多種教學(xué)模式融合的計(jì)算機(jī)課程實(shí)踐研究

王圣偉，李桂林，魏江謖，郝占軍

（1.西北師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.蘭州金川科力遠(yuǎn)有限公司HEV技術(shù)部，甘肅蘭州 730100）

0 引言

2021 年，我國制訂了《教育信息化中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，提出推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展的指導(dǎo)意見，即以信息化為重點(diǎn)，以提升質(zhì)量為目標(biāo)，推進(jìn)教育新型設(shè)施建設(shè)，研究構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系。該規(guī)劃對(duì)新工科背景下的高校教學(xué)改革，尤其是計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)改革提出了更高要求，也為高校教師探索多種教學(xué)模式的融合提供了指導(dǎo)思路和方向?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”概念的提出使得計(jì)算機(jī)知識(shí)體系在行業(yè)跨度上不斷擴(kuò)展，在縱深方向不斷細(xì)化，這種發(fā)展趨勢(shì)促使高校計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)更加重視培養(yǎng)學(xué)生的多學(xué)科背景以及綜合實(shí)踐能力，傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式已無法滿足人才培養(yǎng)需求，因此需要進(jìn)行多種教學(xué)模式的融合創(chuàng)新。

1 相關(guān)研究

高校教學(xué)模式改革在實(shí)踐中不斷深入，在結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和課程特色的基礎(chǔ)上，相關(guān)學(xué)者嘗試將各種經(jīng)典教學(xué)模式應(yīng)用于專業(yè)課程教學(xué)中。例如，石蘊(yùn)玉等在數(shù)字圖像處理教學(xué)中引入BOPPPS 模型，強(qiáng)調(diào)教學(xué)反思和加強(qiáng)互動(dòng)的重要性，但忽略了不同層次學(xué)生的接受度；趙丹迪等將庇護(hù)式非母語教學(xué)模式引入會(huì)計(jì)學(xué)課程，通過多角度觀察學(xué)生表現(xiàn)，進(jìn)而確定指導(dǎo)策略；魏燕珂等采用融合式教育模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估。

目前，網(wǎng)絡(luò)開放自學(xué)式的MOOC 教學(xué)模式成為教育界主流，為學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)提供了重要補(bǔ)充。然而，我國目前不同階段教育改革的過渡存在跳躍式教學(xué)模式改變的特點(diǎn)，從義務(wù)教育階段的減負(fù)到高校的科技能力創(chuàng)新，教育模式需要平滑式的課堂教學(xué)過渡，更需要克服文化教育與包容性教育之間的間隙，以實(shí)現(xiàn)多學(xué)科兼容的教學(xué)模式。而教師需要重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的成長心態(tài)、自我包容性學(xué)習(xí)效能以及自我調(diào)節(jié)能力。為此，本文從計(jì)算機(jī)專業(yè)的特點(diǎn)剖析到學(xué)生類型，立足于多層次內(nèi)容的分類講授和多模式融合教育思想的引入，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的平穩(wěn)過渡，并在此基礎(chǔ)上提出多種教學(xué)模式融為一體的高校計(jì)算機(jī)課程課堂教學(xué)新模式。

2 計(jì)算機(jī)專業(yè)課程與學(xué)生特征

2.1 計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)特征

計(jì)算機(jī)類課程具有內(nèi)容更新快、入門容易但精通難度大以及實(shí)踐能力要求高的特點(diǎn)。目前課程教學(xué)改革普遍采用以課程內(nèi)容、學(xué)生為主的教學(xué)思路，例如線上線下相結(jié)合、翻轉(zhuǎn)課堂、參與式教學(xué)討論等教學(xué)模式旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升其動(dòng)手實(shí)踐能力。然而在課程模式設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)同種模式套用不同課程、不同層次學(xué)生采用同種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、過度使用教學(xué)新模式等現(xiàn)象，忽視了課程內(nèi)容的銜接。

