劉姝

摘 要 隨著信息化技術(shù)廣泛地應(yīng)用于教育領(lǐng)域，混合式教學(xué)逐步受到教育工作者的關(guān)注。文章針對C程序設(shè)計課程的教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題，提出了基于項目驅(qū)動的混合式教學(xué)模式，從教學(xué)實踐平臺的搭建、教學(xué)項目的規(guī)劃、線上線下教學(xué)設(shè)計以及課程評價體系幾方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述。依據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，深入研究了將項目驅(qū)動的模式引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐中的具體實施方案。

關(guān)鍵詞 項目驅(qū)動 混合式教學(xué) C程序設(shè)計 翻轉(zhuǎn)課堂

0 引言

C語言程序設(shè)計是很多理工科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，其教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力、算法分析能力和編程測試能力。[1]作為一門實踐性很強(qiáng)的課程，在教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)理論性和實用性并重的原則，學(xué)生不僅要掌握C語言的語法知識、過程化程序設(shè)計的基本結(jié)構(gòu)，常用的算法設(shè)計以及數(shù)據(jù)表達(dá)方式，更要將程序設(shè)計的思想應(yīng)用到解決實際生活問題中，嘗試開發(fā)專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用程序，將理論抽象轉(zhuǎn)化為工程實踐，培養(yǎng)具有實踐創(chuàng)新能力的高層次應(yīng)用型人才。

對C程序設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在如下問題。課堂教學(xué)仍然以教師講授為主，片面關(guān)注語法知識，沒有有效地將知識點融入到實踐操作中，忽視了對學(xué)生思維能力的訓(xùn)練，學(xué)生缺乏積極性和自主性。實踐環(huán)節(jié)局限于教材和實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容，缺乏綜合性的算法拓展訓(xùn)練和工程化的項目訓(xùn)練?？己朔绞絾我唬越Y(jié)果性評價為主，忽視了實踐教學(xué)的過程性評價。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，信息技術(shù)與教育跨界融合，教學(xué)資源和教學(xué)手段不再局限于傳統(tǒng)課堂固有的模式。本文提出了一種基于項目驅(qū)動的C程序設(shè)計混合教學(xué)模式，并設(shè)計了將項目驅(qū)動模式引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的具體實施方案。

1 基于項目驅(qū)動的C程序設(shè)計混合式教學(xué)模式

項目驅(qū)動教學(xué)法建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論之上，[2]把建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論有效地應(yīng)用于理論和實踐教學(xué)中，通過項目實施推動教學(xué)進(jìn)程，提倡“以項目為主線，以教師為引導(dǎo)，以學(xué)生為中心”[3]的思想。在項目的實施過程中，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，整合已有的知識，積極討論和探究項目實施過程中遇到的新問題，建構(gòu)新知識，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和協(xié)作精神。

在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的支持下，混合式教學(xué)包含多個層次，面對面教學(xué)與在線學(xué)習(xí)的混合，不同教學(xué)理論指導(dǎo)下的教學(xué)方法的混合，線上與線下不同學(xué)習(xí)環(huán)境的混合，學(xué)生個性化學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)的混合，多種教學(xué)媒體與演示方式的混合，真實課堂與虛擬教室的混合等。[4]

結(jié)合C程序設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容和知識體系結(jié)構(gòu)，以多層次的實踐項目為教學(xué)載體，將傳統(tǒng)的教育資源與互聯(lián)網(wǎng)信息資源進(jìn)行優(yōu)化重組，結(jié)合面授教學(xué)與在線學(xué)習(xí)的特點和優(yōu)勢，基于項目驅(qū)動的混合式教學(xué)模式如圖1所示。

1.1 構(gòu)建立體化混合式教學(xué)實踐平臺

互聯(lián)網(wǎng)信息化的發(fā)展，從最初的面對面實踐教學(xué)環(huán)境發(fā)展到了線上實踐教學(xué)平臺，資源實現(xiàn)了高度共享，教師和學(xué)生有了更廣泛的選擇范圍。計算機(jī)實驗室、軟件工程實訓(xùn)基地等實踐場地和資源，ACM程序設(shè)計大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等各類競賽，保證師生面對面的討論交流，提高學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力，實現(xiàn)了學(xué)生在知識深化以及綜合拓展能力方面的工程化思維的轉(zhuǎn)變。虛擬實驗室、各種慕課資源以及程序測評系統(tǒng)等多種在線實踐教學(xué)平臺，使教學(xué)從課堂延伸到了課堂之外，實現(xiàn)了師生的在線交流，保證了學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和探究精神。

1.2 整合多層次教學(xué)實踐項目

結(jié)合軟件開發(fā)特點，遵循應(yīng)用型人才培養(yǎng)規(guī)律，對應(yīng)教學(xué)活動的不同環(huán)節(jié)，將教學(xué)實踐項目分為三個層次，分別是基礎(chǔ)實踐型項目、綜合設(shè)計型項目和工程創(chuàng)新型項目，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)和工程創(chuàng)新能力。

