智慧教育背景下“C程序設計”教學研究與實踐

劉金月， 劉華鎣， 時貴英

(東北石油大學 計算機與信息技術學院， 黑龍江 大慶 163318)

0 引言

大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術的迅速發(fā)展，帶給教育行業(yè)巨大沖擊，教育必須進行改革才能適應社會發(fā)展需要。只有在新的教育理念下、充分利用現(xiàn)代化信息技術，提升高校人才培養(yǎng)能力和質(zhì)量。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，許多教育專家和學者開展了“互聯(lián)網(wǎng)+教育”智慧教育教學模式的研究與實踐[1]。智慧教育時代是讓技術變成“人”或讓技術變成“教育”的時代[2]。是人類智能和教育融合發(fā)展的產(chǎn)物，引領教育教學從數(shù)字化、網(wǎng)絡化朝著管理服務個性化、學習導航智能化、質(zhì)量評價系統(tǒng)化方向發(fā)展[3]。

程序設計能力是所有工科專業(yè)學生的必備基礎[4]。程序設計類課程是工學本科專業(yè)學生的必修課程，著力培養(yǎng)學生求解復雜問題的計算思維能力和程序設計能力，提高學生的計算機素養(yǎng)。因此，做好程序設計課程教學工作是一項非常重要的任務。

1 教學現(xiàn)狀

“C程序設計”課程是教育部課程指導委員會推薦的程序設計類課程。傳統(tǒng)的教學方法過度關注C語言的語法知識卻忽視了算法的整體實現(xiàn)過程。目前，我?！癈程序設計”課程理論40學時，實驗30學時，對于大多數(shù)都是初次接觸程序設計類課程的非計算機專業(yè)的學生來說，教師需要在有限的時間內(nèi)把大量的語法規(guī)則和算法實踐高質(zhì)量的傳授給學生，理論和實驗學時明顯不足；課堂交流多是教師提問，學生回答，互動方式單一。學生的認知程度存在差異性導致課堂內(nèi)容難以適應學生的需求差異，無法做到分層次教學[5]。課后作業(yè)中出現(xiàn)的問題只能等到下次課堂中進行講解，通常講解內(nèi)容會選擇共性問題，個性化問題往往會被忽略，這種單一的交流方式和延時的反饋導致學習效率大大降低。

2 智慧課堂

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”概念的提出，智慧教學模式得到了教育領域的廣泛認可。信息技術的介入，使得教育的時間、空間、要素及教育關系都面臨一個重構的過程[6]。智慧課堂是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下教育信息化聚焦于課堂教學、聚焦于師生活動、聚焦于智慧生成的必然結果。在智慧教學環(huán)境下，教師由知識的傳授者，轉(zhuǎn)變成課堂教學的組織者和引導者，學生建構意義的幫助者、促進者以及學生良好情操的培育者；教學過程中，強調(diào)學生的主體地位，注重采取不同的教學方法引導學生實現(xiàn)自身發(fā)展；智慧教學工具的使用增加了師生互動和生生互動交流，使學生個性化和多元化的學習需求得到了滿足。智慧課堂和傳統(tǒng)課堂的對比情況，如表1所示。

表1 傳統(tǒng)教學模式和智慧課堂教學模式對比表

相較于翻轉(zhuǎn)課堂，智慧課堂以嶄新的智慧教育理念為指導，積極借鑒翻轉(zhuǎn)課堂應用實踐的成功經(jīng)驗，對翻轉(zhuǎn)課堂進行重塑和升級，在學生自主能力培養(yǎng)及個性化教學方面有著明顯的優(yōu)勢?；诖髷?shù)據(jù)等信息技術的全面支持，從一般性觀看視頻轉(zhuǎn)變?yōu)檎n前預習、測評分析及反饋；從“先學后教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W定教”；從對課堂的控制轉(zhuǎn)向為基于數(shù)據(jù)的動態(tài)學習分析、即時反饋及據(jù)此實現(xiàn)的教學機制；從早期的“流程顛倒”的翻轉(zhuǎn)課堂轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖Y構性變革”的翻轉(zhuǎn)課堂，以此實現(xiàn)“云端構建，先學后教，以學定教，智慧發(fā)展”的智慧課堂模式。

3 “C程序設計”智慧課堂教學設計

依托我校網(wǎng)絡信息化在線課程平臺，構建“云+端”的智慧課堂教學模式。教師把課程相關資源上傳至在線課程“云”平臺，學生可通過手機安裝超星學習通APP，到“云”中獲取所需要的資源。在傳統(tǒng)教學方式的基礎上融合網(wǎng)絡在線教學平臺和手機超星學習通APP，構建線上線下混合式“C程序設計”智慧課堂。教學過程以C語言概述為例，具體實施過程，如圖1所示。

圖1 基于智慧課堂的教學過程設計

教學設計分成課前(自主學習)、課中(互動學習)和課后(強化學習)三部分，實踐過程中根據(jù)學生的反饋進行教學設計的完善與調(diào)整。通過信息化教學手段、互動式教學方法和探究式學習方式完成教學任務，滿足新工科人才培養(yǎng)要求。

