混合式教学模式在程序设计类课程实验教学中的应用研究

魏妮妮

摘  要：针对程序设计类课程实验教学中学生普遍编码能力差、任务完成度低、自主学习性差、学习兴趣低等问题，将混合式教学模式应用于程序设计类课程的实验教学中。设计了一种通用的实验课程混合式教学一般模式，并以JAVA程序设计课程开展实证研究。实践结果表明，混合式教学能够更好的实现课程目标、提升教学效果、引导学生自主学习、增进师生感情，为程序设计类课程实验教学模式改革提供了新的思路。

关键词：程序设计类课程;混合式教学模式;实验教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2021）08-0101-04

Abstract： Aiming at the problems of poor coding ability， low task completion， poor self-learning ability and less learning interest in experimental teaching of programming courses， a hybrid teaching model is applied to experimental teaching of programming courses. A general model of mixed teaching for experimental courses is designed， and an empirical study on JAVA programming courses is carried out. The practice results show that the hybrid teaching can better achieve the course objectives， improve the teaching effect， guide students to study independently， and enhance the relationship between teachers and students， which provides a new idea for the reform of experimental teaching mode of programming courses.

Keywords： programming courses; mixed teaching mode; experimental teaching

引言

程序設计类课程是计算机及其相关专业的核心专业基础课程，是培养计算机软件人才的基石。通过这类课程的学习，学生应使用计算机思维去思考问题，并能够编写计算机程序去解决实际存在的问题。该类课程的实践性很强，学生必须通过上机操作才能巩固课堂教学的理论知识。通过上机实践可以检验程序的正确与否，可以改善编写程序的质量，提高编写程序的能力，也是对学生理论知识学习掌握情况的评判。同时实践环节的开展能够培养学生的创新意识和团队协作精神。

目前我院程序设计类课程实践活动主要是在实验室开展，授课教师会根据理论课学习的知识点布置相应任务，学生上机进行编程实现。在多年的一线实验教学中发现，采用这种传统的实验教学模式学生整体的任务完成度非常低，代码编写能力很差，同时学生学习程序设计语言的积极性不高。针对一些涉及知识点单一的任务还有部分学生可以独立完成，但是大部分学生都要在老师的大力指导提醒下才能够完成任务，自主学习能力很差。针对综合性涉及知识点多的任务，有很多同学在拿到编程任务后往往觉得无从下手，甚至部分同学长期处于沉思状态，学生之间缺少讨论和互动，协作能力很差。这些情况说明根本没有掌握程序设计的要领，课程的教学没有实现根本目标，实践教学环节没有起到应有的作用。为了改变我院目前程序设计类课程实验教学的现状，在程序设计类课程实验教学中采用了混合式教学模式，借助于“玩课+实验楼”平台开展混合式实验教学，力求构建一种适合于程序设计类课程实验教学的混合式教学模式。

一、混合式教学

混合式教学模式有效的融合了传统的课堂教学与新型在线学习的优势，使用其教学的目的是使教师的教学效果与学生的学习效果都能够达到最优化。2015年的新媒体联盟的《地平线报告（高教版）》提出了在未来五年将会影响乃至加快高等教育技术应用的六大趋势[1]。报告中提出的短期趋势为混合学习的广泛应用，学习空间的重构。2017年2月美国新媒体联盟推出的《地平线报告（高教版）》中再次明确指出混合式学习的设计与应用将是未来高等教育发展的重要趋势之一[2]。混合式教学的开展与实施并不是将传统的面对面教学与各种在线数字化教学资源进行简单叠加，而是学习理论、学习环境、学习方式、教学模式、教学媒介等多个要素的有机融合。随着移动互联网络的发展和智能终端设备的普及，出现了多种混合方式，如基于移动学习环境的混合;基于移动智能终端的混合;基于社交媒体的混合等。目前混合式教学主要运用于高中语文、英语和物理的课堂教学，开始慢慢渗透至高校英语、生物、计算机、数学等课程的教学工作中，并从理论教学延申到了实践教学。国内已有不少高校教师对混合式教学在实验教学的应用开展了相关研究，文献[3-4]中提出了基于微信公众平台的混合式教学模式在物理实验课中的应用研究;文献[5]探讨了基于雨课堂的混合式实验学习教学模式的实施;文献[6-8]提出基于SPOC的混合式实验教学研究。文献[9-10]提出了基于MOOC的混合式教学开展。本文基于“玩课+实验楼”网络教学平台， 探讨与构建一种适合程序设计类课程实验教学的混合式教学模式。

