基于目标管理的Java 面向对象程序设计在线教学

董 东

（河北师范大学 计算机与网络空间安全学院，河北 石家庄 050024）

0 引 言

以问题求解为导向教学[1]一直受到计算机教育界重视。针对具体的知识点设定一个明确的目标（问题），然后引导学生去求解。这种教学设计理念有益于培养学生自己学习的能力，因此是目前在线教学广泛采用的教学设计模式，但是网络教学环境与课堂教学环境相比，由于时空差距的存在，教师对学生在线学习的监督效力和课堂实时反馈功能被削弱，学生在长达数月“问题求解为导向”的在线学习中，如果没有有效的教学目标管理与反馈环节，很容易随着学习内容问题难度的提升和学生掌握程度差异度的增加，出现学习动机下降和学习倦怠的现象，进而影响在线教学效果和自学能力培养目标的达成。如何整合现有技术、方法和资源，探索提升问题求解为导向在线教学效果是目前亟待解决的问题。

1 课程概况

Java 面向对象程序设计在计算机类专业应用型本科第2 学年第4 学期进行教学，学生已经学过C 语言程序设计和数据结构。线下每周讲授2课时，实验2 课时，使用清华大学出版社出版的自编教材。课堂教学以“板书知识点+编程演示”方式为主，没有使用PPT。实验教学以验证型实验为主，主要通过重做教师课堂演示的例子，强化对知识点的理解。

疫情发生前，笔者由于工作需要，使用1 个月的时间学习了中国大学MOOC 平台上的某门受欢迎的课程，体验了在线教学的特点。疫情发生后，根据自己的体验，使用2 周时间规划线上课程方案，采用了“中国大学MOOC 平台异步SPOC（小规模限制性在线课程）+腾讯课堂”的方式。异步SPOC 选用了北京大学的国家精品课MOOC 资源并加以定制，让学生异步自主学习；腾讯课堂主要解决师生同步沟通问题。

2 线上教学与线下教学差异性分析

由于师生在教学活动中进行交流的媒介以及所处时空不同，线上和线下教学有3 点显著差异。

（1）沟通异步性。线上教学的师生沟通是异步的，而线下教学的师生沟通是同步的。线上教学以居家为教学环境，以互联网为课堂教学信息交流载体；而线下教学以校园教室为教学环境，师生在同一空间、同一时间交互。教室是一种学习者时空受限环境，上课铃和下课铃就是一种同步信号，在教室里，教师边讲课边通过观察抬头率就能收到反馈信号，很容易进行同步沟通，但是在线上，无论直播还是录播，教师同步获得的学生反馈信息十分有限，而作业、测验、QQ 聊天等异步通信形式成为教师获得教学反馈的主要手段。

（2）教学内容粒度不同。线上教学内容是以知识点为最小粒度组织；而线下教学是以教学周为最小粒度组织。教学进度表清晰地表述了每周几个课时，以及应该讲授哪些内容。在线上，一段视频就是讲授一个知识点，而且一般在15 分钟左右。

（3）教学双方自由度不同。线上教学活动中学生的自由度较大；而线下教学活动中教师的自由度较大。在线教学活动中，学生保持了学习活动的主体地位，而教师从台前转移到幕后，对教学活动操控的自由度降低，但任课教师还要承担教学活动的主导作用。

针对以上3 点差异，结合在疫情期间在线教学实践经验，基于目标管理的Java 面向对象程序设计在线教学设计如下。

3 基于目标管理的教学

Java 面向对象程序设计课程的特点是实践性以及可模仿性强。学习者按照学习路线，通过编辑运行体现某知识点的源代码例子就能理解知识点，再通过问题求解就能强化理解并达到“简单应用”的层次。由于学生已经学过C 语言，具备一定的程序设计基础，因此目标管理的方法具有技术可行性。

目标管理是组织参与者根据实现总目标的需要，自己制订或者主动承担各自的工作目标，并在实现目标的过程中实行自我控制[2]。目标管理通过激励来调动参与者的积极性，保证实现总目标，其核心就是明确和重视成果的评定，提倡个人能力的自我提高。管理过程由规划（Plan）、分解（Divide）、执行（Action）、检查（Check）及优化（Optimize）5 类活动组成[3]，其中执行和检查活动反复执行，被优化的对象是规划和分解，也是迭代的过程，形成整体迭代的过程模型。

目标管理体现了学生个体需求（学到知识，获得学分）与课程目标（让学生能够针对具体问题设计面向对象程序实现求解）的结合，挖掘和鼓励教学活动中各个参与者的自觉性、自主性和自治性，体现了线上教学异步沟通的特征；不同于企业中基于空间目标分解，在线教学活动的目标按照时间进行分解，教学进度表就是目标分解的依据，而15 分钟左右的知识点就是目标分解的最小粒度；让学生做一次实验，完成一次作业就得到相应的成绩，成绩的累积就是最终成绩，学习活动的累积就是个体需求目标的完成；教师安排好学习路线和里程碑后，在教学中的主要活动就是发现学生思想火花、点燃学生学习热情和评价学习成果。

