呂俊，陸淑娟

（南京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南京 210009）

C程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的大小翻轉(zhuǎn)

呂俊，陸淑娟

（南京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南京 210009）

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新的教學(xué)模式，為程序設(shè)計(jì)類課程提供一種新的教學(xué)思路，體現(xiàn)教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的教學(xué)理念。在C程序設(shè)計(jì)課程中，通過大、小兩種翻轉(zhuǎn)形式的設(shè)計(jì)及相應(yīng)的措施保障，活躍課堂氛圍，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新精神。

翻轉(zhuǎn)課堂；程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；教學(xué)模式

0 引言

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是高校理工類專業(yè)中的一門重要的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，是建立學(xué)生計(jì)算思維的基礎(chǔ)和平臺(tái)。傳統(tǒng)的C語(yǔ)言教學(xué)以著重講解語(yǔ)法規(guī)則為線索，以灌輸為特征，應(yīng)用性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生以被動(dòng)接受為主，缺乏獨(dú)立思考和互動(dòng)探究的機(jī)會(huì)，雖然學(xué)習(xí)了大量的語(yǔ)法但無法自發(fā)去解決學(xué)習(xí)和生活中的實(shí)際問題，無法達(dá)到開設(shè)課程的主要目的。另外，由于我國(guó)的計(jì)算機(jī)教育普及不均衡，學(xué)生在入校時(shí)水平相差很大。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)生在入校前已經(jīng)具備了計(jì)算機(jī)的基本應(yīng)用能力和程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，而在一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，很多學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的使用僅限于上網(wǎng)和聊天，缺乏基本的信息素養(yǎng)。

翻轉(zhuǎn)課堂是一種新興的教學(xué)模式，其核心價(jià)值在于能有效支持和幫助學(xué)生進(jìn)行自主和個(gè)性化學(xué)習(xí)，將傳統(tǒng)教學(xué)中的“以教為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)為中心”的模式，盡可能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，是現(xiàn)在廣為倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)新模式[1-3]。程序設(shè)計(jì)課程因其內(nèi)容注重于應(yīng)用實(shí)踐，非常適合使用這種模式進(jìn)行教學(xué)?；ヂ?lián)網(wǎng)中眾多在線課程資源——MOOC也成為實(shí)現(xiàn)這種教學(xué)模式提供了豐富的課前學(xué)習(xí)資料[4]，它通過基于知識(shí)點(diǎn)的短視頻實(shí)現(xiàn)“碎片式”的學(xué)習(xí)，便于資源的高效整合和利用，有助于保持學(xué)習(xí)者的注意力和提高學(xué)習(xí)效率，并可以反復(fù)觀看。但是由于學(xué)生從小接受的傳統(tǒng)教學(xué)模式，如果直接過渡到“以學(xué)為中心”的教學(xué)模式，忽視了教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的自我約束能力，教學(xué)內(nèi)容也難以在實(shí)踐中得到有效的執(zhí)行。因此在完全貫徹和實(shí)行翻轉(zhuǎn)課堂這種新的教學(xué)模式之前，需要有效的過渡，從“以教為中心”的模式逐步轉(zhuǎn)化為“以教和學(xué)并重”的教學(xué)模式，在此基礎(chǔ)上最終實(shí)現(xiàn)“以學(xué)為中心”的學(xué)習(xí)模式。在C語(yǔ)言教學(xué)中采用大小兩種翻轉(zhuǎn)形式可以逐步引導(dǎo)學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動(dòng)學(xué)習(xí)，建立計(jì)算思維，并培養(yǎng)互動(dòng)探究的意識(shí)和創(chuàng)新精神。

1 C程序設(shè)計(jì)中的大翻轉(zhuǎn)

傳統(tǒng)的C程序設(shè)計(jì)教學(xué)一般在課程結(jié)束后會(huì)有相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，完成一個(gè)綜合程序設(shè)計(jì)，實(shí)踐課程中所教授的C語(yǔ)言語(yǔ)法。這種方式可以起到綜合運(yùn)用所學(xué)語(yǔ)法并復(fù)習(xí)鞏固的作用，但是因?yàn)檫@種課程設(shè)計(jì)一般都臨近期末，學(xué)生的各項(xiàng)考試紛擁而至，真正能花在程序設(shè)計(jì)上的時(shí)間并不是很多，而且C程序課程已經(jīng)結(jié)束，教師無法監(jiān)控在程序設(shè)計(jì)中的問題，大多數(shù)人也是隨便寫個(gè)程序草草應(yīng)付，課程設(shè)計(jì)失去了效果和存在的意義。

