使用E—learning的翻转课堂模式在编程类课程中的实践

黎明+吕兰兰+杜敏

摘 要：传统编程类课程教学以教师课堂讲解知识为主，学生主动学习的积极性不高。翻转课堂模式强调学生通过E-learning进行课外自主学习，将更多的课堂时间用于练习和完成作业，教师可更有针对性地辅导学生。通过在编程类课程引入翻转课堂模式，对比分析表明翻转课堂能有效提高中等基础以上学生的学习效果。

关键词：E-learning；翻转课堂；编程类课程

中图分类号：G642.4 文献标识码：A

Practice of the Flipped Classroom Model in Programming Courses by E-learning

LI Ming，Lü Lanlan，DU Min

（Department of Computer Science，Hunan University of Science and Engineering，Yongzhou 425199，China）

Abstract：Traditional programming classroom teaching focuses on knowledge analysis in teachers' lecture，without arousing the awareness of students' active learning.What flipped classroom model emphasizes is that students should have extracurricular learning by E-learning，with more class time for practice and homework.Therefore，teachers can guide students more efficiently.By using flipped classroom model in programming courses，the performance of students with moderate basis and above can be improved effectively.

Keywords：E-learning；the flipped classroom；programming courses

1 引言（Introduction）

在随着IT（信息通信技术）技术的发展，也不断地随之而变化和发展的当今社会中，作为培养和训练学生的逻辑思考能力和分析问题、解决问题能力的方法，编程训练是其中非常有效的一种。

传统的编程类课程教学，老师在课堂中讲解编程语言的语法，在实验课中让学生完成作业和实践训练。陈惠琼针对12所大学的编程类课程的培养计划进行了调研，其中87%的课程是采用传统教学方式[1]。传统教学方式下，即使学生理解了课堂中老师讲解的知识点，也很难正确地写出练习题目之外的程序。其中还有完全没有独立思考完成作业，而是等待参考答案的学生；也有只是单纯拷贝同学答案的学生。在这种状况下，学生很难达到能自主独立完成程序设计任务，实验时间也没有得到有效的利用。为了能够提高学生实际程序设计和编程能力，有必要重新设计编程类课程的教学模式[2]。

翻转课堂，就是学生晚上在家观看教学视频，第二天回到教室做作业，遇到问题时则向老师和同学请教。这种与传统的“老师白天在教室上课、学生晚上回家做作业”的方式正好相反的课堂模式，称之为“翻转课堂”（The Flipped Classroom，国内也有其他学者译为“颠倒课堂”）[3]。教师可以通过LMS（Learning Management System），根据学生学习轨迹展开课程和给予学生针对性辅导。

在2013年春期，本研究以湖南科技学院软件工程专业2013级92名学生为对象，在“C语言程序设计”课程中实行了引入翻转课堂模式的教学改革，其中两名专业老师担任了该课程的授课。本次课程教改实践的特点是：在混合型课程中使用E-learning教材进行预习，从而在课堂中有更多的深入扩展、实践的时间。程序语言的基本语法部分的讲解在课堂预习中完成，缩短了课堂中教师对基本语法的解说时间，这不仅让任课老师有时间在课堂中里完成语法练习，也可以开展小测验和实用性较强的程序设计作业。翻转课堂模式课堂设计的目的如下：①明确学生在预习阶段不理解的知识点，在课堂内提高学生的理解度。②学生有效利用课堂的练习和实践训练时间，自主完成程序设计练习，有一定的成就感，也会更主动地继续完成预习工作。形成良性的学习循环周期[4]。

为了更好地培养IT技术人才，湖南科技学院计算机系重新编制了信息类人才培养方案和进行了IT技术课程的教学改革。编程类课程安排在第一学年第一学期的“C语言程序设计”课程，主要学习C语言基础，第一学年第二学期的“编程技能”课程，主要学习C语言的进阶（基础复习、指针应用、构造体、文件和实用程序设计），第二学年第一学期的“面向对象程序设计”课程讲解C++程序设计，课程相关学生为软件工程专业的学生，共计92名。

