程 鋼，楊 杰，吳志強，盧小平

(1. 河南理工大學(xué)礦山空間信息技術(shù)國家測繪地理信息局重點實驗室，河南 焦作 454000; 2. 河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454000; 3. 河南理工大學(xué)教務(wù)處，河南 焦作 454000)

SAKAI平臺下程序設(shè)計與開發(fā)課程混合式學(xué)習(xí)的研究與應(yīng)用
——以測繪工程“C語言程序設(shè)計”為例

程 鋼1,2，楊 杰2，吳志強3，盧小平1

(1. 河南理工大學(xué)礦山空間信息技術(shù)國家測繪地理信息局重點實驗室，河南 焦作 454000; 2. 河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454000; 3. 河南理工大學(xué)教務(wù)處，河南 焦作 454000)

C語言、C++等程序設(shè)計與開發(fā)課程是工科專業(yè)的必修課，此類課程知識瑣碎、實踐性強，單一的課堂加實驗課的教學(xué)模式難以滿足知識傳授和技能學(xué)習(xí)的要求。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和SAKAI等課程管理軟件的出現(xiàn)，在線學(xué)習(xí)成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要形式。本文結(jié)合測繪工程專業(yè)“C語言程序設(shè)計”課程的教學(xué)經(jīng)驗，分析了當(dāng)前開發(fā)類課程教學(xué)模式的缺點，探討了基于SAKAI的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開展混合式學(xué)習(xí)的內(nèi)涵及實現(xiàn)路徑。實踐表明，SAKAI平臺輔助下的混合式學(xué)習(xí)將課堂教學(xué)和在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢相結(jié)合，豐富了師生互動的途徑，增強了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，改進了課程考核方式，教學(xué)效果良好。

在線學(xué)習(xí)；混合式學(xué)習(xí)；SAKAI；程序設(shè)計與開發(fā)；測繪工程

基礎(chǔ)程序設(shè)計與開發(fā)課程如C語言程序設(shè)計、C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是計算機相關(guān)專業(yè)和很多工科專業(yè)的必修課程。程序設(shè)計與開發(fā)的學(xué)習(xí)，涉及多門課程，貫穿于基礎(chǔ)開發(fā)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、二次開發(fā)等課程中，知識點多分散在不同教學(xué)單元中，彼此銜接不緊密，知識不連貫，知識的傳授缺乏整體感，難以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。傳統(tǒng)的計算機程序設(shè)計與開發(fā)課程的教學(xué)存在以下問題：①教學(xué)內(nèi)容上忽視實用性，缺少對實際問題的分析，課程知識點多、操作性強與學(xué)時壓縮相矛盾；②教學(xué)方式比較單一，仍以課堂授課和上機操作為主，學(xué)生學(xué)習(xí)處于被動地位，不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主分析能力；③課程內(nèi)容的設(shè)計、課程進度整齊劃一，只能盡量滿足大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，無法顧及學(xué)生間的個體差異性。總的來說，此類課程存在知識點多、內(nèi)容繁雜等特點，在有限的課堂課時內(nèi)難以完全達到教學(xué)目的，亟須改變現(xiàn)有的教學(xué)模式，在課堂教學(xué)之外進行有效的輔助教學(xué)[1]，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的積極性。

隨著網(wǎng)絡(luò)和電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，教育環(huán)境、理念也在不斷發(fā)展，在線學(xué)習(xí)(E-Learning)有利于打破學(xué)習(xí)空間及時間的封閉性、便于學(xué)生主動學(xué)習(xí)的優(yōu)勢逐漸得到人們的認(rèn)可[2]。Blackboard、Moodle、SAKAI等課程管理管理軟件系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛[3-4]。將在線學(xué)習(xí)教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式有機結(jié)合，互相補充，突破課堂教學(xué)的局限，是高等教育教學(xué)改革的必經(jīng)之路。

本文結(jié)合測繪工程專業(yè)“C語言程序設(shè)計”課程的實際教學(xué)經(jīng)驗，基于河南理工大學(xué)定制和部署的SAKAI軟件平臺，對課程序設(shè)計與開發(fā)課程混合式學(xué)習(xí)(blended learning)的教學(xué)模式及方法進行了有益探索。

