新工科背景下程序设计类课程线上线下融合的教学实践研究

2023-02-28潘恋

现代信息科技 2023年20期

摘要：在“新工科”背景下，高职教育的工科类人才培养重点应放在逻辑思维能力以及综合实践能力的提升上。程序设计类课程传统的“填鸭式”教学，已不能满足培养高素质综合型人才的需要，应尝试创新性教学改革。基于“新工科”理念的基本内涵，文章以C语言程序设计课程为例，在教学模式、教学方式、考核评价等方面对线上线下深度融合的教学模式的组织和实施进行探索研究。通过对教学实施效果的评估，发现课程的教学改革对提高学生的学习积极性和核心能力作用显著。

关键词：新工科；程序设计课程；线上线下

中图分类号：TP39；G434 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2023）20-0181-05

Teaching Practice Research on the Integrated Online and Offline Programming Courses under the Context of Emerging Engineering Education

—Taking C Language Programming as an Example

PAN Lian

（Heyuan Polytechnic， Heyuan 517000， China）

Abstract： The focus of cultivating engineering talents in higher vocational education should be on improving their logical thinking and comprehensive practical ability under the context of “Emerging Engineering Education”. The conventional “Cramming” teaching of programming courses can no longer meet the need of cultivating high-quality and all-round talents， so we should try innovative teaching reform. Based on the basic connotation of “Emerging Engineering Education” concept， this paper takes C Language Programming course as an example to explore and research the organization and implementation of integrated online and offline teaching mode from the aspects of teaching mode， teaching methods， assessment and evaluation. Through the evaluation of teaching implementation effect， it is found that the teaching reform of this course has contributed significantly to the improvement of students' learning motivation and their core competencies.

Keywords： Emerging Engineering Education; programming course; online and offline

0 引言

2017年2月，教育部发布《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，并于次年3月发布《教育部办公厅关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》，启动“新工科研究与实践”项目[1-3]。项目的启动，为高等职业教育的工科教学改革提供了方向。

工业4.0时代的到来，使人工智能、大数据、云计算、物联网等技术得到快速发展和广泛应用[4]。这对现代经济、社会和人们的生活方式都产生了深远的影响，促使一些传统的产业向智能化升级或转型。人工智能和各产业的融合，要求相关岗位的从业人员必须具备一定程度的利用程序设计知识进行实践和创新的能力。高职教育中的C/C++程序设计、Java编程基础、Python程序设计等程序设计类课程作为计算机基础教育的核心必修课程，为学生在后续专业课程的学习打下基础，在计算机专业群人才培养的课程体系中有着举足轻重的地位。把握“新工科”的内涵，以能力培养作为导向，围绕“以学生为中心”探索程序设计类课程的教学改革，对培养高技能、高素质的综合型人才，具有重要的意义。

1 C语言程序设计课程的教学现状

C语言程序设计是一门理论性和逻辑性都较强的课程，充分的上机实践训练是学生掌握程序设计思想、提高编程能力的必要前提。在目前的教学中，存在一些共性问题[5-7]。

1.1 操作实践课时不足

受课时数的限制，课程的理论学习和操作实践的安排很难达到平衡。为了保证教學计划能在规定时间内完成，教师往往只能在课堂上更多地讲授基本的概念、语法知识，代码原理，这就导致学生在课堂上的思考和练习时间少，实践不能自主完成、动手能力差，分析问题和解决复杂问题的能力和高阶思维没能得到培养。

1.2 课程内容和资源同质化

学生的计算机基础个体差异较大。课程开设在大一的第一学期，一些学生在入学前没有多少信息技术基础，对计算机的使用还仅停留在休闲娱乐方面；但中职生源的学生在入学前就已掌握了一定的编程知识，具备一定的信息素养，同质化课程学习对于这部分学生而言缺乏“挑战度”，不能满足他们进一步的学习需求。

1.3 理论和实践脱节

课程内容和专业应用结合不够紧密，大一的学生还没有接触过实际的应用项目，认识不到学习编程语言对他们后续的专业课程学习和今后的职业发展的重要性，导致学习动力不足，不能有效激发学习激情。

2 线上线下相融合的混合教学模式

“新工科”建设需要“以学生为中心”积极探索多元化的教学模式，如利用翻转课堂、雨课堂提高学生的课堂参与度；通过在线学习平台开展线上和线下深度融合的混合教学模式提高教学的质量。其中的混合教学模式是利用信息技术，通过在线学习平台发布课程学习资源、互动答疑、问卷和作业，将线下集中学习和线上自主学习有效结合[8]。教师通过平台能实时对学生的学习情况进行全过程跟踪，及时掌握每个学生个体的学习反馈，并根据发现的问题改进教学方法和手段。基于超星网络教学平台的混合教学模式的教学实施过程如图1所示。

