混合式教学在“程序设计基础”课程中的应用

王 侠，梁 胜，王 凡

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）》中强调：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”“提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果.鼓励学生充分利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力”［1］.随着先进的信息技术手段不断发展，传统的教学方式和行为面临着巨大变革，在教学中积极实施先进的教学理念，推行在线教育、翻转课堂和混合式教学等教学改革势在必行［2］.

“程序设计基础”课程是高职院校计算机类专业的必修课程之一，课程的主要授课内容包括语法规则、程序流程控制和程序设计常用算法，旨在培养学生程序设计的思维方法，使学生具有分析专业相关问题并利用计算机解决问题的能力，为以后程序开发及其他课程的学习提供良好的专业基础.在传统教学模式下，课程教学主要采用课堂理论讲授与机房编程实验相结合的形式，学习时间与地点存在较大局限性.同时，“程序设计基础”课程是学生入学后的第一门程序设计类课程，大部分学生没有学习基础，容易产生畏难情绪，学习兴趣不高、效果较差，因此，变革传统教学模式，提高教学质量，推行“线上线下混合式”教学改革势在必行［3］.本文结合“程序设计基础”课程特点，对课程教学中推行“线上线下混合式”教学改革进行了探讨，给出了教学设计思路与实践过程，为“程序设计课程”课堂教学质量的提升和教学效果的优化提供了改革方向和崭新思路.

1 “程序设计基础”课程教学目前存在的问题

1.1 以教为主，资源有限

传统的“教师主动教，学生被动学”模式难以有效调动学生的学习积极性，教学过程中以教师为核心开展教学活动，提升学生的学习效果不明显.同时，教学过程围绕课本知识进行讲授，一方面，在有限的课堂时间内，教师无法对所有知识点进行面面俱到地讲授，另一方面，学生的知识获取途径唯一，不利于对知识的全面理解和吸收.

1.2 课堂单向传授，教学方法死板

传统教学实施过程主要依赖课堂，教师在教室实施教学、进行知识传授，单向的灌输型教学通常会忽略或无法兼顾所有学生的接受能力和理解能力，不利于培养学生的自主学习能力.同时，师生交流时间有限，形式唯一，学生的疑惑和问题只能利用有限的下课时间进行答疑辅导，不利于维持学生的学习兴趣.

1.3 实验教学形式单一，时空受限

传统的实验教学过程为“教师布置任务，学生编程实现，教师人工评判”，教学地点是学校机房.在实验课以外的时间，离开机房，由于缺乏实验所需的软硬件环境，学生较难进行自主实践学习，也无法对学习效果进行检验.时间和空间的限制，影响了实验教学的实施过程和教学效果.

1.4 考核模式落后，与教学目标存在偏差

传统考核模式主要以理论考试为主，通常凭一张纸质试卷就决定了学生的课程成绩，而对学生的过程化评价无法充分体现，同时“程序设计基础”是一门应用性和实践性极强的课程，形式单一的理论考试难以准确评价学生的综合实践能力，与教学目标存在偏差.

2 混合式教学改革实践

2.1 混合式教学模式总体设计

随着信息化进程的推进和智慧教育理念的落实，传统教学模式的弊端日益凸显，线上线下混合式教学模式被广泛应用.混合式教学是随着计算机网络技术的发展将以往熟知的传统课堂与互联网线上一流课程教学有机结合在一起，将以教为中心的优势和以学为中心的优势组合到一起，更多地关注课堂教学过程中学生针对疑惑部分提问的互动环节和在线学习过程中学生与教师的线上互动环节，以更加有效的方式提高教学效果和学生自主、合作与实践相结合的学习能力，是一种教学相长的学习模式［4-5］.如图1所示，线上教学优势和线下教学优势的深度融合，可以为课程混合式教学改革提供良好理论支持和实现保障.

图1 线上教学优势与线下教学优势融合

“程序设计基础”课程的线上线下混合式教学改革分为理论教学模式改革、实验教学模式改革、课程考核模式改革三部分.理论教学模式改革改变传统的唯课堂教学模式，构建“线上+线下”“互联网+课堂”的混合教学模式，“线上”教学利用网络教学平台进行课前阶段学习任务发布和课后阶段学习效果检查，“线下”课堂教学突出教学重难点讲解、增加课堂互动交流.实验教学模式改革主要通过引入“在线评测系统”突破实验课程教学时间和空间的限制，使学生在课下无师的情况下，也能完成实验学习，并检测学习效果.考核模式改革中，构建“态度+知识+技能”的“三位一体”考核评价体系，全面考核学生的知识水平与实践能力.

