大学计算机基础“线上+线下”混合教学模式研究

2021-08-19张学波王琳李晋丽

软件 2021年2期

张学波王琳李晋丽

摘要：本文提出了一个大学计算机基础“线上+线下”相结合的混合教学方法，首先基于BOPPPS模型和雨课堂进行课堂教学，然后基于EduCoder进行在线实践教学，最后基于在线考试系统进行在线考核评测。在实际教学过程中，提高了学员参与课程学习的主动性，实现了教学内容的较为科学合理的评估，提升了课程教学质量和学员的计算思维能力。

关键词：在线教学;BOPPPS模型;EduCoder;在线考试系统

中图分类号：G642.0 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2021.02.056

本文著录格式：张学波，王琳，李晋丽.大学计算机基础“线上+线下”混合教学模式研究[J].软件，2021，42（02）：184-186

Research on "Online + Offline" Mixed Teaching Mode of University Computer Foundation

ZHANG Xuebo， WANG Lin， LI Jinli

（Academy of aerospace information， University of Aerospace Engineering， Beijing 101416）

【Absrtact】：This paper proposes a hybrid teaching method of "Online + Offline" for university computer foundation. Firstly， classroom teaching is based on BOPPPS model and rain classroom， then online practice teaching is based on educoder， and finally online assessment is based on online examination system. In the actual teaching process， the initiative of students to participate in the course learning is improved， the scientific and reasonable evaluation of teaching content is realized， and the teaching quality and students' computational thinking ability are improved.

【Key words】：online teaching;BOPPPS model;Educoder;online examination system

0引言

大學计算机基础课程是部队院校面向生长军官所有本科各专业学员开设的公共基础课程，其教学目标是“使学员初步具备运用计算工具解决实际问题的能力，培养信息素养和计算思维。”[1]

鉴于现阶段国防和军队建设对生长军官本科信息技术基础的要求日益提高，尤其是工科各专业领域对计算机技术的依赖性越来越高，我们在现有大学计算机基础课程的教学理念、教学方法、教学内容研究的基础上，研究应对疫情开展“在线”教学新形势新要求，探索出一条“线上+线下”相结合的混合教学模式，提高学员学习大学计算机基础课程的浓厚兴趣与参与度，通过平台“在线”统计优势提升课程形成性考核成绩统计的客观性和准确性，丰富学员计算思维培养的方法和手段，从而大幅提升大学计算机基础课程教学质量。

1基于BOPPPS模型和雨课堂的课堂教学

课堂教学处于整个教学工作的主体地位，课堂教学质量直接影响着教学质量和人才培养质量。BOPPPS教学模型起源于北美，是一个强调学生参与和反馈的闭环教学过程模型，其理念是“以学生为中心，以产出为导向”，围绕教学目标设计教学活动和评价机制[2]。其教学过程分为如下6个步骤[3-4]：

（1）导入：通过讲故事、播放视频、提问题、内容回顾等方式吸引学员兴趣，让学员快速进入学习状态。

（2）产出：明确学员的课堂学习目标，即学到什么知识、掌握哪些技能，使学员带着目的去学习。

（3）前测：通过提问、小测试、问卷调查、头脑风暴等了解学员是否具备开展进一步学习的基础，从而指导教员对本堂课教学内容进行重新规划和选择。

（4）参与式学习：通过分组活动、游戏、角色扮演等交互式方法，让学员参与到课堂教学中来，从而激起学员学习的积极性，促进学习效果。

（5）后测：通过提问、测试等方法检测学员对已讲授内容的掌握程度，判断是否达到学习目标，以调整后续教学设计。

（6）小结：总结课堂教学内容，并帮助学员梳理各个知识点之间的关系。

在大学计算机基础课程的教学实践中，我们首先将BOPPPS模型引入其课堂教学，旨在规范课堂教学过程、提升学生的参与度、科学规划教学设计、灵活调整教学内容。随后，我们将“雨课堂”提供的在线统计、在线测验、自动评判等功能融入基于BOPPPS模型的课堂教学，具体体现在如下几个方面：

（1）利用雨课堂在线统计学员出勤情况。

（2）利用“随堂测”功能辅助完成课堂教学BOPPPS模型中的前测和后测环节，以及测试结果的在线统计和发布，使得教员可以根据测试结果进行课堂教学内容的灵活调整。

（3）课后利用雨课堂发布作业，并实现作业客观题的自动判阅和统计，提高作业批改效率，减少教员的工作负担。

（4）利用雨课堂进行章节测试，以便督促学员自主学习和复习，教员及时了解学员学习情况，调整学习内容与学习进度安排。

基于BOPPPS模型和雨课堂的结合，从而最大限度地激发了学员的学习兴趣，提高了其参与课程学习的主动性;科学、准确地评估了学生对教学内容的掌握，以及学员计算思维能力的培养;最终提升了大学计算机基础课程课堂教学质量。

2基于EduCoder的在线实践教学

EduCoder是面向复杂软件工程项目能力训练与评估的实践教学资源套件，支持复杂技能实训的高仿真模拟实训和全自动考评，具体包括：

（1）支持C、C++、Java、Python等编程语言的自动评测和在线编译运行，每种编程语言提供一定数量的实践教学资源套件，包含测试集、思路提示、伪代码、标准代码、提示代码等。

