基于混合教學(xué)模式的“C程序設(shè)計”課程教學(xué)改革實踐

吳麗娟, 李 柳, 申 海, 張浩華, 潘慶超

(沈陽師范大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 沈陽 110034)

教育部制定了《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》(教高〔2019〕8 號),強(qiáng)調(diào)課程是人才培養(yǎng)的核心要素,課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)的質(zhì)量。為了貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)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(xué)校本科教育工作會議要求,必須深化教育教學(xué)改革,把教學(xué)改革成果落實到課程建設(shè)上[1]。

課程的教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系人才培養(yǎng)的質(zhì)量,以傳統(tǒng)的知識講授為主的教學(xué)模式已不能滿足以知識、能力、素質(zhì)為培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)要求,也不能滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求,達(dá)不到課程的教學(xué)目標(biāo)。圍繞“C程序設(shè)計”課程,高校教師從教學(xué)理念、教學(xué)模式、實踐體系等提出了很好的教學(xué)改革方案。圍繞學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng),全面進(jìn)行課程教學(xué)改革,形成了系統(tǒng)科學(xué)的教學(xué)實施方案和資源,對提高學(xué)生的計算機(jī)應(yīng)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(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)字化教學(xué)工具,結(jié)合專業(yè)實際對課程進(jìn)行改革,安排出20%～50%的教學(xué)時間實施學(xué)生線上自主學(xué)習(xí),與線下面授有機(jī)結(jié)合開展翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué),打造在線課程與課堂教學(xué)相融合的混合教學(xué)模式?！癈程序設(shè)計”課程經(jīng)過多年的教學(xué)改革實踐,完成了教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)、“課程思政”元素的融入、混合教學(xué)模式的探索、多元化考核評價的實踐及與信息技術(shù)的深度融合[9-14]。

1 課程教學(xué)目標(biāo)

“C程序設(shè)計”課程是沈陽師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物理學(xué)專業(yè)的必選課程。目前,該專業(yè)已通過教育部師范類二級專業(yè)認(rèn)證,依據(jù)師范類專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),課程目標(biāo)需支撐畢業(yè)要求和專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。因此,將理論教學(xué)與實踐訓(xùn)練緊密結(jié)合,制定了該課程的培養(yǎng)目標(biāo):以學(xué)生為中心,以知識學(xué)習(xí)、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提升、持續(xù)發(fā)展為目標(biāo),通過學(xué)習(xí),學(xué)生可以掌握本課程的基本知識和程序設(shè)計方法。培養(yǎng)學(xué)生計算思維及用計算機(jī)作為工具解決專業(yè)問題的能力,為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ),為專業(yè)研究服務(wù);通過知識點“思政元素”的融入,培養(yǎng)學(xué)生的合作、創(chuàng)新精神和家國情懷,讓學(xué)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(fā)點,讓學(xué)生在動手實踐的過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題, 培養(yǎng)學(xué)生實踐能力及科學(xué)、工程素養(yǎng)。同時,基于課程的培養(yǎng)目標(biāo)對課程教學(xué)改革進(jìn)行了實踐探索。

2 課程改革實踐

由于C語言數(shù)據(jù)類型豐富、表達(dá)力強(qiáng),使用方便靈活,涉及計算思維的養(yǎng)成和算法設(shè)計,具有實踐性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛的特點,學(xué)生普遍反映課程內(nèi)容難以掌握。經(jīng)過多年的實踐,課程以學(xué)生能力培養(yǎng)為核心,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)模式、學(xué)習(xí)評價、達(dá)成度分析5個方面統(tǒng)籌考慮、設(shè)計[15],對課程進(jìn)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(xué)內(nèi)容全面重構(gòu)

依據(jù)教材內(nèi)容,以程序設(shè)計訓(xùn)練為主線,對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了理論、實踐一體化、主題式設(shè)計,并融入“思政元素”。課程分成5個主題內(nèi)容,包括:

