面向对象程序设计课程混合式教学模式改革

王 慧

（内蒙古工业大学 数据科学与应用学院，内蒙古 呼和浩特 010080）

0 引言

当代大学生都是成长在数字环境中的“数字原住民”，习惯于使用各种数字化设备（智能手机、平板电脑等）通过网络获取信息、学习知识［1］。混合式教学利用互联网与新媒体技术，有机结合线上、线下教学，既顺应了学生数字化生存特点，又打破时空的限制，学生可利用碎片化时间使用网络平台教学资源进行学习。在混合式教学模式中，教师对教学过程的设计摒弃传统教学中“以教为中心”的思想，更加关注如何协助学生学习，让学生能够更加积极主动地完成学习，实现预定的学习目标。因此，以混合式教学改革作为抓手提高教学质量和学生学习效果，是高等教育领域技术应用的关键趋势［2］。

1 课程现状分析

面向对象程序设计课程作为计算机相关专业的专业基础课，国内大多数高校均在低年级开设该课程。面向对象的程序设计方法是现今软件开发主流。因此，培养面向对象程序设计思维与项目开发能力是软件开发人员重要的培养目标。面向对象程序设计课程以此为教学目标，教学中以Java语言为载体，介绍面向对象程序设计的思想、方法与技巧。

为提高课程教学效果，达到课程教学目标，目前还需解决课程教学过程中存在的一些问题。具体为，教师通常单向性地为学生讲授知识，并未落实以学生为中心的教学理念，忽略了师生互动，导致学生在教学过程中参与度低，缺乏学习兴趣与学习热情［3-4］；教学内容重理论轻实践，由于教学课时受限，教学中教师侧重于讲解单个语法知识点，忽略了知识点间的联系，并未培养和训练学生动手编程能力，学生在学习过程中难以理解编程思想，无法体会编程的乐趣，也无法将单个知识点内容应用到解决实际工程问题中；课程考核方式单一，学习效果实时反馈渠道缺失［5］，考核方式忽略了程序设计课程的本质，不利于提升学生动手编程与实践创新能力。

为此，本文对面向对象程序设计课程实施混合式教学改革，改变传统教学理念，确立以学生为中心［6］的教学理念，让学生掌握学习主动权，充分发挥学生的主体作用，提高学生课堂参与度与学习热情。同时，混合式教学模式打破了时空限制，将教学过程延长到课前课后，让学生利用课堂外的时间学习部分知识，课堂教学中侧重于让学生进行实际编程练习，完成项目驱动任务，提升学生工程实践能力。此外，借助过程性的评价机制能更好地激发学生学习积极性，提升教师教学效果。

2 课程混合式教学模式的设计与实施

2.1 混合式教学模式设计

混合式教学模式（见图1）是传统面对面线下教学和运用网络平台进行线上教学的有机结合，具体为结合两种方式混合课程平台、课程资源、学习方法和评价机制等方面［7］。在面向对象程序设计课程教学改革实施混合式教学过程中，学生享有一定的学习自由度，能自主决定学习时间、方式与环境，以此体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。

Fig.1 Design of blended teaching mode for object-oriented programming图1 面向对象程序设计混合式教学模式设计

在该教学模式下，教师根据课程教学目标设定相应的教学内容，制作教学资源，提供给学生在课前线上自学。在课前线上自主学习阶段，通过学习线上各类资源完成预习，把握教学内容中的重、难点，课中通过与教师面对面交流进行针对性学习，课后继续通过线上方式评价学习效果与答疑等活动。教师在线上线下混合式教学模式设计中，从教学资源建设、教学方式选择到学习活动设计，不仅需要考虑知识的传递，还要考虑是否有利于提高学生吸引力，充分激发学生学习热情，使教师与学生在学习过程中形成良好的互动和配合。

2.2 混合式教学模式实施

在面向对象程序设计课程混合式教学的实施中，授课教师首先要明确课程目标，确定课程教学内容，进而明确线上平台需要何种资源、线下课堂教学方式，科学设计教学活动，实现与线上平台的有机结合。

