基于创新思维培养的混合式教学改革

陈丽芳，王云，樊秋红

(华北理工大学 理学院，河北 唐山 063009)



基于创新思维培养的混合式教学改革

陈丽芳，王云，樊秋红

(华北理工大学 理学院，河北 唐山 063009)

创新思维；翻转课堂；MOOC+SPOC；混合式教学

互联网技术与教育深度融合，在线开放课程迅速兴起，在此教育背景下，提出采用混合模式(课堂教学+网络教学)实施教学。该教学模式能够有效改善学生的学习体验、体现“以学生为中心”的教育理念，有利于学生的创新思维训练培养，同时适应了目前的互联网+教育的改革思路。依托程序设计基础，充分利用MOOC+SPOC开展混合式教学，补充深化课堂教学，达到线上线下学习的无缝对接，使学生能够主动的、随时随地按照自己的意愿和习惯学习知识。突出创新思维培养，利用MOOC+SPOC+课堂教学的混合模式，提高课余时间的利用率；以“赛”带学、以“创新项目申报”带学，激发学生的学习兴趣和创新思维，为将来的专业课学习打下坚实的基础。

目前，“互联网+”概念的提出，改变了各行各业的经营理念和经营模式，教育亦是如此。在互联网技术与教育深度融合的背景下，在线开放课程迅速兴起，传统教学与网络教学相结合的混合式教学成为教育教学改革新的着力点，课堂和老师的角色也发生了根本性的变化。[1]以往“以教师为中心”、灌输式的学习方式，已经逐步在向“以学生为中心”，讨论式的教学模式转变。这种教学方式的变革，并未改变我们教育的初衷，培养学生最终的目标仍然是掌握知识、获得能力、提升素质。

关于学生培养，用这样一句话描述最为恰当：知识掌握要靠“学”，能力获得要靠“练”，品行培养要靠“悟”。对于以上的三字决：“学”、“练”、“悟”，作为高等教育的计算机教师，更能够身体力行，结合个人体会，理解如下：一，知识课堂传授环节，需要学生理解性记忆的知识必须记住，所谓“学”；二，上机实践的指导，需要动手实践的，必须亲历亲为自己动手去练，练过的不容易忘记，所谓“练”；三，借助网络平台，实现文化传承、信息素质培养和创新思维训练，即：多听、多看、多思考，有了知识的积淀，方能提升素质和品行，所谓“悟”。而在这三者之中，学生的创新思维能力，对他们未来在社会上的发展起到了关键性的作用，也就是“悟”性如何训练和提升。

因此，结合目前人才培养的现状，学生的创新思维能力培养是重中之重，创新思维会带给各行各业新鲜血液。创新思维能力培养对他们后续专业课程的学习及今后的工作开展都是至关重要的，因此，在程序设计基础课程中，以创新思维培养为目标，实施混合式教学，在教学内容和方法的选择上，既要让学生掌握程序设计的思想，又要培养创新思维，使他们能够自己动手编程解决实际问题。然而，目前传统的教学方法与评价手段难以体现创新思维培养的最终目标，如何在程序设计课程教学过程中，对教学模式、教学方法、评价机制进行改革，是提高人才培养质量急需解决的问题。

一、混合式教学改革

(一)改革目标

以信息素质培养、计算机文化传承、创新思维训练为目标，开展混合式教学模式改革。充分利用网络资源，借助名校中国大学MOOC，建立自己的SPOC课堂；整合教学资源，课程体系设置体现“三层次”培养，拔高部分创新人才，给学有余力的学生进一步提升的空间；整合课堂学习和网络学习的双重优势，实施翻转课堂，课上课下相互补充，相互促进，优化教学过程[2]，调动学生学习兴趣，提高学生的课堂参与度，变被动接收为主动吸取，最终实现创新思维培养的教学目标。

(二)改革内容

1教学模式改革

(1)翻转课堂教学。

针对重点知识，实施翻转课堂教学。任课教师对学生实施分组，2015级实验班有两个班，59人，分成10个小组，其中一组5人，另外九组每组6人。根据教学进度，布置相关的教学视频重点观看，至少观看3遍，并设置一定数量的视频问题。每个小组设置一名组长，负责分配问题给不同同学，并于课下交流，使其他组内同学理解问题并能实现正确解答。课堂教学部分，主要以解决问题为主，教师给出不同的程序设计题目：如，改错，填空，函数设计等，让每组同学分别讨论并当场给出讨论后的答案，根据各组完成情况，可以总结出学生课下未理解的知识点，教师给予当堂指导和点播，再次练习相关题目，实现知识的内化和吸收。这种教学模式的翻转，将课程学习安排到了课前，带着自己的问题和部分知识的答案回归课堂，以讨论的形式完成知识的内化和吸收，实现了课堂时间的充分利用，并大大提高学生学习的参与度和学习兴趣[3]。