3 C语言程序设计混合教学模式的教学改革

3.1 课前线上构建

实施混合式教学模式的C语言程序设计课程在课前需经过学情分析、课程整体设计和课程的单元设计三个阶段。在学情分析中，教师对学生的学情、混合教学的环境进行分析；教师在课程的整体设计中结合C语言在专业人才培养课程体系中的地位和作用、课程的教学现状、课程的信息等，以学生职业能力培养和就业为导向，重构教学内容、设计课程导学内容和划分教学单元；针对课程单元的设计需要确定教学目标和重难点、制定教学计划、选择任务案例、设计教学过程、整合教学活动需要的资源[9]。在这三个阶段完成之后，教師通过“超星学习通”教学平台发布学习目标和任务以及视频、微课、PPT课件、案例习题、算法实践等学习资源，如图2所示。学生在超星平台上接收任务，使用线上资源自主学习、完成操作练习和知识点测试，如图3所示，遇到问题时可利用多种线上工具与老师和同学针对问题进行探讨交流，学生在线上学习的过程中可以根据自身情况自主控制学习的节奏和针对相关内容反复学习，学习效率得到提升。

3.2 课中线下教学

在线下课堂，教师首先针对课前线上学生预习和任务的情况进行点评，指出存在的问题，引导学生分析问题和解决问题，使学生通过这个环节修正对知识点的认知偏差和加深理解。随后教师通过情境导入，提出任务，学生在教师的引导下通过头脑风暴明确问题，共同分析和分解问题，提出解决方案，待方案拟定，以小组为单位分工合作编写程序。在这个过程，需要学生反复地调试和完善程序，教师予以指导和帮助。任务完成后由小组代表展示成果和分享经验，如图4所示。采用分组完成和汇报的教学组织方式，学生在小组中代码设计、代码调试、代码注释和汇报讲解的分工明确，全员参与，相互协作。在小组汇报的过程中，组间相互观摩学习和评分，相互激励，共同成长。把课堂交给学生，真正做到符合“新工科”教育理念的“以学生为中心”，使学生的算法思维、算法分解和调试的能力得到培养。

3.3 课后线上构建

课后教师在线上推送作业，考虑到学生的信息技术和编程能力存在个体差异，作业分为基础和提高两个级别。基础作业完成需掌握基本概念、语法，具备解决较为简单的编程问题的动手能力；提高作业是综合实践题，部分是全国计算机等级考试二级C语言模块的考证题或竞赛真题，要求学生不仅基础扎实，还需具备较强的编程动手能力、自主学习的能力和创新能力。基础作业需要每位学生独立完成，提高作业由学生自由选择单独或小组形式完成。通过分层作业的设置，因材施教，使得每一位学生获得成功的体验，摆脱课程的学习焦虑，增强自信，提高学习的兴趣。教师在课后通过多种交流渠道如超星平台发布学习调查问卷，面谈等，收集学生的问题和感悟，了解学生的需求，再采用多种方式如组织线上讨论、录制微课等方式帮助学生解决问题深化理解，使教学不局限于传统线下课堂，将学生的学习在时间和空间上延伸。

3.4 监测学习和改进教学

在混合教学模式中，教师通过网络教学平台的教师端，除了推送教学资源和发布教学活动，还可以在教学全过程进行教与学行为的监测和分析。学生也可以在学生端了解自身的学习行为相关数据，通过及时反思和调整提升学习效果。

在课前线上，教师及时通过超星平台了解和掌握学生的学习行为相关数据和导学评测数据，对学生的知识基础、导学学习情况等学情分析，精准识别学生的认知水平、预测学生学习潜在的问题，对教学设计和策略做出调整，并适时做出学习干预。学生通过平台推送数据客观认识自己，调整学习策略。

在课中线下，教师结合学生的学习行为、学习轨迹、情感表现和课堂实时测评掌握学生的学习偏好、学习进程和存在的知识缺陷，及时了解学生进一步的学习需求，调整教学策略，并且为有特殊学习需求的个体定制个性化的学习资源和学习路径。

在课后线上，教师通过平台评测数据掌握学生的学习目标达成度、学习预期和满意度。若学生的学习产出评估以及学习增值评估达到“阈值”，将触发学习质量预警，需要及时调整教与学的行为。

