程序设计课程翻转课堂的改革与实践

张学辉,范江波,付文霞

摘要：本文以MOOC和SPOC平臺为载体，为学生提供一个自由、开放的学习环境，融入翻转课堂教学理念，对程序设计课程的教学方法、教学流程等进行改革，培养学生自主学习的能力，以及分析问题和解决问题的能力，对其他课程的教学改革与研究具有一定的借鉴意义。

关键词：MOOC；SPOC；程序设计；翻转课堂

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）45-0151-02

自上世纪90年代以来，我国高校理工科专业都开设了程序设计课程。今天，程序设计已经成为编程已经成为数学、金融、物理等行业的基本工具。由于以后各行各业都要计算机化、算法化，那么编程完全有可能成为所有脑力劳动者的基础技能。程序设计的学习有助于理解计算机的能力所在，理解哪些是计算机擅长解决的问题，怎样的方式方法是计算机擅长的手段，从而能更好地利用计算机来解决本专业领域内的问题。学习程序设计课程的主要目的是掌握一门编程语言的基本语法、语句、控制结构以及结构化程序设计的基本思想和方法，了解基本的算法和数据结构、良好的程序设计风格，具备熟练使用一门编程语言分析和解决实际问题的能力，从而无论以后在学习、工作中使用什么语言编程，都能灵活地应用这些思想和方法，为其进一步学习其他专业课程和今后从事软件开发工作打下坚实的基础。程序设计课程在2010年之前基本都属于纸上谈兵，考核大多以纸质试卷为主。2010年之后慢慢开始了程序设计在线评测，进入了机考时代。因此，如何在新时期开展程序设计课程教学是一个值得研究的课题。

一、MOOC浪潮对教学的影响

2012年被媒体称为MOOC之年，一种基于网络面向大众人群的大规模开放在线课程（Massive Open Online Courses，MOOC）井喷式涌现。MOOC通过网络技术与信息技术将世界上名校的优质教育传送到了世界各个角落，它的出现被喻为教育史上“一场海啸”、“一次教育风暴”、“500年来高等教育领域最为深刻的技术变革”。2014年6月19—20日，以“开启MOOC学习新时代”为主题的中国大学MOOC发展论坛在北京召开，并且基本上达成了五点共识：（1）要建设中国的MOOC平台；（2）因为MOOC有教学过程和教学参与，所以它与传统的视频公开课等不同；（3）借助于MOOC，可实现翻转课堂、O2O的混合学习模式；（4）要加强教师进行在线课程资源建设、教学组织实施等方面的培训；（5）尽量利用常规条件和服务对MOOC建设的成本进行控制。

近年来中国大学MOOC上北京大学、浙江大学、哈尔滨工业大学等高校陆续录制开设了程序设计相关课程50多门；另外学堂在线、好大学在线上也有清华大学、北京大学等开设的相关程序设计课程，都提供了丰富的视频和习题测验等教学资源。

二、翻转课堂的改革与实施

因为MOOC开设的时间和周期不一定与教学进度一致，所以对于各个学校可以选择性开设小规模私有在线课程（Small Private Online Courses，SPOC）课程。翻转课堂是指任课教师基于授课内容的基础上，将课程的重点、难点和部分新知识融合，创建相关教学视频；学生利用课下时间预先通过观看教学视频自主学习新的课程，实现知识传递的过程。MOOC和SPOC课程提供了翻转课堂需要的视频资源，学生何时看、在何地看、何时进、何时退、何时停都由他们自己掌控。学生可以在任何不懂的地方暂停、重播，当学习可以被自己掌控时，自主学习就会真实地发生。在基于MOOC+SPOC的教学模式下，学生在教师的引导下，课前完成知识的自主学习，课堂变成了师生之间互动交流的场所，包括答疑解惑、知识的运用和拓展等，课后对知识进一步巩固，就可以达到更好的教育效果。笔者在具体教学过程中，就采用了与教材同步的中国大学MOOC上哈尔滨工业大学苏小红老师的《程序设计基础》和《C语言程序设计精髓》两门课程作为SPOC课程，针对课程开展进行了如下的教学改革与实践。