本研究制作的E-learning教材由教材、视频、练习作业和实验组成，教材中除了解说外，还设置了动画增进学生对程序流程及语法内容的理解。使用E-learning教材的混合型课堂，可以改善难以通过板书和口授方式传授的概念解析效果。通过Web测验自动评分，可以进行多次测验。而且作为FD（Faculty Development）教师发展的一环，将讲授的知识与E-learning教材联系起来，实现多科目间的教材共有化。

2 翻转课堂模式在编程类课程中的实践（Practice

of the flipped classroom model in programmingendprint

courses）

课程的授课内容、日程如表1所示，与历年相比没有改变。

表1 授课内容和日程

Tab.1 Teaching content and schedule

周 授课内容 周 授课内容

1 课程简介 9 指针、期中考试讲解

2 条件处理 10 数组与指针

3 循环处理 11 函数与指针

4 数组 12 结构体（1）

5 函数（1） 13 结构体（2）和文件

6 函数（2） 14 课程设计（1）

7 函数（3） 15 课程设计（2）

8 期中考试 16 期末考试

引入翻转课堂模式后，根据大纲进行如下调整：①上课前必须预习。②预习方法如下：课程内容和练习在上课前一周发布，学生学习后，将课程内容分成已理解和未理解两类，解答已理解部分内容的练习和作业题。③遵循个人信息保护法，告知学生，在E-learning学习的学习轨迹将会被记录。学生从大一开始利用E-learning，对此已了解，并没有障碍。第1至4周在预习中复习课程C语言基础。第5至第13周预习课程新内容。在第8周实施期中考试，确认学生对课程前半部分的理解程度。第14、15周完成课程设计，于第16周确认学期整体的理解程度，举行期末考试。

学习流程如下所示：①预习阶段，预习过程中，通过E-learning门户网站和提醒邮件督促学生预习，学生投入提示的课程作业。这个期间，可以询问同学，也可以咨询老师。②课堂阶段，课堂中，前半部分举行确认测试，学生解答问题并和老师确认答案，明确在预习阶段没有注意到的细节。在实施确认测试中，教师可以在LMS中监督学生的预习状况，当怀疑学生预习不够时，可以唤起学生的注意，提醒需要学习的内容。接下来，教师使用预习中提供的E-learning教材和幻灯片，重点解说课程内容中学生难以理解的概念、容易困惑的地方。程序语言中的术语和基本语法中容易理解的部分，因为在预习中已经涉及，所以课堂中不用仔细解析说明。课堂授课考虑到学生的精神集中力只能维持在15分钟，因此授课解说控制在15分钟以内。需要15分钟以上的内容，分成两次解说，中间插入简单的上机练习，这样就可以让学生不仅理解知识点，而且可以动手实践。为了防止学生课堂中漏听错听的可能，课堂解说中禁止学生操作计算机，促使其集中精力听讲。采取了以上的措施后，课堂解说时间比起前一年度缩短了10分钟。课堂中将增加的时间用于练习和作业，并且也布置了扩展课题。针对忘记预习的同学，让他们自习E-learning教材后，投入到作业和课题的练习中。③完成课题阶段，基本课题，和往年一样，主要是完成进一步加深理解程序语言语法的程序设计。扩展课题，完成一个简单牌类游戏（在终端上洗牌、出牌、判断胜负）程序的设计与实现。扩展课题中需要提供给学生的课前资料中，按照学生进度分别给出程序设计中需要注意的地方以及相关的算法和范例程序，让学生学习在范例程序的基础上扩展功能点。作为基本要求一定要在课堂内完成基本课题，而未完成的扩展课题可以作为课外作业布置。

出席以课堂中E-learning门户网站的登记和实验环节的出席卡片来确定。为防止有学生在中途进入只参加课题讨论，在课程开始时进行出席确认。并且学生完成基本课题后，老师确认课题完成度，完成良好，登记课堂成绩，学生进入扩展课题阶段，学生可以选择将扩展课题作为作业课后完成，也可以选择课堂中完成。这样，老师可以有更多的时间重点对尚未完成课题的学生进行辅导。在课堂内未完成基本课题的同学，将课题作为到下一周的作业，课后学生可以在LMS中提交基本课题报告，获得老师确认后，可以取得成绩。之后，学生可以开始扩展课题的学习。

