“432”教学模式在程序设计课程中的应用

顾洪博 杨 永 吴雅娟 杨王黎

（东北石油大学计算机与信息技术学院，黑龙江 大庆 163318）

为了培养适应当前经济和社会发展的创新人才，计算机技术成为当代大学生必须掌握的一门技术。[1]针对目前高校的大学生学习计算机程序设计课程的实际情况，开展计算机程序设计课程教学模式研究和改革，提出了一种基于云平台的教学模式的构建，对计算机公共基础课程的教学改革和人才培养模式的创新起到了积极的促进作用。

一、现状

目前高校普遍开设的计算机程序设计课程，是一门重要的基础课程。针对非计算机专业大多开展的是C/VB/VFP 程序设计和Python 程序设计。这些程序设计课程目前的各种教学大多集中在程序语法基础讲解，不管是理论课堂、直播课堂、微课课堂，还是视频录播都是从基础开始，集中训练程序的思维，同时用实验课教学来进行辅助。实验教学和实践是以编写代码为目的进行语法训练，设计训练。这种教学方式能夯实学生学习语言的基本功，但是却容易忽略了问题分析、算法设计和程序测试与调试等重要过程。

在日常教学活动中，教师的教侧重在语法、原理、演示示例；学生的学侧重在背语法、调试程序。这些程序都是结合教学进行设计的，比较经典。但是，往往脱离了生产实际。而且目前教学常态是学生上课能基本听懂，但下课自己调试程序的时候，尤其是碰到实际问题不知道从何下手。如果碰到一个新问题，学生往往不知道如何去分析、设计和实现。这就说明大多数程序设计课程的教学模式没有侧重实验和实践能力的培养，然后也暴露了程序设计思维不全面的问题。针对这样的现状，各种高校程序设计的教改方法开始设计。例如“案例法”“项目法”“任务驱动法”“层次法”“计算思维法”等等。[2]这些方法在一定程度上的确解决了目前计算机程序设计课程教学中存在的学生学习兴趣不足、水平差异明显、教学方法单一等诸多问题，[3]也能从课堂教学和实验教学两个方面进行改善，教学效果有明显好转。随着互联网+，云计算，云平台，MOOC等先进技术和智能化手段的日新月异，计算机程序设计课程的教学方法也要有所改善。经过多年教学实践和总结，提出一个基于云平台的“432”教学模式的构建，并在教学实践中进行应用，效果比较明显。

二、“432”教学模式

云计算技术以及大数据技术的迅猛发展，使得在线学习的实施比以往具有了更多的便利条件，资源更新更便捷、实时沟通更方便、系统稳定性更强大，平台灵活度更多样。[4]“432”教学模式是“四种学习手段、三种教学方法、两项合作应用”的简称。这个教学模式来源的基本思想就是以学生的学为起点，以学生完全掌握程序设计技巧为当前终点，以教师的教为助力，结合各种教学手段和先进技术进行全方位、开放式的学习。教师为学习的引导者、合作者，学生为学习的主动者、探索者，学习平台为教学的支持者的一种教学模式。从学生方面而言，学生在自主的、集中的、探究的、扩展的方式下学习，在与同学或者老师的合作交流中答疑解惑。从内心激发学生的学习兴趣，变被动学为主动学。实践证明这种方式能真正提高学生学习的积极性和自主性，充分发挥学生的潜能，让学生从“学会”到“会学”，为学生的终身学习打好基础。学生学习手段的多样化可以促进学习。

1.四学

四种学习手段是指学生在教学平台的学生手段，分别是：自由学习、集中学习、主动学习和扩展学习。

（1）课前进行的预先学习——自由学习。对于学生而言，学习只是促使提前思考，提前准备，是学习的热身。预先学习的好处就能避免学生在上课时成为毫无准备的听众，跟着老师盲从的学习，对这个知识点基本上是有所了解，而不是一无所知。这个学生端的设置也要与教师端进行关联。因为学生的层次是不一样的，每名学生能学些什么、学到什么、学到什么程度、学着有什么问题，需要进行掌握，这就可以通过教学平台进行跟踪和汇总。教师及时通过教学平台了解学生在学习中暴露出的各种问题，汇聚的各种情况和学生学习后的状态，这些都可以在后期教学备课中进行整理和使用，进行备课指导和教学规划。