（2）提供学习、练习、实战、评测、积分、排名等实训功能，覆盖设计、编程、测试、验证等主要软件工程训练科目。

（3）支持基于虚拟容器的实训环境，基于Kubernetes容器编排环境实现高可扩展实训环境。

（4）支持云化部署，以SaaS方式通过互联网提供随时随地服务。

（5）无需在终端安装和配置任何编程环境，只需要利用浏览器访问登陆，进行在线程序设计，并提供在线检测功能，对终端计算机的配置和性能要求较低。

我们在大学计算机基础的实践性教学环节，教员利用EduCoder提供的在线实训功能，分阶段、难度逐步递增的方式，以“闯关”形式发布相关python程序设计课上题目和课后作业。学员则利用实践课和课后时间登录平台，完成相应程序设计题目和作业并提交，所有设计内容均保留在服务器，无需在多台计算机终端之间来回拷贝，从而激发了学生的兴趣与参与热情，提高学生自主编程能力，进而培养学生的计算思维能力。具体实训探索过程如下：

（1）考核目标制定。教员创建班级，在本班级中根据课程进度，以“问题求解”为目标，配合教材各章节课后习题，增加相应拓展项目，制定考核目标，以保证教学目标的实现。

（2）设计實训任务。根据考核目标，根据分阶段、分步骤和难度系数创建大学计算机基础梯度式实训任务，并设置相应的难度系数及对应奖励大小（金币值），并根据教学需要提供相应的参考内容或扩展内容，并完成在线发布。实现目标的具体化，以具体实训任务体现教学目标。

（3）登录闯关。学员加入班级，利用实践课和课后时间登录平台，从基础题目做起，由简到难，选择相应的实训项目，以“闯关”形式进行在线实战训练、评测。每闯一关即可获得相应的奖励（如对应数量的金币）。学员可根据“闯关”情况，查阅参考内容。积极性高的学员，可以查询参考内容，巩固、扩展教学知识点;对无法“闯关”的实训任务，学习也可查看参考内容进行温习和研究。本着激励、公平原则，还设置加分及扣分规则，如“闯关”失败，查看参考内容的，扣除一定数量的金币;“闯关”失败，查询扩展内容的，奖励相应金币，等。实训任务难度越来越大，学员在实训过程中，遇到难题可以通过观看教员在资源区发布的视频资源及电子书籍进一步学习，也可在评论区与其他同学进行在线沟通交流。这一方面可以“激发”学员积极性，另一方面可以及时、准确、客观反馈学员学习情况。平台从任务完成的时间、完成质量的高低等多维角度客观准确的统计出了学员实训的情况（该数据可作为课程形成性考核成绩的重要依据）。

（4）调整补充具体内容。教员根据整个实训过程反馈，掌控学员的实训情况，然后根据学生的实训过程和实训成绩，灵活调整授课进度与难度，针对共性问题进行统一讲解，并对个别“闯关”困难者单独辅导。

实践证明，学员在实训过程中，通过查看“闯关榜”，可以了解自己的闯关等级，由线下的被动学习变为线上主动“闯关”，充分利用课余碎片化的时间，积极投入到“闯关”大潮中。这样形成一种你追我赶，积极向上的学习氛围，学习效率和积极性明显提高。

因此，基于EduCoder的在线实践教学，以一种全新的学习模式将学生带入积极、主动、竞争的学习氛围中，学员们变被动编写python程序为主动迎接挑战项目，不仅激发了学生的兴趣与参与热情，还提高了学生自主编程能力。2018年，四组学员代表队代表航天工程大学参加了全国绿色计算大赛，赛事项目基于EduCoder平台进行，最终获得全国二等奖2项，三等奖2项的好成绩。

3基于万维在线考试系统的考核评测

万维在线考试系统采用C/S架构，能够支持大学计算机基础、C语言、python等课程的自动测评，同时可根据已有科目，自定义扩展新的课程，具体功能如下：

（1）支持题库管理功能：支持的题型种类包括：单选题、多选题、填空题、判断题和阅读理解题等。

（2）支持试卷管理功能：支持试卷练习、考试、作业、实验及自主学习五种任务模式。

（3）考试管理功能：支持随机、固定、AB及自选等多种抽卷模式，支持多科目多任务同时进行考试，互不干扰;支持练习、作业、实验时间范围设置，非时间段范围内无法进入任务;具有完善的防作弊措施及异常处理机制;支持程序填空、程序改错、程序设计三种程序操作题型，并在真实的Python IDLE中进行试题作答。

（4）成绩统计功能：支持详细的考生成绩报表及统计分析报表，支持多服务器考生成绩合并功能。

我们在大学计算机基础课程的考核评测上，利用“万维”在线考试系统提供的在线评测功能，实现其教学内容的在线考核，从而科学合理地反映出学生的理论学习成果和自主编程能力，最大限度地杜绝考试作弊问题，提高大学计算机基础课程理论和实践性考核结果准确性和合理性。

4结语

新冠病毒的全球肆虐促使在线教学逐步发展起来，成为应对疫情、实施教学的有效手段。相对以往的课堂教学，线上教学有其不可避免的略势，同时也具有以往课堂教学不具有的优势，如何更好地发挥其优势并与课堂教学相结合，是提升课程教学质量的重要途径，也是为了应对突发事件统筹教学资源建设的重要方向。

参考文献

[1] 李暾，毛晓光，刘万伟，等.大学计算机基础（第3版）[M].北京：清华大学出版社，2018.

[2] 陈卫卫，鲍爱华，李清，等.基于BOPPPS模型和问题驱动教学法培养计算思维的教学设计[J].工业和信息化教育，2014（6）：8-10.