2.2 計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生發(fā)展特征

21 世紀(jì)計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展，加之經(jīng)過若干年高校擴(kuò)招，計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生人數(shù)呈現(xiàn)階梯式增長，計(jì)算機(jī)教育開始呈現(xiàn)出通識(shí)教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。相關(guān)專業(yè)學(xué)生素質(zhì)參差不齊，由以往的正態(tài)分布逐漸變?yōu)樯陈┦椒植紶顟B(tài)，給計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)模式改革提出了新挑戰(zhàn)。基于此，高校應(yīng)更加重視個(gè)體化教育，在課程教學(xué)模式設(shè)計(jì)中充分考慮學(xué)生情感水平、情緒能力等神經(jīng)教育學(xué)因素，從而更好地激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

3 多種教學(xué)模式融合設(shè)計(jì)

3.1 干預(yù)反應(yīng)教學(xué)模式

干預(yù)反應(yīng)（Responsiveness to Intervention，RTI）教學(xué)模式起源于2001 年美國教育部提出的特殊教育法案，最早出現(xiàn)在學(xué)習(xí)障礙學(xué)生的評(píng)估與教學(xué)中。隨著該模式的不斷發(fā)展變化，其逐漸成為融合教育的有效教學(xué)模式和最佳實(shí)踐方案。RTI 是一種金字塔模式的多層次教學(xué)介入手段，核心在于分層教學(xué)過程。該模式在教學(xué)準(zhǔn)備階段根據(jù)學(xué)生假定水平狀態(tài)設(shè)計(jì)不同階段的教學(xué)預(yù)案，通過各個(gè)教學(xué)階段學(xué)生的反應(yīng)及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和介入程度。RTI的特點(diǎn)為：①體現(xiàn)了融合教育的公平思想；②表現(xiàn)出階段性調(diào)整的及時(shí)性；③可應(yīng)對(duì)學(xué)生的多樣性。該模式可根據(jù)學(xué)生不同狀態(tài)設(shè)計(jì)3 層介入方式：①面向普通學(xué)生采用普遍有效的教學(xué)方法，同時(shí)對(duì)其正向反應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；②對(duì)于無正向反應(yīng)的學(xué)生給予額外的教學(xué)方式并持續(xù)獲取學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄；③對(duì)于普通教學(xué)內(nèi)容反應(yīng)欠缺，表現(xiàn)出更多知識(shí)渴望的學(xué)生適度給予加強(qiáng)提升的教學(xué)服務(wù)并進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)估。采取該種介入式教學(xué)模式需要注意教學(xué)的公平性原則以及觀察學(xué)生的情緒反應(yīng)，不以介入為目的，要以學(xué)生的接受度為衡量標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 庇護(hù)式教學(xué)模式

庇護(hù)式教學(xué)模式（The Sheltered Instruction Observation Protocol，SIOP）是北美地區(qū)針對(duì)非英語母語學(xué)生教授學(xué)科專業(yè)課程的教學(xué)模式。該模式主要由課程準(zhǔn)備（Lesson Preparation）、建立背景知識(shí)（Building Background）、可理解性輸入（Comprehensible Input）、策略（Strategies）、互動(dòng)（Interaction）、實(shí)踐與應(yīng)用（Practice &Application）、授課（Lesson Delivery）、復(fù)習(xí)與評(píng)估（Review &Assessment）8 個(gè)部分組成。SIOP 在教學(xué)實(shí)踐中表現(xiàn)出高可靠性、高有效性的特征，目前已逐步引入我國英語等學(xué)科教學(xué)中。該模式注重教學(xué)過程、形式和方法，有助于提高學(xué)生對(duì)課程的興趣和參與感。計(jì)算機(jī)類課程涉及到的程序語言對(duì)于我國學(xué)生而言類似于非母語語言，其語言邏輯和程序思維有別于文字語言，學(xué)生存在一定的理解困難。SIOP 模式的引入有助于消除學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)語言的隔閡，為計(jì)算機(jī)類課程提供了更多維度的教學(xué)思路。

3.3 教學(xué)中的形成性評(píng)價(jià)