為了改變這種現(xiàn)狀，在課程開始時(shí)就將程序設(shè)計(jì)的任務(wù)布置下去，由學(xué)生根據(jù)自己的興趣和所長(zhǎng)自選題目，這樣可以在授課之初就明確學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的主要目的，并帶著問題有針對(duì)性的學(xué)習(xí)，由學(xué)生主動(dòng)自覺地進(jìn)行預(yù)習(xí)和拓展。這樣不僅使教師在正常的課堂教學(xué)中不再像以往那樣著重于語(yǔ)法知識(shí)的灌輸，還可以在此基礎(chǔ)上對(duì)算法進(jìn)行擴(kuò)展、分析及改進(jìn)展開討論，讓學(xué)生自己體會(huì)到程序設(shè)計(jì)的巧妙，并逐步完善和完成期初布置的課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)鼓勵(lì)學(xué)生自己組建小組完成，小組人數(shù)不宜過多，一般規(guī)定小組成員不超過3人，并設(shè)組長(zhǎng)一名，負(fù)責(zé)課程設(shè)計(jì)的分工和匯報(bào)每周設(shè)計(jì)的進(jìn)度，盡量避免一人包攬，其他人不聞不問的現(xiàn)象發(fā)生。課程設(shè)計(jì)任務(wù)的截止提交時(shí)間一般在課程所有教學(xué)內(nèi)容結(jié)束之后，就每個(gè)小組的設(shè)計(jì)開展一次公開答辯，小組成員自己要向全班同學(xué)介紹自己設(shè)計(jì)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路和功能，并由班級(jí)同學(xué)針對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行提問和討論，設(shè)計(jì)小組根據(jù)討論的結(jié)果要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改，并于規(guī)定的截止時(shí)間之前提交最后的版本，好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以推薦參加各類計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)大賽。

2 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中的小翻轉(zhuǎn)

課程設(shè)計(jì)大翻轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生明確了學(xué)習(xí)的目標(biāo)和任務(wù)，那么在此基礎(chǔ)上針對(duì)每節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行小翻轉(zhuǎn)就要逐步培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和探究能力?；贛OOC平臺(tái)雖然有許多優(yōu)秀的課程資源，但由于MOOC本身的特點(diǎn)，這些資源在錄制視頻時(shí)被切分成了許多小的知識(shí)點(diǎn)，在一定程序度上淡化了知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系。而且在實(shí)際的教學(xué)過程中，MOOC的教學(xué)組織與授課教師的教學(xué)思路可能并不一致，因此在利用MOOC現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上，還可以由教師根據(jù)自己的教學(xué)思路設(shè)計(jì)SPOC（Small Private Online Course,小規(guī)模限制性在線課程），由授課教師來組織這些資源并強(qiáng)化知識(shí)的內(nèi)部聯(lián)系。SPOC的教學(xué)可以圍繞以下幾個(gè)方面來組織：

（1）圍繞需求引出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在C語(yǔ)言中每一種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)都有其出現(xiàn)的必然因素，以往的課堂教學(xué)或者M(jìn)OOC上的資源很多都是直接進(jìn)行介紹這種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，學(xué)生學(xué)得盲目，學(xué)完之后在實(shí)際中不知道加以應(yīng)用。通過SPOC，教師可以在介紹這種結(jié)構(gòu)之前，將產(chǎn)生這種結(jié)構(gòu)的原因進(jìn)行詳細(xì)的闡述，做到在后面的課程教學(xué)中使學(xué)生知其然并知其所以然，更重要的是從更深層次理解這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，做到學(xué)以致用。

（2）圍繞概念構(gòu)建聯(lián)系

思維導(dǎo)圖（Mind Map）是用圖表組織和呈現(xiàn)思維活動(dòng)或知識(shí)的工具，是使用者對(duì)信息表征工具，如詞語(yǔ)、圖片、圖形等進(jìn)行組合運(yùn)用，并呈現(xiàn)概念之間的關(guān)系和思維順序關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)概念的可視化呈現(xiàn)[5]。使用思維導(dǎo)圖能夠?qū)W(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)目標(biāo)、資源利用和任務(wù)完成上起到指引和促進(jìn)的作用。在SPOC中引入思維導(dǎo)圖可以將概念之間的連接重新建立起來，構(gòu)建整個(gè)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系圖，使學(xué)生理清知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)課前的高效利用在線課程資源和其他資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，為提高編程實(shí)踐能力打下良好的基礎(chǔ)。

