王全蕊，王雪強(qiáng)

（河南科技學(xué)院信息工程學(xué)院，新鄉(xiāng)453003）

“C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王全蕊，王雪強(qiáng)

（河南科技學(xué)院信息工程學(xué)院，新鄉(xiāng)453003）

針對(duì)目前高校C++程序設(shè)計(jì)實(shí)踐課程在教學(xué)過程中存在的問題，將翻轉(zhuǎn)課堂這種創(chuàng)新型的教學(xué)模式引入C++課程體系中，開發(fā)“C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，在提高教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，最大程度地培養(yǎng)學(xué)生課下自學(xué)的主動(dòng)性。在線學(xué)習(xí)平臺(tái)采用JSP技術(shù)作為前后臺(tái)開發(fā)語言，以MySQL為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，Tomcat服務(wù)器發(fā)布網(wǎng)站平臺(tái)。平臺(tái)包括知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)讀，微課互動(dòng)學(xué)習(xí)，能力自測(cè)，課外拓展，在線交流，統(tǒng)計(jì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況并自動(dòng)評(píng)估等功能。

C++程序設(shè)計(jì)；翻轉(zhuǎn)課堂；微課互動(dòng)學(xué)習(xí)；B/S；MVC設(shè)計(jì)模式

0 引言

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”教育理念的提出，一些教育學(xué)者不斷探索和推行各種新型教育服務(wù)模式，例如MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂、微課等。而翻轉(zhuǎn)課堂是近幾年被廣泛討論并被世界各地教育工作者關(guān)注的一種新的教學(xué)方法。翻轉(zhuǎn)課堂概念是2000年J.Wesley Baker在第11屆大學(xué)教學(xué)國(guó)際會(huì)議上發(fā)表的一文[1]中首次提出的，其核心理念是：“顛倒”的教學(xué)模式，即是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者，而教師則是引導(dǎo)者。該理念在2007年被美國(guó)林地高中的兩名化學(xué)教師很好地應(yīng)用到了實(shí)際的教學(xué)過程中。同年，可汗學(xué)院通過YouTube共享制作好的教學(xué)視頻將該方法進(jìn)行推廣，并在2009年使得網(wǎng)站的共享視頻達(dá)到了3000多個(gè)。這些視頻以短小精悍為主，涉及眾多學(xué)科的內(nèi)容，使得學(xué)習(xí)者可以有計(jì)劃地自主選擇課程學(xué)習(xí)。由此翻轉(zhuǎn)課堂開始在美國(guó)各中小學(xué)受到廣泛的關(guān)注，并正式地成為一種新型教育教學(xué)模式。

1 C++課程傳統(tǒng)教學(xué)模式與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

1.1 C++課程傳統(tǒng)教學(xué)模式

《C++程序設(shè)計(jì)》課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生從事軟件開發(fā)所要掌握的一門重要語言類實(shí)踐課程。目前，《C++程序設(shè)計(jì)》課程在大多數(shù)高校中仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，即采用理論教學(xué)和上機(jī)實(shí)驗(yàn)兩種形式相結(jié)合的教學(xué)模式，并且理論教學(xué)的時(shí)間和上機(jī)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間分配通常是1:1的。

教師理論教學(xué)環(huán)節(jié)中以講授C++語法基礎(chǔ)知識(shí)以及程序?qū)嵗秊橹?，并且通常需要先花費(fèi)一部分時(shí)間進(jìn)行課前回顧和復(fù)習(xí)，但是絕大多數(shù)的學(xué)生忽視課前復(fù)習(xí)的重要性，導(dǎo)致出現(xiàn)上課不認(rèn)真聽講的情況。在課堂講授新知識(shí)的過程中教師則作為知識(shí)傳遞的主導(dǎo)者進(jìn)行單向灌輸，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，有的學(xué)生不能完全理解所講內(nèi)容，而課堂講授又是實(shí)時(shí)教學(xué)，對(duì)于沒有聽懂的學(xué)生而言沒有復(fù)聽的機(jī)會(huì)，直接導(dǎo)致學(xué)生跟不上講課進(jìn)度。

上機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)所學(xué)知識(shí)鞏固和提高的階段，雖然學(xué)生可以將初步理解課堂教學(xué)過程中所學(xué)的知識(shí)并完成教師指定的任務(wù)，但存在過分依賴教師來幫助其解決編程中所出現(xiàn)的問題，對(duì)所學(xué)知識(shí)不能靈活應(yīng)用，缺乏自主探索的意識(shí)。在C++課程的教學(xué)過程中并沒有體現(xiàn)學(xué)生的分級(jí)式教學(xué)模式。

