基于三结合的程序设计类课程翻转课堂教学模式研究

孙树森　桂江生　马文娟

【摘 要】 针对程序设计类课程在教学过程中的存在问题，通过分析这类课程的特点以及产生问题的原因，提出了基于三结合的翻转课堂教学模式。利用翻转课堂教学，将理论教学和实践教学相结合、实践教学和项目实践相结合、项目实践和科研项目相结合，达到理论联系实际，在实践中将知识内化为能力，把能力用于项目实践中去，提升综合素质，推动创新创业，提高人才培养质量。

【关键词】 程序设计;翻转课堂;人才培养模式;教学模式

A Study of Flipped ClassroomTeaching Mode for Program Design Course based on Three-Combinations

【Abstract】The features of program design course and existing problems in the teaching are presented. Based on the analysis of causes resulted in faced problems， we proposed a teaching reform scheme of improved flipped classroom based on Three-Combinations，i.e， combination of theory teaching with experiment teaching， combination of experiment teaching with project training， combination of project training with research project.The details of Three-Combinations are described and the results of carying out are given.

【Key Words】Program Design;Flipped Classrom; Cultivation Mode;Teaching Mode

【中圖分类号】G64.23 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）15-000-02

随着移动互联网的普及和物联网的快速发展，计算变得无处不在，计算机技能成了所有大学生必须掌握的一项基本技能[1]。通过程序设计课程培养大学生的计算思维是培养高素质创新型人才的重要内容。但与办公软件应用、网页设计等计算机课程不同的是，程序设计类课程入门慢、难度大、要求高。对于这类课程，实践教学环节非常重要，学生在实践环节遇到的困难和需要解决的问题更多。美国Woodland Park高中的两位化学老师Jonathan Bergman和Aaron Sams通过观察发现，学生在完成作业遇到困难时更需要老师帮助，而在学习和复习课程内容时不是很需要老师的指导，并在此基础上提出了翻转课堂（Flipped classroom）这一教学模式[2]。

从翻转课堂的起源不难看出，翻转课堂这一教学模式中，更强调课堂上老师和学生之间的互动，如答疑解惑、知识运用等，而知识的学习则主要由学生自己完成。从历史的视角看，之所以可以进行翻转课堂教学，信息技术的发展和应用是重要因素之一，老师录制视频、学生通过网络视频学习课程内容，都离不开多媒体技术和网络技术。

本文通过分析程序设计类课程的特点和现状，提出了理论教学和实践教学相结合，实践教学和项目实践相结合，项目实践和科研项目相结的翻转课堂教学模式。

1 程序设计类课程的特点及面临的问题

我校自2007年开设数字媒体技术专业以来，在课程设置和教学实践中都充分体现了技术与艺术、专业理论与实践技能相结合的办学理念。但在编辑制作类课程和程序设计类课程同时开设时，学生更喜欢非线性编辑、网页制作等课程，花费的时间也更多，而在C程序设计、C++面向对象程序设计等课程上投入精力和时间较少，针对这一现象，我们经过了多次师生交流和教学研讨，发现程序设计类课程有如下特点：

1.1程序设计类课程知识面广概念抽象

从内容上看，程序设计类课程涉及的基础理论丰富、知识点多、覆盖面广、概念抽象。因为程序设计是用来模拟和解决现实生活中各类问题的，所以知识点较多，概念抽象。受到课堂时间和专业知识的限制，很难对所有的知识点都通过具体的实例进行讲解，难以把多个知识点的具体例子串成一个大案例，而对于一个大的案例进行分解，又很难能覆盖所有的知识点，或者超出了所学课程的范畴，从而影响案例在学习中的效果。

1.2学习效果曲线有阶跃

根据多年一线的程序设计教学经验，发现程序设计类课程的学习效果曲线是不连续的。如图1所示。有些课程，如Photoshop图片处理，学习时，学生都能看到处理结果，只是效果好坏的区别，用量化的说法就是，处理的效果可以从1分到100分，基本不存在做不出来的情况。但对于程序设计，如果不能排除语法错误，则编译通不过，程序根本就不能运行，在这个层次上，学生付出了，但学习效果相当于0;编译通过，可以运行后，跟运行结果是否正确，学习效果可以达到30①到100分。正是0到30这个不连续区间，给学生的学习带来了很大困难，严重影响甚至打击学生的学习积极性。

图1 程序类课程学习效果示意曲线

随着时代的发展，程序设计类课程的教学也在不断改进，但仍然存在如下问题：首先，课程目标和学生期望有一定的差距，比如学生希望学了程序设计课程后，马上可以设计开发出界面漂亮、功能强大的游戏、网络应用等程序。其次，不同程序设计课程的实践环节间、学生课外科研创新开发活动与程序类课程的实践项目之间存在脱节现象，影响学生在程序方向纵深发展，得到更高层次锻炼的机会。再者，移动互联网的普及和发展，给程序设计类课程提出了更高要求，比如大数据挖掘、并行计算、轻应用开发等，要求程序开发类课程不但要重视传统的经典理论、知识和技能，同时要与时俱进，及时增补符合时代需求的新内容。

