混合式教学环境下程序设计类平台课程建设要点探索

成都信息工程大学计算机学院 彭 城 刘仕筠

当前各高校已经大量开设平台课程，该类课程主要服务于不同学科的专业基础课程。开设此类课程既要考虑面向大多数非计算机专业的学生，还需要针对学科建设需要、专业技能培养等需要。因此，程序类平台课程的建设需要明确：既是培养学生利用程序设计为后续专业课程打下基础、了解计算机工作原理，从而对计算机系统操作能力能有效控制的一门学科基础课程，同时也是利用程序设计的算法对低年级学生进行重要的逻辑思维训练的一门学科。

简而言之，非计算机专业的学生学习程序设计课程的目的是，学会怎样用计算机程序培养抽象和自动化的计算思维，而不是怎样做程序设计员。这是非计算机专业的学科基础课程与计算机专业的学科方向课程的本质区别。这一目标定位使得我们有必要对如何确立程序设计课程的教学资源、教学模式，以及培养学生树立实践能力意识等方面进行详细分析和总结。

一、混合式教学模式下构建创新性的教学知识体系

（一）平台课程的规划体系

建立学校平台课程主要是为了加强人文教育和科学教育之间的联系，旨在培养学生的基本理论和基本素质。各高校会根据自身专业特点和教学水平，在大一和大二按学科大类开设公共基础课和学科基础课，然后下设英语、数学、计算机等基础教学课程模块。程序设计类平台课程在本校的课程体系中功能位置如图1 所示。

为提高学生综合素质及为专业教学搭建好基础课程平台，平台课程设计和定位要体现人才的基本规格和全面发展的共性要求。在展现“宽入口、夯基础”的教育原则中，程序设计类课程的教学体系既要抓住将来不同专业学生的“分流培养”，也要体现低年级的“基础共性”，如“计算思维”的训练。

（二）混合式教学与平台课程的结合

混合式教学是将网络平台的在线课程与传统课堂教学进行有机融合，核心在于将学生从传统的授课“听讲”状态转换到主动“学”的学习环境中去。这里的混合包括采用新的教学模式、开设网络平台与课堂结合的学习环境、学习方法和评价方式等多方面的混合。图2 是混合式的教学元素常用的框架。平台课程要结合混合模式的教学特点，在实际的教学过程中，教师就应结合基础培养目标的要求和课程知识内容的特点，对混合式教学进行精心设计。

结合程序设计平台课程的“跨专业、重基础”的特点，在图2 中需要优化的是：选择网络平台需要2—3 个不同难度的MOOC 教学平台，课堂案例及课后作业应采用不同的案例贯穿整个课程知识点。本次Python 程序设计涉及6 个专业，分别对统计和会计专业采用了大数据分析案例；对物管和金融采用数据库操作案例；对人资及信管采用办公自动化案例。为了便于对比考核效果，课后资源及测试则采用相同的平台（PTA）进行考核，考核内容进行调整，各专业基本核心语法考核完全一致，在应用编程部分进行差异化处理。

二、构造独特的程序类课程教学模式和教学资源

适合程序类平台课程的教学模式和资源建设本着“重案例、重实践”的原则，尽量满足多学科交叉的特点，依托Python 程序设计课程重点设计如图3 所示教学架构，以及实施教学方案时设计如图4 的学习培养方案，该方案采用反馈式推进方法。

平台课程架构中，平台课程的要求和目标决定了教师的课程设计等内容，包括教学设计和配套资源设计，同时决定了如何对学生设计配套的学习方案。教师根据课程设计的教学资源和考核方式，通过对学生的实践，利用反馈效果持续优化教学设计及资源，使其更适合不同专业和系统能力的培养需要。

学生的学习方案中，“记忆”和“理解”采用课堂教学和课前的MOOC 学习及课前阅读完成；“应用”和“分析”使用贯穿的案例对课堂及MOOC 的知识点进行设计和检验；不同的渠道获取知识比例最高的方式是实践和小组讨论，因此在课程模式的设计中，我们将“应用”和“分析”作为核心的重点。

根据以上平台课程设计架构及学习模式，Python 程序设计课程实施的教学设计及教学资源主要包含以下几个方面。

（一）课前知识的自主接收

课前结合混合教学方式的特点，主要是利用教师发布的课件等资源，观看网络平台的MOOC 课程。我们采用了中国大学MOOC 站点的浙江大学课程Python 程序设计，作为课前学习视频，在课件中结合专业特色设计对应的实验项目或者案例。由于平台课程的年级及专业特点，学生此时难点及遗漏会较多，因此需要提出每次课程自主学习的要求，明确要点，布置每次自主学习需要提交的作业，准备课堂可能讨论的素材。

（二）课堂精讲及讨论互动

课堂授课分为两个部分。一是教师精讲重难点或点评，该部分时间每次授课不超过30 分钟。为了保证课前自主学习效果，教师讲解重点要匹配MOOC 学习要点，还要将内容设计到提问、作业等内容中，以督促和指导学生学习。二是学生互动讨论，该部分主要进行课堂案例实践或讨论，突出以学生为中心的教学模式，重点以学生讨论参与为主。互动方式有：小组讨论与提问、学生上台讲解、对小组设计的代码进行评比等。越是深度的互动，学生对知识点的掌握效果越好，Python 程序设计教学中，学生对算法和程序设计的优化效果越明显。

