基于精品课程的程序设计类课程混合式教学的改革与实践

2022-01-25王秀友范建中刘华明

长春大学学报 2021年12期

王秀友,范建中,刘华明

(1. 阜阳师范大学计算机与信息工程学院，安徽阜阳 236037；2. 阜阳师范大学信息工程学院信息科学系，安徽阜阳 236041)

作为互联网和高等教育相结合的产物，开放精品课程正以崭新的课程模式，成为新时代推进高等院校教学变革、打破高校藩篱、实现信息技术与高校教育教学深度融合的有力抓手。从2013年起，各高等院校便兴起了在线开放课程的建设热潮[1-3]。但作为一种新兴的课程模式，开放精品课程仍存在优质资源短缺、开放共享不足、教学应用没有成熟范式等问题。

在课程资源建设方面：一是课程资源建设依然存在“只管线上建，不管线下用”的问题。优质资源不足且过于单一，只有教学视频，缺少综合性和拓展性资源。以程序设计类课程为例，缺乏综合例题解析、算法动画演示、软件开发模型等综合性资源，学生依靠离散知识点视频仅能学到“碎片化”的零散知识，难以对知识的系统性有整体掌握。二是程序设计类实验课程，虚拟仿真不足，缺少企业真实项目案例，导致学生知识体系不完善、实践能力缺失。因此，必须改变教学模式，实施混合式教学。然而，如何依托精品开放课程进行混合式教学，还缺乏科学有效的案例指导。在社会需求方面：学习型社会迫切需要高等学校提供更多优质资源以促进教育公平、满足社会大众的学习需求。尽管已有学堂在线、大学MOOC、好大学在线、智慧树、超星慕课等，然而，已有课程的覆盖度和系统性还不能满足不同层次社会学习者的个性化需要，迫切需要各高等学校建设一批高质量的开放精品课程，推进优质资源社会共享[4-6]。

1 基于精品课程的程序设计类课程混合式教学的改革与实践

(1)精品课程框架下，重构课程体系和内容，系列化建设程序设计类课程理论课开放课程。新工科背景下，进行学科层面顶层设计、统筹规划，打破同一学科不同课程间壁垒，避免程序设计类课程间内容孤立、交叉重复，重构课程体系，实现先导课程对后续内容的铺垫和后续内容对前置课程的延伸。以自主学习和混合式教学需求导向设计，重构课程内容，精准设计呈现方式。发挥精品开放课程空间、时间无限制的优点，构建了6个内容模块，即教案、导学材料、参考文献等文本模块，教学录像模块，综合例题解析模块，前沿、案例等拓展模块，动画演示模块，习题试题模块。既包含基本内容，又涵盖传统课程中无法充分及时表现的内容，如动画演示、前沿拓展等，线上线下互为补充。课程群之间知识内容相互衔接的关联性、案例教学的实用性、问题驱动的创新性和优质网络资源辅助教与学的立体性。编写和选用程序设计类课程优质教材注重融合现代“问题解决”的新理念，注重课程群之间教学内容的整合，注重与网络学习资源的衔接，注重 “计算思维与科学实验”思想和方法的融入，注重案例及实验引导，淡化一些理论推导与技巧，减少学生对课堂理论教学的单纯依赖，强化地方院校学生自主学习与实践能力的培养[7]。

图1 基于能力培养的系列化程序设计类课程

(2)建设系列化、层次化、情景化的虚拟仿真实验课程。系列化建设C程序设计实验、数据结构实验、算法设计与分析实验、Java程序设计实验、JSP程序设计实验、软件工程实验、网页设计实验、Android高级编程实验、移动互联软件开发实验等，层次化构建虚拟仿真实验课程资源。包括仿真实验、微视频、试题等五个模块内容。三个层次实验：能实做的基本实验；难以实做的企业级项目等；需要企业级系统环境等。它们具有动态交互、情景化参与特色，可自主搭建平台、自由设定条件，完成实验全过程。

虚拟仿真实验不仅有利于解决软件应用型人才全方位培养与软件企业实习岗位涉及业务不够全面的矛盾，方便老师进行数据分析，而且有利于激发学生自主学习动力，提升实验教学的质量与效果。

(3)实施线上线下结合的理论课混合式教学模式与虚实结合的实验课教学模式。校内MOOC+SPOC教学模式[8]。流程：注册—分组—发布导学材料—线上学习、答疑—大数据分析学习轨迹—精准设计课堂教学内容—课堂教学，采用“师生角色互换”“前沿内容讨论”等形式。省内高校“1+M+N”教学模式探索。即1门名师主讲开放课程、M所学校组成教学团队、面向N名学生实施混合式教学。成绩由我校向学生所在学校发布，学校给予学分认定。面向社会开设MOOC、虚拟实验课程，实现资源共享。