形成性評(píng)價(jià)（Formative Evaluation，F(xiàn)E）由教育研究專家M.Scriven提出，是業(yè)內(nèi)重要的教學(xué)改革評(píng)價(jià)模式。FE 重視評(píng)價(jià)者需求，更重視被評(píng)價(jià)者的學(xué)習(xí)需求，注重學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)和師生間的互動(dòng)交流。FE 通過記錄、問卷、自評(píng)、互評(píng)及小組討論等多角色參與式模式進(jìn)行階段性評(píng)價(jià)，使學(xué)生深入感受教學(xué)中的每個(gè)環(huán)節(jié)，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。FE 注重多元主體的參與并鼓勵(lì)自評(píng)行為，能夠挖掘所有學(xué)生的潛能，提升其自我認(rèn)同感，有助于完善教學(xué)環(huán)節(jié)。將FE 作為多模式融合的課程教學(xué)評(píng)價(jià)方法能對(duì)課程整體設(shè)計(jì)效果進(jìn)行有效驗(yàn)證。

3.4 融合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)是使學(xué)生理解和掌握所學(xué)課程的知識(shí)脈絡(luò)，無障礙地接受知識(shí)點(diǎn)并轉(zhuǎn)化為自身實(shí)踐技能。教師在教學(xué)過程中既是引導(dǎo)者又是觀察者，需要在解構(gòu)課程內(nèi)容的同時(shí)分析觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和狀態(tài)并加以正確引導(dǎo)。通過以上對(duì)計(jì)算機(jī)類課程和計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)的分析，本文結(jié)合RTI、SIOP 模式并通過FE 評(píng)價(jià)工具反饋教學(xué)效果，提出多種教學(xué)模式融合的計(jì)算機(jī)課程構(gòu)建方案。

融合教學(xué)模式整體設(shè)計(jì)方案如圖1 所示。在前期準(zhǔn)備階段對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行梳理，參照金字塔模式整理為簡化版教學(xué)內(nèi)容、普通教學(xué)內(nèi)容以及提升內(nèi)容3 個(gè)層次，在與學(xué)生互動(dòng)反饋的過程中適當(dāng)調(diào)整。在教學(xué)過程中通過實(shí)踐操作評(píng)估學(xué)生水平，根據(jù)學(xué)生FE 評(píng)價(jià)狀態(tài)調(diào)整講授內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)，采用分組參與式討論的方式使學(xué)生自主總結(jié)學(xué)習(xí)成果并相互打分，以便發(fā)現(xiàn)自身不足；鼓勵(lì)學(xué)生通過MOOC等線上平臺(tái)資源進(jìn)行課外補(bǔ)充，完善課程知識(shí)圖譜。

Fig.1 Integrated teaching mode overall design scheme圖1 融合教學(xué)模式整體設(shè)計(jì)方案

利用思維導(dǎo)圖的方式對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行梳理和構(gòu)建，以Web前端開發(fā)技術(shù)課程CSS選擇器章節(jié)為例，其思維導(dǎo)圖如圖2所示。以標(biāo)號(hào)1、2、3分別表示RTI 3層知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)容，同時(shí)根據(jù)SIOP思想，通過練習(xí)題和問答的形式提高學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的興趣和參與感。將課堂內(nèi)容與上機(jī)實(shí)踐內(nèi)容相對(duì)應(yīng)，并通過設(shè)置不同難度的實(shí)踐操作題目提升學(xué)生的成就感。

Fig.2 Integrated course mind map圖2 融合課程思維導(dǎo)圖

如表1 所示，課程教案設(shè)計(jì)體現(xiàn)出融合模式思維，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)、難點(diǎn)和學(xué)習(xí)層次，并通過教學(xué)反思結(jié)合FE 過程隨時(shí)對(duì)課程內(nèi)容和教學(xué)側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。