一、SAKAI

SAKAI(synchronized architecture for knowledge acquisition infrastructure)是一個免費、開源的在線協(xié)作和學(xué)習(xí)環(huán)境。它源于美國印第安納大學(xué)、密歇根大學(xué)、斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院于2004年發(fā)起的一項開放源代碼的課程與教學(xué)管理系統(tǒng)(CMS)開發(fā)計劃[5]。SAKAI是基于Java的面向服務(wù)的應(yīng)用程序，具有可靠性、協(xié)作性和可擴展性等特點，能夠提供課程資源共享、在線作業(yè)、在線考試、在線討論、學(xué)習(xí)記錄及各類統(tǒng)計等功能，幫助需要開發(fā)用于協(xié)作或?qū)W習(xí)環(huán)境的研究院校、商業(yè)組織和自主群體創(chuàng)建用于協(xié)作的網(wǎng)站，可以為師生提供一個不受時空限制、互動式、協(xié)同式、多元的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境。與其他教學(xué)管理系統(tǒng)相比，SAKAI具有模塊豐富、社區(qū)活躍、基金會支持、便于定制等優(yōu)點[6]。

到目前為止，全世界采用SAKAI平臺的教育機構(gòu)接近400個，且其應(yīng)用范圍和參與人數(shù)還在不斷擴大，我國從2007年開始嘗試推廣和應(yīng)用SAKAI項目，復(fù)旦大學(xué)、北京郵電大學(xué)、重慶大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、天津大學(xué)、南開大學(xué)等知名高校針對各自的具體情況，對其進行了開發(fā)和應(yīng)用。從近幾年的發(fā)展來看，國內(nèi)越來越多的高校在嘗試應(yīng)用SAKAI[7]。

二、SAKAI平臺下開展混合式學(xué)習(xí)的教學(xué)探索

1. 混合式學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

blended learning是在對E-learning反思的基礎(chǔ)上形成的一個新模式。E-learning在國外已有10多年的歷程，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為：E-learning過分強調(diào)了學(xué)習(xí)者的主體作用，而忽視了傳統(tǒng)教學(xué)的作用；E-learning不會取代學(xué)校教育，但會極大地改變課堂教學(xué)的目標(biāo)和功能；E-learning能很好地實現(xiàn)某些教學(xué)目標(biāo)，但是不可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的課堂教學(xué)；E-learning最好與其他教學(xué)方式結(jié)合使用，以提高學(xué)習(xí)的績效。blended learning就是在這種前提下產(chǎn)生的[8]。關(guān)于blended learning的內(nèi)涵，國內(nèi)外有多種表述。何克抗認(rèn)為混合式學(xué)習(xí)早已有之，如計算機輔助學(xué)習(xí)方式與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式相結(jié)合、自主學(xué)習(xí)方式與協(xié)作學(xué)習(xí)方式相結(jié)合等，只是隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和E-Learning的發(fā)展，國際教育技術(shù)界賦予了blended learning新的含義：將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式和E-Learning的優(yōu)勢結(jié)合起來，既發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性[9]。

隨著對blended learning的理論研究和實踐的深入，混合式學(xué)習(xí)的內(nèi)涵在進一步豐富，吳全洲總結(jié)blended learning是各種學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)媒體、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)模式、學(xué)習(xí)環(huán)境及學(xué)生支持服務(wù)的混合[8]?；旌鲜綄W(xué)習(xí)吻合了教師主導(dǎo)和學(xué)生主體的“主導(dǎo)—主體”的教學(xué)模式，使面對面的課堂學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí)有機地結(jié)合，既體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)時代的特征，又正視了學(xué)習(xí)的傳統(tǒng)本源對教育技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生的深刻影響[10]。

2. SAKAI平臺下的混合式學(xué)習(xí)

本次教學(xué)改革以測繪工程專業(yè)“C語言程序設(shè)計”課程為例，在SAKAI教學(xué)管理平臺支持下進行混合式學(xué)習(xí)的研究和實踐。主要內(nèi)容包括：

(1) 在線課程站點的設(shè)計與部署

自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)是知識管理積極倡導(dǎo)的兩種重要的學(xué)習(xí)形式，也是學(xué)生完成意義建構(gòu)的重要途徑。利用SAKAI構(gòu)建的課程站點，是開展混合式學(xué)習(xí)的重要載體。網(wǎng)站內(nèi)容的設(shè)計就是將各種教學(xué)資源轉(zhuǎn)化為具有網(wǎng)狀聯(lián)系的規(guī)范知識集合，并對這些知識提供開放式管理，以實現(xiàn)知識的生產(chǎn)、利用和共享，能幫助學(xué)生建立正確的知識框架概念，形成知識結(jié)構(gòu)。因此本項目積極進行網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的設(shè)計與部署，利用SAKAI平臺提供的郵件箱、日程表、聊天室、資源庫、討論區(qū)等多種協(xié)作工具，通過郵件、消息、論壇、在線互動等多種形式，探索SAKAI協(xié)助下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)方式，使教師與學(xué)生能在多重互動中完成知識的建構(gòu)與創(chuàng)新。