3.1 规 划

规划就是定义课程目标、按照课程进度定义里程碑和定义检查方法。Java 面向对象程序设计课程目标是理解类和对象的概念，掌握面向对象程序设计的一般过程，能够应用常用的JDK API，掌握Java 语言常用的保留字，能够针对具体问题设计面向对象程序实现求解。

把这个总目标分解成7 个子目标：简单的Java 程序、类和对象、继承、异常、群集框架、输入输出和多线程，再把这7 个子目标分配到本学期15 周（第16 周是考试周，结课），形成课程进度。

定义检查方法即定义考核办法。线下教学的考核一直是“平时成绩30%+期末考试70%”的方案。线上教学情况下，学生个体的成绩主要由学习过程累积而成，只要实现了子目标就获得一部分成绩，学生就得到一定的成就感。线上考核方案定义如下：完成学习视频、单元测验、实验与作业、参与讨论以及参加期末考试。各部分的分值比例是单元测验（5%）、实验（30%）、作业（40%）、参与讨论（5%）和期末考试（20%）。积极参与讨论者可以获得额外的加分。这样，期末考试仅仅占20%，能够实现累积成绩的效果。

在课程开始之前，不仅在MOOC 平台上公布，还要通过腾讯课堂给学生讲一遍，确保所有学生明确目标、进度和成绩的构成。

3.2 分 解

除了把课程总目标分解为子目标，还要把子目标继续分解成知识点。例如，把子目标“类与对象”分解成如下知识点：类的声明、对象的创建访问及其字符串表示、当前对象this、方法的参数传递、方法的返回、方法的重载、类变量和实例变量、类方法和实例方法、变量的作用域和字符串对象上的正规表达式应用，并为每个知识点录制或引用视频教程。

子目标的完成就是里程碑。在Java 面向对象程序设计课程的在线教学中规划7 个里程碑和100 个知识点。每个里程碑定义需要提交的作业和实验报告以及提交期限，每份作业和实验报告平均涉及14 个知识点。MOOC 平台定义作业的3 个状态：作业提交、作业批改和成绩公布，状态间的转换是由日期时间控制的，此时需要精心按照教学进度设置作业提交时间。

每份作业按照完成题目数量评分，每份实验报告按照完成实验项目情况评分。虽然MOOC 平台上有学生观看视频时长的记录，但是不作为学生成绩的构成因素，这是因为学生完全可以通过其他学习资源达到目标。

3.3 行 动

规划和分解完成之后，相当于剧本写好了，此后教学活动的主角就是学生了。学生的主要活动是观看视频完成相关测验和作业，教师则根据测验和作业情况掌握学情。这个环节关键要考虑学生个体差异，允许学生进度上略有不同：有的稍快些，有的稍慢些。这也是线上教学的优势。另外还要考虑培养学生的时间管理意识，首先是作业的“截止时间”，总有一部分学生忽视“截止时间”，等到发现无法提交作业又和老师联系要求单独提交。让学生因为超过“截止时间”而被扣分，会使学生增强时间观念，学会时间管理。

从选课学生中选择的助教（或者称为课代表）是师生沟通的重要桥梁。教师可向助教了解视频是否能看懂，作业量是否太大等问题。

按知识点组织实验项目和作业题目，每个知识点至少对应一个实验项目和一个作业题目，并且按照里程碑发布。要求在Eclipse 中完成实验项目，提交源代码。作业题目有程序设计、源代码改错、阅读代码给出运行结果3 种类型。题目以Word 文件形式提供下载，要求把答案写在题目下面，仍然以Word 文件形式提交。学生作业如图1 所示，这是某次作业中的第9 题，题目要求写出代码的输出。学生以蓝色文本在题目下方给出答案，并且还给出了通过该题目学会了什么。对于这样的作答，不仅给满分，还会给出Excellent 的评价。

图1 学生作业

在执行期间，任课教师通过腾讯课堂给学生讲解课程目标、里程碑和学习的重难点，提醒学生截止日期，讲解作业和实验报告中的共性问题。个性的问题通过QQ 发起私聊解决。特别需要注意的是，任课教师要让学生感觉到被“关注”，只要发现学生动脑子了，发现学生查资料了，发现学生学会引用文献了，就在腾讯课堂里公开表扬；对于同样得满分的作业，视情况给出不同的评语：有的学生用Good，有的学生用Excellent。教师从作业中用心感受学生的思考，学生从评语中感受到教师的关注与鼓励，形成心与心的沟通。

