基于翻转课堂理念的高校程序设计教学模式研究

关玉兵

（佳木斯大学教育科学学院，黑龙江佳木斯154007）

基于翻转课堂理念的高校程序设计教学模式研究

关玉兵

（佳木斯大学教育科学学院，黑龙江佳木斯154007）

针对高校程序设计课程教学中常规教学模式不能满足课程教学目标的需要以及课程的实践性强等问题，本文研究探讨了翻转教学模式在程序设计课程中的应用模式，提出采用课前学生通过校内的网络学习系统进行自主学习、课中师生讨论交流和实践训练，课后总结和分享3个阶段相结合的翻转教学模式，并以Java程序设计某一章节的教学为例阐述实施过程和效果。

翻转课堂；程序设计；教学模式

一、引言

高校中的程序设计类课程是计算机及其相关专业主干课和必修课，如C、OOP、Web程序设计等课程，该类课程的教学目标是使学生在掌握程序设计基本理论和方法的基础上，逐步获得使用程序设计语言解决实际问题的能力，进而培养其熟练的编程技能和创新思维。作为理论知识和实践技术并重的一类课程，传统课堂教学模式已不能完全满足培养技能型和创新型人才的教学目标，主要存在以下几个方面的问题：

1．统一的教学步调和设计，教师难以照顾所有学生不同的学习需求

传统的课堂教学是集体授课，一个班几十个同学坐在同一间教室内上课，学生之间存在着各种差异，如学习基础不同，认知风格不同等，而这种集体授课通常学时有限且有教学进度的要求，教师上课时通常采取统一的教学步调和教学设计，不能做到因材施教，照顾所有学生的学习需求，常见的现象是，教师讲一个问题时，能力强的学生觉得已经掌握没必要再讲，能力较弱的学生却认为教师讲的还不够细。

2．教师的讲授和演示占据课堂大部分时间，学生没有足够的实践时间

由于课程的教学内容信息量大，课堂时间有限，教师的讲授和演示往往占据大部分课堂时间，甚至是“满堂灌”，学生难以与教师进行互动和反馈，没有足够的练习和消化时间，只能被动的听。而技能的掌握和创新思维的培养需要大量的时间去实践和练习，需要不断动手去写代码，测试、纠错，这个过程中还需要教师必要的指导，而课下时间由于缺乏教师的指导，学生的自主学习效果不好，甚至是举步维艰。

3．教学内容信息量大，抽象难懂，课堂时间难以满足教学需要

程序设计语言虽然是用于解决现实问题的，但与自然语言有差距，比较抽象晦涩，为了易于学生理解和掌握，教师的讲授需要深入浅出，列举出丰富的实例，必要时要利用一些教材以外的资源如网络、多媒体资源来辅助教学，课堂上这些实例和资源的呈现需要一些时间，让本已有限的学时实践时间更加捉襟见肘。

翻转课堂教学模式与传统课堂教学模式不同，它以“先学后教”的教学范式开展教学活动，体现“以学习者为中心”的教学理念，一方面通过微视频等教育资源的课前学习提高学习者自主学习能力，另一方面由教师、学生群体在课堂中共同完成知识的意义建构和内化过程，促进师生角色转变的同时提升课堂效率[1]。将翻转课堂应用于程序设计课，学生可以在课前预先自学程序设计中的概念原理、语法规则、基本方法，将教师从相对简单的和琐碎的知识点中解放出来，使教师将更多的时间和精力用于有针对性的个性化辅导，学生获得更多编程技能和实践的训练，进而培养学生的实践创新能力。为了探索翻转课堂理念在高校程序设计课程教学中应用的可行性和具体模式，本研究进行了两个学期的“面向对象程序设计”课程翻转课堂教学模式实验。证明基于翻转课堂理念的程序设计教学模式能够激发学生的学习积极性和学习兴趣，促进实践技能和创新思维的培养，程序设计课程应用翻转教学模式是可行且必要的。