通过课前学情预测、课中实时监测、课后提升改进这三个阶段，网络教学平台辅助实现教学目标和教学效果的诊断和促进，驱动有效的教与学，提升了教学效果。

4 评价方式

教学评价包含过程性评价、增值评价和终结性评价，如图5所示。过程性评价关注和检测学生在学习全过程中的学习质量；增值评价关注学生的发展“增量”，借助现代信息技术关注不同学生的纵向成长，在教学过程中探索并开展了个性化指导和评价，激励和促进了学生学习，取得良好效果；期末考核评价关注学生理论和实践能力的考核。

增值评价主要评价学生经过一段时间的学习后，其协作能力、创新能力、分析能力、职业能力和素养、安全操作等智力因素和学习态度、学习方法、兴趣和努力程度等非智力因素的提升情况[10]。学生的浏览时长、学习时段、测验结果、作业成绩、课程积分等在线学习数据为增值评价提供了主要依据，再结合调查问卷所得的自评、互评数据、教师对学生个体的行为观察评价数据，为增值评价形成较为全面的科学的数据支撑。在课程的开始之初，学生完成学习背景和学习基础测试，生成初始学习数据创建初始学习档案；教师根据初始学习数据的分析结果，调整教学策略，结合群体集中辅导和个体精准辅导，完善课程教学资源，学生在教师的引导和网络平台的辅助下，逐步完成课程全程的学习和测验，相关数据动态形成阶段性的学习结果档案；最后通过挖掘和分析数据形成学生个体的成长曲线，获得学生的增值评价的结果。

5 实施结果评估

通过将指标数值标准化处理，为学生提供多维立体的课业成长画像，让学生通过对比，能看到自己的进步、不足以及目前自己的课业水平在整个学习群体中的位置。混合教学模式的开展、信息化手段的合理运用、小组成员之间的“传、帮、带”、贴近专业的驱动案例的使用等教学手段的实施，有效突破学生的薄弱环节，学情分析时重点关注的几位同学进步明显，学生群体的三维目标顺利达成，如图6和图7所示。

通过实施混合教学模式教学改革，改良课程的考评模式，85%以上的学习者在课程总体评价、课程思政融入、对课程的学习兴趣自评等方面给出了80分以上的评价（满分100分）。课程的教学质量得到了全面的提升，对比改革前2018—2020年度课程69%的通过率（样本人数1 000人），改革两年来课程通过率均值达87%以上，标准差也由改革前的17%降到了11%。二級C语言程序设计的考证通过率从25%提升至38%。

6 结论

程序设计类课程使用混合式教学模式的改革，符合新工科建设理念下的人才培养要求，能有效地激发学生的学习兴趣。在教学评价中引入了增值评价，借助现代信息技术关注不同学生的纵向成长，为学生个体创建成长档案。通过“一生一案”，跟踪和观察学生的学生成长过程，根据个体差异调整分组方案、任务设置和教学方法等教学策略，进一步推进因材施教，促进学生个性化发展。通过评估2021级和2022级的实施效果，发现学生在知识和原理的掌握程度、编写和调试程序的能力、职业素养和操作规范等方面都有明显的提升，教学效果得到师生的一致好评。

参考文献：

[1] 钟登华.新工科建设的内涵与行动 [J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2] 吴爱华，杨秋波，郝杰.以“新工科”建设引领高等教育创新变革 [J].高等工程教育研究，2019（1）：1-7+61.

[3] 黄泽文.“新工科”课程思政的时代蕴涵与发展路径 [J].西南大学学报：社会科学版，2021，47（3）：162-168.

[4] 蒋宗礼.新工科建设背景下的计算机类专业改革 [J].中国大学教学，2017（8）：34-39.

[5] 赵满坤，徐天一，张文彬，等.新工科背景下程序设计类课程教学改革探索 [J].计算机教育，2023（2）：149-152.

[6] 马巧梅，杨秋翔，何志英.基于新工科理念的程序设计基础课程教学改革与实践 [J].计算机时代，2020（6）：91-94.

[7] 沈振乾，冯志红.新工科背景下电子类专业C语言课程实验教学设计 [J].计算机教育，2022（12）：248-252.

[8] 韩素芬，王惠.线上线下混合教学模式实施的关键环节与有效方法研究 [J].无线互联科技，2020，17（7）：99-101+106.

[9] 任焕海.基于“学习通”平台的软件工程专业实践课程教学实施——以C语言程序设计为例 [J].现代信息科技，2022，6（11）：176-179+184.

[10] 余琴，杨阳.基于大数据的在线课程增值评价设计 [J].阜阳职业技术学院学报，2022，33（1）：65-67.

作者简介：潘恋（1983—），女，汉族，广东河源人，讲师，高级工程师，本科，研究方向：程序设计、计算机基础教育。