(2) 學(xué)習(xí)情境設(shè)計與構(gòu)建

建構(gòu)主義認(rèn)為，要使學(xué)生進行知識的意義構(gòu)建，需要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境。這就需要在網(wǎng)絡(luò)平臺上，將信息技術(shù)與課程內(nèi)容進行整合，營造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。SAKAI平臺可以支持真實的情境創(chuàng)設(shè)，不受時空限制的資源共享，快速靈活的信息獲取，豐富多樣的交互方式，打破空間界限的協(xié)作交流。在本課程的教學(xué)過程中，筆者設(shè)置了諸如計算當(dāng)年過去了多少天、計算今天是星期幾、計算你的年齡、輸出當(dāng)前月的日歷等問題作為作業(yè)或案例。這些問題的解決幾乎不需要額外知識的輔助，僅需要借助當(dāng)前課程的內(nèi)容即可完成課程任務(wù)，既符合支架式教學(xué)的原則，又能夠激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)動機。

(3) 基于SAKAI的教學(xué)方式改革

從教師對課程安排的流程和組織來看，教學(xué)過程一般分為課前預(yù)習(xí)與準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課后作業(yè)、考前復(fù)習(xí)、考核與考試等階段。SAKAI平臺的引入改變了學(xué)生們課下學(xué)習(xí)的方式。本項目利用SAKAI軟件進行的教學(xué)方式改革，研究SAKAI參與后各個教學(xué)階段的不同設(shè)計和實施方法，調(diào)整教學(xué)環(huán)境4個要素的地位與作用，以提高教學(xué)的效果和效率。如在預(yù)習(xí)與準(zhǔn)備階段，鼓勵學(xué)生自主獲取相關(guān)章節(jié)的大綱和教學(xué)要求，有針對性地對重點內(nèi)容進行預(yù)習(xí)；課后作業(yè)階段，學(xué)生們從SAKAI平臺獲取題目并在線提交作業(yè)，教師在線批改后及時反饋給學(xué)生；復(fù)習(xí)階段，學(xué)生可以登錄課程網(wǎng)站獲取復(fù)習(xí)大綱并進行知識測試。

(4) 多維多層次的教學(xué)評價

傳統(tǒng)課堂教學(xué)的評價方式主要包括平時表現(xiàn)和期末考核，平時表現(xiàn)主要考慮學(xué)生作業(yè)和出勤的情況。在這些手段的基礎(chǔ)上，借助SAKAI平臺，還可以給學(xué)生進行更加全面的評價，將平時作業(yè)的情況、在線測試的結(jié)果、登陸在線平臺的次數(shù)等因素作為參考因子，完成學(xué)生表現(xiàn)的綜合評價，避免只用一紙作業(yè)或課堂出勤衡量學(xué)生的好壞。

三、實踐效果與討論

河南理工大學(xué)基于SAKAI開發(fā)了針對河南理工大學(xué)的教學(xué)管理平臺，并從2013年1月將學(xué)校教務(wù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，開始試用[11]。2013—2014第1學(xué)期，河南理工大學(xué)參與使用SAKAI的教師108人，學(xué)生10 080人；2013—2014第2學(xué)期開始全校全面推廣使用。河南理工大學(xué)還設(shè)立了教育教學(xué)改革研究項目(信息化教改專項)，用于鼓勵廣大教師積極探索網(wǎng)絡(luò)化、信息化教育的改革。

以測繪工程專業(yè)“C語言程序設(shè)計”為例，筆者從2013—2014學(xué)年第2學(xué)期開始創(chuàng)建課程站點，并在后續(xù)的教學(xué)中不斷豐富和完善。站點主界面如圖1所示，內(nèi)容主要包括以下幾個方面:

圖1 站點主界面

1) 課程大綱。鼓勵學(xué)生主動獲取課程大綱、掌握本門課程的教學(xué)目標(biāo)和主要內(nèi)容，便于學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)動機。

2) 教學(xué)通知。將重要的教學(xué)安排、作業(yè)、臨時變更等事宜在網(wǎng)上實時發(fā)布，學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)或無線終端可以及時了解課程上的重要安排和部署。

3) 課程資源共享。課程資源提供了課件、題庫、實驗軟件、歷年考研光榮榜、勵志視頻(院士訪談、測繪先進人物)等多媒體信息，既可以引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的三觀，又能刺激學(xué)生對新信息的搜索與提取的熱情，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)課程知識的需要，使學(xué)生始終處在創(chuàng)造和把握認(rèn)知對象的感受下展開學(xué)習(xí)，并獲得具有創(chuàng)造意義的學(xué)習(xí)方法。

4) 外部站點。將行業(yè)主管部門、協(xié)會、行業(yè)內(nèi)知名的院校、科研院所等網(wǎng)站連接到課程站點，學(xué)生可以輕松了解相關(guān)的行業(yè)動態(tài)和學(xué)術(shù)前沿，有利于引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的專業(yè)認(rèn)識，培養(yǎng)專業(yè)感情。