1.2 C++翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

將翻轉(zhuǎn)課堂引入到《C++程序設(shè)計(jì)》課程中，形成新的C++翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，由此可以將教師課堂講授和學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)兩種教與學(xué)的模式進(jìn)行很好地融合。該教學(xué)模式可以分為兩個(gè)階段：教師在線引導(dǎo)階段和學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)階段。

教師在線引導(dǎo)階段：將每章節(jié)知識(shí)點(diǎn)提煉出來，提前發(fā)布，讓學(xué)生熟悉本節(jié)所講重點(diǎn)；以微課的形式將本節(jié)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的講解，在微課授課中將采用互動(dòng)式的教學(xué)方式；提供配套的課件供學(xué)生下載，以便學(xué)生復(fù)習(xí)和總結(jié)；提供同步測(cè)試題，采用權(quán)限受限和時(shí)間限制的模式讓學(xué)生及時(shí)進(jìn)行自測(cè)；提供學(xué)習(xí)日志分析模塊，通過在后臺(tái)對(duì)學(xué)生觀看微課課件、習(xí)題自測(cè)、標(biāo)記的難點(diǎn)和問題、所完成的常規(guī)項(xiàng)目和提高項(xiàng)目等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析可以全面詳盡地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和知識(shí)內(nèi)化程度，由此有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行后期的學(xué)習(xí)由此實(shí)現(xiàn)學(xué)生的分級(jí)教學(xué)模式；對(duì)學(xué)生提出的問題可以給予一對(duì)一的在線解答。

學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)階段：完成每個(gè)階段教師所布置的任務(wù)，最終以項(xiàng)目檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。預(yù)習(xí)本節(jié)所講知識(shí)點(diǎn)，以觀看微課為主，以課后瀏覽課件為輔掌握所學(xué)知識(shí)；在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成同步自測(cè)題，并且只有完成指定的自測(cè)題才能進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)，否則進(jìn)度不更新，任務(wù)不開放；通過學(xué)習(xí)日志模塊，學(xué)生可以記錄自己所學(xué)內(nèi)容，所掌握的內(nèi)容，以及遇到的問題等；所有學(xué)生在每章學(xué)習(xí)結(jié)束后必須完成基礎(chǔ)項(xiàng)目，而對(duì)于進(jìn)度較快且編程能力較強(qiáng)的學(xué)生可以以小組完成提高項(xiàng)目；在在線交流模塊中學(xué)生既可以向教師提問，也可和同學(xué)進(jìn)行在線交流學(xué)習(xí)體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)。

2 “C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

“C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)主要分為學(xué)生在線學(xué)習(xí)和教師后臺(tái)管理兩大模塊，包括六個(gè)主要功能：知識(shí)點(diǎn)預(yù)覽、微課學(xué)習(xí)、能力自測(cè)、課外拓展、課堂互動(dòng)、學(xué)習(xí)日志、后臺(tái)管理等，平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 “C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖

2.2 開發(fā)環(huán)境

“C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，采用Java語言主流框架SSM（Spring+SpringMVC+MyBatis），以MyEclipse工具進(jìn)行開發(fā)，使用MySQL作為系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，在Windows平臺(tái)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)該在線學(xué)習(xí)平臺(tái)。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

根據(jù)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)所需要實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊，并且在盡量較少后臺(tái)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)冗余量原則的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)主要包括以下表單：學(xué)生用戶表、知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)讀表、微課視頻表、能力自測(cè)表、能力拓展表、日志表等共12張表。下面對(duì)其中的學(xué)生用戶表、微課視頻表和日志表進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

學(xué)生用戶表：用于記錄學(xué)生用戶的基本信息。學(xué)期之初會(huì)將上課班級(jí)的學(xué)生以Excel表格的形式提前導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，在學(xué)期開始時(shí)學(xué)生利用自己的學(xué)號(hào)和初設(shè)密碼即可登錄系統(tǒng)。學(xué)生用戶表如表1所示。

表1 學(xué)生用戶表

微課視頻表：用于存儲(chǔ)學(xué)生在線觀看微課的信息。為了防止學(xué)生在觀看微課時(shí)通過任意拖動(dòng)視頻進(jìn)度條以達(dá)到提前完成學(xué)習(xí)任務(wù)，系統(tǒng)對(duì)視頻播放進(jìn)行了快進(jìn)限制，學(xué)生必須完整地觀看該視頻，并且在觀看完視頻后還會(huì)彈出相應(yīng)的練習(xí)題進(jìn)行測(cè)試。微課視頻表如表2所示。