(2)MOOC+SPOC。

目前，网络教学资源丰富，中国大学MOOC上面有很多与教学同步的课程，学生可以利用课余时间观看，补充课堂教学。本学期，加入了哈尔滨工业大学苏小红老师的MOOC同步课程，开通了爱课程SPOC，让所教班级学生统一注册登录，即可跟随SPOC课程进行学习，并完成网络布置的作业。教师可以通过网络平台随时关注每位同学的登录次数、观看次数、作业完成情况，并在网络上获得学生学习状况的测评分数，作为平时成绩的一部分，以此来督促学生课余时间的学习。

这两种教学模式的引入，将进一步激发学生的学习参与度和学习热情，将课余时间充分利用起来，课堂讲授以答疑解惑为主，真正将被动接受变为主动汲取，增强学习主动性。

2教学方法改革

采用“兴趣驱动+项目案例+精作业”教学方法。

(1)兴趣驱动：以“猜数字”游戏、九九乘法表为引子，第一节课当堂演示案例，激发学生的学习兴趣。结合实际生活中问题，在课堂教学中将工程化的方法应用于编制软件中，真正让学生理解“编”软件的整个思想和过程，在“做”中“学”，淡化基础知识的讲解，需要用到的部分学生课下通过视频和网络自学。教师在教学中发挥引导和关键步骤点拨的作用，将学习的主动权交还给学生，实现计算思维的训练和实践能力培养的目标。

(2)项目案例：整个课程进行中，主要设置两个项目案例：“猜数字”游戏、“学生成绩管理系统”。

以“猜数字”游戏案例进行教学[4]，每讲解一部分知识，对案例进行优化和完善，循序渐进，直至一个完整的能随心所欲猜的游戏全部实现。例如：只能猜一次(知识点：顺序结构、选择结构)；猜对为止，并输出猜的次数(知识点：循环结构)；最多猜10次，如果猜不对，屏幕提示：“还想继续玩猜数字游戏吗？如果想，按Y，否则按任意键……”(知识点：嵌套的循环结构)；用模块化的思想解决猜数字游戏的优化问题(知识点：函数)。这样将课本的前7个章节的知识点贯穿起来，并学会运用知识解决问题。

以案例“学生成绩管理”的制作为蓝本，循序渐进。简单学生成绩生成(知识点：数组、结构体)；按成绩排序(知识点：冒泡法和选择法)；查找、插入、删除(知识点：链表、指针)；保存(知识点：文件)。将第8章至13章的知识贯穿起来，达到融融会贯通的目的。

整个课堂使用两个项目案例进行贯穿，让学生在学的过程有一种打游戏升级通关的感觉，不会感觉枯燥，同时又对知识的运用有更好的诠释，让学生理解学会使用不同的工具能够简化问题的处理。

(3)“精作业”教学：以兴趣为主，精心选取作业题材，解决生活中的问题。

考虑到信息素质、文化传承、创新思维训练的课程整合思想，结合本课程实践性强的特点，采用“精作业”教学法，布置具有一定挑战性的作业，通过让学生亲手实践，体会编程的过程并查漏补缺完善知识结构。精作业教学法知识的留存率高、适合能力素质培养、具有一定的挑战性，激发学习兴趣、作业的完成使学生获得成就感和满足感等，教师的作业题材选取是该方法的关键。经过多年的教学积累，为学生精心选取了平时作业题材和课程设计题目。平时作业以生活中学生感兴趣的问题解决为主，注重基本语法知识的掌握(如：根据父母身高预测儿女身高；小学生辅助教学系统设计等)。

3考核方式改革

考核方式是学生学习的指挥棒，是时间分配的关键。为了体现过程管理，将平时成绩(作业+网络分数+课堂表现)比例设置为40%，课程设计比例为30%，上机考试成绩比例为30%。

课程设计[5]部分，2015级学生，布置20个小型系统设计题目，3人一组，完成一个设计任务，并按教师给出的模板撰写设计报告。该部分的成绩评定用小组答辩的形式进行考核评分，一方面同学之间能够互相学习，改进自己的设计；另一方面为优秀作品提供一个展示的机会。每组同学用五分钟时间，讲解自己的作品；再留三分钟时间，回答教师、同学的提问；根据讲解内容表现、软件正确性、软件模块划分、回答问题等情况综合评分。任课教师制作好评分表，选择10位学生代表，分别评分，然后汇总给出每位同学的成绩。分值分配如下：软件正确性30分+模块划分20分+讲解情况20分+问题回答30分。

上机考试，重点考查学生的语法结构等基础知识，题型为选择、判断、程序改错、程序填空、程序设计，考查学生运用基础知识解决问题的熟练程度。利用通用网络考试平台实现机考的自动化，体现了混合式教学改革的特色。

平时成绩，根据学生上机作业、翻转课堂讨论发言情况和SPOC课程网上学习情况和完成网络作业情况，综合评分。

最终考核计算公式：总成绩=课程设计(30%)+上机考试(30%)+平时成绩(40%)。体现了过程考核的重要性，促进学生将功夫用在课余点点滴滴的时间中，从而巩固学习成果，真正实现知识的内化和吸收。