2.2.1 准备阶段

在面向对象程序设计混合式模式实施中，按照课程内容体系分解知识点，以知识点为单元制作教学视频、PPT、思维导图、线上测试题等教学资源。例如，“类和对象”分解的知识点与完成的教学资源情况如表1所示。教师根据“类和对象”教学单元实现的预期学习成果，分解出一系列知识点完成相应的教学资源建设。在录制教学视频时分别录制知识点理论讲解和应用案例。针对具体应用案例，将案例问题的解决方案与程序语言的实现语法进行结合，有助于学生对新的应用问题给出程序解决方案。课前准备阶段，教师为学生在课前自主学习提供了以知识点为粒度的多样化教学资源，教学单元粒度变小可方便学生利用碎片化时间完成课前预习。

2.2.2 课前线上自主学习阶段

为了更好的保障学生课前自主学习效果，让学生提前了解后续的学习内容和教学安排，以便合理安排自身时间。教师设计了单元导学任务单阐述学习任务，并根据知识点内容设计一系列问题，使学生带着问题进行课前自学。表2为针对类和对象知识点设计的导学任务单，教师提前一周将导学任务单和所有教学资源上传至网络平台，保确保学生具有充足的时间课前自学，且不影响其他课程线下学习，以避免学生以时间不足为由不按时完成线上学习的情况发生。目前，面向对象程序设计课程线上平台多选用清华大学的“优慕课”平台。

Table 2 Class and object unit learning guide task list表2 类和对象单元导学任务单

在课前自学阶段，学生首先阅读导学任务单，了解学习内容；然后以启发问题［8］为依据进行课前学习思考，在自学过程中寻找问题解决方法，以问题求解为导向［9］的在线学习方式促进学生课前学习，让学生在解决问题的过程中获得学习的成就感，以此激发学生学习兴趣，实现以学生为中心的教学模式。课前学习的最后阶段通过完成预习自测题，使学生了解自学效果，检测自身对知识的掌握情况，在课中环节针对性地学习掌握不理想的知识点内容。从教师角度而言，通过查看学生对线上资源的访问情况和自测题完成情况，了解学生学习情况，进而对课中环节面对面讲授讨论内容作出调整。

2.2.3 课中线下构建完整知识阶段

课中阶段采用线下面对面教学方式，在实施中授课教师设计了参与式、探究式、合作式的各种教学活动，具体形式包括案例点评、项目汇报、分组讨论、学生互评等。学生在学习过程中完全参与其中以提升学习兴趣与教师的教学质量，课中活动一般分为以下3个部分：

（1）课程重点、难点知识讲解阶段。在课程开始阶段，教师通过跟踪学生课前学习情况，在课堂上集中讲解学生理解不到位、存在难点的知识点，既避免了强行灌输知识点，又能督促学生将课前学习落到实处。

（2）项目驱动编程实践阶段。从实用性角度出发，以一个实际工程案例为主线，贯穿整个课程教学内容，学生通过学习每一章节层层迭代项目代码，直至形成一个完整的项目，通过项目实践驱动提高学生的程序设计能力、工程应用实践与创新能力［10］。课程建设中以学生成绩管理系统项目为驱动案例，通过分解项目与各教学单元内容相互对应，学生成绩管理系统案例分解知识点情况如图2所示。

Fig.2 Breakdown of knowledge points in the student achievement management system图2 学生成绩管理系统分解知识点情况

由图2可见，项目驱动案例分解到当堂课程教学内容来分析项目功能与编码方法，采用边讲边编写代码方式使学生完成相应的功能代码。学生编写代码时教师进行实时辅导，及时讲解学生存在的普遍问题，以边教边学、边学边练的方式组织课程教学［11］。同时，采用分组讨论的方式分析项目功能和编码思路，由各组推选代表描述小组实现思路，让学生完全参与到课堂当中，有利于培养学生分析解决问题的能力。通过每节课完成的项目代码，迭代形成一个完整的项目，培养学生的程序设计能力、实践动手能力、团队协作能力、创新思维能力等工程应用能力。

（3）教师总结课程内容。线下教学中总结非常重要，目的在于联系学生在课前零碎时间的所学知识，让学生对各章节内容具有一个整体概念［12］，实现知识的完整构建。

2.2.4 课后巩固知识阶段

课后学生学习的目标是巩固加强所学知识，教师结合学生课前预习、课堂学习环节的表现，有针对性的选择课后作业发布在网络平台中，要求学生在规定时间内将作业提交在线平台。通过课后作业对课前、课中学习内容进行查漏补缺。

除课后作业外，课后最重要的内容是拓展项目实践，在该阶段学生已完成课堂教学项目，教师会给学生选择一些扩展项目，以便更好的巩固知识，强化技能。考虑到学生间的层次不一，理解能力与思维方式各不相同［13］，不同学生对程序设计语言的兴趣和要达到的目标需求也不完全相同，单一任务无法满足各类学生需求［14］。

