基于课堂派和PTA的混合式教学实践与探索

何颖刚 郑如滨 叶晓红 夏丽丽 王宇

摘  要：针对新工科建设对人才培养的需求，基于课堂派和PTA双平台，对C语言程序设计课程展开混合式教学改革。利用课堂派平台丰富的教学资源、教学工具，结合PTA平台的OJ系统优势，设计课前、课中、课后混合式教学模式，训练和提高学生程序设计能力和计算思维能力。实践表明，基于课堂派和PTA平台的混合式教学模式能有效激发学生学习兴趣、增强学习主动性和积极性，显著提升教学效果、教学质量，为今后其他程序设计类课程改革的探索提供有价值的借鉴。

关键词：混合式教学;课堂派;PTA;C语言程序设计

中图分类号：TP39;G642            文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）23-0183-04

Practice and Exploration of Blended Learning Mode Based on Ketangpai

and PTA Platform

HE Yinggang1， ZHENG Rubin2， YE Xiaohong1， XIA Lili1， WANG Yu1

（Chengyi University College， Jimei University， Fujian  361021， China; 2.College of Computer Engineering， Jimei University， Xiamen  361021， China）

Abstract： According to the requirements of talent training in the construction of new engineering， based on the dual platforms of Ketangpai and PTA， the blended teachihng reform of C language programming course is carried out. Making use of the rich teaching resources and teaching tools of the Ketangpai platform， combined with the OJ system advantages of PTA platform， design the blended learning mode before， during and after class， train and improve students’ programming ability and computational thinking ability. Practice shows that the blended learning mode based on Ketangpai and PTA platform can effectively stimulate students’ learning interest， enhance their learning initiative and enthusiasm， significantly improve teaching effect and teaching quality， and provide valuable reference for the exploration of other programming course reform in the future.

Keywords： blended learning; Ketangpai; PTA; C language programming

0  引  言

隨着人工智能、大数据、物联网等新一轮科技和产业兴起和发展，加快培养新兴领域工程科技人才势在必行。近年来教育部大力推进全国高校“新工科”建设，2017年2月18日，教育部在复旦大学召开了高等工程教育发展战略研讨会，会议达成了“复旦共识”[1]。2017年4月8日，教育部在天津大学召开新工科建设研讨会，发布了“天大行动”[2]建设行动路线。2017年6月12日教育部发布《新工科研究与实践项目指南》，指南中要求以一流人才培养、一流本科教育、一流专业建设为目标，以实施“卓越工程师教育培养计划2.0版”为抓手，把握工科的新要求、加快建设发展新兴工科，持续深化工程教育改革，培养德学兼修、德才兼备的高素质工程人才[3]。新工科建设要求高校更新人才培养体系，探索和建设新的课程结构、新的教学方法、新的教学内容。

C语言程序设计课程是软件工程专业基础必修课，课程目标培养学生良好的程序设计技能和计算思维能力，培养分析和解决实际工程问题能力，并为后续专业课程的学习打下良好的基础。因此，研究和探索新的课程教学和方法，提高课程学习效果，对于新工科背景下的软件工程专业建设具有重要的意义。

慕课MOOC（Massive Open Online Course）即大规模开放在线课程，是一种教育受众面广（大规模）、开放的、基于互联网技术的在线课程[4]。众多高校教师不断在探索基于慕课的新教学模式，例如，李娟、高丽平[5]在教学实践中提出“SPOC+OJ系统”的混合教学模式，实现了“翻转课堂”，提高了学生学习兴趣和学习效果。王达、张坤[6]等将雨课堂应用于数据结构课程教学中，设计三段式导学模式，提高了教学质量。李颖[7]等基于“超星学习通”APP，探索了混合式教学改革，也取得了不错的教学效果。

本文通过在C语言程序设计课程中引入课堂派互动教学平台和浙江大学自主研发的OJ系统——PTA，实现混合式教学。利用互联网思维重构教学方法、贯通教学过程，通过OJ系统竞赛式程序设计实验激发学生学习兴趣，培养学生自主学习能力，提高教学效果和学习质量。同时，基于双平台的教学架构解决了传统教学方法单一、实验过程监控不足、成绩评价体系简单等问题，对提高教学效率、提升教学效果具有积极的意义。

1  课程教学现状

C语言程序设计课程是一门理工科类专业均开设的专业基础课，课程知识点繁多、教学难度大，同时具有很强的实践性要求。课程对于培养学生计算思维能力、逻辑思维能力、问题求解能力和基本编程能力具有重要的影响。传统的课程教学主要在课堂内完成，以教师讲授、操作示范、学生练习、教师辅导为主要形式[8]。传统教学模式存在“重知识、轻技能、重语法、轻思维”的弊端，课程之间无法达到无缝衔接[9]。难以培养学生建立编程思想、难以把实际问题转化为数学模型、难以应用解決实际问题[10]。单一的教学形式和枯燥的理论讲解，难以调动学生学习的积极性。教师在教学过程中花费大量的时间，却无法有效提高学生学习兴趣。学生虽然学习了语法规则和一些算法，但是遇到实际问题或复杂问题，依然无法编程解决。此外，传统的实验课上教师需要面对的是几十位学生。由于学生学习能力存在差异，实验过程中常常会遇到很多问题，需要老师帮助调试和知道。因此，实验课上教师工作量巨大，常常为了个别学生的程序调试、查错，而耽误了对大多数学生的辅导。传统的教学方法已经不能满足新工科建设对于课程的要求，课程的教学模式需要进行改革。

