周 翔，張廷萍

（重慶交通大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400074）

0 引 言

計算機程序設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)代信息社會的基礎(chǔ)技術(shù)方法之一?，F(xiàn)階段，學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)爬蟲、數(shù)據(jù)處理、機器學(xué)習(xí)、人工智能等計算問題十分關(guān)注，希望通過程序設(shè)計課程掌握相關(guān)技能[1]，隨之學(xué)生學(xué)習(xí)計算機程序設(shè)計課程的積極性也越來越高。然而，程序設(shè)計課程傳統(tǒng)教學(xué)模式將課程割裂為兩部分，一部分是在教室上的理論課，主要由教師根據(jù)PPT內(nèi)容講解、演示編程步驟，并展示程序運行結(jié)果；另一部分是在機房上的實驗課，主要是學(xué)生根據(jù)教師在理論課上講解的內(nèi)容，在計算機上獨立完成教師布置的任務(wù)。這樣的教學(xué)方式雖然有利于教師管理課堂秩序，統(tǒng)一學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，但缺點也非常突出：程序設(shè)計課程的內(nèi)容需要學(xué)生實際動手才能掌握，而教師在理論課上講解的時候?qū)W生不能直接動手，再等到上實驗課的時候?qū)W生可能已經(jīng)將教師講解的內(nèi)容遺忘。因此，理論課與實驗課脫節(jié)不利于學(xué)生及時掌握程序設(shè)計課程教授的教學(xué)內(nèi)容。

基于此，為改進(jìn)程序設(shè)計課程中的不足，對授課模式進(jìn)行改革，采用理實一體化教學(xué)模式，將上課地點全部安排在機房，教學(xué)活動全部在機房進(jìn)行。由教師講解理論內(nèi)容，然后完成實驗演示，再由學(xué)生立即在學(xué)生機上仿照教師演示完成實驗內(nèi)容。接下來，筆者將從程序設(shè)計課程的理實一體化教學(xué)模式設(shè)計、教學(xué)改革效果的對比和運行后的思考幾個方面展開討論。

1 理實一體化教學(xué)模式設(shè)計

為了配合程序設(shè)計課程理實一體化的教學(xué)模式，可以從教材編寫、教學(xué)內(nèi)容安排以及教學(xué)資源利用等方面展開教學(xué)設(shè)計。以VB語言程序設(shè)計課程為例，相關(guān)教學(xué)設(shè)計的詳細(xì)內(nèi)容如下。

1.1 理實一體化教學(xué)模式教材編寫

為了配合傳統(tǒng)教學(xué)模式理論課與實驗課分開進(jìn)行的教學(xué)安排，VB語言程序設(shè)計課程的教材也分為兩本，一本是理論課用的理論教材，一本是實驗課用的實驗教材。為配合理實一體化教學(xué)模式的開展，可以對教材內(nèi)容進(jìn)行重新設(shè)計，整合為一本。

1.1.1 教材章節(jié)安排

在教材章節(jié)上，將理論和實驗兩本書的內(nèi)容進(jìn)行合并，將實驗內(nèi)容分散到理論內(nèi)容的每一個小節(jié)中。例如課程的選擇結(jié)構(gòu)部分，將實驗內(nèi)容分為單分支選擇結(jié)構(gòu)、多分支選擇結(jié)構(gòu)，并將其分別放在單分支選擇語句和多分支選擇語句的后面。通過這樣的內(nèi)容安排，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)一個知識之后，立馬就可以通過編程實現(xiàn)。在編程過程中能夠立即、直接地得到反饋。通過這樣的探索和學(xué)習(xí)，學(xué)生就會得到一種成就感，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2]。

1.1.2 教材內(nèi)容選擇

為了適應(yīng)理實一體化教學(xué)模式，還應(yīng)對教材內(nèi)容進(jìn)行改革。在理實一體化課堂上，教師在講解和演示完一個內(nèi)容后，就需要讓學(xué)生立即自行完成該內(nèi)容，并在該內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展。為此，在教材內(nèi)容安排上，理論部分有供教師演示的實例，練習(xí)部分有供學(xué)生參照完成的實例，同時也安排了讓學(xué)生自行完成的練習(xí)題。例如，在循環(huán)部分，講到循環(huán)語句時，在理論部分給出“1+2+3+…+n”的例題，在實驗的示例部分給出“1*2*3*…*n”的示例，然后在實作部分給出“2+4+6+…+m，m為偶數(shù)”的實作題目。這3個題目的思路完全相同，既方便了教師演示后布置作業(yè)，也方便學(xué)生按照教師演示獨立完成練習(xí)題，有利于學(xué)生對知識點的掌握。