在实施过程中，教师对课后拓展项目设置了两种不同的类型：一类项目类型与课堂贯穿项目类型相同，例如员工信息管理系统、图书信息管理系统等，学生完成项目后能熟悉掌握Java语言，提升面向对象的开发、分析、设计能力；另一类与课堂完成的项目在功能设计上差异较大，对学生的能力要求较高，通过完成项目学生能进行深层次学习，在掌握技术的同时可提升思考与创新能力，包括C/S 模式的数据挖掘系统、桌面游戏系统等。学生根据自身学习能力与兴趣选择相应的拓展项目，该方法能有效激发学生学习兴趣，全面提升学生的学习素养，具有其他教学环节不可替代的作用，对于能力相对较差的学生也不会因为设置过高的要求，使其产生畏惧心理，丧失自信心。

3 教学效果

3.1 成绩评价机制

合理的成绩评价机制有助于调动学生学习积极性［15］。线上线下混合式教学模式实施中课程最终成绩由过程性评价成绩与期末考试成绩组成，并增加学生学习过程性评价权重，对学生课前、课中、课后学习阶段的表现进行评价，促使学生步步紧跟每个教学环节，具体评价内容、权重与评价标准如表3所示。

Table 3 Achievement evaluation mechanism of the course of objectoriented programming表3 面向对象程序设计课程成绩评价机制

由表3可见，过程性评价中作业、在线测试、拓展项目、实验以学生完成的准确度进行评价；观看视频、参与讨论等以网络平台中的统计数据进行评价；课中表现以学生实际表现由教师给出相应的评价。传统笔试中学生只靠死记硬背和考前突击敷衍了是，无法真实、有效地考查学生的实际编程能力与程序调试能力。本文将期末考试改为上机考试，仅占课程总成绩50%，重点考核学生实际动手编程能力与程序调试能力，可更好地提升学生的实践动手能力。综上所述，本文提出的成绩评价方式能客观反映学生的学习状态与学习能力，有效地激励、促进了学生学习积极性和教师教学效果。

3.2 成绩比较

在内蒙古工业大学数据科学与应用学院2019、2020级学生中开展面向对象程序设计课程线上线下混合式教学。其中，2018级为传统教学方式。表4为3个年级学生的课程成绩及格率、平均分成绩分布情况，由此可见开展混合式教学的学生成绩明显优于采用传统教学模式教学的学生成绩，并且成绩≥80的人数大幅提升，不及格的人数明显减少，在一定程度上反映出混合式教学模式的实施能激发学生的学习潜能，提升学生学习兴趣与教师教学效果。

Table 4 Comparison of students' performance before and after the implementation of mixed teaching mode表4 混合式教学模式实施前后学生成绩比较

在混合式教学模式实施中，各行政班的在线学习情况存在一定的差异，以2019级4个行政班级进入课程次数、阅读课程资源、学习播客视频次数、学习播客时长等维度的在线学习平均数据为例，具体比较分析如图3、图4所示。

Fig.3 Average score of 2019 administrative classes图3 2019级各行政班平均分

Fig.4 Comparison of online platform learning data of various administrative classes before and after class图4 各行政班课前课后平台在线学习数据比较

由此可见，平均成绩靠前的班级在线学习数据总体较高，软件2019-2班的在线学习数据总体情况、课程总评成绩最差，在一定程度上有效反映了在线学习可提升学生学习效果。

4 结语

本文提出采用线上线下的混合式教学模式，解决目前面向对象程序设计课程的所存在的教学问题。课前，学生通过在线平台提供多样化学习资料，以解决问题为导向进行有效的自主学习；课中，梳理知识体系，以贯穿式项目案例为主线结合分组讨论、项目汇报等方式穿插课堂，有效地将线上自主学习与线下面对面授课优势互补；课后，通过靶向式习题与分层次的拓展项目巩固升华学生所学知识，提升学生的知识运用能力。

在混合式教学模式实施过程中，教师观念不断更新，学生也能作为学习的主体，充分发挥自身的主动性与创造性，学习效果得到了显著提升。在今后教学中，还需进一步实现在混合式教学模式各阶段开展分层次教学，以有效避免优秀学生“吃不饱”、后进生“吃不了”的现象，使不同层次学生均能在知识与能力方法中得到充分拓展。