掌握環(huán)節(jié)進(jìn)度和教師角色切換，在衡量學(xué)生接受度的同時(shí)注意把握評(píng)分尺度是教師在FE 環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)遵循的原則。確定各評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的權(quán)重是教學(xué)過程的重點(diǎn)內(nèi)容，教師可根據(jù)課程性質(zhì)以及學(xué)生實(shí)際情況調(diào)整權(quán)重比例值。需要注意的是，F(xiàn)E 的目標(biāo)是提高和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂參與感，教師需根據(jù)反饋情況對(duì)教學(xué)內(nèi)容和環(huán)節(jié)的融合模式進(jìn)行調(diào)整。

Table 1 Fusion mode teaching plan design表1 融合模式教案設(shè)計(jì)

基于以上目標(biāo)，本文FE 整體設(shè)計(jì)如表2 所示，分為上機(jī)實(shí)踐、互動(dòng)反饋、自我評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)4個(gè)環(huán)節(jié)。

4 融合模式實(shí)踐效果驗(yàn)證

以計(jì)算機(jī)專業(yè)課程Web 前端開發(fā)技術(shù)為例，選取兩個(gè)計(jì)算機(jī)專業(yè)平行班對(duì)融合課程模式的教學(xué)效果進(jìn)行驗(yàn)證。該課程開設(shè)在計(jì)算機(jī)本科專業(yè)第一學(xué)年的第二學(xué)期，為語言設(shè)計(jì)類基礎(chǔ)課程，后續(xù)課程為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用、軟件工程、軟件項(xiàng)目管理、Web 應(yīng)用開發(fā)等。該課程注重培養(yǎng)學(xué)生解決大規(guī)模工程項(xiàng)目問題的能力，使其掌握Web 前端開發(fā)所需用到的各種技術(shù)，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。在第一學(xué)年，學(xué)生初次接觸HTML、CSS 和JavaScript 語言，類似于學(xué)習(xí)非母語語言，適合采用融合教學(xué)模式。該教學(xué)模式分別于2020 年和2021 年春季學(xué)期在2019級(jí)1 班和2020 級(jí)2 班兩個(gè)平行班進(jìn)行了兩個(gè)階段的實(shí)踐驗(yàn)證，第一階段進(jìn)行了教學(xué)模式設(shè)計(jì)和完善，并確定了FE各環(huán)節(jié)的權(quán)重值，第二階段進(jìn)行了實(shí)踐驗(yàn)證。其中1 班采用普通教學(xué)方式，2 班采用融合教學(xué)模式，兩班成績比較采用

t

檢驗(yàn)，

P

＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，結(jié)果見表3?？梢钥闯?，采用融合教學(xué)模式的2 班成績明顯優(yōu)于采用普通教學(xué)模式的1班。

Table 2 Overall design of formative evaluation表2 FE整體設(shè)計(jì)

Table 3 Score comparison of two classes表3 兩班成績比較

如圖3 所示，1 班成績呈現(xiàn)較為扁平化的分布，2 班成績呈現(xiàn)正態(tài)分布狀態(tài)，表明融合教學(xué)模式注重教學(xué)層次，有助于提升教學(xué)效果。

5 結(jié)語

教學(xué)理念引導(dǎo)著教學(xué)理論的發(fā)展，并在教學(xué)實(shí)踐中得到體現(xiàn)和印證。隨著跨學(xué)科理論的引入，我國計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)科發(fā)展水平不斷提升，逐步達(dá)到新工科教學(xué)改革要求。在國內(nèi)外越來越重視計(jì)算機(jī)教育的當(dāng)下，把握高校計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展方向和計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)，采用多種模式進(jìn)行融合創(chuàng)新設(shè)計(jì)是今后教學(xué)改革的重要方向，以內(nèi)容為主、以學(xué)生為本的理念是教學(xué)模式設(shè)計(jì)的原則和標(biāo)準(zhǔn)。通過不同教學(xué)模式在計(jì)算機(jī)課程中的融合實(shí)踐，我國計(jì)算機(jī)教學(xué)水平和相關(guān)人才素質(zhì)培養(yǎng)必將達(dá)到新的高度。

Fig.3 Score distribution of two classes圖3 兩班成績分布