（3）圍繞實(shí)踐進(jìn)行拓展

學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)因?yàn)椴恢雷约核鶎W(xué)的東西可以干什么，所以學(xué)習(xí)積極性不高，如果學(xué)習(xí)之初就明確了可以解決哪些問題，并結(jié)合程序設(shè)計(jì)課的大翻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)中的問題，那么他在學(xué)習(xí)時(shí)就會(huì)更加關(guān)注和深入的學(xué)習(xí)，并應(yīng)用到自己的設(shè)計(jì)實(shí)踐之中。

SPOC視頻不宜過長(zhǎng)，一般控制置在10分鐘以內(nèi)。一般為了便于學(xué)生隨時(shí)隨地和多次觀看，可以放在由學(xué)生組建的C程序?qū)W習(xí)的QQ群中。有了MOOC視頻和SPOC視頻，那么課堂教學(xué)就可以更加高效組織學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的內(nèi)化，以小組為單位開展程序結(jié)構(gòu)的討論、算法的分析及改進(jìn)，一方面提高了語(yǔ)言應(yīng)用能力，另一方面也促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3 教學(xué)保障

有了好的教學(xué)設(shè)計(jì)，如果沒有有力的實(shí)施保障，整個(gè)教學(xué)的效果可能還達(dá)不到傳統(tǒng)教學(xué)模式下的效果。學(xué)生在前面十多年的學(xué)習(xí)中已經(jīng)習(xí)慣了課堂教學(xué)以“教為中心”的模式，沉浸在傳統(tǒng)的教一步學(xué)一步的模式之中，對(duì)于課前觀看教學(xué)視頻僅僅是瀏覽而已，甚至有不少人都不看，認(rèn)為教師課堂上還是會(huì)講的，等著被動(dòng)接受。如果這樣，就會(huì)導(dǎo)致課堂教學(xué)更難加以組織。因此僅僅依靠視頻是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要利用視頻中的內(nèi)容設(shè)計(jì)問題，不能過于簡(jiǎn)單，使學(xué)生一看就會(huì)，也不能太難，超出了初學(xué)者能力解決的范圍。一般設(shè)計(jì)的問題可以采用遞進(jìn)方式，提問采用“知道-理解-應(yīng)用”的模式，分為必做和選做兩個(gè)層次，設(shè)計(jì)難度逐步加深的形式組織子問題。不同的學(xué)生可以根據(jù)自己的基礎(chǔ)嘗試著解決更多的子問題。例如在講到數(shù)組的這章內(nèi)容時(shí)，通過觀看預(yù)習(xí)視頻，可以設(shè)計(jì)以下子問題：存儲(chǔ)居民一年中每個(gè)月的用電量-正向逆向輸出每個(gè)月的用電量-找出一年中用電量最多的月份-按用電量大小進(jìn)行排序等逐步深入的問題來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，在這四個(gè)問題中，存儲(chǔ)居民一年中每個(gè)月的用電量屬于“知道”層次，正向逆向輸出每個(gè)月的用電量屬于“理解”層次，剩余的兩個(gè)問題就屬于“應(yīng)用”層次。所有學(xué)生必須完成“知道”和“理解”層次的問題，一般學(xué)生可以嘗試解決“應(yīng)用”層次的第一個(gè)小問題，基礎(chǔ)較好的學(xué)生可以嘗試解決“應(yīng)用”層次的第二個(gè)問題。

采用翻轉(zhuǎn)教學(xué)后，課程內(nèi)容進(jìn)度加快，如果學(xué)生不能跟上教學(xué)內(nèi)容，將導(dǎo)致后面的教學(xué)完全無法實(shí)施，因此考核的方式如果仍然只采用傳統(tǒng)的期末考核而忽視了平時(shí)的過程性考核，不利于學(xué)生的持續(xù)穩(wěn)定的學(xué)習(xí)。過程性考核可以采用隨堂測(cè)的模式，對(duì)于前面學(xué)習(xí)的知識(shí)及時(shí)的加以復(fù)習(xí)和總結(jié)，在課堂上可以在給定的時(shí)間內(nèi)要學(xué)生完成某個(gè)問題的分析、構(gòu)建程序，并當(dāng)堂隨機(jī)抽出批改，即時(shí)分析在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題和改進(jìn)，對(duì)于促使學(xué)生的復(fù)習(xí)和知識(shí)應(yīng)用能力也有著良好的效果。一般來說，過程性考核所占學(xué)期的總評(píng)不應(yīng)低于40%，這樣才能引起學(xué)生對(duì)過程學(xué)習(xí)的重視。