期中考试和期末考试的实施方法分为两类，分别为知识确认测试和技能笔试，知识确认测试通过Web考试系统进行，考试系统自动评分，学生考试后可以马上获知考试结果。通过不同种类的考试形式，让学生把握自己知识与技能的差距。最终课程设计，学生需要独立完成牌类游戏。老师给出游戏基本功能需求，根据游戏需求的完成度评价学生课题成绩，并且进行简单答辩，确认学生是否独立完成课程设计。

3 教学改革效果和考察（Effect of teaching reform

and study）

通过对比去年和今年的考试结果以及学生调查表结果分析和任课老师的意见，确认了本教学改革效果。

期中考试和期末考试采用了和去年同样的问题，考试结果对比如表2、表3所示。和去年相比较，期中考试Web测试和技能笔试结果，今年度学生的平均成绩和最低成绩比去年有较大提高。标准偏差变小了。期末考试的Web测试中，基本未出席的同学最低成绩为24，有出席同学的最低成绩为54。技能笔试全体学员比去年有了较大的提高。

在第16周进行的学生调查结果（有效回答81份）中，回答“编程能力有很大提高”有7名，回答“编程能力有提高”的有58名，回答“编程能力提高不明显”的有12名，回答“编程能力没有提高”的有4名。

表2 去年与今年的期中考试的结果

Tab.2 Last year and this year's midterm exam results

Web测试 技能笔试

年度 2012 2013 2012 2013

最高分 95 100 94 98

最低分 24 48 0 36

平均分 76.4 87.2 66.3 73.5

标准偏差 15.4 11.6 18.6 17.7

表3 去年与今年的期末考试的结果

Tab.3 Last year and this year's final exam resultsendprint

Web测试 技能笔试

年度 2012 2013 2012 2013

最高分 96 98 92 98

最低分 16 24（54） 14 42

平均分 68.4 85.2 60.3 75.2

标准偏差 18.4 13.6 17.6 12.7

进一步，针对翻转课堂模式的感受以及通过教学改革对编程的兴趣是否提高进行了调查，其中54%的同学做了肯定的回答，另外有较多的同学给出了如“翻转课堂模式下对上课内容理解度提高了”肯定的意见。但也有同学提出了“如果来不及预习，会跟不上上课的节奏”“如果不预习，一个人很难完成课题”等否定意见。任课教师的意见主要是“学生比以前编程能力有提高”“理解难度较大的指针学生更多了”。

4 结论（Conclusion）

本文介绍了作者所在学校在编程类课程中引入了翻转课堂模式的教学改革，通过对比分析，明确了中等基础以上的学生在这种模式下，成绩和技能有所提高。今后，要致力于早期发现基础差的学生以及针对基础差学生的相应的对策，如改善翻转课堂中的课堂设计、充实E-learning教材的基础内容等。

参考文献（References）

[1] 陈惠琼.基于Blending-Learning的协作型学习活动设计研究

[J].职业教育研究，2012，（3）：23-24.

[2] 金陵.“翻转课堂”，翻转了什么？[J].中国信息技术教育，

2012，（9）：18.

[3] Papadopoulos，etc..Work in Progress developing and

Implementing an Inverted Class-room for Engineering Statics[J].

IEEE FRONTIERS IN EDUCATION CONFERENCE，2010.

[4] 张跃国，张渝江.透视“翻转课堂”[J].中小学信息技术教育，

2012，（3）：15-17.

作者简介：

黎 明（1974-），男，硕士，高级工程师.研究领域：分布计

算，计算机安全，算法分析与设计.

吕兰兰（1980-），女，硕士，讲师.研究领域：语音识别，算法

分析.