基礎(chǔ)實踐型項目以培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)實驗?zāi)芰槟繕?biāo)，教師緊扣教學(xué)內(nèi)容的重點和難點，把C程序設(shè)計的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識、經(jīng)典算法的傳授和基礎(chǔ)實踐項目相結(jié)合，將知識點融入到真實場景中，使學(xué)生不再拘泥于枯燥的理論知識，而是學(xué)以致用，高效系統(tǒng)地獲取知識。綜合設(shè)計型項目以解決實際問題為主要目的，將若干教學(xué)模塊的知識點進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)，使學(xué)生在一定的情境中能夠靈活運用所學(xué)知識并進(jìn)行有效的知識遷移，從而提高編程技能，進(jìn)而建立起軟件開發(fā)思想。工程創(chuàng)新型項目以工程企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計項目，依據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的四大要素“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構(gòu)”，強(qiáng)調(diào)在問題解決中完成自主學(xué)習(xí)、協(xié)作探究和創(chuàng)新實踐，[5]最終培養(yǎng)專業(yè)的軟件開發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計人才。

精心設(shè)計教學(xué)項目，要符合學(xué)生的認(rèn)知能力，并能夠進(jìn)行知識的拓展。從基礎(chǔ)模塊開始，逐層完善擴(kuò)展功能，使學(xué)生在不斷的思考中進(jìn)行探索和創(chuàng)新。這樣做不僅形成一個完整的知識體系框架，而且從邏輯上形成一個清晰的思維脈絡(luò)，加強(qiáng)了思維訓(xùn)練的連貫性。表1所示C語言中“小學(xué)數(shù)學(xué)四則運算測試系統(tǒng)”項目任務(wù)規(guī)劃。

1.3 探索線上線下多樣化教學(xué)方法

網(wǎng)絡(luò)課堂、慕課、微課等多種在線學(xué)習(xí)方式的出現(xiàn)，使學(xué)生可以隨時隨地利用碎片化的時間觀看在線視頻，進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，完成在線測試，彌補(bǔ)課堂上有限的時間內(nèi)獲取知識的不足。教師可以通過在線學(xué)習(xí)平臺了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，及時調(diào)整課堂進(jìn)度與內(nèi)容，使課堂教學(xué)更加有的放矢。但是在線學(xué)習(xí)不能替代課堂教學(xué)，課堂教學(xué)中面對面的情感講解、交流互動等教學(xué)優(yōu)勢仍然是在線學(xué)習(xí)不可比擬的。強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，將項目驅(qū)動式、任務(wù)驅(qū)動式、啟發(fā)討論式、協(xié)作探究式等多種教學(xué)方法混合使用，利用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式完成線上線下混合式教學(xué)，[6]在教師的積極引導(dǎo)下，營造起融洽的學(xué)習(xí)氛圍。

1.4 構(gòu)建科學(xué)合理的課程評價體系

課程考核是評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果的重要環(huán)節(jié)，合理的課程評價體系促進(jìn)提高教學(xué)質(zhì)量。強(qiáng)調(diào)學(xué)生程序設(shè)計能力，注重學(xué)習(xí)過程的動態(tài)性和持續(xù)性，構(gòu)建C程序設(shè)計的課程評價體系，包括項目實施評價、在線學(xué)習(xí)評價和期末綜合評價三部分。在項目實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，由學(xué)生的項目實施情況、答辯總結(jié)報告以及團(tuán)隊協(xié)作能力給出項目評分；在線學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上記錄的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，如觀看視頻情況、在線測試成績、討論參與記錄等給予合理的過程性評價；期末綜合評價通常以機(jī)試的方式綜合考察學(xué)生對程序設(shè)計理論知識的掌握情況和動手實踐能力，使學(xué)生對知識的理解更加系統(tǒng)化。

2 項目驅(qū)動下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實施

以項目為教學(xué)主線，圍繞“做中學(xué)”的宗旨構(gòu)建情境式教學(xué)；[7]以翻轉(zhuǎn)課堂為教學(xué)實施，最大程度地基于線上線下教學(xué)實踐平臺，融合課堂教學(xué)和課外教學(xué)，以學(xué)生為中心完成應(yīng)用型教學(xué)和學(xué)習(xí)過程。項目驅(qū)動下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實施如圖2所示。

2.1 課前教學(xué)環(huán)節(jié)

教師明確課程教學(xué)目標(biāo)，熟悉教學(xué)內(nèi)容，了解學(xué)生學(xué)習(xí)能力精心設(shè)計適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)項目，整理出與該項目相關(guān)的知識點。將項目的演示效果與知識點分別錄制教學(xué)視頻，提出有針對性的學(xué)習(xí)問題，配合各類學(xué)習(xí)資源發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。學(xué)生自主學(xué)習(xí)Mooc資源、微課視頻，完成在線測試，通過問題交流、合作討論等方式，掌握項目相關(guān)的理論知識點，并收集項目相關(guān)資料，完成項目需求分析。

