基于头歌实践教学平台的计算机专业本科教学探索

刘伟

关键词： 头歌平台；计算机专业；本科教学；实践教学；智慧课堂

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）12-0143-03

1 引言

近年来，随着信息技术的日益革新与进步，各式各样的信息化教学平台软件如雨后春笋般不断涌现。授课教师对信息化教学平台的熟练使用，将有效解决传统课堂教学过程中存在着的考勤签到耗时、作业批改费力、课前预习监督难、课后复习评价难、课程考核方法单一等问题。如使用中国大学MOOC[1-3]、超星学习通[4-8]、雨课堂[9-11]、云服务[12]等信息化平台开展线上、线下课堂教学或混合式教学。虽然上述平台大多都能够提供较为完善的教学服务管理功能，但对于如计算机、电子信息等实践性较强的学科专业，其现有软件功能仍有不足之处。例如：难以使用上述平台部署实施如C/C++/Java语言编程、大数据分析等实验实践课程。经过为期半年的教学实践发现，头歌实践教学平台不仅能提供常见的教学服务功能（如考勤签到、视频学习、作业收集、在线考试、学情分析等），还能为在线实验实践操作提供可靠完善的功能支持。

2 头歌实践教学平台概述

EduCoder（中文名：头歌）是湖南智擎科技有限公司于2019年申请创立的一个面向计算机类的实践教学平台（网址：https：//www.educoder.net/） ，其能够为高校教研工作提供全方位、立体化的在线基础设施，包括：全系列的教学资源、全链条的教学工具以及全周期的教学服务。高校师生和相关教研人员能够借助该平台开展实践性教学活动，从而将传统的课堂知识讲授与新兴的工程实践实战无缝衔接，实现理论学习与实践操作一体化。2020年2月，教育部在其所发布的《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》文件中，明确提出将头歌实践教学平台（简称：头歌平台）作为高等院校实施在线教学的主要课程平台之一。头歌平台具有以下三点特性：

1） 它是一个面向课堂教学的协同交流平台。授课教师与任教学生能够通过平台提供的教学资源进行及时有效的互动交流，搭建起一个“教师主导、学生主动”的社区型教学实践平台，既能够减轻教师的课外辅导压力，又能够提升学生的学习效率。

2） 它是一个面向创新实践的课程发布平台。教师、学生以及教研人员能够根据实践需求来自主灵活地组织资源、发布实践课程，借助于平台提供的完整实践项目体系以及由浅入深的实践项目路径，来帮助学生快速提升自身的实战水平。

3） 它是一个面向工程实践的协同实战平台。通过创新实践模型，将游戏通关奖励机制引入实践项目活动，支持团队成员间分组作业且能自动评测实践项目的实施效果，在激励学生积极参与教学创新活动，提升实践动手能力的同时，也能够提高课程的施教效率。

因此，对头歌平台的合理运用，能够为革新传统课堂教学，丰富信息化教学提供有效的解决方案。

3 头歌平台在课堂考勤中的应用

传统课堂教学中所采用的考勤方式主要有：随堂点名、班委登记、签到表签字等方法，但这些方法均存在一定的局限性。例如：1） 容易代他人签到。尤其对于大班教学来说，学生数量较多，授课教师通常难以准确识别出所有学生，因此不论是点名还是签到都难以避免部分学生代替旷课学生“签到”。虽然班干部通常能够认出本班学生，但交由班委考勤也难以避免“人情签到”。2） 签到时间难把握。无论授课教师使用哪种签到方式，都难以避免少部分迟到的学生“正常签到”而对其他正常出勤的学生造成不公的问题。3） 签到过程比较耗时。尤其对于大班教学的考勤，无论授课教师是“挨个点名”还是“排队签到”，都会耗费宝贵的课堂时间，从而影响教学进度，耽误正常的教学工作。为此，头歌平台提供了在线签到功能，能够有效地弥补这些局限。

在头歌平台的“在线签到”模块中，可以设置签到开始时间、结束时间、迟到时间，并能选取若干个签到目标班级，支持快捷签到与签到码签到两种签到方式（如图1所示）。当授课教师在平台正式发布签到后，学生可以使用手机或电脑登录自身账号以完成签到考勤任务。待签到事件完成后，平台将自动汇总出签到结果以供授课教师审阅。如图2所示，对于“课堂签到20220920”，在我们设置的时间范围内，应签到人数48人，实际签到44人，即意味着有4位学生上课迟到甚至旷课。

4 头歌平台在视频学习中的应用

做好课前预习不仅能够培养学生的自学能力，还能够提高授课效果，对于教学质量的提升具有重要的作用。然而，在传统课堂教学中，授课教师通常难以准确地检验出学生的课前预习进度及效果。正常来说，授课教师通常在本次课程结束的时候，向学生布置有关下一次课程的预习内容。但后续如何监督、检验学生的预习效果是一件较困难的事。例如：某位学生课后偷懒没有完成预习任务，同时在课堂上也没有被授课教师抽查到，在此情况下，授课教师通常难以对该生的平时表现做出科学、合理地评估。此外，如果课程内容本身就较为晦涩难懂，则仅凭学生课后看书預习通常难以取得预期的学习效果。为此，头歌平台提供了课程内容在线视频学习功能，能够有效地解决上述问题。