2.2 理论教学模式改革

2.2.1 教学改革实施

传统课堂教学中，教师对学生的直接教学关系主要产生在课堂之上，而对学生的“课前”和“课后”学习环节难以把握和干预.高职院校的学生在学习的主动性和积极性方面普遍较差，教师教学仅仅依靠有限的课堂时间，学习目标难以达到预期，教学效果较差.

在混合式教学思想的指导下，“程序设计基础”课程组改变单一的传统课堂教学模式，构建“互联网+课堂”的混合教学模式，结合“线上”和“线下”的教学优势，以教师为主导、学生为主体，设计“课前”“课堂”和“课后”三个教学环节，如图2所示.

图2 “课前-课堂-课后”教学环节

教学设计以“选择结构”为例，其教学目标旨在使学生在掌握关系运算的基础上，学会使用if 语句处理单分支、双分支和多分支的选择结构，学会使用switch 语句处理多分支的选择结构.课程组在“超星学习通”教学平台中进行教学设计与实现，教学内容设计分为2 次课（4 学时）—单分支与双分支结构（2学时）和多分支结构（2 学时）.

“课前”环节，教师发布相应的学习任务，学生完成课前任务；“课堂”环节，教师对课前任务进行复习和详解，对学生的完成情况进行反馈，对教学内容的重难点知识展开强化，课堂上灵活运用“超星学习通”的“活动”功能，如提问、投票、抢答等，增加师生互动，提升课堂效果；“课后”环节，学生完成课后作业，将学习中不足和疑问在“超星学习通”中向老师提问，“选择结构”内容学习结束后，完成单元测验，教师将根据学生的反馈进行答疑，并结合作业和单元测验的完成情况进行教学反思，及时调整和改良教学设计.具体教学设计案例内容如表1所示.

表1 “选择结构”教学设计案例

2.2.2 教学改革效果

在混合教学模式下，结合学生学情和课程目标，对“程序设计基础”课程的各学习点进行分析，将课程学习内容进一步细化到课前自主预习、课堂讲授、课后针对性作业与练习等环节，依托网络教学平台发布相关资源和教学任务.教师在课前通过网络教学平台的监测数据，掌握学生的预习情况，针对学生在预习过程中产生的疑点问题，在课堂上展开针对性教学，课后通过网络教学平台发布相关讨论和作业任务，形成完整的“课前—课堂—课后”的“线上—线下”混合教学闭环［6］.通过混合式教学的实施，充分调动了学生学习的积极性，使学生在脱离线下课堂时，也可以进行自主、合作、探讨的多元化学习，彻底改变了过度依赖课堂的传统理论教学模式.

2.3 实验教学模式改革

2.3.1 教学改革实施

“程序设计基础”课程是一门实践性非常强的课程，学生在充分理解和掌握理论知识后，必须要通过大量的上机实验，才能学会编写和调试程序的方法、技术，具有运用所学知识解决实际问题的能力，养成良好的编程思维和计算思维.传统的“程序设计基础”实验课主要依托学校机房展开教学，学生实验结果的正确性主要通过教师人工评判，当脱离了机房环境、离开实验课堂后，学生的编程学习会受到时间和空间的限制.

针对实验教学中存在的问题，引入在线评测系统，拓展实验环境，重新构建实验教学环节.在线评测系统起源于ACM 国际大学生程序设计竞赛，它是基于B/S 架构的程序代码评测系统，采用黑盒测试验证程序正确性.用户提交源代码后，系统会即时编译成可执行代码，使用预先设定的测试用例，从程序的运行时间、占用内存和运行结果的正确性等方面检查代码，并返回详细的评测结果［7-8］.在线测评系统可以用于学生自主训练，使学生在离开机房环境和实验课堂后，可以根据评测结果有效地查找程序错误并不断修改直至结果正确.

课程组依托“拼题A—程序设计类实验辅助教学平台”搭建了在线实验教学平台，建立了灵活高效的实验教学环境.以“选择结构”实验为例，教学内容设计分为2 次课（4 学时），每次课设计2 道编程题，根据题目要求设置对应的测试点供“拼题A”平台对学生提交的代码进行自动评测，既能高效为学生提供准确的评测结果，又将传统的实验环境延伸到“线上”，使学生在课后可以进行自主实验学习.“拼题A”平台为教师提供了学生的学习数据，教师可以便捷地得到每个学生的实验成绩.从“拼题A”平台中，获取2021 级计算机专业3 班37 名同学的“选择结构”实验学习数据，得到每个题目的“提交通过率”和“最终得分率”（“提交通过率”为每个题目班级所有学生通过测试的次数与总提交次数的比值，“最终得分率”为每个题目班级学生的得分与该题分数的比值），具体如表2所示.