2 实施三结合翻转课堂教学模式改革的可行性

通过对所存在问题的分析，可以看出，这种情况可以利用翻转课堂这一教学模式来克服程序设计课程固有的不利特点，解决当前存在的问题，且当前的技术水平和社会环境，为三个结合和翻转课堂提供了很好的契机。

2.1移动互联网助力翻转课堂

近几年，学校的移动互联网基础设施和智能手机在学生中的普及为翻转课堂提供了基础条件。目前，许多大学校园都实现了无线WIFI覆盖，智能手机在大学生中几乎人手一部，3G/4G网络的商用，使移动互联网走入大学教学，微课为翻转课堂的顺利实施发挥了积极作用[3]。另外，云服务器的广泛使用、易用的教学内容录制工具的都极大地方便了翻转课堂的实施。

2.2学生参与项目实践机会众多

在此起彼伏移动互联网大潮下，国家层面鼓励大学生创新创业;教育部面向本科生有“国家级大学生创新创业训练计划项目”;各省也有不同的鼓励大学生创新的项目，比如浙江省的“新苗人才计划项目”、“挑战杯”等;各高校也有面向学生的各种科研创新计划项目;企业或者行业协会也会组织各类创新创业大赛，如：阿里巴巴的百川梦想创业大赛。大部分的创业项目都直接或者间接与程序设计相关。这些项目，一方面极大的刺激了大学生的创新创业激情，同时也为大学生应用所学，积极参与项目实践提供了绝佳的机会。

3 基于三结合翻转课堂教学模式改革

在各种有利条件为基于三结合的翻转课堂教学改革提供了环境、技术和资源的支持，基于此，我们制定并实施了基于三结合的翻转课堂教学模式改革，内容如下。

3.1调整教学内容实现课堂翻转

（1）理论教学与实践教学相结合，翻转学习动力

当今网络的普及方便了知识的获取，许多传统课堂的教学内容，很容易从网络中找到，而且网络上的内容是结合了多人的智慧结晶，知识点的全面性、趣味性等方面可能会超过课堂教学，知识的系统性、完备性等方面会有不足。教学需要充分发挥现代网络资源的作用，对于一些简单的知识，教师只需列举出来，给出部分参考的网址，让学生利用网络自主学习;而对于课程中的难点、需要系统梳理的内容，教师把教学录像、课件等资源放到网上，让学生利用课外时间进行学习，教师在线组织互助小组进行探讨，针对个别情况进行在线指导。引导学生应用所学知识，动手解决实际问题，实践中遇到的问题可以作为课堂答疑解惑的素材。这样，课堂上以作业指导、实验辅导和答疑解惑为主。不但有助于培养学生的自学能力，学生提出问题、解决问题的能力也会相应提高，解决不了的问题，通过课内教师的辅导，减轻学习过程中的挫折感。

这样，在教学内容上，简单的学生通过网络自学;教师重点放在答疑解惑，对知识的系统梳理上，同时对学生实验实践中知识点覆盖情况进行把关。把课堂由过去的知识传递主战场翻转为答疑解惑、系统梳理、研究讨论的主阵地;教师由过去知识的传播者转变为知识点的提供者，学习指导者和答疑解惑者;学生由过去被動的知识接受者、作业完成者，转变为知识获取者、问题的提出和解决者。

（2）实践教学与项目实践相结合，翻转实践方式

改革实验实践教学，要求每个同学除了完成针对知识点的课内实验，还必须加入一个学生小组，每个小组完成一个实践项目，通过这个项目将理论教学与实践教学有机结合起来。这既是翻转课堂的一部分，同时有助于发挥组内协调与个别指导两者的优势，使学生在项目实践中，培养锻炼协调协作能力，提高分析问题、解决问题的能力。

（3）项目实践与科研项目相结合，翻转创新方式

对于课程中完成的小组项目，并不是意味着结束，而是鼓励学生将小组项目与毕业设计、其他课程的项目、实际问题相联系，整理提升，通过分析问题，提出解决问题模型，然后通过申报学院、学校、省和国家的创新创业类项目，来推动项目继续进行。这样做，有以下好处：（a）有效解决了一门课程实践项目做完后，另一门课程再完全从头开始的不连贯问题。项目接续进行，方便提升扩展，把不同课程的内容吸纳进来，起到纵向发展，横向联合的作用。（b）在项目整理提升申报新项目的过程中，复习消化了项目涉及到的课程内容，达到温故知新学以致用的目的。（c）对于申请到的项目，学生的学习动力得到了提升，变被动为主动，遇到问题也会积极和老师联系。对学生而言，申请到项目是一种荣誉，是也一种责任和压力，所以他们会比较主动地去完成项目;由于经历了项目申请的过程，学生已经对自己项目要解决的问题，经历了文字化梳理，理解更深入，思路更清晰，在项目进行过程中，能够做到心中有数;最重要的是，对于做项目的同学，是一种“驱动力”翻转，由学完知识去创新，到创新带动知识学习，培养了终身学习的创新型人才。