二、基于“玩课+实验楼”的程序设计类课程实验教学混合式教学模式

“玩课网”是以培养学生能力为目标的院校交互式

翻转课堂教学平台，具有PC端和移动端两个版本。对于普通用户，“玩课网”可以提供各类优秀课程供学习。对于签约学校的师生，玩课网以线下课堂互动和线上微课教学相结合。教师利用PC端上传制作的微课及其它学习资源，学生可以进行线上学习。该平台可实现线上及线下的师生互动、课程测验、分数考评，并能将线上学习纳入教学考评体系。“实验楼”正式成立于2014年，为企业、高校提供简单易用的IT在线实训方案。其采用开放的“在线实验”平台，为学生及在职程序员提供程序编写、测试、维护等最新的IT技术方面相关实践课程。

针对程序设计类课程实验教学中存在的问题， 遵循“以能力培养为本位，以提高代码编写能力，教师起引导作用”的原则，结合移动互联网络技术的发展，借助于“玩课+实验楼”平台实施混合式教学，混合式通用实验教学模式设计如图1所示。

该混合式实验教学模式主要由课程的前期分析、教学资源设计、教学活动设计和学习评价设计四个部分组成。前期分析阶段主要由授课教师来完成，通过分析课程的基本情况，以此来确定该课程能否实施混合式教学。前期分析主要是由教师来完成，授课教师需要对程序设计类课程实验教学的现状进行分析、对学习学生的学情进行分析、对实验课程的学习内容分析，以及对BL学习环境进行分析。教学资源设计是混合式教学模式的重要组成部分，其质量直接影响到学习者的学习态度和学习效果。本研究以JAVA程序设计课程为例进行了课程资源建设，这里的学习资源主要指的是教材、参考书以外的线上资源，包括微视频、PPT、电子文档资料、程序案例、知识点测试题及网络学习资源等。学生主要使用这些线上资源进行课程知识的巩固和复习，并在实验课前自主完成教师发布的实验编程任务单。

教学活动设计是整个混合式教学模式的核心部分，分为课前线上、课堂线下和课后线上三个阶段，课前线上阶段学生根据教师发布的编程任务单在实验课前完成部分编程任务，学生之间可以进行线上讨论，教师统计学生编程完成情况为后续课堂线下教学的开展提供依据。课堂阶段在多功能云实验室完成，教师对课前学生编程中遇到的共性问题及疑难问题进行讲解，讲解后布置课堂编程任务，学生采用小组协作学习方式对教师布置任务进行讨论实现，并现场展示编程效果，师生讨论互评。课后线上阶段学生会在平台上对学习情况进行反馈，教师利用平台发布编程作业及任务，学生利用在线实验平台实验楼进行在线实验，以此提高代码编写能力，同时教师会定期进行线上答疑，并在线上进行编程作业批改。这种混合式的实验教学活动设计有效的提高学生的学习兴趣、加强了学生自主学习能力，增强了师生之间的互动，从一定程序上提高了学生的代码编写能力。学习评价是教学的一个重要部分，通过多元化的评价方式可以有效检验学习效果，并能够对教学进行总结反思。混合式教学模式学习评价设计需要考虑到线上与线下的各个阶段，线上考虑学生自主学习时间和进度、学生提交作业次数和质量、学生参与讨论情况等;线下考虑学生的签到率、小组协作贡献度和参与度等。学习评价注重过程性考核，其中过程性学习占70%，期末考试占30%。过程性评价中签到成绩占10%，利用平台自主学习占10%、线上编程作业完成情况占10%、課堂表现占20%、完成线上实验占20%。