表2 “选择结构”实验教学设计与数据统计

2.3.2 教学改革效果

“拼题A”在线实验教学平台的引入，将实验教学课堂教学环节与课下自主练习及评测环节有机结合起来，完整地记录学生课下的学习过程与学习效果，真正地突破了程序设计课程的实验教学时间与空间的限制.一方面，“拼题A”平台使学生可以随时提交和评测自己编写的程序并获得相应的提示与反馈，大大延长了实验时间、拓展了实验空间，有效地激发了学生学习兴趣，极大地调动了学生学习的积极主动性.另一方面，平台减轻了教师检查学生实验结果正确性的重复性工作量，使教师能够更好地把精力投放到实验过程辅导和实验教学设计之中.同时，平台所提供的班级和个人的学习数据，为教师进行教学反思和教学改进提供了直接的数据支持.

3 课程考核与评价体系构建

“程序设计基础”课程目标在于对学生编程能力的培养和编程思维的养成，因此课程考核需要注重对学生的实践技能的评价.以往的考核形式以理论知识的笔试为主，纸质试卷的考试形式更多地反映了学生对理论知识的记忆和掌握，无法体现学生的过程化评价，以及实践能力的评价.

在“程序设计基础”课程中引入“态度+知识+技能”的“三位一体”考核模式，推动实现“知识课堂”向“能力课堂”的转变［8］.在传统的评价体系中，更加注重对“知识”的评价，而对“态度”和“技能”的评价较难实现.在实施了混合式教学改革后，课程组利用“超星学习通”和“拼题A”的线上平台数据，可以将“态度、知识、技能”三个环节的所有评价过程和评价标准完全融入在教学实施过程之中.

“态度”决定了一个学生在课程学习中的投入与付出，如果教师在教学过程及时发现学生学习“态度”出现偏差，可以尽早地帮助学生回到正确的学习轨道中.无论是“超星学习通”还是“拼题A”，都可以对学生的课下学习次数、学习时长和学习效果进行及时地记录和反馈，教师可以很容易地获取每个学生的学情，并根据学情反馈及时纠正学生的学习“态度”偏差.

“知识”是基础、是理论，“技能”是方向、是目标，对“知识”的考核即对理论课程的考核.通过“超星学习通”进行在线考试，可以摒弃传统的纸质试卷，另外，在平台中按照章节或知识模块，增加设置多个测试节点，可以将传统的期末终结性考试改革为“过程化”“实时性”日常考核，避免了学生期末阶段的突击性学习，保持了学生的学习持续性和紧迫性.同时，每次考核的结果反馈，也为教师提供了后续教学的调整依据.

“技能”的考核对于“程序设计基础”课程而言尤为重要，传统的卷面考试难以客观如实地考察学生的编程能力，影响了学生对于“技能”的展现.“拼题A”在线评测系统采用自动评测方式，对学生的每一次答题和提交都有最迅速和最客观的评价与反馈.课程组根据课程内容，针对不同知识模块，设置多个考核任务，要求学生在指定时间内完成相关程序的编写和调试工作，“拼题A”系统自动生成和记录成绩，客观如实地反映出学生的代码编写能力、程序调试能力和运用所学知识解决问题的实践能力.

“三位一体”的考核模式一改传统“重理论轻技能”“重结果轻过程”的考核形式，在提升学生的学习兴趣、保持学生的学习压力、全面考核学生的知识水平与实践技能等方面都有着明显的优势［9］，如图3所示.

图3 “三位一体”考核模式

4 实施过程及效果

2020年以来，课程组在“超星学习通”平台建立了“程序设计基础”线上课程，对安徽新闻出版职业技术学院计算机应用技术专业实施了两学期线上线下混合式教学改革.改革前后课程考核成绩的数据对比如图4，可以看出，随着混合式教学的实施，课程考核60 分以下人数占比变少，而80 分以上人数占比明显逐年提升，说明混合教学模式的效果优于传统教学模式.

图4 传统教学与混合式教学成绩对比

线上线下混合式教学改革实施两年多来，课程组教师针对传统教学方式下的各种问题逐一解决，并在新的教学模式指引下，按部就班地通过建设线上学习资源、设置线上学习任务、组织课后讨论与练习等方式逐步推进和落实混合式教学改革，提升了学生的学习效果和课程的育人效果.

5 结语

对“程序设计基础”课程实施混合式教学改革，在理论教学中，深度融合“线上”和“线下”教学模块，进行系统的、多维的教学设计，在实验教学中，引入“拼题A”在线评测系统突破实验教学的时空限制，在考核评价体系构建中，建立“三位一体”考核模式对学生的“态度、知识、技能”进行全面考核，克服了传统教学模式的种种弊端.

在教学改革实施过程中，改进了教学内容和教学方法，推动了教师教育教学观念的转变，充分体现了“以学生为主体、以教师为引导”的教育理念，促进了课程目标的达成，对提高人才培养质量、落实应用型人才培养理念有着重要的实际意义.