基于对分课堂的程序设计基础课程教学实践

刘合兵 尚俊平

［摘 要］对分课堂教学模式是中国高校课堂教学改革的一种新探索。文章在研究分析其核心理念、关键创新的基础上，开展了程序设计基础课程的混合式教学设计，对时间分配、师生责任明确及评价体系设计进行了思考，并开展了教学实践。结果表明，对分课堂教学模式能有效提升学生的课堂参与度，提高学生学习的主动性，对提高教学效果、教学质量有明显的促进作用。

［关键词］对分课堂；赋能教育；同伴互助学习

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）09-0070-03

中国高等教育改革的新生态为大学计算机教育改革注入了新的活力，积极推进的“四新”（新工科、新医科、新农科、新文科）建设是新时代教育现代化、教育强国建设的创新性探索。如何突破、改变传统教学模式，促进学生个性化发展，培养创新能力，解决现实问题，是我国探索的热点问题。

程序设计基础课程是高校理工科专业，特别是计算机类专业的基础课程，重点在于培养学生的计算思维和编程能力，为后续课程打好基础。程序设计基础课程面向大一新生开设，大部分学生的学习习惯还停留在高中阶段，有等老师讲、靠老师督促的情况，也存在畏难情绪，遇到学习困难即止步不前。程序设计基础课程抽象、实践性强，传统教学模式课堂互动相对少，教师注重知识传授，学生被动接受，课程过程性评价不足，导致课程教学效果不佳。

为全面贯彻落实全国教育大会精神，提升人才培养质量，教师需要审视教学内容与教学形式，思考如何让课堂活跃起来、让学生主动参与到教学中来；如何提高学生的学习主动性，全面培养学生的批判性思维、创造性思维、沟通与合作能力等核心素养。计算机领域的众多教师积极行动，依据专业特点开展了基于对分课堂的教学改革探索与实践。如吴绍兵等开展了基于对分课堂的Python语言程序设计教学探索[1]；钟锋开展了互联网思维下基于对分课堂的混合式学习模型设计与实践[2]；张恒汝等进行了网络与系统安全课程中的“慕课+对分课堂”教学模式探索[3]；肖洁等开展了基于“SPOC+对分课堂”的混合教学探索与实践[4]；黄斌等开展了“金课”背景下适时-对分课堂教学模式的构建及准实验研究[5]。

本文将对分课堂引入程序设计基础课程中进行探索与实践，引导学生主动学习、积极参与课堂，营造良好的学习氛围，践行同伴互助学习，教学效果明显改善。

一、对分课堂介绍

对分课堂是复旦大学张学新教授2014年首次在复旦教育论坛上提出的一种新型教学模式[6]，其核心理念是将课堂时间进行对分，把时间根据教学实际分配一半给教师讲授，另一半由学生进行自主讨论，强调以学生为主，强调学生对教学过程的参与，提升学生学习的主动性。

对分课堂的主要教学过程分由内容呈现（Presentation）、内化吸收（Assimilation）和讨论（Discussion）3个阶段组成，又简称PAD课堂[6]。它在教师讲授与学生讨论之间搭建了一座桥梁——引入心理学内化环节，使学生对教师所讲授的知识进行思考并吸收后，带着掌握的知识以及问题参与到讨论中。学生之间通过交流加深对知识的整体认知，建立起相对完整的知识体系[7]。

对分课堂集聚了多种教学法，具有如精讲多练、互助学习、自主课堂等优点，是对传统教学模式的一种变革。它从如何教变化到如何学，与工程教育专业认证的成果导向理念（OBE）相符，较为适合我国的本科教育现状。在实际的教学实践中，可以根据情况开展当堂对分或隔堂对分。

二、基于对分课堂的程序设计基础课程教学设计

对分课堂是全新的教学模式，从如何教到如何学，从作业布置、课堂管理到教学效果评价，都与传统教学有所区别。本课题通过借鉴其他高校的经验，开展教学研讨和经验交流，基于提高教学质量和教学效率、满足学生全面发展需求及能力提升的原则，分类整理了程序设计基础课程的相关知识点，对对分课堂的混合式课程教学总体框架进行了设计。

