“EduCoder+直播”的梯度渐进实践教学在程序设计课程中的探讨

束红，齐平

（铜陵学院数学与计算机学院，铜陵244061）

0 引言

新型冠状病毒肺炎疫情使我国高等学校的教学秩序发生了很大变化，传统的线下教学、混合式教学迅速转变为线上教学模式。近年来，微课、MOOC、云端大学等技术的发展为此次全国范围内线上教学的全面铺开提供了有力支持。事实上，传统线上教学往往强化学生课前的自主学习和课中的实体课堂教学（如翻转课堂），对课后复习巩固和应用迁移相对薄弱[1]，而处于课中与课后阶段的实践教学，则是强化理论知识、扩展和提升知识运用能力、培养创新思维的重要途径。在当前疫情背景下，借助国防科技大学开发的面向计算机类课程的EduCoder 在线实践教学平台，结合直播的教学手段能够实现在线实践教学与理论教学的完美协同，能够达到良好的预期教学效果。梯度渐进式实践教学模式是以差异性学习需求为出发点，以培养学生创新思维、实践动手能力为目的，提供普适性、个性化的教学服务的一种教学模式。对于计算机程序设计课程教学来说，采用这种教学模式可以兼顾学生认知水平、技术基础、协作沟通的个体差异，分层次、分梯度地安排实验内容，既为基础薄弱的学生提供基本的操作、验证性实验，又为有一定基础的学生提供综合性、创新性的实验。学生根据自身实际，合理安排实践内容和进度，变被动学习为主动学习，有助于学生自主学习能力的培养和创新实践能力的提高。

1 程序设计线上实验教学的现状及对策

实验是计算机程序设计课程必不可少的组成部分，然而，疫情背景下，线上实践教学由于缺乏面对面的交互无法为学生提供实时、全面地指导，严重影响了实践教学的质量，主要体现在以下几个方面：

（1）教师在线上程序设计实验教学投入不足。当前，突如其来的疫情使得大多数教师被动适应线上教学模式，现阶段，关于线上理论教学方面的探索和尝试层出不穷，教师们借助MOOC、SPOC、雨课堂、直播等形式可以相对顺利地完成理论教学从线下到线上的迁移。然而，由于受到远程实验教学支撑环境的限制和经验的不足，教师们在线上实验环节始终心有余而力不足。

（2）学生线上程序设计实验教学参与程度不高。受前期认知水平的影响和自主学习能力的差异，学生在实验环节的表现参差不齐，有些学生甚至没有参加实验。受环境限制，教师往往把实验任务安排在课下完成，无法及时发现学生在实验过程中的问题，另外，学生的沟通和协作意识不强，这很容易让学生产生疑惑和孤独感，从而逐渐对实验环节失去兴趣。

（3）线上程序设计实验教学支撑环境的限制。目前，在线教学管理工具相对较多，但面向计算机和信息技术类专业，能提供代码自动检测的线上实践教学支撑平台数量有限，教师们对这类平台知之甚少，“工欲善其事必先利其器”，线上实践教学支撑平台的使用程度直接影响线上实践教学效果。

针对以上问题，“EduCoder+直播”的梯度渐进实践教学模式提出以下针对措施：

①EduCoder 平台提供代码检测，提供教学活动分析报告，实时反馈学生实验和实训的错误，方便教师及时掌握学生学习情况，并根据学生学习行为反馈信息调整实践教学决策，优化学习支持服务。同时，Edu⁃Coder 允许实验重复多次进行，学生可以循环训练，有助于理论知识的重组、加工，提升实践动手能力，培养创新思维。

②梯度渐进的实践教学模式既提供普适性的教学服务，又满足差异性学习需求，将个性化实践教学落到实处，给学生提供条件、创造机会，通过实践教学真正把在课程中学到的知识内容转化为应对社会需求和职业发展的实践应用能力。

③借助直播形式展开大讨论，促进师生交互，解决实践过程中遇到的问题，并进行知识的拓展和升华，提升学生的综合素质。

2 “EduCoder+直播”的梯度渐进实践教学在程序设计实验中的实施策略

2.1 “梯度递进”的实验教学模式

（1）根据“螺旋递进”原则，分层次重组实验内容

由于学生的认知水平和实践基础的差异性，采用“一刀切”的方式设计实验内容无疑违背了个性化教学原则。根据理论知识的相关性和层次性，加强理论知识与实践内容的深度融合，以知识模块的形式组织实践内容，每一个模块由验证型实验、设计型实验和综合型实验组成。验证型实验面向记忆、理解、应用等低阶学习目标[1]，加强学生对基础知识的掌握；设计型实验是在基础性实验的基础之上变化而来，强调培养学生举一反三的能力；综合型实验面向“分析、评价、创造”等高阶学习目标[1]，加强学生在融会贯通基础知识的基础上进行实践创新能力的培养。例如，在“排序”知识模块中，设计4 个层次的实验内容，分别是：