（2）课中进行的及时加强和巩固——集中学习。对学生而言，自由学习后，再由教师进行各种方式的讲解，梳理知识点，构建知识图谱，这是整个学习的关键。学生可以通过课堂讲授来集中学习，也可以通过直播课堂进行反复学习。这与原来的教学模式十分像，毕竟改革不是全部丢弃原有的方式。这些集中学习能在主管上进行引导和客观上进行督促，十分有必要，而且也让学生有一种正在学习的感觉。

（3）课后进行的认真复习、合作中的查缺补漏——主动学习。程序设计课程以实践为主，让学生自己学习，容易陷入一个自闭、无力的怪圈。如果和同学合作，既能促进学习，又能相互帮助。这就是主动学习。结合教师平台的资源，进行答疑解惑；结合项目小组的情况进行合作分工；结合自身学习条件进行取长补短，这都是主动学习需要进行的。以往学生写作业不及时、设计实验不认真，这是他自己学习的事情。现在，在一个项目小组中，不如因为自己的不努力、不认真可能会影响其他成员，这就是一种督促，来自同学间的督促。

（4）在项目中深入学习——扩展学习。程序设计课程里，语言的基础的学习结合程序的设计只是表面的学习，我们要通过项目应用深入到实际案例中。通过身边可见的、有趣的项目规划来引导学生进行深入学习和探索。这样既能提高学习的兴趣，又能加强学习的动力。比如，学习了循环语句，就可以开发一个“幸运小程序”或者类似“猜猜看”的程序。学习了各种常用控件，就可以实现一个类似系统里自带的“科学计算器”的开发。这就让学生觉得原来设计程序和实际生活十分接近。学习了驱动器控件，就可以开发一个打开的小程序。学习了数据库连接控件，就可以开发一个班级学生管理系统，应用到实际生活中。还有的诸如：电子相册、记事本、画图工具，甚至挖雷、贪吃蛇等小游戏都可以开发。这样把学到的知识融会贯通，学生通过平台的学习，能够掌握实践知识，然后进行有兴趣的合作是检验学习效果的基本标准。

2.三教

三种教学方法是对课程中教师教学手段的总结，分别是：课堂教学、直播（视频）时刻、答疑课堂。

（1）针对课程进行的集中教学——课堂讲授。对学生自由学习反馈的信息进行课前备课准备，然后让学生在集中学习中进行课堂讲解。这就是一个教学模式的改革，实时更新，及时反馈。以往教学中都是按照教学日历进行设计和讲解。教师沿着日历走，往往不能顾及学生的实际接受能力，使得学习效果十分不理想。现在，通过教学平台的反馈，教师能了解学生在自由学习中的问题，集中进行处理，反馈给学生，进行及时解答。然后，集中教学进行时，学生在态度上可以引起重视，在内容上可以进行系统学习，在形式上可以进行引导学生学习。

（2）针对不同学生进行不同管理——直播或者视频时刻。这是对集中教学的一个补充。课上教学如果没有听懂，或者存有疑惑，可以进入直播时刻。这里是老师录制的一些视频或者一些直播视频，可以在传统课堂之外进行线上教学。课上时间毕竟有限，延伸到课外可以进行无限的教学。当然，考虑到老师的工作量，可以进行一些视频的录制，这样可以方便学生和教师。

（3）传道授业和解惑——答疑课堂。主要是针对所有学习过程中进行答疑。可以是自由学习中的基本语法问题，也可以是集中学习中的结构问题，或者是扩展学习中的深度问题。答疑的方式可以由线上线下两种手段。

3.两合作

两项合作应用是指：小组合作和项目合作。这在平台上是教师针对学生端进行的设置。小组合作不仅能促进合作精神的养成，还能延伸到项目合作：以完成实际项目为目标，进行课程的深度学习。