3.2关注实践过程，重视答疑解惑

教育的目的除了传授显性知识，更重要的是隐性能力的培养。而能力的培养需要在日常学习过程（包括犯错改错）中不断积累。根据行为心理学研究，多数人都有拖沓的恶习[4]，所以改革中我们采用自我约束和外界约束相结合的方式，来降低拖沓对学习效果的影响。

程序设计类课程，需要学习者亲自动手来理解消化掌握，做的过程中遇到问题解决问题也是学习的一部分。注重对学生遇到的问题进行合理引导、答疑解惑，是实践过程中必须关注的重要内容。

为此，针对实验课、项目作业分别进行了改革。

（1）课内实验过程化管理。要求学生在实验课之前，必须预习实验内容，完成基本的设计和代码编写;在实验课上，主要以完善设计、修改程序中错误、老师协助解决编译调试中的问题为主;课后的实验报告，强调实验内容上的整体性，从分析、设计、代码编写到编译调试，重视实验中的学习、体验和问题解决。为此，在布置实验时，实验内容采用分步骤，难度递进方式给出，便于学生循序渐进、逐步完成。

（2）项目作业过程化督导。项目作业以小组为单位进行，在管理上，要求每个小组有组长负责，组员明确分工，任务文档化。项目的选题可以在老师给定的题目中选择，也可以自己设计项目，经老师同意后，作为项目选题，不论采用哪种方式，选题必须在一周内完成。为了培养学生的责任心和规划能力，项目的进度不论是按照老师的时间表进行，还是按照自己制定的时间表，但都必须严格遵守，否则会在成绩中体现惩罚。规划设计、原型版本的实现、设计改进、升级版本的完成、文档撰写、视频录制、展示汇报都制定具体的时间节点，并且在每个时间节点上采用项目随机抽查，项目组汇报人随机选取，这样既节省了检查的时间，也可以让每个小组、小组中每个组员除了完成分内工作，还必须充分了解整个项目。

3.3改进考核方式和方法

目前，程序設计课程考核方式大多采用期末闭卷理论考试、平时成绩和实验成绩相结合的方式。实际上，程序设计本身是一项实践性很强的工作，理论考试只能检验学生对基本概念、基本方法的掌握程度[5]，而忽略了学生对综合利用所学知识解决实际问题能力的考核，不利于科学思维和创新能力培养。

改革后，体现对过程和项目的重视，加入项目相关的考核内容。考核由平时、实验、项目、期末考试四部分组成，各部分在考核中的比例设置如下，平时成绩由作业和上课表现组成，占10%;实验成绩占20%;项目的考核占总分的30%;期末考试占40%。对于平时表现，除了出勤情况和作业完成情况，还关注主动提问、错误改正情况;对于实验，同时考核实验前准备情况、实验中进展情况和实验完成情况;对于课程中的项目，采取过程跟踪和结果双考核，两部分的比例时1：1。这样，考核不但有理论和实践，而且关注结果又重视过程。

4 效果与成效

通过在我校数字媒体技术专业2012级和2013级学生中推行基于三结合的翻转课堂教学模式改革。学生负责的国家创新创业项目、省新苗项目、校外的竞赛项目以及学校的创新创业项目的数量上有了明显的增加，而且学生的对程序课程的兴趣、热情和能力也得到了很大提高。

当然，在看到成绩的同时，也发现了一些问题。例如，在以小组为单位的实践项目中，存在着投机取巧，浑水摸鱼的现象。针对发现的问题，我们也采取了相应的措施，如：各小组所做项目的成绩由学生和老师两部分组成，学生部分由各组代表进行排序打分;对小组内的各成员，一方面在平时检查和展示时，采取随机抽取组员的方式，另一方面要求组长对组内成员的表现进行排序打分，多种措施相结合，效果得到了明显改进。

5 结语

本文总结了程序设计类课程教学心得，观察分析了学生学习该类课程的特点，创造性地实施翻转课堂教学模式，采用理论教学与实践教学相结合，实践教学与项目实践相结合，项目实践与学生科研项目相结合，用理论指导实践，实践锻炼能力，能力激发创新项目，并采用学生分组的形式，组内协调与个别指导并用，从而使翻转课堂这一教学模式，更加适合大学生，达到培养懂理论、能实践、善合作的高素质人才的目的。

注释

①这里的30分，只是为了说明学习效果的曲线有一个阶跃，具体分数可能不同。

参考文献

[1]刘远军，黄同成，谢兵，牛莉.程序设计课程教学中计算思维能力的培养[J]，计算机教育，2014（3）：75-78

[2] Min Kyu Kim， So Mi Kim， Otto Khera， Joan Getman. The experience of three flipped classrooms in an urban university：an exploration of design principles[J]， Internet and Higher Education， 22（2014）： 37-50

[3]郭绍青，杨滨，高校微课“趋同进化”教学设计促进翻转课堂教学策略研究[J]，中国电化教育，2014（4）：98-103

[4]DanAriely[美]，赵德亮，夏蓓泽译.怪诞行为学[M]，中信出版社，2008，北京.

[5]刘在英，杨平，张丽晓.程序设计课程实践教学模式的探讨[J]，实验室研究与探索，2014，32（10）：155-158