二、基于翻转课堂理念的程序设计教学模式设计

国外通常将翻转课堂的设计过程分为课前和课上两个部分。课前指导学生观看具有视频教程并且完成针对性的课前练习，课上教师对学生课前的自主学习进行简短的测评，然后通过解决问题促进知识巩固、内化、迁移。我国对翻转课堂的研究方兴未艾，对于其具体的设计和实施提出了很多建设性的观点。张金磊[2]等通过对游戏化学习理念应用到翻转课堂中的案例进行分析，提出了基于游戏化学习理念的翻转式教学模式。钟晓流[3]等融合中国传统文化中的太极思想、布鲁姆的认知领域教学目标分类理论，构建出一个太极环式的翻转课堂模型。宋朝霞[4]等将翻转课堂教学理念融入项目式教学,使学生通过课前对网络课件的自主学习来减少教师课堂讲授时间，增加学生课堂参与项目实践的时间，以弥补项目式教学中课堂教学时间紧张的缺陷。刘锐[5]等结合教学实践构建了基于微课的翻转课堂教学模式，该模式通过课前的过关任务、课内的典型任务和课后的拓展任务实现了知识传递、知识建构和内化、知识巩固和拓展。

综合国内外翻转课堂的研究并结合程序设计课程的特点，本研究把程序设计课程的翻转教学模式分为三个阶段：课前阶段，学生在基于校园网的网络学习系统中进行自主学习和师生互动；课中阶段，教师依据课前学习的反馈着重讲解难点、疑点，并安排适当实践任务；课后布置少而精的实验作业，巩固所学并布置下次课需要预习的内容和任务，三个阶段是一个循环往复的过程。其中学生是三个阶段的活动主体，教师是整个教学过程的主导。该模式的结构图如图1所示。下面对这三个阶段进行详细说明：

图1　基于翻转课堂程序设计课程教学模式结构图

1.课前阶段

（1）教师行为。教师研读教学目标并将其分解，得到分阶段的教学目标，然后据此设计和准备每个阶段的课程资源。翻转课堂中的课程资源主要包括以微视频为主要形式的视频资源，为满足不同学习者认知风格、学习偏好，也可以用文本、音频以及动画等形式呈现课程知识，以降低学习者在学习过程中的认知负荷[6]。本研究中网络学习系统主要提供由教师录制或收集相关微视频及教学课件。教师在课前阶段对学生的自主学习进行必要的监督和引导。

（2）学生行为。学生依据自己的学习风格和基础，选择相应的媒体资源和知识点进行自主学习，这些学习资源的优势在于可以反复重现，学生可以自定步调。每个知识点学习完毕后，学生通过做对应的习题检验自己的学习效果。在学习过程中遇到的问题和疑惑可以在发帖区发布，教师和其他学生为其提供的帮助，教师据此了解学生的学习情况。

2.课中阶段

（1）教师行为。课堂依然是教学的主阵地，切不可本末倒置，教师的教学重心还应该放在课堂教学中，关键在于课堂教学活动的设计上。教师课前通过网络学习系统的学生学习和测试信息反馈，了解学生的基本学习情况，确定课堂上对哪些对重要难点、共性问题等进行详解和点评，并设计或选择一些针对这些内容的实验项目，让学生分组进行实验，教师进行个别的指导，促进学生知识的进一步消化和迁移。

（2）学生行为。学生除了掌握重点难点内容及共性问题外，在进行分组实验时，组内和组间不同学习层次的学生可以结合各自的学习心得和实践操作问题开展交流和讨论，由此教师在指导的过程中也可更深入了解学生课前自主学习的状态和知识技能掌握的程度，从而进行有针对性的辅导和进一步的答疑。

3.课后阶段

（1）教师行为。针对已完成的教学活动进行教学反思和总结完善，确定下次教学的资源和设计。并布置课后的作业和下一次课前预习的内容，作业要少而精，针对不同层次的学生可布置不同的作业，达到因材施教的目的。