5) 作業(yè)。程序開發(fā)類課程的一個重要特點是：不僅要求學(xué)生懂得程序語言的語法，還需要在實際的環(huán)境中進行編碼和調(diào)試。僅靠紙質(zhì)形式的作業(yè)或?qū)嶒瀳蟾?，很難對學(xué)生的編程作業(yè)進行準(zhǔn)確批改，難以找出學(xué)生真正的問題，長此以往則會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。SAKAI的作業(yè)系統(tǒng)允許提交學(xué)生的程序代碼，教師也可以調(diào)試學(xué)生的代碼并將存在問題及時反饋給學(xué)生，有利于及時改正學(xué)生的錯誤，幫助學(xué)生樹立編程的信心。系統(tǒng)還提供了作業(yè)的統(tǒng)計功能，教師可以清楚掌握學(xué)生作業(yè)提交的時間、順序并將評分存入系統(tǒng)。

6) 聊天室及討論區(qū)。聊天室和討論區(qū)為師生開展交流提供了平臺。有了這些工具，教師和學(xué)生間的交流可以克服時間和空間的約束。教師可以有針對性地設(shè)立某些重點或難點問題的討論區(qū)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)表自己的觀點，并進行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和總結(jié)。學(xué)生們也可以自主或小組協(xié)作討論，通過分享和交流，學(xué)生們不僅學(xué)習(xí)了別人的知識和經(jīng)驗，自身也得到了肯定和鼓勵，形成一種共同學(xué)習(xí)的氛圍。

7) 站點統(tǒng)計。系統(tǒng)提供了課程站點上用戶訪問、參與的活動及站點資源被訪問情況的統(tǒng)計工具，通過這些工具，教師可以對學(xué)生訪問的時間和次數(shù)、資源的使用狀態(tài)進行監(jiān)控，了解學(xué)生訪問課程站點的時間分布及學(xué)生主要參與的活動，了解學(xué)生們在課程站點的活動痕跡，了解課程資源的使用狀況和適用性；為課程的設(shè)計和改進提供參考信息，如圖2所示。

圖2 站點訪問人數(shù)統(tǒng)計圖

通過上述站點的建設(shè)和不斷豐富，以及平時在課堂上的引導(dǎo)，學(xué)生們逐漸適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，在網(wǎng)絡(luò)平臺上提交作業(yè)、向老師提問、主動查閱課程通知、下載需要的多媒體資料等，網(wǎng)絡(luò)課程站點逐步成為了學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)的主要工具。通過批改過程、平時考核和期末測試等環(huán)節(jié)，筆者可以明顯地感覺到學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性在逐步提高，在線學(xué)習(xí)方式已經(jīng)成為課堂教學(xué)的有益補充，值得推廣并在進一步挖掘潛力。當(dāng)然，從實踐的過程中，可以看到無論是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)還是在線學(xué)習(xí)都無法取代傳統(tǒng)課堂面對面授課的方式，并且在線教學(xué)對教師自身提出更高的要求，如較好計算機操作、信息處理和學(xué)習(xí)能力，以便盡快熟悉并駕馭網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

四、結(jié)束語

本文結(jié)合測繪工程專業(yè)程序設(shè)計與開發(fā)課程的實際教學(xué)經(jīng)驗，利用SAKAI軟件平臺，建立相關(guān)課程的網(wǎng)絡(luò)站點，對網(wǎng)絡(luò)輔助下的混合式學(xué)習(xí)進行了探討，通過近兩年的實踐探索，驗證了SAKAI網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是課堂教學(xué)的延伸和有益補充，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，又改變了學(xué)生學(xué)習(xí)的模式，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果?？梢?，隨著教育環(huán)境的變化和教育思想觀念變化，基于在線學(xué)習(xí)的混合式教學(xué)策略是必然的發(fā)展趨勢。今后的課程建設(shè)過程中，不僅要深入挖掘在線學(xué)習(xí)的潛力，增加微課等新的教學(xué)載體，豐富課程站點的資源，更要提升教師自身的認(rèn)知能力和綜合素質(zhì)，只有這樣才能達到高質(zhì)量的教學(xué)效果。

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ResearchandApplicationofBlendedLearningforCurriculumsofProgramDesignandDevelopmentwithSAKAI—TakingtheCourseofCProgrammingforSurveyingandMappingMajorasanExample

CHENG Gang，YANG Jie，WU Zhiqiang，LU Xiaoping

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G64

B

0494-0911(2016)09-0133-04

2015-08-11

河南理工大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目(2013JG090；2014JG077); 河南理工大學(xué)2015年信息化教改專項

程 鋼(1981—)，男，博士，副教授，主要研究方向為GIS理論與方法。E-mail：chenggang1218@163.com

楊 杰。E-mail：yangjie@hpu.edu.cn