三、JAVA程序设计混合式实验教学实施效果分析

JAVA程序设计语言课程是我院计算机及相关专业开设的一门必修课程，通过课程学习使学生能够全面掌握面向对象程序设计编程的基本方法和技术， 掌握数据库应用程序的设计方法，为企业级应用程序开发打下基础，同时提高学生的动手实践能力。我们在选取2018年秋季学期我院计算机科学与技术专业的2个班的实验课进行混合式教学开展，其中计科本171班（47人）为对照班，计科本172班（45人）为实验班。

（一）混合式教学问卷调查分析

我们在整个学期分别对实验班和对照班进行了四次问卷调查，每4周进行一次，问卷主要内容包括课程学习兴趣、实验内容安排、教学活动设计、代码编写能力、实验任务完成情况、小组协作能力、自主学习能力、师生沟通互动等十个方面。四次共发放出368份问卷，回收366份，问卷回收率达到99.5%。我们选取实验教学中重要的6项指标进行对比分析，分析结果如图2所示。

在6项统计结果的对比中学习兴趣表现最为突出，对照班有21.3%的同学对JAVA程序设计有很高的学习兴趣，而实验班46.7%的同学对JAVA程序设计有很高的学习兴趣，实验班比对照班提高了2倍;对JAVA程序设计兴趣度较差的对照班有12.8%而实验班仅有6.7%，实验班比对照班降低了50%。在编码能力方面具有很高代码编写能力的对照班有10.6%，而实验班有20.0%，实验班比对照班提高了将近50%;编码能力差的对照班有38.3%，而实验班仅有15.6%，实验班比对照班降低了50%。在任务完成情况中其中能够非常好的完成教学布置任务的对照班有12.8%，而实验班有46.7%，实验班比对照班提高了3倍;任务完成情况差的对照班有40.4%，而实验班仅有6.7%，实验班远远低于对照班。在教学方法方面认为这种教学方法好的对照班有49%，而实验班有77.8%;认为教学方法差的对照班有14.9%，而实验班仅有6.7%，实验班比对照班降低了60%。在自主学习指标中具有较高自主学习能力的对照班仅有10.6%，而实验班达到31.1%，实验班比对照班提高了2倍;自主学习习能力差的对照班有46.8%，而实验班仅有11.1%，实验班仅为对照班的25%。在师生互动方面认为互动效果很好的对照班为17%，而实验班为35.6%，实验班为对照班的2倍，认为互动效果差的对照班为36.2%，实验班为11.1%，实验班仅为对照班的1/3。对比较为明显方面具体分析如图2所示。综上分析，JAVA程序设计课程中应用混合式教学模式，无论从学习兴趣、编码能力、任务完成度、自主学习能力、师生互动、协作能力方面都有明显提高。同时在教学方法、教学设计等方面相比传统教学模式也有一定的优越性。

（二）混合式教学定性分析

在对四次问卷调查结果进行统计分析的基础上，我们用期末考试的试卷成绩来进行定性分析。考试形式采用机考，题型采用计算机等级考试模式，有程序填空题，程序改错题和编程题，每道题均需给出运行结果截图。在18年秋季的期末考试中对照班和实验班使用同一套上机试卷进行测试，试卷批改采用第三方形式。对照班和实验班的试卷成绩如表1所示。

从对照班与实验班的考试成绩来看，对照班的优秀率为6.4%，实验班的优秀率为31.1%，实验班提高了近5倍;实验班中80分以上的达到了64.4%，而对照班80分以上的仅有25.5%;实验班中70分以上达到了80%，而对照班70分以上的仅为48.9%;不及格率方面对照班为23.4%，而实验班仅为4.4%，对照班不及格率是实验班的6倍。通过以上考试数据对比说明，在C#程序设计课程实验中采用混合式教学模式与传统实验教学模式相比能够有效的提高学生的学习效果，具有一定的优越性。

四、结束语

本文针对程序设计类课程实验教学目前存在的问题，设计了一种基于混合式教学模式的程序设计类课程实验教学通用模式，并以JAVA程序设计课程进行了混合式教学实践。实践结果表明混合式教学模式相比于传统的教学模式能有效提高学生学习程序设计语言课程的兴趣、提高代码编写能力、提高任务完成度、提高学生的自主学习能力及团队协作能力。同时能够增强师生之间的互动，有效改变我院程序设计类课程实验教学现状。

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