课堂讲解与设计注重“知识”与“能力”的互换，通过“知识”讲解对概念性、逻辑性较强的知识点进行讲解；“能力”则通过示范、编程等方式进行算法等逻辑思维的训练和培养，反过来推进学生理论能力的提升。平台课程尤其要强化计算思维的培养，因此理论课程的总结和反馈对于多数非计算机类专业的学生，在知识和能力的培养方面效果较好。

课堂互动以项目组为单位，以实训为平台，利用贯穿整个教学要点的项目设计，推进学生组之间的相互测试，挑选出最好的3—4 组程序，让学生讲解优秀部分以及可能的缺点，给予积极讨论的学生组综合成绩占比5%的分数，充分激发学生的兴趣。

（三）课后资源构建与学习效果评价

课后跟踪及学习效果评估是平台课程建设的重要标识，平台课程的课后资源建设尤其重要。平台课程建设结合MOOC 课程的课前学习还开展了题库建设及作业评阅和统计学生完成效果等数据的建设。按照知识分层、能力分级的原则，依次建设了Python 课程的“知识要点思维导图”“Python应用等级标注”“Python 课程作业试题库”等资源建设。

以课程资源为基础，授课过程中采集教与学的数据，进行了针对性的分析，主要包括班级能力分析、学生个体能力达成分析、教师教学效果反馈。基本架构如图5 所示。

本学年以Python 程序设计平台课程为依托，对3 个教学小班（信管181、电商181）实施了该课程平台建设混合教学方案，对另外3 个专业实施了传统教学方案，将课堂提问（讨论）打分、课后作业质量及考核等分数作为数据来源，两个模式的教学班使用完全相同的教材及作业、实践项目及试卷等，分析结果如图6 所示。

主要呈现出的特点是：采用平台课程混合教学的班次高分人数明显比传统教学班多，基础理论等知识点掌握情况差异不大，但是混合教学班次的低分段人数也明显更多。分析原因发现，混合教学班对于课前自助学习及课堂参与讨论的自我参与度要求较高，以“学生为中心”的理念更多需要学生的主动和配合，低分段的学生往往是自我约束及监督较差的学生，他们相对于传统教学班更容易在考核等环节不知所措，知识缺漏较多。这也指出了今后的平台课程建设需要加强的一个重点。

三、平台课程的建设特点

平台课程的“教”与“学”基础特征，决定了跨专业的不均衡特点。因此在平台课程的建设中，需要明确“差异化”的特点，不仅学生基础有差异，案例设计及知识也应该有差异。平台课程应继续推进以下措施。

1.以“层次化”继续开展平台课程教案和案例等资源设计，根据不同专业进行层次划分：继续对课程知识图谱进行层次划分，对学生能力考核进行分化处理，授课教案设计及实践教学等环节采用多模式、循环螺旋式推进。

2.利用PTA 类型的平台进行客观测评以及跟踪学生的学习数据，该类平台对数据聚类分析和反馈效果及时且客观，尤其是对语法等概念性知识点的掌握情况更清晰准确，能标注每个知识点的题目，能较精确地汇总不同学生的学习结果，平台的随堂测试和自动判卷等功能有利于教师和课程建设效率的提高。

3.搭建创新性的平台课程知识体系，利用知识拓扑图，挖掘跟踪学生学习的特色方法。利用案例贯穿学生学习的整个过程，从课前准备材料的检查开始进行记录，然后对课堂讨论进行评分，最后在课后利用搭建的教学资源平台进行课后作业评估，形成一条跟踪学生学习轨迹的完整方案，最终根据结果优化接下来每周次的教学设计等课程建设方案。

综上所述，Python 程序设计课程每年学习人数有800余人，为激发学生学习主动性、提升学习效果，课程组于2018 年第二学期开始启动混合式的平台课程建设工作，2019 年获得校教学工程项目批准，在课程授课中开展混合式教学，并借助浙江大学的MOOC 同步课程及教学平台PTA，课程组从教学内容设计、教学资源建设、学习效果评价等多方面进行了研究与实践。

我们努力将Python 程序设计课程混合式教学打造成一门优秀的平台课程，期望给平台类课程的长期建设提供一个可供参考的建设框架，利用传统课程结合 MOOC 平台的混合机制，摸索出一条能有效组织线上线下教学活动的路，建立科学的学习效果评价体系。

坚持以学生为中心，以学生的自主学习、协作学习、探究学习为引导目标进行课程教学设计。此次教学改革活动有效激发了学生的学习兴趣，提高了学生和教师之间的互动深度，提升了学生对知识的综合运用能力。同时，混合式教学模式对教师也提出了更高的要求，敦促教师要不断创新，根据反馈效果采用更丰富的课堂教学形式和教学案例，与时俱进，合理组织教学活动，进行学生与教师、学生与课程内容的深度互动，并充分利用雨课堂、腾讯教室等辅助教学软件，进一步提高课程教学效率和课程教学效果。