2  基于课堂派和PTA平台的混合式教学模式设计

课程组在课堂派和PTA平台上建设“C语言程序设计”在线课程和在线实验，并在我院软件工程专业本科生开展双平台混合式教学改革实践，混合式教学模式设计如图1所示。借助图中左右两侧的课堂派和PTA双平台，将课前、课中、课后学习过程有机联系起来，开展灵活和高效的教学过程，基于课堂派和PTA平台的混合式教学模式如图1所示。

（1）课前预习。课程组首先根据工程教育标准，将课程知识点和能力要求，细分到每节课程的授课内容中，针对能力要求，分为理解、掌握、运用三个层次，然后根据知识点和达成目标，编排预习视频、课堂互动课件、PTA实验题目集和课后练习等。课前通过课堂派向学生手机微信推送预习任务，并统计预习人数、任务完成数等数据。

（2）课中学习与实践。教师首先进行30～40分钟的知识讲解，讲授核心内容，并通过课堂派抢答、互动答题、随机点名答题等功能，与学生进行翻转课堂互动教学。然后在PTA平台发布约30分钟的实验任务，实验任务题目由易到难、层层递进，从基础语法到设计算法让学生在分析问题、设计算法、代码实现的循环实践过程中，不断编程、调试、改进，逐步掌握理论、语法，培养程序设计思想和计算思维能力。

在学生编程的同时，教师通过如图2所示的PTA平台代码提交列表查看功能，可从题目和学生两个维度，实时监控学生提交代码的次数、代码测试通过与否、获得分值、代码运行状况等等。通过对代码质量的监控实现对学生编程技能的客观评价，使得教师能够把握班级每位同学的学习效果。PTA平台OJ系统对于代码提交运行结果，分为“编译错误、部分正确、格式错误、运行超时、运行时错误、答案正确等多种类型，教师通过点击学生提交的错误代码，还可发现普遍存在的问题，汇总和分析后，在辅导和答疑阶段进行统一说明，从而提高课堂答疑的针对性，实现对全体同学的有效指导。

课堂教学最后阶段，教师对OJ习题进行约15分钟的讲解和答疑。通过如图3所示的PTA平台的习题集“排名”功能，教师可了解学生对题目解答进度和得分情况，将精力放在针对难点的评析，提高课堂效率。通过排名页面，教师还可以发现学习懈怠同学，并进行督促。此外，排名功能提供了一种模拟ACM竞赛的场景，由于每道题目具有测试点，通过测试点可获一定分值，提交代码后，学生可实时看自己的排名，并籍由排名高低可获得参加竞赛般的满足感，进而提高学习的积极性。

（3）课后练习巩固。教师通过发布课堂派自测、PTA作业，让学生对课堂知识进行巩固。借助PTA平台试卷分析功能，教师可以从知识点得分、得分率分布、人数分布等多个维度，掌握学生对该次课程知识点掌握情况，并为后续课程的改进和开展，进行合理的规划。

3  C语言程序设计课程建设

3.1  课堂派平台课程资源建设

课堂派是由北京爱课互动科技有限公司开发的一款在线课堂管理平台，集在线直播教学、课堂互动、实时测评、协同备课、作业和练习、成绩管理、教学数据分析等多重功能为一体。目前，全国包括北京大学、中国人民大学、复旦大学、厦门大学等6 000多所学校正在使用“课堂派”[11]。基于课堂派的教学活动组织安排，主要集中于课前和课后阶段。课前，教学小组教师根据教学大纲和要求，精心选取省级精品课程配套教材。详细制定教学计划，设计编排每节课知识点，制作教案和互动课件，并通过课堂派题库功能，按照章节和知识点建设题库。在线课程资源如图4所示，包含课程简介、互动课件、题库、参考资料、课堂录像、作业、试卷、互动答题等等。