1) 基本數(shù)據(jù)類型,輸入輸出;

2) 程序結(jié)構(gòu)設(shè)計----順序、分支、循環(huán);

3) 復(fù)雜數(shù)據(jù)類型----數(shù)組、指針、結(jié)構(gòu)體、共用體;

4) 模塊化設(shè)計----函數(shù)的定義、調(diào)用等;

5) 文件。

課程以案例為引導(dǎo)、任務(wù)為驅(qū)動,精講重點,分解難點,拓展知識點。實現(xiàn)快速入門、逐步深入,充分體現(xiàn)課程的“兩性一度”。

2.2 混合式教學(xué)模式探索實踐

融入信息技術(shù)手段,利用學(xué)習(xí)通平臺及資源,實施以學(xué)生為中心,自主學(xué)習(xí)為主的混合式教學(xué)模式,實現(xiàn)課前、課中、課后聯(lián)動,線上、線下的無縫銜接。

在課前,教師設(shè)計教學(xué)內(nèi)容,引導(dǎo)、督促學(xué)生完成教學(xué)任務(wù)點,學(xué)生按照學(xué)習(xí)任務(wù)單,在平臺上學(xué)習(xí)、自測、討論。

在課中,教師講解重點、難點,學(xué)生討論、展示學(xué)習(xí)成果;在課堂教學(xué)中采用“四步”課堂教學(xué)方式,包括線上學(xué)習(xí)導(dǎo)入、線上學(xué)習(xí)效果反饋、“教、導(dǎo)、學(xué)、做、研”五位一體的課堂精講及課后拓展訓(xùn)練導(dǎo)引?！八牟健闭n堂教學(xué)模式如圖2所示。

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

“教、導(dǎo)、學(xué)、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(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)思考,提升學(xué)習(xí)能力。同時,要以實踐為導(dǎo)向,培養(yǎng)學(xué)生勤于實踐,提升其解決問題的能力。“教、導(dǎo)、學(xué)、做、研”五位一體的課堂精講方式如圖3所示。

圖3 “教、導(dǎo)、學(xué)、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(xué)生完成拓展訓(xùn)練、反思總結(jié)后,對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行即時評價并改進(jìn)。

學(xué)生通過循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)實踐,獲得了更真實的學(xué)習(xí)感受,通過反思、總結(jié),掌握了知識體系,實現(xiàn)了教學(xué)過程的迭代構(gòu)建,保證了課程目標(biāo)的達(dá)成。

2.3 課程資源建設(shè)改革實踐

通過共建資源、共享平臺的方式進(jìn)行課程資源與平臺建設(shè)。教學(xué)資源包括采用適應(yīng)混合式教學(xué)需求的新形態(tài)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(xué)習(xí)統(tǒng)計等(圖4)。線上教學(xué)資源作為線下教學(xué)的拓展和補(bǔ)充,可以滿足學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)需求。實踐教學(xué)課程構(gòu)建了“四年聯(lián)動、逐層遞進(jìn)”的實踐教學(xué)鏈,主要包括課內(nèi)基礎(chǔ)實驗、設(shè)計性實驗、小學(xué)期課程設(shè)計、專業(yè)綜合設(shè)計(各類比賽訓(xùn)練)和畢業(yè)設(shè)計。

圖4 教學(xué)資源建設(shè)Fig.4 Teaching resource construction

2.4 多元化考核評價改革實踐

混合式教學(xué)的考核評價根據(jù)課程目標(biāo)制定教學(xué)考核環(huán)節(jié),“C程序設(shè)計”課程采用形成性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的評價方式。其中,形成性評價包括課堂表現(xiàn)、線上學(xué)習(xí)、課后作業(yè)、階段測試、基礎(chǔ)實驗,占總成績的50%。終結(jié)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(chǔ)知識和程序設(shè)計思想,以試卷為主;綜合實踐考核學(xué)生分析問題、解決問題的能力,以綜合項目設(shè)計開發(fā)調(diào)試為主,側(cè)重考核評價學(xué)生利用所學(xué)知識解決復(fù)雜問題的能力。課程采用多元化考核方式,考核內(nèi)容涵蓋線上線下、課內(nèi)課外、理論實踐、個人、小組;考核形式包括自測與統(tǒng)測、課堂隨測與分組階段測試、上機(jī)測試等。通過學(xué)習(xí)通平臺,做到即時評價、及時反饋和改進(jìn)。