（2）学生的学习心得和作业可通过网络学习系统上传到相应版块，学生之间可以共享，相互促进。师生之间的互动课前课后都可以在网络学习系统上随时进行。

三、基于翻转课堂理念的程序设计教学模式的实施

本节就Java程序设计课程中“多态”一章对翻转课堂教学模式的实施中教师的主要工作进行阐释。这一章知识点多、抽象性强，要求学生既要掌握其原理，又能够学以致用，在解决实际问题中熟练运用。在以往的教学中，教师往往照顾不到学生的理解能力，按照自己的步调逐个知识点进行讲授并辅以程序演示，满满一堂课下来，老师讲得累学生听得糊涂，更别提熟练运用，教学效果很一般。

1.课前——准备学习资源

这部分是实现翻转模式的关键，学习资源包括授课讲义、电子课件、多媒体资料等，其中微课视频是主要形式，也是最行之有效的。微课视频是把一节课或一个知识点经碎片化处理为若干部分，有明确的教学目标，内容短小，集中说明一个问题[7]。微课的内容必须紧扣对应的知识点，形式上短小精悍，不要超过10分钟，信息的传达上要准确清晰，设计上有导入、讲授、示例三个部分，使学生拥有“更加聚焦的学习体验”。现在网络上有很多的Java视频教程，为了减少教师的备课负担，可以把现有的视频教程进行剪辑，使之符合微课视频的要求。

图2　多态微课结构图

2.课中——组织讨论和答疑

课堂教学中教师对学生的课前学习反馈信息进行整理和归类，对于一些简单的基础问题如语法、编译问题，教师可指派学习小组组长进行答疑或在课前通过网络学习系统答疑。课堂中前半节课教师对一些重难点和共性问题进行有针对性的强调和讲解，在此间师生之间以及学生之间可以进行互动研讨，最终由教师进行确认和释疑，解决学生对多态的概念、原理的混淆和疑问。后半节课，教师组织学生分组进行实践训练，进一步检验和提升学生的学习成果。对于实验中出现的问题可进行小组讨论，学生在教师的引导下提出相互探讨，经统计，到此90%以上的学生都能够在规定时间内独立完成实验项目

3.课后——鼓励学生分享成果

在一节课完成后，为了保持学生长久的学习兴趣和动机，鼓励学生在网络学习系统上发帖分享学习心得和收获，将自己的作业和成果进行共享，教师给予正面积极的评价。使学生能够获得一种成就感。在本节课结束后，经分析学生的发帖信息，79%的学生表现了良好的学习积极性和进一步学习的决心。

四、结束语

翻转课堂教学模式是对传统教学模式的非常有效的支持和补充，能够使教学更倾向于注重因材施教，尤其能够培养学生的自主学习能力和独立解决问题的能力。本研究通过实践验证，其对于高校的程序设计这种实践性较强的课程是可行且适用的。然而实践也证明翻转课堂的成功与否，关键还在于提高学生的主动参与度和内在学习动力，对教师和学生也都提出了更高的要求。在后面的研究中，如何培养学生利用多种教学媒体进行自主学习的能力将是研究的重心。总之我们将继续探讨和完善翻转课堂理念在程序设计教学中教学模式，以期为翻转课堂在高校中的推广和实施提供借鉴和参考。

[1][6]陈川,赵呈领,吴新全等.学习生态视角下翻转课堂学习活动设计模型及应用研究[J].电化教育研究,2015 (11):95-97.

[2]张金磊,王颖,张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2013(1):73-78.

[3]钟晓流,宋述强,焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究,2013(1): 58-64.

[4]宋朝霞,俞启定.基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J].远程教育杂志,2014(1):96-104.

[5]刘锐,王海燕.基于微课的“翻转课堂”教学模式设计和实践[J].现代教育技术,2014(5):26-32.

[7]郑娅峰,李艳燕,黄志南等.基于微课程的高校翻转课堂实践研究[J].现代教育技术,2016(1):60-66.

（编辑：王晓明）

G434

A

1673-8454（2016）21-0041-03

2014年黑龙江省高等教育学会高等教育科学研究课题 “基于翻转课堂理念的高校程序设计教学模式研究”（14Q 089）；2016年佳木斯大学教育教学研究项目“对分课堂在编程类课程教学中的应用研究”（2016JW 2008）。