4创新人才选拔

进一步整合教学资源，课程体系设置体现“三个层次”。通过了解，学生的计算机水平层次不齐，教学内容的设计体现三个层次，即总体内容与难度覆盖70-85%的学生，同时兼顾10%基础稍差的学生，对于计算水平较高的10-15%学生，组建“程序设计兴趣小组”。通过小组学习方式进一步提高学业知识，一方面鼓励学生在教师的指导下申报“大学生创新创业训练计划”项目；另一方面，从中选拔人才参加省级、国家级软件设计大赛，给有能力的学生进一步发展和提高的空间。

2014年，在任课教师的指导下12级实验班刘颖申报“大学生创新创业训练计划”项目，获批国家级项目一项；2015年，13级实验班王琛同学，获批校级项目一项。

13级学生中，选拔了七名同学参加了“蓝桥杯”软件信息技术专业人才大赛省级赛(2015年)，获得了一等奖1名、二等奖3名、三等奖3名，七名同学全部获奖。这一成绩的取得为后面的学生开拓了眼界，14级很多学生知道此消息后，及时与任课教师沟通，询问相关事宜，准备明年参赛，课堂表现也更加专注，听讲效果有了明显提高。2016年，选拔了18名同学参加“蓝桥杯”省赛，获得一等奖2名，二等奖2名，三等奖12名。15级学生中，从第一次课就有几名同学关心此事，将参赛作为自己学习的动力，利用课余时间拓展自己的算法、数据结构等知识，认真研究创新性的题目并动手解决，为将来的大学生创新项目申报和大赛打下良好的基础。

针对三层次培养目标，本学期布置了3次课后作业，目的是选拔部分优秀学生。课后作业选材来源于大赛真题，均为看似简单，细究起来又有一定难度，但不乏趣味性的题材，以此激发学生的创新潜能。

二、教学效果分析

经过对2015级实验班学生实施混合式教学改革，从以下三个方面体现了明显的教学效果：

第一，课堂教学效果成效显著：教学模式和教学方法的改革，将会使课堂变得生动、轻松，学生的学习主动性增强，学习兴趣大大提升；第二，人才培养成效明显：三层次教学的实施，客观的考虑到学生个体差异，针对不同能力的学生，制定不同的培养目标，有利于人才的挖掘。通过“学、练、悟”三字诀，最终达到创新思维能力培养的目的；第三，学生的规划能力大大增强：由于中学时代很多学生是被“管”出来的，自己并不会合理规划自己的时间，导致大量的课余时间浪费掉。而网络资源的补充和考核，将督促他们更加合理的安排课余时间，增强学习能力和规划能力。

三、结束语

混合式教学改革，充分利用网络平台和优质MOOC资源，借助名校构建SPOC，打造优质课堂，使学生博采众长，带着浓厚的兴趣，从不同风格的授课和讨论中学习知识、进一步理解、实现知识的内化。灵活的教学方法和优化的教学内容会激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，提升课堂教学效果，提高学生自主学习能力和创新思维能力。课程设计需要编写软件并制作报告，此过程要经过理清题目含义、网络查阅资料，画流程图、编码、测试、调试、撰写报告、格式排版，最后答辩，整个过程锻炼了学生文献查阅能力、学习总结提炼能力、编辑排版能力、数据处理能力、交流沟通能力，同时给了学生彰显个性、创新发挥特长的机会。

[1]邵林海,曲铁华.信息技术与教育“深度融合”背景下师范教育的未来发展[J].黑龙江高教研究.2015,(5):102-105.

[2]陈瑞增.信息化环境下高校混合式学习探索与实践[D].华中师范大学，2014.5.

[3]赵斐,吴其前,杨吉斌,等.“程序设计基础”翻转课堂教学模式设计[J]. 工业和信息化教育. 2015,(11):49-52.

[4]苏小红,王宇颖,孙志岗.C语言程序设计[M],高等教育出版社,2013.

[5]曾明星,周清平,蔡国民,等.软件开发类课程翻转课堂教学模式研究[J].实验室研究与探索.2014,(2):203-209.

Blending Teaching Reform Based on Training of Innovative Thinking

CHEN Li-fang1,WANG Yun1,FAN Qiu-hong1

(1.College of Science, North China University of Science and Technology,Tangshan Hebei 063009,China)

innovative thinking; flipped classroom; MOOC+SPOC; blending teaching

Internet technology and the education depth fusion, online open course grew rapidly, under the background of the education, a mixed teaching mode has been adopted, which compares with classroom teaching and network teaching. The mixed teaching can improve the students' learning experience effectively, embodies the "student-centered" education idea, and is good for student's creative thinking training. At the same time, it adapts to the current Internet + education reform thought. Therefore, in the program design course, we make full use of MOOC + SPOC mixed teaching, deepen classroom teaching, to achieve seamless joint, online learning enables students to actively, anytime, anywhere learning knowledge according to their wishes and habits. Outstanding creative thinking training, by MOOC & SPOC & classroom teaching，improve the utilization rate of spare time. "Game" simulates learning; "Innovation project declaration" simulates learning. Simulating students' interested in study and their innovative thinking, which will make the foundation for future professional course learning.

2095-2708(2016)05-0102-04

G642.0

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