3.1 課前自主學習

在互聯(lián)網(wǎng)+背景下，隨著MOOC(慕課)類優(yōu)秀課程的快速推廣，教師可通過觀摩慕課拓展思路，提升教學效果?？紤]到互聯(lián)網(wǎng)平臺上資源眾多，種類繁雜，需要對相關資源進行詳細規(guī)劃以契合課程教學任務，根據(jù)教學目標精心設計預習內(nèi)容和教學實施過程。教師通過超星學習通發(fā)布本節(jié)課程視頻，上傳PPT課件，推送課前任務單，此外對于優(yōu)質(zhì)的課程資源可作為課程內(nèi)容的補充，進一步開闊學生視野。學生在任務單的引領下，自主觀看視頻和預習教學課件，在學習過程中對于難點問題可利用討論區(qū)、QQ群進行師生、生生互動交流。通過自主探究、互動交流的過程中點燃學習智慧，對學習產(chǎn)生一種期待感?？紤]到C程序設計課程的第一次授課內(nèi)容非常重要，精心制作問卷調(diào)查發(fā)放給學生，了解學生對本門課程的關注度有哪些方面。發(fā)布課前測試，利用平臺的自動統(tǒng)計功能幫助教師掌握學生的預習情況，教師針對自主學習反饋數(shù)據(jù)進行學情分析，對課堂內(nèi)容進行深度加工，及時調(diào)整教學過程中的重點、難點問題和教學策略，對不同情況的學生也可以推送個性化的資源，從而實現(xiàn)“以學定教”。

3.2 課中互動學習

(1) 快速考勤

教師記錄學生考勤時只需設置一個手勢或生成一個二維碼，同學們就可以進行簽到。這種便捷的簽到方式，降低了教師課時的占用率，增加了課堂的趣味性。

(2) 導入新知

根據(jù)C語言的發(fā)展過程及各種編程語言在企業(yè)中使用情況的調(diào)查分析，介紹為什么要學習C語言，引導學生思考課程學習的意義。

(3) 引導探究

在編譯環(huán)境中演示C程序創(chuàng)建、編輯、編譯與調(diào)試、運行的過程，啟發(fā)學生思考如何在計算機屏幕上輸出一串字符？通過搖晃手機隨機選人或發(fā)起搶答，回答正確的同學可獲得課程活動積分，充分調(diào)動學生學習的積極性。根據(jù)課前測驗的統(tǒng)計情況，對疑難點問題進行有針對性的講解。

(4) 任務驅(qū)動

通過前面例題的講解，引導學生思考如何在屏幕上輸出整數(shù)、實數(shù)及完成簡單的算術運算？教師進行知識的講解與遷移，對經(jīng)常使用的int類型和float類型及對應的輸出格式符進行重點講解。隨后，教師發(fā)布新任務，例如求圓的周長和面積，采用以強帶弱的分組形式讓學生進行討論和課堂演示交流。由于C語言的靈活性，一個問題可以有多種算法，每種算法可以應用不同的語法知識，在小組討論過程中對所學知識進一步鞏固提升。例如怎樣在屏幕上輸出整型、實型數(shù)據(jù)？輸出數(shù)據(jù)時如何控制數(shù)據(jù)格式及對齊方式？發(fā)生數(shù)據(jù)溢出時該怎么辦？小組成員在協(xié)作學習中形成自己的認知，并為完成任務貢獻自己的智慧，激發(fā)了學習興趣。對于疑難問題，教師進行即時點評和總結提升，從而實現(xiàn)教師引導教學、學生自主探究學習的教學模式。

(5) 歸納總結

教師根據(jù)講解實例和拓展練習對本節(jié)內(nèi)容進行小結，總結C程序的構成特點，幫助學生梳理知識脈絡，實現(xiàn)知識內(nèi)化。

3.3 課后強化學習

課后階段，依據(jù)學生課前和課中學習情況推送個性化學習資源，設置“知識強化”和“能力拓展”兩個環(huán)節(jié)，所有同學都需要完成“知識強化”中推送的驗證性程序，學有余力者完成綜合性編程和趣味編程練習，激發(fā)學生學習的興趣。學生通過學習通平臺提交作業(yè)，系統(tǒng)對作業(yè)即時反饋。學生可根據(jù)作業(yè)中的反饋有重點的觀看微課視頻，也可利用討論區(qū)和QQ群進行生生交流、師生交流，實現(xiàn)個性化學習。教師在討論區(qū)發(fā)布研討話題，針對話題學生可各抒己見、互相啟發(fā)，在信息的多項傳遞過程中鞏固已取得知識，或解決有爭論的、學生難以直接理解的問題，從而獲取新的知識。

4 總結

智慧教育背景下，學生線上與線下混合學習方式越來越普遍。智慧課堂作為一種新興的教學方式，激發(fā)了學生的學習興趣，提高了學生的學習效果，克服了傳統(tǒng)課堂的弊端。利用信息技術手段，打破時間和空間的限制，加強師生、生生互動交流，提升了學生的自主學習和團隊協(xié)作能力，實現(xiàn)教師主導作用和學生主體地位的有機統(tǒng)一。

如何利用智慧課堂解決C程序設計教學過程中出現(xiàn)的問題，是一個不斷探索的過程，對教師和學生提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。教師需要根據(jù)“課前—課中—課后”3個不同階段調(diào)整教學內(nèi)容，引導學生對所學知識進行有意義的建構，促進學生的自主探究學習；依據(jù)課程目標搜集和整理推送的各種資料，課前任務單難度要低，課中精講內(nèi)容要靈活高效，課后復習拓展任務要有的放矢；依托現(xiàn)代教育技術，實時交互獲取反饋數(shù)據(jù)來掌握學生的學習效果，調(diào)整教學內(nèi)容和節(jié)奏，實現(xiàn)信息技術與課程教學的深度融合。對于學生來說，課前和課后都要花費較多的時間和精力，如何合理安排和使用課余時間非常重要；在智慧課堂的教學模式中，學生是學習的主體，其學習的主動性和自主學習能力的高低對教學效果也會產(chǎn)生很大的影響。