日志表：用于記錄學(xué)生在線學(xué)習(xí)的情況，包括觀看視頻、能力自測(cè)、拓展練習(xí)完成情況等并以此統(tǒng)計(jì)學(xué)生該課程的在線學(xué)習(xí)成績(jī)。日志表如表3所示。

表2 微課視頻表

表3 日志表

3 “C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

借助該在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可以對(duì)接下來所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)覽，觀看微課視頻進(jìn)行深入的理解，并通過完成教師設(shè)置的練習(xí)任務(wù)進(jìn)一步提高。如果在學(xué)習(xí)過程中有任何疑問可以采用向教師提問或在線交流兩種形式解決。學(xué)生利用個(gè)人中心功能記錄自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，并參照此計(jì)劃有目的有安排地學(xué)習(xí)。教師在后臺(tái)不僅可以管理自己所發(fā)布的資源、管理學(xué)生用戶等，還可以查看每個(gè)學(xué)生在線學(xué)習(xí)的情況和進(jìn)展，統(tǒng)計(jì)每個(gè)學(xué)生每個(gè)章節(jié)學(xué)習(xí)成績(jī)，并根據(jù)這些對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的幫助和指導(dǎo)。

3.1 前臺(tái)主要功能的實(shí)現(xiàn)

（1）“C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的主界面

主要功能包括：知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)讀、微課互動(dòng)學(xué)習(xí)、能力自測(cè)、在線交流、課外拓展、個(gè)人中心、資源庫(kù)等，主界面實(shí)現(xiàn)如圖2所示。

圖2 “C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的主界面

（2）微課互動(dòng)學(xué)習(xí)功能

學(xué)生通過觀看以知識(shí)點(diǎn)為基本單元的微課視頻初步理解知識(shí)點(diǎn)，在觀看完視頻還可以通過彈出的測(cè)試題檢測(cè)對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)是否有了初步的理解，如果在觀看微課視頻過程有問題，可以通過頁面底端的留言板塊和其他學(xué)生有針對(duì)性地進(jìn)行討論。微課互動(dòng)學(xué)習(xí)界面實(shí)現(xiàn)如圖3所示。

圖3 微課互動(dòng)學(xué)習(xí)界面

（3）能力自測(cè)功能

該功能目的是考察學(xué)生對(duì)C++每章基本知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握情況，同時(shí)為了便于后臺(tái)對(duì)學(xué)生測(cè)試題目的自動(dòng)評(píng)分，只設(shè)置客觀題，即以單項(xiàng)選擇題的形式提供給學(xué)生進(jìn)行自測(cè)。學(xué)生在自測(cè)過程中，可以暫時(shí)將不確定答案的題目標(biāo)記出來，待以后處理。在學(xué)生測(cè)試結(jié)束后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示得分。每章的測(cè)試題最多可提交兩次，并以最好成績(jī)作為本章測(cè)試的最終成績(jī)。此外學(xué)生只有通過該章的自測(cè)才能進(jìn)行下一步的學(xué)習(xí)。能力自測(cè)界面實(shí)現(xiàn)如圖4所示。

（4）課外拓展功能

該功能主要用于考察學(xué)生對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用情況以及解決實(shí)際問題的能力，因此設(shè)置了常規(guī)項(xiàng)目和提升項(xiàng)目?jī)煞N形式的任務(wù)。常規(guī)項(xiàng)目包括每個(gè)學(xué)生每章必做的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將完成的C++源程序文件上傳系統(tǒng)。提升項(xiàng)目為C++語言解決實(shí)際生活中問題的項(xiàng)目，學(xué)生以小組為單位由組長(zhǎng)竟搶教師定期發(fā)布的項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目最多可由2個(gè)小組竟搶成功，小組先以Word文檔的形式將自己的解決方案提交，通過后期與教師探討確定最終的解決方案，并提交實(shí)際C++程序。課外拓展界面實(shí)現(xiàn)如圖5所示。