（1）小组合作。这里学习小组的划分，可以采取学生自愿的方式，也可以采取以强带弱的方式。有负责人进行督导，有成员进行互助，一起完成学习。教师备课中刻意引导学生进行小组合作，然后一起开发、设计和学习。这在教学平台上进行关注和引导。教师教授的是理论知识，刻意培养的是学生的思维能力和合作意识。教学促进理论学习，合作能促进实践学习。

（2）项目合作。教学平台采用项目研究、课题策划来巩固所学的知识。与小组合作相比，项目合作需要教师的技术指导和技术跟踪。主要是学生在教师的引导下进行小组项目开发和实际问题的应用研究。

教师的备课和授课就不单单体现在讲授理论知识和课本知识。掌握学生的学习动态和学生的学习心理，需要教师本身要有极大的责任心和使命感。为此，构建了一个教学平台来帮助教师进行教学设计。

三、平台设计

云平台是一种流行的网络运营方式，能够使用用户提供多元化的虚拟资源，具有实时动态和随意伸缩的特性。[5]基于云平台的“432”教学模式的构建，主要分为两大模块。第一个模块是智慧教学平台，主要是针对教师端进行设计。其中，教学管理系统是教师对整个平台进行管理的系统；教学设计系统依照学生学习表现系统反馈的信息进行课前的备课。教学规划系统是针对学生在整个学习中的具体情况进行规划和设计。资源共享系统是教师为学生自学和课下学习提供的各种教学资源，例如，教材、PPT、习题、视频、作业库、测试试卷等。项目拓展系统是依照规划的内容引导学生进行项目学习后，进行实际扩展和应用。直播（课堂）系统是课堂授课的一种方式，可以是直播或者录播或者是课堂讲授。教学答疑系统是针对整个学习过程进行答疑解惑的系统。第二个模块是智慧学习平台，主要是针对学生进行设计。其中，学习规划系统是学生在学习一定阶段后，进行实际的规划和设计，主要针对小组项目进行。学习情况反馈系统是考察学生在学习中的各种反馈，主要是针对各种知识点的感知系统。学习表现系统是学生在整个学习中的表现，通过记录直播的时间、视频的播发率、作业的完成情况和测试的合格率、项目的介入程度等表现，来确定学生的学习态度和过程。直播课堂学习系统是学生通过平台进行集中答疑解惑过程。资源共享系统主要是学生下载和享用教师的资源，当然，学生也可以分享自己学习中的一些经验。小组合作系统是进行项目设计和小组合作的一个系统，学生参加小组后进行集体设计，实时记录项目完成情况等。

四、实施效果及分析

在平台上进行教学，实施效果不错。例如，上学期的VB 程序设计课程中，利用教学平台得到的知识点的学习情况，如表1 所示。可见，在所有知识点中，大部分都是由集中学习得到，但是，自主学习学的好的，集中学习也好。从表1 可以看出学生可以通过不同的方式进行学习。

表1 知识点完成情况

期末考试后，拿出一个班的成绩进行分析。整理这个班的期末成绩如下图1 所示。从图中可以看出，教学模式以集中学为主体，以自由学和主动学和扩展学位辅助。数据分析可以看出，成绩比较高的基本上都各阶段学习十分完整的。图1 中左上图的是按照综合成绩排序，右上图的是按照自由学成绩排序。可以看出，自由学进行不好的，导致其集中学习也受到影响，从而在主动学和扩展学中都不是十分完善。左下图是按照集中学排序，右下图是按照主动学排序。可见集中学成绩与整体成绩十分密切，主动学习的学生其他成绩也可以。

图1 平台期末成绩（总成绩、自由学、集中学、主动学）

依照多年教学经验进行实践和总结，这种教学模式的构建，使用效果很好。当然，这个模式也存在一定的缺点，比如，依照教学模式的改革，需要健全课程整体的评价体制和评价方法。