、導、學、做、研”的課堂精講方式Fig.3 “Teaching, guidance, learning, doing and research” five-in-one intensive classroom teaching method

在課后,學生完成拓展訓練、反思總結后,對學習效果進行即時評價并改進。

學生通過循序漸進的學習實踐,獲得了更真實的學習感受,通過反思、總結,掌握了知識體系,實現了教學過程的迭代構建,保證了課程目標的達成。

2.3 課程資源建設改革實踐

通過共建資源、共享平臺的方式進行課程資源與平臺建設。教學資源包括采用適應混合式教學需求的新形態教材、共享的國家精品在線開放課程、課程思政資源庫、實驗平臺、自制的課件、重難點講解視頻、線上學習統計等(圖4)。線上教學資源作為線下教學的拓展和補充,可以滿足學生個性化的學習需求。實踐教學課程構建了“四年聯動、逐層遞進”的實踐教學鏈,主要包括課內基礎實驗、設計性實驗、小學期課程設計、專業綜合設計(各類比賽訓練)和畢業設計。

圖4 教學資源建設Fig.4 Teaching resource construction

2.4 多元化考核評價改革實踐

混合式教學的考核評價根據課程目標制定教學考核環節,“C程序設計”課程采用形成性評價和終結性評價相結合的評價方式。其中,形成性評價包括課堂表現、線上學習、課后作業、階段測試、基礎實驗,占總成績的50%。終結性評價包括理論考核、實踐考核,占總成績的50%。其中,理論考核基礎知識和程序設計思想,以試卷為主;綜合實踐考核學生分析問題、解決問題的能力,以綜合項目設計開發調試為主,側重考核評價學生利用所學知識解決復雜問題的能力。課程采用多元化考核方式,考核內容涵蓋線上線下、課內課外、理論實踐、個人、小組;考核形式包括自測與統測、課堂隨測與分組階段測試、上機測試等。通過學習通平臺,做到即時評價、及時反饋和改進。

2.5 課程目標達成度分析與改進

課程目標支撐著畢業要求相應的指標點,按照培養方案的設計,課程從 “綜合育人、知識傳授、能力培養、學科素養”這4個子目標描述了“C程序設計”課程預期培養目標和對畢業要求的支撐度。將課程目標分解成若干子目標,對每個子目標的完成情況進行評價,基于各個子目標的達成度計算課程目標的達成度Reach,計算公式如式(1)所示:

(1)

按照課程支撐的畢業要求指標點,將課程目標分解成m個子目標,Rj是子目標的達成度,wj是子目標在課程目標中所占的權重。課程子目標占課程目標達成度的權重分別為45%,30%,15%,10%。

設課程總共引入n種評價方式,則課程子目標達成度評價計算公式如式(2)所示[16]:

(2)

其中:Sj是課程子目標j的考核成績(加權平均分);Tj是對應子目標j的預期子目標值;Sij表示在考核方式i中對應課程目標j的考核成績(加權平均得分);wj表示考核方式i在總評成績中的所占權重。

達成度定量分析以2022—2023學年第2學期物理學專業“C程序設計”課程為例,對2個教學班62名學生的平均成績進行計算分析,達成目標評價閾值設為60%。通過線上、線下的教學考核,超星學習平臺數據統計,依據式(1),計算課程目標達成度。其中,“綜合育人、知識傳授、能力培養、學科素養”各子目標達成度分別為82.26%,70.02%,88.0%,81.0%,課程目標達成度為82.47%,課程子目標和總目標的達成度均在70%以上,并且根據式(2)對子目標考核項進行了計算分析,達成度均在64%以上,分析結果表明,課程目標“達成”。

3 改革成效

“兩性一度”是教育部提出的“金課”建設標準。課程充分利用互聯網技術和資源,優化教學設計,搭建全方位的教學支撐環境。通過以程序設計能力培養為核心的課程教學重構進一步提升了課程的“兩性一度”。通過理論實踐一體化的主題式設計,教學內容、教學模式的改革實踐及學習評價機制的構建,使“C程序設計”課程在人才培養目標達成中發揮了更大的作用。課程改革實踐和課程目標的達成,對人才培養起到了一定的支撐作用,近兩年本專業學生考核成績的優秀率逐年提高,省級以上大賽的參賽率和獲獎率,以及考研率、就業率等均穩步提升。

致謝感謝2021年沈陽師范大學教學改革重點項目(JG2001-GD005)的支持。