1.2 理實一體化教學(xué)內(nèi)容安排

1.2.1 教學(xué)器材準(zhǔn)備

為適應(yīng)在機房內(nèi)現(xiàn)場完成理論教學(xué)，需在機房進(jìn)行以下教學(xué)準(zhǔn)備。

1）機器數(shù)量。

為了保證教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效果，機房教學(xué)班的數(shù)量最多是兩合班（即由2個班構(gòu)成，每個單班的人數(shù)在35人左右）。同時，由于現(xiàn)在每個自然班的學(xué)生人數(shù)基本為35人，為保證教學(xué)的正常進(jìn)行，確定每個機房至少配備80臺個人計算機。

2）機房布局——直立式布局。

機房布局與機房的管理、維護(hù)、教學(xué)和安全等方面有著直接的聯(lián)系，一個科學(xué)合理的機房布局不僅看起來整潔大方、井然有序，能給機房管理、維護(hù)、教學(xué)帶來方便，而且應(yīng)該符合安全、舒適、健康、環(huán)保的要求。直立式布局將多張桌子連成一列。在機房擺放5列，采用2列靠墻，另外3列背靠在一起放在中間，教師機擺放在教室的最前面，如圖1所示。

圖1 機房直立式布局

直立式布局更符合計算機教學(xué)的特點。這種布局讓學(xué)生能相互看到旁邊同學(xué)的電腦屏幕，而且過道很寬，學(xué)生的活動范圍大。在教學(xué)中可以讓一部分先學(xué)會的同學(xué)帶動大家進(jìn)行學(xué)習(xí)。此外，教師在指導(dǎo)時可以走到每個學(xué)生面前進(jìn)行指導(dǎo)，便于體現(xiàn)在學(xué)生實作時教師可以現(xiàn)場進(jìn)行指導(dǎo)的理實一體化教學(xué)特點。不過，直立式擺放方式有一個不方便之處就是學(xué)生的視線與黑板平行，教師在黑板上講解時學(xué)生要把頭扭過90°才行。筆者通過采用多媒體教學(xué)軟件（如紅蜘蛛多媒體軟件）進(jìn)行講課，將這個問題解決。這種軟件最突出的優(yōu)點就是能夠把教師的屏幕擴展到每個學(xué)生的電腦屏幕上。教師的操作演示，學(xué)生能通過本機屏幕觀看。此外，在教師操作演示時，學(xué)生的鍵盤和鼠標(biāo)被鎖定，不能進(jìn)行其他的操作，可以有效控制學(xué)生學(xué)習(xí)。

3）手繪板。

在教師機上安裝手繪板。通過這個設(shè)備，教師可以在講解的過程中，不需要黑板就可以書寫板書，并保存板書。這些板書還可以在復(fù)習(xí)階段使用。此外，在機房前方，還可以準(zhǔn)備無粉塵的白板，供教師手工書寫課程重點內(nèi)容和提示信息等。

1.2.2 教學(xué)管理

1）配置助教。

區(qū)別于傳統(tǒng)教室的教學(xué)模式，對于理實一體化教學(xué)模式，教師不僅要組織教學(xué)內(nèi)容，還要完成機房環(huán)境的教學(xué)管理和教學(xué)輔導(dǎo)。要完成這些，單靠教師的力量存在很大的局限性。因此，重慶交通大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院為上理實一體課程的教師配置了研究生助教，協(xié)助教師完成機房教學(xué)的部分管理和輔導(dǎo)工作，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

2）配置多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理軟件。

多媒體教學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理軟件充分利用計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代教育思想，為教學(xué)提供計算機教學(xué)輔助工具，實現(xiàn)教學(xué)中教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的交流活動，改善教學(xué)手段與學(xué)習(xí)方法。該軟件應(yīng)具有教師演示、學(xué)生示范、教師演示及錄制、屏幕回放+演示、黑屏肅靜、語音教學(xué)、屏幕監(jiān)視、遙控輔導(dǎo)、電子教鞭、電子搶答、電子點名、網(wǎng)上消息、文件傳輸、提交作業(yè)等功能。