因?yàn)閷W(xué)生的自學(xué)過程在課堂之外，為了及時(shí)解決在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，可以組建QQ或者微信群，建立專題討論區(qū)。學(xué)生可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)對(duì)所學(xué)的內(nèi)容或者感到疑惑的問題進(jìn)行提問，并根據(jù)群的參與度和活躍度在期末總評(píng)時(shí)進(jìn)行加分，這樣學(xué)生提出的問題可以在第一時(shí)間得到同學(xué)的響應(yīng)，當(dāng)大家都產(chǎn)生爭(zhēng)議時(shí)再由教師解答，一方面減輕了教師答疑的負(fù)擔(dān)，另一方面也促進(jìn)了學(xué)生間的助學(xué)效果。

4 實(shí)施效果

通過一學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生普遍認(rèn)為，通過視頻或其他資料自學(xué)和理解，學(xué)習(xí)時(shí)間比較自由，可以反復(fù)觀看視頻，釋放了課堂時(shí)間，編程實(shí)踐過程不再毫無頭緒，不知如何下手，同時(shí)增加了師生間的交流，教師更加明確了教學(xué)的效果和教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)，在后面的教學(xué)中會(huì)更有針對(duì)性的進(jìn)行組織。同時(shí)因?yàn)閷⒅R(shí)概念的學(xué)習(xí)從課內(nèi)轉(zhuǎn)移到了課外也讓學(xué)生感覺很有壓力，習(xí)慣于傳統(tǒng)教學(xué)模式的學(xué)生在自主學(xué)習(xí)存在著很多困難，往往剛開始時(shí)處于被動(dòng)應(yīng)付的狀態(tài)，隨著課程的各項(xiàng)保障措施的實(shí)施，逐漸適應(yīng)了這種學(xué)習(xí)方式，絕大部分學(xué)生開始主動(dòng)去思考解決問題的方法，并活躍在團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)之中。為了對(duì)照實(shí)施效果，選取了兩個(gè)教學(xué)班進(jìn)行對(duì)比，一個(gè)仍然采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，一個(gè)實(shí)行大小翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式，通過期末考試的答題對(duì)比實(shí)施效果。

表1 傳統(tǒng)教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)模式下成績(jī)對(duì)照

通過表中對(duì)照，無論是在高分段人數(shù)還是均分上實(shí)行大小翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式的班級(jí)均有顯著提高，不及格人數(shù)大大降低。從課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量來看，實(shí)行翻轉(zhuǎn)教學(xué)的班級(jí)由于準(zhǔn)備時(shí)間充裕，在課程結(jié)束后又組織了小組答辯，并針對(duì)問題進(jìn)行改進(jìn)，整體質(zhì)量普遍得以提高。

5 結(jié)語(yǔ)

翻轉(zhuǎn)課堂在學(xué)生學(xué)習(xí)自主性、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新精神、課堂氛圍以及知識(shí)的內(nèi)化等方面均比傳統(tǒng)課堂更有優(yōu)勢(shì)，有利于激發(fā)學(xué)生積極性，讓他們更好地掌控自己的學(xué)習(xí)，并釋放更多的課堂時(shí)間，進(jìn)行有意義的互動(dòng)。翻轉(zhuǎn)課堂同時(shí)也對(duì)教師提出了更高的要求，教師要轉(zhuǎn)變自己的角色，不再僅僅是知識(shí)的傳授者，更要變成學(xué)習(xí)活動(dòng)的促進(jìn)者和設(shè)計(jì)者，通過多元化的組織形式培養(yǎng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。

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Two Kinds of Flipped Teaching in C Programm ing Teaching

LV Jun，LU Shu-juan

（College of Computer Science and Technology,Nanjing University of Technology,Nanjing 210009）

As a new teachingmode,flipped classroom provides a new teachingmethod for the courses of programming,embodies the teachingmode of teacher leading and student-centered.In the C programming teaching,through the design of two kinds of flipped teaching and the corresponding measures,actives classroom atmosphere,enhances the students'learning autonomy,cultivates team spirit and innovation spirit.

Flipped Classroom;Fundamentals of Programming;Teaching Model

1007-1423（2017）12-0018-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.12.005

呂俊（1976－），女，湖北武漢人，碩士，副教授，研究方向?yàn)橹悄苡?jì)算、計(jì)算機(jī)教學(xué)

2017-02-06

2017-04-15

2016年南京工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革研究課題立項(xiàng)項(xiàng)目（No.2016－44）

陸淑娟（1977－），女，江蘇啟東人，博士，副教授，研究方向?yàn)槿斯ぶ悄?、?jì)算機(jī)軟件