3.2  PTA平台课程资源建设

Online Judge系统（简称OJ）是基于网络技术的在线测评系统，最初在ACM-ICPC国际大学生程序设计竞赛中用于自动判题。国内不少大学均建立或开发自主OJ平台，其中运用最广泛的OJ系统属浙江大学PTA平台。程序设计类教学辅助教学平台（Programming Teaching Assistant， PTA）是浙江大学国家级程序设计系列课程教学团队与网易公司、杭州百腾教育科技有限公司合作推出面向高校和社会的程序自动评测、开放式的教学辅助平台。PAT平台提供了判断题、选择题、填空题、编程题和主观题等多种类型题型的支持，并可按知识点和难易度进行题目分类。在创建题目时，教师可输入题目描述、分值、难度、解题报告，并可以通过设定多组测试数据，从多方面对学生的答题代码进行验证。由于学生提交的答题代码很少一次可以通过所有测试点，因此，很多学生编程中的一项乐趣和挑战就是研究思考如何修改代码以通过所有测试点。同时，教师利用系统自动测评功能，大大减轻了批改学生代码的工作量，使得教师可以将更多的精力集中在教学上，提高课堂教学效率。

程序设计基础课程的目标重点在培养学生的程序设计能力、利用程序解决实际问题的能力。因此，在实验课前，根据实验任务和知识点，在题库中精心挑选编程题、函数题，按由易到难、由基础理论实践到工程问题解决的顺序进行组卷，从而达到循序渐进锻炼学生编程技能和计算思维能力的目的。PTA平台的创建题目集功能为教师统一备课、选题、组卷提供了极大的帮助。此外，教师可使用分享码，将题目集分享给同课程组教师，从而实现教学小组备课、资源共享，极大减轻教师工作量。

3.3  课程考核评价方式

基于双平台的课程教学方式需要与之相匹配的考核方式。考察教学改革成效，应当从课程全过程分析学生每次课堂学习效果、实验作业成绩。传统课程考核方式以期末考试为主，缺乏对过程性、形成性的评价。使得学生依赖于考前进行突击复习，死记硬背语法格式等，没有真正形成程序设计能力和计算思维能力。因此，设计基于全要素、过程性的教学考核方案也是本次课程改革的重要目标之一。本次教学改革考核评价由三部分组成：期末考试占60%，实验和作业占25%，平时成绩占15%（包括考勤、课堂互动、课堂表现等等）。

4  教学效果分析

以本校软件工程专业为研究对象，采用问卷调查的形式调研课堂派+PTA混合式教学的效果。在2019和2020级班级中发放了50份调查问卷，回收有效问卷50份，调查结果显示92%的同学认为PTA程序设计实验平台对C语言程序设计的学习非常有帮助，86%的同学认为课堂派平台在增加课堂互动、提高课堂注意力、提升课堂学习质量效果显著。90%的同学认为课堂派+PTA的混合式教学，对学习的帮助优于使用单一的课程平台。实践证明，采用基于双平台混合式教学，学生的学习兴趣、学习意愿、信心和能力得到了明显的提高。同时，参加大学生程序设计竞赛的人数和获奖等级逐年提升。

5  结  论

相比于传统教学模式和使用单一平台教学模式而言，基于课堂派和PTA平台的C语言程序设计课程混合式教学模式实践，激发了学生学习的兴趣，提升学习效果;使得教师能够更加灵活的组织和管理教学全过程，提高了教学效率，提升了教学质量。教学模式对开展一流本科課程建设，树立课程建设新理念，推进课程改革创新有着参考意义。

参考文献：

[1] 教育部高教司.“新工科”建设复旦共识 [EB/OL].（2017-02-18）.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201702/t20170223_297122.html.

[2] 教育部高教司.“新工科”建设行动路线（“天大行动”） [EB/OL].（2017-04-08）.http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201704/t20170412_302427.html.

[3] 教育部高教司.新工科建设形成“北京指南” [EB/OL].（2017-06-10）.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201706/t20170610_306699.html.

[4] 林双泉.国内高校MOOC建设与教学的反思 [J].集美大学学报（教育科学版），2020，21（5）：49-54.

[5] 李娟，高丽平.基于SPOC+OJ系统的C语言混合教学模式探索与实践 [J].工业和信息化教育，2017（1）：53-57+63.

[6] 王达，张坤，兰义华.基于“雨课堂”的“数据结构”课程中师生互动教学模式的研究 [J].南阳师范学院学报，2021，20（1）：71-76.

[7] 李颖，郑新旺，王敏，等.“MCU原理与应用”课程混合式教学改革——基于“超星学习通”的 APP教学软件 [J].集美大学学报（教育科学版），2020，21（2）：82-87.

[8] 林忠.基于雨课堂和OJ系统的程序设计类课程教学方法设计 [J].现代计算机（专业版），2018（20）：68-71.

[9] 陈卓艳，仇丽青.基于在线开放课程+OJ的程序设计类课程教学模式探索与实践 [J].软件，2020，41（4）：282-285.

[10] 李小玲，魏建国，袁继敏.新工科背景下基于OBE的《C语言程序设计》课程建设 [J].攀枝花学院学报，2020，37（5）：103-107.

[11] 田小梅，刘汗青，余孝忠.“课堂派”网络教育平台在技校翻转教学中的实践与思考 [J].衡阳师范学院学报，2020，41（6）：35-39.

作者简介：何颖刚（1981—），男，汉族，福建漳州人，讲师，硕士，研究方向：机器学习、图像处理、人工智能。