我校于2015年在超星Mooc平臺上建成了“高級語言程序設(shè)計（C）”的網(wǎng)絡(luò)在線課程，界面如圖3所示。教師可以和學(xué)生互動答疑，了解學(xué)生在自學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，并監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為課堂教學(xué)做好準(zhǔn)備?！敖Y(jié)構(gòu)體的定義及使用”這一小節(jié)學(xué)生課前觀看視頻的情況如圖4所示。

2.2 課中教學(xué)環(huán)節(jié)

依據(jù)C程序設(shè)計課程強(qiáng)調(diào)實踐性的特點，將上課地點安排在機(jī)房，更好地滿足師生之間的互動交流，及時解決在代碼調(diào)試中出現(xiàn)的問題。教師收集課前在線討論或答疑過程中的共性問題，梳理涉及到的知識點和重要概念，配合應(yīng)用實例，反復(fù)多層次地對知識點和各種應(yīng)用問題進(jìn)行綜合分析及系統(tǒng)化的闡述。教師依據(jù)項目的規(guī)模對學(xué)生進(jìn)行分組，一般綜合設(shè)計型或工程創(chuàng)新型項目可以2～4人為一組，而基礎(chǔ)實踐型項目不再分組，由學(xué)生獨立完成。根據(jù)軟件開發(fā)的組織流程由抽象到具體，學(xué)生在項目的實施過程中分別擔(dān)任一個或若干個角色，使學(xué)生真正感受項目開發(fā)的整個過程。

（1）項目方案制定。學(xué)生課前通過分析項目的任務(wù)需求，確定設(shè)計方案，包括與用戶的交互方式、數(shù)據(jù)的表示存儲方式、各功能模塊的劃分及模塊之間的聯(lián)系。根據(jù)子模塊的功能進(jìn)行任務(wù)分配，保證每個同學(xué)都參與到項目中來，互相協(xié)作完成項目的設(shè)計開發(fā)。教師監(jiān)督引導(dǎo)方案的設(shè)計、及時糾正設(shè)計中出現(xiàn)的偏差，保證每一組的方案是有效可行的。

（2）項目方案實施。學(xué)生按照分配的模塊功能，完成算法設(shè)計和代碼編寫工作，并進(jìn)行調(diào)試分析。盡量由學(xué)生自己解決代碼中出現(xiàn)的問題，教師可以給出常見錯誤的解決方案，如變量未初始化、數(shù)組下標(biāo)越界、指針指向錯誤等。學(xué)生在小組內(nèi)或組間進(jìn)行項目研討，提出項目執(zhí)行過程中遇到的問題，分享項目開發(fā)過程中的經(jīng)驗，展示項目的階段性成果。教師及時了解項目進(jìn)展，把控整體方向，進(jìn)行項目的階段性評價，對遇到的難點問題予以適當(dāng)?shù)膯l(fā)。

（3）項目展示評價。項目完成后，以小組為單位進(jìn)行項目答辯，講解項目的設(shè)計思路，演示運行結(jié)果，自評設(shè)計的優(yōu)缺點，回答教師和其他組同學(xué)感興趣的問題。教師根據(jù)項目的功能實現(xiàn)、設(shè)計思路、創(chuàng)新性以及團(tuán)隊合作情況綜合評分，并總結(jié)評價項目中的特色亮點，需要進(jìn)一步完善的問題等。

2.3 課后教學(xué)環(huán)節(jié)

提交項目總結(jié)報告，進(jìn)行項目心得交流，教師從學(xué)生的反饋中發(fā)現(xiàn)問題并及時改進(jìn)。部分項目在課內(nèi)完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)充，學(xué)生可以從自身興趣出發(fā)拓展實踐，從被動學(xué)習(xí)到主動思考，主動尋求問題的解決方法。此外，引導(dǎo)學(xué)生積極參加大學(xué)生科研競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目，拓展程序設(shè)計的教學(xué)實踐內(nèi)容，從深度和廣度上達(dá)到一個更高的層次，提高學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。

3 結(jié)語

將基于項目驅(qū)動的混合式教學(xué)模式引入C程序設(shè)計的教學(xué)中，對教師和學(xué)生都提出了更高的要求，教師要具有良好的課程建設(shè)和教學(xué)組織能力；學(xué)生與教師積極配合，真正作為學(xué)習(xí)的主人，才能最大化地提升教學(xué)效果。此外，項目的開發(fā)需要扎實的基礎(chǔ)知識，要注意平時的常規(guī)練習(xí)，建設(shè)訓(xùn)練題庫，完成充足的編程訓(xùn)練，積累代碼量。實踐表明，依托線上線下豐富的教學(xué)資源，有效地融合課堂教學(xué)與在線學(xué)習(xí)，以項目為主線穿插于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、自學(xué)能力以及分析解決問題的能力都有了明顯的提高，并且更加富有團(tuán)隊精神，更好地適應(yīng)企業(yè)和社會對于應(yīng)用創(chuàng)新型人才的需求。

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