1.3 在線教學(xué)資源利用

1.3.1 教師板書信息

在傳統(tǒng)模式下，教師上課在黑板上書寫的板書無法保存。然而，當(dāng)教學(xué)地點改到機房后，利用教師機端安裝的手繪板，教師可以像在教室黑板上一樣進(jìn)行板書，并且板書的內(nèi)容可以保存。教師將板書內(nèi)容作為教學(xué)資源保存，存儲到開放課程教學(xué)資源中，一是可以作為教學(xué)資源供學(xué)生學(xué)習(xí)使用，二是可以在期末的時候供教師復(fù)習(xí)課時使用。

1.3.2 教師演示視頻

程序設(shè)計課程最重要的是學(xué)生通過模擬教師講解的內(nèi)容，進(jìn)而自己動手編寫程序。然而，學(xué)生只在上課時看教師演示很難準(zhǔn)確記憶，因此，教師在機房上課講解時，可以將演示編程的整個過程錄制下來，作為視頻資料，存儲到開放課程教學(xué)資源中，供學(xué)生學(xué)習(xí)使用。

圖2 相同年級不同專業(yè)學(xué)生成績對比

圖3 不同年級相同專業(yè)學(xué)生成績對比

2 教學(xué)改革效果對比

2.1 同一屆學(xué)生成績對比

重慶交通大學(xué)安排理實一體化課程的班級是從眾多兩合班中無規(guī)律選取的。圖2顯示的是同一年級中，理實一體化兩合班和一個非理實一體的兩合班的期末試卷成績對比折線圖。這2個兩合班都是60名學(xué)生。其中，淺色折線是理實一體班的成績折線，深色折線是非理實一體班的成績折線。從圖2可以看出，理實一體班的分值普遍高于非理實一體班，并且理實一體班的高分個數(shù)明顯多于非理實一體班，低分?jǐn)?shù)量也明顯少于非理實一體班。

2.2 與往屆同專業(yè)學(xué)生成績對比

圖3顯示的是相同專業(yè)不同年級理實一體兩合班和一個非理實一體兩合班的期末試卷成績對比折線圖。這2個兩合班也都是60名學(xué)生。其中，淺色折線是理實一體班的成績折線，深色折線是非理實一體班的成績折線。從圖3中可看出，理實一體班的分值普遍高于非理實一體班。

2.3 理實一體化教學(xué)模式的優(yōu)勢

由于圖3是不同年級間的比較，存在考題難易程度不同導(dǎo)致的分?jǐn)?shù)差異。所以，相比之下，同一年級考相同試卷的圖2更具有說服力。通過圖2和圖3的對比結(jié)果可看出，理實一體化教學(xué)班的成績普遍好于非理實一體教學(xué)班。此外，理實一體化教學(xué)班的成績分布區(qū)間比較平均，幾乎沒有特別差的成績出現(xiàn)。這些都說明理實一體化教學(xué)模式確實存在教學(xué)優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

首先，在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，實踐能力主要靠實驗課及課后作業(yè)來得到鍛煉。因為課堂上的知識沒有及時消化，所以要花很多時間重復(fù)課堂上講過的程序，而當(dāng)要求學(xué)生自主開發(fā)完成一個任務(wù)時，學(xué)生發(fā)覺無從下手[3]。在理實一體化課堂上，從第一節(jié)課的第一個實例開始，學(xué)生都能夠參照教師的演示及時參與學(xué)習(xí)，因此能夠使學(xué)生從課程一開始就入門，具備編程的實際動手能力。

其次，在理實一體化課堂上，教師的演示講解內(nèi)容是廣播到每個學(xué)生的電腦上的，每個學(xué)生都能清楚地看到教師的每一步操作。避免傳統(tǒng)模式下坐教室后排的學(xué)生看不清黑板或投影屏幕內(nèi)容的情況。

最后，傳統(tǒng)課堂理論課結(jié)束后要等下一次實驗課學(xué)生才有機會練習(xí)。在理實一體化課堂上，教師講解后，學(xué)生能及時參與練習(xí)，避免了學(xué)生對所學(xué)知識的遺忘。

3 思考與討論

在實施2年理實一體化教學(xué)之后，筆者也對一體化教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行了總結(jié)。在理實一體化教學(xué)過程中，存在2個較難解決的問題。