①实验A：输入三个数，按从小到大的顺序输出

②实验B：在一个有序的一维数组中插入一个元素，使之仍然有序

③实验C：将一组数据按插入排序算法排成有序序列

④实验D：学生成绩管理系统（按成绩排序）

图1 中的4 个实验内容按“分层递进”的原则，将程序设计环节划分为循环渐进的多个层次，所涉及理论知识逐渐加深，逐步训练学生从低阶理解、记忆、应用到高阶系统分析、系统设计等工程应用创新能力的培养[2]，从而生成“实践智慧”。

（2）根据“梯度渐进”原则，结合分阶目标合理设计线上讨论话题

为进一步辅助完成线上实践教学任务，培养学生协作学习能力，增强师生、生生沟通交流，分“两个阶段、三个层次”安排线上实践教学的讨论环节，第一个阶段将学生分成若干个小组，形成group study 的学习氛围，每个小组设定一个组长，带领各小组成员就理论知识以及与验证型实验、设计型实验相关的话题展开讨论，在综合型实验环节，由小组成员合作完成。第二个阶段由教师跟学生共同展开讨论，扩展和提升理论知识与实践动手能力。线上讨论话题包含基础性、扩展性和研究性三个层次[3]，其中，基础性讨论话题围绕基础知识，帮助学生完成自主学习，主要在group study中完成；扩展性讨论话题就实验内容进行提升和拓展，培养学生知识迁移能力；研究性讨论话题以学习生活和社会生活中获得的各种课题或项目设计、作品的设计与制作等为基本的学习载体，在教师的指导下，培养学生具有永不满足、追求卓越的态度，培养学生发现问题、提出问题、从而解决问题的能力。

图2 线上讨论话题结构图

2.2 线上实验考核机制

“疫情”特殊时期，学生们面对超长假期，难免会懈怠、自主学习动力不足，加上线上实验教学缺少面对面交流的便利性，为此，有必要对传统实验考核机制进行改革，以促进新形势下学生线上实践学习的热情[4]。在实际操作环节，线上实践教学辅助平台EduCoder 通过多测试用例实时检测代码的正确性，提供了自动代码评测的服务，方便快捷地统计学生实验完成情况及正确率。除实操部分的考核以外，在线上讨论环节，引入“参与度”和“贡献度”两项激励指标[5]，将学生参与讨论的“数量”与“质量”纳入考核范畴，同时，设置“小组积分”，在各小组形成组间竞争的机制，有效激励学生积极参与线上讨论和学习，从而促进线上实践教学效果。

3 “EduCoder+直播”的梯度渐进实践教学过程中的注意事项

疫情背景下，绝大多数教师和学生被动适应在线教学，为了顺利完成线下实践教学向线上实践教学的过渡，“EduCoder+直播”的梯度渐进实践教学实施过程中应注意以下问题：

（1）线上实践教学不同于在校课堂实验的真实体验，学生在实验过程中遇到问题，不能及时给予指导，因此需要加强group study 中的生生交流和直播阶段的师生交流，及时解决实验过程中遇到的问题，尽可能减轻线上实验带来的孤独感。

（2）程序设计课程受其课程特点影响，不同学生的基础差异造成其接受程度差异较大，容易形成两极分化，因此，在分配小组成员的时候，每个小组尽可能安排不同层次的学生，在group study 过程中，展开激烈讨论，互帮互助，增强其协作学习，培养团队合作精神。

（3）“EduCoder+直播”的梯度渐进实践教学重点在平时，在设计考核方式的时候，应强调学习过程中的日常表现，重点考查通过EduCoder 平台完成实验情况，及group study 和直播大讨论中的贡献度和参与度。

图3 线上实验考核模块图

4 结语

新冠疫情背景下，为实现“停课不停学”目标，各高校迅速开展全面线上教学模式。在工科课程教学中，实践环节对于教学质量有着决定性影响，然而，程序设计类课程的实践教学在新的教学模式中效果不甚理想。因此，在全面线上教学中，对程序设计类课程实施“EduCoder+直播”的梯度渐进实践教学刻不容缓。这种分层次、分梯度设计实践教学内容、形式与考核的教学方式，对于缺乏实体课堂的线上实践教学，从质量层面上保障课程理论教学和整个课程目标形成了有效支撑，缓解了全面线上教学中重理论轻实践的现象。