2.5 課程目標(biāo)達(dá)成度分析與改進(jìn)

課程目標(biāo)支撐著畢業(yè)要求相應(yīng)的指標(biāo)點,按照培養(yǎng)方案的設(shè)計,課程從 “綜合育人、知識傳授、能力培養(yǎng)、學(xué)科素養(yǎng)”這4個子目標(biāo)描述了“C程序設(shè)計”課程預(yù)期培養(yǎng)目標(biāo)和對畢業(yè)要求的支撐度。將課程目標(biāo)分解成若干子目標(biāo),對每個子目標(biāo)的完成情況進(jìn)行評價,基于各個子目標(biāo)的達(dá)成度計算課程目標(biāo)的達(dá)成度Reach,計算公式如式(1)所示:

(1)

按照課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點,將課程目標(biāo)分解成m個子目標(biāo),Rj是子目標(biāo)的達(dá)成度,wj是子目標(biāo)在課程目標(biāo)中所占的權(quán)重。課程子目標(biāo)占課程目標(biāo)達(dá)成度的權(quán)重分別為45%,30%,15%,10%。

設(shè)課程總共引入n種評價方式,則課程子目標(biāo)達(dá)成度評價計算公式如式(2)所示[16]:

(2)

其中:Sj是課程子目標(biāo)j的考核成績(加權(quán)平均分);Tj是對應(yīng)子目標(biāo)j的預(yù)期子目標(biāo)值;Sij表示在考核方式i中對應(yīng)課程目標(biāo)j的考核成績(加權(quán)平均得分);wj表示考核方式i在總評成績中的所占權(quán)重。

達(dá)成度定量分析以2022—2023學(xué)年第2學(xué)期物理學(xué)專業(yè)“C程序設(shè)計”課程為例,對2個教學(xué)班62名學(xué)生的平均成績進(jìn)行計算分析,達(dá)成目標(biāo)評價閾值設(shè)為60%。通過線上、線下的教學(xué)考核,超星學(xué)習(xí)平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計,依據(jù)式(1),計算課程目標(biāo)達(dá)成度。其中,“綜合育人、知識傳授、能力培養(yǎng)、學(xué)科素養(yǎng)”各子目標(biāo)達(dá)成度分別為82.26%,70.02%,88.0%,81.0%,課程目標(biāo)達(dá)成度為82.47%,課程子目標(biāo)和總目標(biāo)的達(dá)成度均在70%以上,并且根據(jù)式(2)對子目標(biāo)考核項進(jìn)行了計算分析,達(dá)成度均在64%以上,分析結(jié)果表明,課程目標(biāo)“達(dá)成”。

3 改革成效

“兩性一度”是教育部提出的“金課”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。課程充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和資源,優(yōu)化教學(xué)設(shè)計,搭建全方位的教學(xué)支撐環(huán)境。通過以程序設(shè)計能力培養(yǎng)為核心的課程教學(xué)重構(gòu)進(jìn)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(shè)計,教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式的改革實踐及學(xué)習(xí)評價機(jī)制的構(gòu)建,使“C程序設(shè)計”課程在人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成中發(fā)揮了更大的作用。課程改革實踐和課程目標(biāo)的達(dá)成,對人才培養(yǎng)起到了一定的支撐作用,近兩年本專業(yè)學(xué)生考核成績的優(yōu)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(yè)率等均穩(wěn)步提升。

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