杜 敏（1980-），女，硕士，副教授.研究领域：网络安全，大

数据处理.endprint

Web测试 技能笔试

年度 2012 2013 2012 2013

最高分 96 98 92 98

最低分 16 24（54） 14 42

平均分 68.4 85.2 60.3 75.2

标准偏差 18.4 13.6 17.6 12.7

进一步，针对翻转课堂模式的感受以及通过教学改革对编程的兴趣是否提高进行了调查，其中54%的同学做了肯定的回答，另外有较多的同学给出了如“翻转课堂模式下对上课内容理解度提高了”肯定的意见。但也有同学提出了“如果来不及预习，会跟不上上课的节奏”“如果不预习，一个人很难完成课题”等否定意见。任课教师的意见主要是“学生比以前编程能力有提高”“理解难度较大的指针学生更多了”。

4 结论（Conclusion）

本文介绍了作者所在学校在编程类课程中引入了翻转课堂模式的教学改革，通过对比分析，明确了中等基础以上的学生在这种模式下，成绩和技能有所提高。今后，要致力于早期发现基础差的学生以及针对基础差学生的相应的对策，如改善翻转课堂中的课堂设计、充实E-learning教材的基础内容等。

参考文献（References）

[1] 陈惠琼.基于Blending-Learning的协作型学习活动设计研究

[J].职业教育研究，2012，（3）：23-24.

[2] 金陵.“翻转课堂”，翻转了什么？[J].中国信息技术教育，

2012，（9）：18.

[3] Papadopoulos，etc..Work in Progress developing and

Implementing an Inverted Class-room for Engineering Statics[J].

IEEE FRONTIERS IN EDUCATION CONFERENCE，2010.

[4] 张跃国，张渝江.透视“翻转课堂”[J].中小学信息技术教育，

2012，（3）：15-17.

作者简介：

黎 明（1974-），男，硕士，高级工程师.研究领域：分布计

算，计算机安全，算法分析与设计.

吕兰兰（1980-），女，硕士，讲师.研究领域：语音识别，算法

分析.

杜 敏（1980-），女，硕士，副教授.研究领域：网络安全，大

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Web测试 技能笔试

年度 2012 2013 2012 2013

最高分 96 98 92 98

最低分 16 24（54） 14 42

平均分 68.4 85.2 60.3 75.2

标准偏差 18.4 13.6 17.6 12.7

进一步，针对翻转课堂模式的感受以及通过教学改革对编程的兴趣是否提高进行了调查，其中54%的同学做了肯定的回答，另外有较多的同学给出了如“翻转课堂模式下对上课内容理解度提高了”肯定的意见。但也有同学提出了“如果来不及预习，会跟不上上课的节奏”“如果不预习，一个人很难完成课题”等否定意见。任课教师的意见主要是“学生比以前编程能力有提高”“理解难度较大的指针学生更多了”。

4 结论（Conclusion）

本文介绍了作者所在学校在编程类课程中引入了翻转课堂模式的教学改革，通过对比分析，明确了中等基础以上的学生在这种模式下，成绩和技能有所提高。今后，要致力于早期发现基础差的学生以及针对基础差学生的相应的对策，如改善翻转课堂中的课堂设计、充实E-learning教材的基础内容等。

参考文献（References）

[1] 陈惠琼.基于Blending-Learning的协作型学习活动设计研究

[J].职业教育研究，2012，（3）：23-24.

[2] 金陵.“翻转课堂”，翻转了什么？[J].中国信息技术教育，

2012，（9）：18.

[3] Papadopoulos，etc..Work in Progress developing and

Implementing an Inverted Class-room for Engineering Statics[J].

IEEE FRONTIERS IN EDUCATION CONFERENCE，2010.

[4] 张跃国，张渝江.透视“翻转课堂”[J].中小学信息技术教育，

2012，（3）：15-17.

作者简介：

黎 明（1974-），男，硕士，高级工程师.研究领域：分布计

算，计算机安全，算法分析与设计.

吕兰兰（1980-），女，硕士，讲师.研究领域：语音识别，算法

分析.

杜 敏（1980-），女，硕士，副教授.研究领域：网络安全，大

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