3.4 检 查

检查工作主要通过任课教师对作业的全批全改完成。建立学生的“作业评价档案”，在档案中记载学生作业中值得肯定的做法或者反映出的问题。例如，乔同学“给出了参考代码的网址”，李同学“解题源代码可作为示范”，朱同学“不仅答案正确，而且给出了答案解析”，王同学“上转型和下转型不清楚”，冯同学“重载和覆盖混淆”等。及时在腾讯课堂公开表扬具有示范价值的作业，特别强调这些学生的名字，对本人是鼓励；对其他学生则是带动。全部里程碑完成后，按照学生汇总评价信息，就形成了个体的学习画像，把画像反馈给学生，使学生体验进步的喜悦；对于作业中个性的问题直接批改通过QQ私聊反馈给学生。本门课程选课学生115 名，一次作业批改下来需要两天时间。

检查作业则是整个检查活动的核心活动，因为作业占总成绩的40%，同时，作业也是师生沟通的手段。全批全改虽然工作量大些，但是每一份作业承载了学生的思考，对每个学生的努力做出评价是值得的付出。“发现、点燃、鼓励和评价”是检查活动中所要遵循的原则。

教师还可在MOOC 平台上查看和参与学生的讨论，并对学生的讨论进行评价。通过平台的统计功能了解学生学习状态，及时发现问题。例如，有一位学生第1 周看了0 个视频，通过QQ了解到，学生还不知道在哪儿看教学视频。教师应留心QQ 群学生的讨论，及时肯定一些学生提出的解决方案。

坚决果断地抑制抄袭行为，发现苗头，立即掐断。例如，笔者在第2 个里程碑的作业提交中发现了一模一样的作业，当即在课程的QQ 群里公布处理结果：两位学生的本次作业成绩零分。在后面的作业提交中，未发现一模一样的作业。

对抱怨作业量太大的学生，则让其降低期望，尽力做，能做多少就做多少。

3.5 优 化

通过以上教学活动，就会发现一些值得优化的地方，如学生反映很难理解“对象克隆”，那么就得重新考虑换成什么样的例子讲解这个知识点更容易理解些。教学目标、知识点的粒度和先后关系、作业题目难度和数量、测验题对知识点的覆盖、教学视频、每个教学资料都会在学期末课程结束后进行重新调整，以达到更好的教学效果。

4 基于目标管理的实验

实验主要由验证型的项目组成，目的是复习巩固教学视频的知识点。每个里程碑安排一组实验，一般每个知识点对应一项实验。例如，“变量的作用域”知识点的实验项目如下。

（1）右击动手实验项目，选择 New | Package。在Name 文本框输入包名objects.code_3_18，单击 Finish 按钮。

（2）在新建包上右击，新建类：

（3）运行程序。理解变量的作用域。

每个实验项目都为学生明确指明了实验步骤和实验目标，按照进度发布实验指导书，并设定提交日期，一般提交时间为下一章内容开始之前，要求提交实验产生的源代码。要注意的地方是MOOC平台没有“实验”栏目，只有“测验与作业”栏目，因此实验只能放在这个栏目中，以作业形式提交。要求学生以压缩文件形式提交实验结果（源代码）。实验手册是经过加密的，学生不能进行复制粘贴，但可以打印。以知识点为单位配合教学进度安排整个学期的实验，按照里程碑设置实验手册的发布和实验结果的提交日期。每项实验5分。学生异步完成实验，教师在QQ 群进行答疑。

5 结 语

以知识点为粒度，而不是以教学周为粒度组织教学，按照里程碑发布作业以照顾个体学习进度差异和强化时间管理意识，基于作业数量和实验项目数量兼顾质量的课程成绩累积，作业全批全改结合QQ 群公开表扬和私聊解决个性问题，根据学生对难点的反馈优化教学设计的规划、分解、执行、检查和优化活动，构成了Java 面向对象程序设计在线教学的目标管理。基于目标管理的在线教学使得学生学习任务明确，学习路线清晰，学习行为自主可控。里程碑内完成师生异步沟通，体现在线教学特点，照顾学习者个性差异；里程碑间教与学进度上同步，保障教学目标完成。学生腾讯课堂出勤率100%，作业平均优良率93.8%，教学秩序井然有序。通过作业完成的截止日期等要求，学生增强了时间管理意识；基于目标的管理，学生充分利用了在线学习的自由度，增强了自学能力。例如，学生对于一些问题学会了通过查看API文档和网络搜索自己解决而不是直接问老师。问题在于：①如何引导学生识别参考文献的质量；②如何判别代码克隆；③如何鼓励展示自己的成果。随着在线教学的开展，未来计划采用在线实验，更有效地应用大数据方法收集和分析学生编程行为，更好地掌握学情，有针对性地进行教学设计。