圖4 能力自測(cè)界面

圖5 課外拓展界面

3.2 在線學(xué)習(xí)平臺(tái)后臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

教師后臺(tái)管理包括的主要功能有：管理在線學(xué)習(xí)平臺(tái)中C++課程的各種學(xué)習(xí)資源；對(duì)所教班級(jí)學(xué)生用戶進(jìn)行增刪改查以及權(quán)限設(shè)置的管理；通過站內(nèi)短信功能在線及時(shí)解答學(xué)生學(xué)習(xí)過程中提出的問題；通過設(shè)置學(xué)生觀看微課視頻情況、自測(cè)成績(jī)、完成常規(guī)項(xiàng)目和拓展項(xiàng)目情況之間的得分比例，自動(dòng)計(jì)算每個(gè)學(xué)生一學(xué)期學(xué)習(xí)C++課程的在線學(xué)習(xí)成績(jī)，并在后期對(duì)其分析。在線學(xué)習(xí)平臺(tái)后臺(tái)界面如圖6所示。

4 “C++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)使用測(cè)試

4.1 在線交流功能測(cè)試

在線交流功能：學(xué)生可以將在線學(xué)習(xí)過程中遇到的疑惑和問題以借助在線交流功能發(fā)送給教師或是全體學(xué)生。如果是發(fā)送給教師，則在線教師會(huì)對(duì)學(xué)生提出的問題給與及時(shí)答復(fù)，由此更好地實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生在線的互動(dòng)交流；如果發(fā)送給全體學(xué)生，則學(xué)生可以對(duì)該學(xué)生提出的問題進(jìn)行自由回復(fù)，形成班級(jí)內(nèi)的一個(gè)大討論。在線交流功能測(cè)試界面如圖7所示。

圖6 在線學(xué)習(xí)平臺(tái)后臺(tái)界面

圖7 在線交流功能測(cè)試界面

4.2 學(xué)習(xí)日志功能測(cè)試

學(xué)習(xí)日志功能：用于學(xué)生制定學(xué)習(xí)計(jì)劃和查看學(xué)生每個(gè)階段的學(xué)習(xí)情況。學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)情況主要包括：觀看的視頻的進(jìn)度、所提問題次數(shù)、所做自測(cè)題的進(jìn)度和次數(shù)，所完成的常規(guī)項(xiàng)目和拓展項(xiàng)目等。對(duì)照這些學(xué)習(xí)情況學(xué)生可以及時(shí)調(diào)整接下來的學(xué)習(xí)進(jìn)度。學(xué)生在線學(xué)習(xí)日志功能測(cè)試界面如圖8所示。

圖8 學(xué)習(xí)日志功能測(cè)試界面

5 結(jié)語

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”教育理念的提出，國(guó)內(nèi)各大高校不斷探索和推行各種新型教育服務(wù)模式，而翻轉(zhuǎn)課堂建設(shè)則成為高校教育教學(xué)方式改革的一個(gè)突破口。將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到C++程序設(shè)計(jì)課程體系中，提出《C++程序設(shè)計(jì)》翻轉(zhuǎn)課堂教與學(xué)模式，并設(shè)計(jì)開發(fā)與之相對(duì)應(yīng)的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，既能在理論教學(xué)中培養(yǎng)和提高學(xué)生理解問題、分析問題和求解問題的能力，又能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生在項(xiàng)目中的主觀能動(dòng)作用以及協(xié)同合作能力。讓學(xué)生在每一個(gè)學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié)中都能以自身為主導(dǎo)，最大程度上提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性?！癈++翻轉(zhuǎn)課堂”在線學(xué)習(xí)平臺(tái)將課堂教育延伸至課外，利用校園網(wǎng)絡(luò)空間以及可移動(dòng)終端將課堂與課融合成一個(gè)教與學(xué)的生態(tài)圈。

[1]J.Wesley Baker.The"Classroom Flip":Using Web Course Management Tools to Become the Guide by the Side[C].the 11th International Conference on College Teaching and Learning,2000：9-17.

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Design and Implementation of C++Flipped Classroom Online Learning Platform

WANG Quan-rui，WANG Xue-qiang
（School of Information and Engineering，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453003）

With focus on the problem existing in the teaching process of the course C++programming practice in colleges and universities at present,introduces the innovative teaching mode of Flip Classroom into the C++curriculum system,and develops the C++flipped classroom online learning platform in order to improve the teaching quality,at the same time,cultivates the students'self-learning initiative to the most ex?tent.The online learning platform adopts JSP technology as the onstage development language,MySQL as the backstage database,Tomcat as a server publishing website platform.The platform mainly includes the following functions:the introduction of knowledge points,microcourse interactive learning,self-testing,curricular development,online communication,the statistics and automatic assessment of student online learning situation.

C++Programming;Flipped Classroom;Micro-Course Interactive Learning;B/S;MVC Design Patterns

1007-1423（2017）33-0070-06

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.33.017

王全蕊（1981-），女，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，講師，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘、信息處理

2017-09-20

2017-11-10