（一）教学过程设计

1.课前环节

教师通过信息技术工具，提前告知学生下次课要讲授的内容，并结合中国大学MOOC平台上的教学资源，提前给学生布置预习内容。学生按照要求完成预习，并记录疑惑点。教师可以根据学生完成预习的情况适当调整教学内容及教学进度。

2.课中环节

教师充分利用网络平台开展教学，根据课程理论体系与知识框架，强调教学内容的重点与难点，带领学生对知识点进行分析，适时融入课程思政案例，强化学生的使命担当与工匠精神。课堂讲授环节注重精讲留白，让学生专注听课，尽量不提问。课堂学习讨论环节让学生充分掌握教师的授课内容，实现课堂内化吸收，为课后作业奠定基础。教师通过问卷星等平台发布随堂测试或问卷，掌握学生对知识的理解情况。教师在全班交流阶段实现师生对话，解决小组凝练的高层次问题，同时可以形成课后环节的探究性问题。

3.课后环节

教师给出学习任务单，帮助学生继续内化课程内容，以复习课件、观看视频、阅读代码、完成课后作业为主，引导学生写出“亮考帮”（一种特有的学生学习总结表格），形成个性化的反思性学习成果。通过构建课后学习支持系统，减轻教师课后答疑的负担，增加学生与同伴交流的机会。

4.时间分配

在常规理论授课阶段，基本按照教师讲授15分钟、学生讨论30分钟、小组汇报25分钟、教师总结20分钟的时间分配进行设计。在实际执行时，教师可以根据课程内容及学生的反馈情况进行适当的调整。

（二）第二课堂支持

程序设计基础课程的实践环节对培养与提高学生的编程能力、计算思维能力有着非常重要的作用，单纯的实验课环节难以满足专业发展的要求。教学团队成员坚持“以赛促学、以赛促教、以赛促创”的第二课堂教学模式，充分利用河南农业大学在线测评系统、智慧教育平台及程序設计类实验辅助教学平台（PTA），配合课堂教学持续开展编程技能训练、项目学习、新生周赛及程序挑战赛等，积极引导学生参加“校—省—国家”三级衔接的创新训练项目和学科竞赛活动，促进学生独立思考及创新能力的提高。

作为对分课堂的有益补充，倡导学生在课后开展同伴互助学习，包括课外平台中的同伴互助学习、宿舍间的同伴互助学习，以及项目实践案例的同伴互助学习模式等，以解决学生的个体差异，更好地提升学生的综合能力。

（三）基于多维度的课程评价体系设计

根据对分课堂的教学实施及程序设计基础课程的教学要求，教学团队注重过程性评价，充分利用小组讨论、在线评测系统练习、单元测试及期中测试结果、综合项目实践案例代码提交和汇报情况、上机考试结果等过程性数据，构建多维度的课程评价体系，对程序设计基础课程进行准确分析与科学评价。通过科学、客观地评价课程在培养学生计算机应用能力和思维能力方面的教学成效，及时、准确地反馈学生的学习情况，促进课程教学效果的提升。

三、基于对分课堂的程序设计基础课程教学实践案例

基于教学团队的研讨及课程教学设计，对计算机类专业学生开展程序设计基础课程的对分课堂教学实践，融合知识、技能及品行三个方面的综合能力培养，提高学生专业领域的胜任力。下面以循环结构程序设计的课堂教学内容为例，展示课堂教学实践的过程。

在课前，任课教师通过微信群通知学生下次课的内容为循环控制结构，包括while循环语句、do...while循环语句及for循环语句，要求学生观看中国大学MOOC平台上的教学视频，掌握基本知识，预习相关实例并完成学校在线评测系统上的5道题目。

在课中讲授环节，教师强调本节课的重难点为循环控制语句，并通过实例（求累加和、阶乘及求解水仙花数等例题）详细讲解三类循环控制语句的执行过程。授课时间控制在15分钟以内。

在学生的内化环节，时间控制在10分钟以内，主要是对三种循环控制语句进行吸收理解，重点在于掌握循环控制语句的执行过程及异同点。因为学生已经完成了预习内容，并对在线评测系统上的题目进行了编程实践，所以这个环节相对轻松。教师可通过问卷星等平台设计几道选择题来检查学生的知识掌握情况。