在头歌平台的“视频直播”模块中，授课教师可以事先将自己或名师大家们录播的课程视频剪辑、上传到相应的章节目录中，以供学生提前学习相关的课程内容。如图3所示，授课教师预先将3段软件工程课程视频上传至“可行性分析”章节中。此后，授课教师可以通过平台实时监测学生对目标视频的学习情况。图4汇总了某5位同学的课前视频学习情况，从中可以直观地看出：有4位同学按时观看了课程视频，其中有1位同学观看了2次，但也有1位同学没有观看课程视频，即没有完成授课老师布置的课前预习任务。对于该类学生，授课教师应及时予以适当的批评指导，督促学生做好课前预习工作，以期提升课堂教学效果。

5 头歌平台在分组作业中的应用

在传统的课堂教学中，收集电子版作业主要有以下两种方式：1） 學生将完成后的电子版作业以个人为单位，统一发送到任课教师的个人邮箱；2） 任课教师将作业收集任务指定给学习委员或其他学生干部，待其收齐所有作业后再统一打包发给任课教师。无论是上述哪种方式，都会存在以下问题：1） 作业提交拖沓。虽然任课教师通常都会口头规定作业提交的截止时间，但现实中总有少部分学生会找各种借口拖延，这对于那些按时提交的学生来说是不公平的；2）作业收集耗时。无论是对于学生干部还是任课教师，频繁地收集、整理、统计学生作业都是一件非常耗时且无趣的事情。当前，利用各类软件平台来高效便捷地收集学生的电子版作业已然成为常态化教学操作。其中以超星学习通、雨课堂为代表的在线教学平台均能提供较为全面的个体作业收集功能。但是，对于由2人以上协作完成的分组作业的收发、批阅，这些平台暂未提供功能支持。为此，头歌平台提供了针对分组作业的解决方案。

在头歌平台的“分组作业”模块中，由授课教师建立分组作业，给出作业标题和内容并设置小组人数的最大值和最小值。学生在完成分组作业时，由组长自行关联同组成员，组内成员可以共享作业资料，共同修订目标作业。此后，授课教师在批阅分组作业时，既可以为组内成员一次性赋予相同分值，也可以个性化打分。如图5所示，对于分组49中的4位同学，他们在延期后成功地提交了分组作业，授课教师则根据作业完成情况为其个性化打分，分为计分为87分、84分、87分、84分。

6 头歌平台在课堂实验中的应用

在计算机专业本科教学过程中，经常会遇到需要“前脚听教师授课，后脚练编程习题”的专业课程，如C/C++/Java语言、大数据分析等相关课程。即便这类课程通常是在专业机房进行授课，却也难以评估学生的代码能力。这主要是因为完成编程任务通常需要借助专业的编程开发工具，如Eclipse、Visual Studio、PyCharm等IDE，且对于学生提交的程序代码，授课教师更多的是依据个人经验来进行鉴定，难以定量分析学生对于目标任务的编程实践水平。为此，头歌平台提供了云端编程环境，有效地解决了当前难题。

在头歌平台的“课堂实验”模块中，授课教师可以自行创建实践项目，填写项目基本信息并选择编程镜像、开启代码仓库（如图6所示）。由于头歌平台提供“云编程”，使得广大师生不需要在电脑上安装各类IDE也能够完成编程任务。同时提供“编程操作、全程记录”“图文视频、辅助讲解”“智能评测、实时反馈”等智能化辅助功能。平台在为学生的编程练习提供极大便利的同时，也能科学地评估出学生的编程水平，为提升实验课程的教学效率和教学质量增添助力。如图7所示，对于该生提交的有关MapReduce操作的程序代码，授课教师可以通过点击“评测”功能键来验证代码的正确性和执行效率。在该示例中，测试结果为全部通过，评测耗时为33.697 秒，消耗内存达1299MB，测评结果验证了目标程序的正确性和效率。

7 头歌平台在学情分析中的应用

在课堂教学的过程中，授课教师通过使用头歌平台提供的学、练、评、测一体化功能模块，可以准确地获取记录每个学生用户学习情况的个性化数据，再利用数据分析技术将获取的用户数据进行统计、整理、分析、展示，以获取有价值的学情信息，最后由授课教师根据学情信息来采取针对性措施，以进一步提升教学质量和教学效果。

在头歌平台的“数据统计”模块中，授课教师可以直观地获取实训通关率、实训成绩分布、课堂活跃度、学期成绩总结等学情信息。图8给出了大数据技术原理与应用课程的实验实训通关率结果，从中可以直观地看出：相较于其他实训项目，“Spark Standalone模式的安装和部署”以及“Spark机器学习”2个实训项目的通关率均低于60%，该现象提醒授课教师要对该类实训进行重点讲解，同时加强练习辅导。图9给出了学期综合成绩排名前十的学员。在该示例中，头歌平台将目标课程中的课堂实验、分组作业以及在线考试三个环节的成绩纳入综合成绩进行计算，即将三个环节的累积成绩进行求和来得到该门课程当前学期的总成绩。授课教师则可以根据课程总成绩来了解每位学生的学习情况。

8 总结

本文首次将头歌实践教学平台引入计算机专业本科教学工作中，有效地解决了课堂教学过程中存在着的考勤签到耗时、课前预习监督难、分组作业实施难、实验实训评估难、学业情况掌握难等突出问题。对平台的合理运用，既能够提高学生的自主探究能力，提升学生的学习积极性，又能够减轻授课教师的教学负担，提升教学质量和教学效率。未来，相信头歌平台能为高校教师和学生提供更加友好的在线实践教学创新与服务环境，助力高等教育教学工作朝着智能化、人性化、科学化方向良性发展。