3.1 教學(xué)進(jìn)度的控制

理實一體教學(xué)過程中存在的第一個問題是課堂教師教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生實做之間的教學(xué)進(jìn)度控制問題。最理想的狀態(tài)是教師講解完一道例題，就立刻讓學(xué)生實做，并布置一道相似的題目讓學(xué)生提高。但是，在實際運作過程中，筆者發(fā)現(xiàn)由于學(xué)生接受能力的區(qū)別，有的學(xué)生很快理解了教師講解的內(nèi)容，能在短時間內(nèi)完成教師布置的任務(wù)；有的學(xué)生理解能力稍微弱一些，需要較長時間才能理解教師講解的內(nèi)容，完成任務(wù)需要更長的時間。這就造成同樣布置一道題目，有的學(xué)生很快就完成了，有的學(xué)生還在繼續(xù)做。這個時候，教師如果進(jìn)入下一個環(huán)節(jié)，就會打斷慢的那部分學(xué)生的實做；如果繼續(xù)等待，已經(jīng)完成任務(wù)的那部分學(xué)生就會無所事事。

針對這個問題，在實際教學(xué)過程中采用的解決方案是講解完1個主題及其附帶的2～3個例題后，再讓學(xué)生實做。這樣處理的好處是：學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生可以在預(yù)留時間內(nèi)完成這些任務(wù)；學(xué)習(xí)能力稍微弱一點的學(xué)生，至少可以完成其中的一部分任務(wù)，對學(xué)習(xí)內(nèi)容有所了解。這樣，即便預(yù)留時間結(jié)束，教師繼續(xù)后面的講解，也不影響所有學(xué)生對前面內(nèi)容的掌握。需要注意的是，講解一個主題教學(xué)內(nèi)容的多少還需要教師自己把握。

3.2 課堂秩序的管理

理實一體教學(xué)還存在課堂教學(xué)秩序的管理問題。理實一體課程的上課過程是教師通過教師機演示講解、再將講解屏幕廣播給所有學(xué)生，學(xué)生通過自己的電腦觀看、學(xué)習(xí)教師講解內(nèi)容。理想狀態(tài)是所有學(xué)生都能近距離地通過自己的電腦，看清教師所有的操作，學(xué)習(xí)、掌握教師講解的內(nèi)容。然而，實際情況卻是教師在演示講解時，無法兼顧學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)生看手機、睡覺等不良行為得不到有效控制。

針對這個問題，可以通過2個措施來緩解：①增加課堂提問環(huán)節(jié)，在教師講解過程中，隨時進(jìn)行課堂提問，以督促學(xué)生認(rèn)真聽課；②為理實一體課配備了助教，助教主要完成2個任務(wù)，一個是維持課堂教學(xué)秩序，另一個是幫助教師輔導(dǎo)答疑。通過采取一系列措施之后，教學(xué)秩序明顯好轉(zhuǎn)。

4 結(jié) 語

綜上所述，采取理論和實驗課同時進(jìn)行的理實一體化教學(xué)模式，融“教、學(xué)、做”為一體，使理論和實踐緊密結(jié)合，學(xué)生能較快較好地實現(xiàn)從理論知識到感性認(rèn)識的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)知識與技能的貫通，最大限度地培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計的構(gòu)思、分析和編寫程序代碼的能力[3]。同時，隨著理實一體化教學(xué)的開展和深入，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的問題求解能力，在學(xué)生具備基本的編程能力、掌握一定的問題求解方法之后，引導(dǎo)其進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并最終形成計算思維，完成從手到腦到思維的能力逐級提升[4]。

當(dāng)然，這種教學(xué)模式的采取必須有學(xué)校的大力支持，裝備機房設(shè)備以適合理實一體化教學(xué)。此外，還需要機房管理人員的配合，安裝理實一體化教學(xué)的輔助軟件。

在重慶理工大學(xué)實施程序設(shè)計課程理實一體化的過程中，還有些尚未解決的問題，如機房數(shù)量不足以支持所有程序設(shè)計課程都采用理實一體化教學(xué)模式，導(dǎo)致依然還有部分程序設(shè)計課程采用舊的教學(xué)模式。當(dāng)然，最重要的問題依然是理實一體化教學(xué)過程中的教學(xué)進(jìn)度安排，教師也在積極探索解決，尋找更合理通用的解決途徑。