接下来，引导学生以“怎样快速判断一个整数n是否为素数”为例展开讨论，时间控制在20分钟以内。通过讨论，可以得出通过不断优化循环次数（一是从2开始，直到n-1；二是从2开始，直到n的平方根；三是在n的平方根内排除2以外的偶数；四是再进一步，了解在大于等于5的正整数中，素数一定是出现在6的倍数的左右两边；等等）来改进算法执行时间。在这一过程中融入精益求精的工匠精神等思政元素。学生在讨论时可以提出新问题，发表自己的想法。教师可以在教室走动，引导学生积极发言、对同组学生的观点进行判断及思考。小组讨论完毕，学生利用课间时间完成“亮考帮”表格内容的整理。

在小组汇报讨论成果环节，时间控制在25分钟以内，主要锻炼学生的语言表达及归纳总结能力。每个小组代表简短汇报小组讨论的成果，提出新的问题。教师根据学生的汇报凝练探究性问题。

在教师总结环节，时间控制在20分钟以内。教师对学生汇报的内容进行整理归纳，总结本节课的重难点，并解决小组汇报中存在的共性问题。

在课后环节，教师布置课后练习，组织学生开展同伴互助学习。一是在河南农业大学在线测评系统上布置循环结构相关的题目；二是在程序设计类实验辅助教学平台（PTA）上设置同步实验题目集，配合课堂教学持续开展编程练习。课后环节积极引导学生开展同伴互助学习，有助于培养学生互帮互助的学风，提升学生的自主学习能力。

在第二课堂环节，结合课堂教学内容，在周末组织周赛，提升学生在一定压力下解决实际问题的能力。为达到较好的效果，教师可以采用线上参赛的形式，组织高年级学生（周赛出题人）分享题目的解答思路，组织现场互动答疑。

四、基于对分课堂的课程教学效果

大学教育不是单纯的知识传授，教师在授课的同时必须思考如何培养学生适应社会发展所需要的必备品格和关键能力。基于对分课堂的课程教学设计环环相扣，学生通过预习，在课前对授课内容已有所思考；在上课时，能全神贯注地听讲；在讨论时，能迅速进入状态参与互动，基本上能掌握课堂上教师所讲授的知识。在课堂教学案例中，通过融入思政元素，培养学生的爱国情怀及工匠精神。课后组织学生开展同伴互助学习，帮助小组成员解决问题。对分课堂的课程教学逐步提高了学生的团队协作、语言概括表达及分析解决问题的能力。学生参加程序设计类竞赛所取得的成绩也验证了基于对分课堂的课程教学改革与实践所取得的效果。近年来，学生获得中国高校计算机大赛-团体程序设计天梯赛全国总决赛金奖等国家级奖励80余项、省级奖励200余项。尤其是2020年，学生获中国大学生程序设计竞赛（CCPC）金奖，实现了河南省高校在该赛事中金奖零的突破。

五、结语

基于对分课堂的程序设计基础课程混合式教学改革与实践，充分发挥了学生的主观能动性和学习创造性，教学效果提升明显。下一步，教师团队将完善每节课的课程设计，加大学生课后内化吸收的监督力度，完善多阶段课程考核方法，探索将对分课堂应用于更多专业课程。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 吴绍兵，王昌梅，贾学明，等.基于对分课堂的Python语言程序设计教学探索[J].计算机教育，2019（2）：53-56.

[2] 钟锋.互联网思维下基于对分课堂的混合式学习模型设计与实践[J].中国教育信息化，2021（4）：20-25.

[3] 张恒汝，王杨，刘忠慧，等.网络与系统安全课程中的“慕课+对分课堂”教学模式探索[J].计算机教育，2022（5）：196-200.

[4] 肖洁，曹清国.基于“SPOC+对分课堂”的混合教学探索与实践[J].南昌航空大学学报（自然科学版），2021，35（4）：115-119.

[5] 黄斌，王丹妮.金课背景下适时-對分课堂教学模式的构建及准实验研究[J].高教论坛，2021（6）：58-63.

[6] 张学新.对分课堂：大学课堂教学改革的新探索[J].复旦教育论坛，2014，12（5）：5-10.

[7] 杜艳飞，张学新.“对分课堂”：高校课堂教学模式改革实践与思考[J].继续教育研究，2016（3）：116-118.

［责任编辑：黄紧德］