校内虚实结合的程序设计实验教学模式。学生线上完成难以实做的实验、线下完成有条件实做的实验，虚实互为补充。构建虚实结合的程序设计类课程实践教学体系，组织实施分层次、模块化、虚实结合情景化的程序设计类课程实验教学，突出能力培养的适应性问题。

教师负责辅导学生新实验方案的创设、实验过程的启迪和考核、实验结果的验收和评价、实验室安全的监督管理等。学生以参与实验方案的设计、完成程序的操作和修改、独立分析、解决实验问题，撰写实验报告、分组交流讨论等方式完成程序设计实验。

图2 基于网络教学平台的程序设计类课程混合式教学模式

(4)建设立体化程序设计类课程网络资源。如何将课堂内外的资源依托具体的教学案例统筹共享服务学生学习过程？打造以课程体系、教学工程项目案例资源、实验实践教学平台以及习题试题库资源的四位一体的立体化精品共享课程资源；开发基于网络端和移动终端的两种学习和交流平台，极大方便学生随时随地学习，打破了课程教学的时空限制[9]。将开放精品课程资源拓展固化为数字化课程出版，满足个性化教学需要；纸质教材中遴选引入数字化资源，扫描二维码即可学习，满足多元学习需求。

程序设计类教学团队领衔课程建设与改革，保障课程精品化，强化精品开放课程与课堂内外资源共享的实现。程序设计类课程教学团队遵循“体现层次、突出共享、注重示范意识”原则，不断加强具有地方院校特色的精品课程建设。“离散数学”“C程序设计”“数据结构”分别成为安徽省精品资源共享课和大规模在线开放课程。精品课程网站是精品课程建设的主要内容，是实现学习信息化与优质资源共享的重要载体，是解决传统的教学缺点、延长课堂教学、传递深层次教学思想的主要途径。精品课程网站中包括了课程建设模块、教学资源模块、师生互动模块。其中教学资源模块中包括：视频化教学、习题辅导、综合训练、考研资讯、程序实验、交流访谈、程序史话、程序欣赏等栏目；师生互动中包括了在线交流与师生互动两个栏目，任课教师与任课班级的学生进行点对点非在线交流。

(5)立体化评价考核。课题组充分利用信息技术手段，推进教学方法改革与实践。如在课程中引入PBL教学法(问题驱动式教学法)，主讲教师从自身的科研课题中提炼出相关的科学问题，并在课堂上集中讲授问题产生的背景、解决问题的基本思路和所需要的主要知识点，学生课下3～5人一组，在教师的指导下，借助网络学习平台，开展相关知识自主学习，协同提出解决问题的方案和实验结果，并对方案和结果进行集中答辩。课程考核则采用理论笔试、指导教师评价、课题组长评价和答辩效果等多环节组成的综合评价方式。

在“数据结构”课程中,借助网络辅助教学平台，学生可以在网上对每一章节内容自主测试，系统将自动对测试结果进行评判，并将评判结果自动记入系统。同时，利用在线作业平台，学生还将不定期完成读书报告、带有“问题解决”的综合性大作业，形成了由试卷笔试、读书报告、课外大作业、在线测试等多种形式组成综合考核评价方式，使课程的考核更加科学合理。这些考试模式，更加注重学生的学习过程，更加注重学生应用所学知识解决实际问题的能力，具有灵活性、科学性和创新性。

2 程序设计类课程混合式教学实施效果

(1)校内教学模式改革，提高了课堂教学质量。支撑了线上线下混合式教学模式改革，提升了学生综合能力。面向计算机与信息工程学院四届学生1 000余人，实施了混合式教学模式改革，每届不记名问卷调查，90% 的学生认为课程资源对自己学习很有帮助，提高了自主学习能力。试卷分析对比表明实施混合式教学后，综合性、开放性试题正确率明显提高。同时，作为辅助学习资源，惠及社会和高校自主学习者，受益人数达2万余人。

保障了“虚拟实做”结合的开放式实验教学模式，学生实验动手能力和创新意识明显提升。通过虚拟实验项目预习，进入实验室后自主性增强，体现在不再“照方抓药”，有更多时间思考，实验进度明显加快；程序调试一次性成功率明显提高；实验报告分析讨论明显深入；通过虚拟仿真模式，将企业实际研发项目的开发研究过程引入研究型虚拟仿真实验项目，开拓了学生视野，提高了创新能力。3年来，学生参加安徽省程序设计竞赛、蓝桥杯计算机设计大赛等，获得省级以上奖励达100多项。

(2)引领带动了高校开放课程建设和教学模式改革。发表教研论文、取得教学成果、建设精品课程、教学团队成员教学能力提升；程序设计类课程教学团队受邀在 “大学计算机课程报告论坛”上作特邀大会报告6次；在教学改革等会议作报告20余次，带动引领了全国高校开放课程建设和应用。开展“1+M+N”混合式教学，带动省内高校教学模式改革，提升了区域高校教师教学能力。在超星平台上线，面向全国开放，为高校混合式教学改革提供优质资源。