1.课前环节。在SPOC中设置好学生需要学习的任务，对于每个任务都设置相应的知识点考核，并针对学生遇到的问题在论坛或者QQ答疑群中进行有针对性地解答。这样学生可以做到自学有保障、遇到问题有人帮。这点传统课堂中学生的课前预习是无法实现的。教师可以借助适当的指导性练习或测验，一方面及时判断学习者对新知识的理解和掌握程度，另一方面也可以使学习者从尝试应用中纠正自己的错误认识，使其对新知识有着更正确和透彻的理解。在设计相关练习或测验题时，教师还要保证内容与新知识的“关联性”，以及题干问题描述的“简洁性”，做到“一针见血”。同时，教师要把控练习题的难易程度，做到从易到难、循序渐进，并能预知学习者在练习过程中可能遇到的困难，并因此设计一定的指导和反馈机制，使学生能体会到教与学的过程是一个“从扶到放、扶放适度”的有效过程。

2.课堂环节。课堂环节教师根据课前任务，有针对性地设置随堂练习题，对学生的课前学习情况进一步考察，针对学生出现的共性问题进行详细讲解，并对知识点进行拓展。课堂上教师可以部署难易得当、考察全面的题目，讲课更有针对性，并且可以和学生进行有效地互动。知识的学习和接受过程是一个从具体到抽象的过程。因此，教师在对新知识给予不同的表征后，就要对不同表征方式进行比较、归纳，使形象化的知识通过归纳总结而转化为学习者现有知识结构的一部分。在总结归纳过程中，教师要做到对知识概括“精准”，避免仅是对前面知识的简单“重述”。

3.课后环节。融会贯通既是强化学生进一步熟练和灵活运用新知识的阶段，也是激发学生持续巩固和迁移所学知识的重要环节。课堂结束时的内容一般包括布置作业和课后思考，作业或思考的选题要考虑适当变化了原情境的新问题，这些问题会有利于测试学习者综合应用新旧知识解决实际问题的能力。课后学生需要对SPOC以及课堂教师讲授的知识点进行总结，然后再完成相应的自动评测题目，对知识进一步巩固和提高。教师仍然可以在论坛和QQ群进行及时指导。

三、翻转课堂的效果分析

1.学生学习主动性提高、学习效果提升。教育不是灌输，而是点燃火焰。程序设计课程引入MOOC+SPOC之后，学生课前大多都能主动看视频，完成章节测验。课堂上的互动相比传统课堂要活跃很多。很多学生在周末晚上或者很早就能起床刷题。将翻转课堂模式引入日常教学后，结合在线评测系统，程序设计类课程不再纸上谈兵，考试题目不考死记硬背，题目内容趣味化。以中国石油大学（华东）2016年秋季学期考试结果来看，总共有2992人参加了考试，最终在90分钟内成功解出5题及以上的占了80%。卷面及格率达到92.5%，及格率相比笔试大大提高。学生解题能力大大提高，8考试题目最快的58秒被解出，9分25秒时8个题目全部被不同的学生被解出。

2.学生代码能力明显提升，学科竞赛获奖数量和质量提高。采用了翻转课堂之后，对在线评测系统中学生提交的代码进行统计，课程结束时学生平均累计编程行数达到4200行，达到国内一流大学水平。学生在课程结束时完成的综合作业，单个程序有效代码行达到560行，具备了一定的工程实践能力。近年来，学生参加ACM-ICPC竞赛、蓝桥杯全国软件大赛、中国高校团体程序设计竞赛天梯赛等与程序设计相关的竞赛获得省部级奖励近百项，仅2016年秋季就在ACM-ICPC亚洲区域赛中获得银奖3项。在就业或者继续深造时，竞争力明显优于以前的学生。

四、结语

在“MOOC+SPOC”支持下的翻转课堂教学模式，对传统教学模式具有一定的改革促进作用。要想在该模式下取得更高的成功，需要教师自身信息素养不断提高，并对课程实施方案、实施效果进行不断研究和分析，通过总结反思对方案不断进行改进和完善。

参考文献：

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[2]袁松鹤，刘选.中国大学MOOC实践现状及共有问题——来自中国大学MOOC实践报告[J].现代远程教育，2014，（4）：4-12.

[3]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，2012，（8）：46-51.endprint