常燕 劉嘉敏 朱世鐵 于霞

摘要：程序設(shè)計實踐課程是高校計算機(jī)學(xué)科部分相關(guān)專業(yè)的必修課程之一，該課程對于高校學(xué)生的邏輯思維能力和動手實踐操作能力要求較高。然而，在高校程序設(shè)計實踐課程中學(xué)生對待課程的“畏難”心理、學(xué)校對于程序設(shè)計實踐的重視度不夠、高校教師考核方式的不科學(xué)等都是阻礙高校學(xué)生編程能力提高的障礙。結(jié)合時代發(fā)展及我國教育信息化規(guī)劃，本文提出以項目教學(xué)為驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學(xué)模式。根據(jù)項目驅(qū)動教學(xué)特點，基于“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC的網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)平臺，筆者結(jié)合具體Java教學(xué)實例從課前準(zhǔn)備、課中教學(xué)和課后評價三個方面對程序設(shè)計實踐課程展開了教學(xué)研究，為高校計算機(jī)程序設(shè)計實踐課程提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：項目驅(qū)動；翻轉(zhuǎn)課堂；計算思維；SPOC

中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）01-0157-03

根據(jù)2011年《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》中所提出的理念，我國教育要在改革過程中實現(xiàn)信息化元素的介入，全面推進(jìn)信息技術(shù)與教育之間的有效結(jié)合。

近幾年來，為了積極響應(yīng)國家的號召，不少高校加強(qiáng)對程序設(shè)計實現(xiàn)課堂的教育教學(xué)改革，本文以Java程序設(shè)計課程實踐環(huán)節(jié)展開教學(xué)研究。

一、高校程序設(shè)計實踐課堂教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.學(xué)生存在“畏難”心理。計算機(jī)程序語言和人類語言的邏輯差別是比較大的。我國現(xiàn)如今大的教育背景致使大部分高校生在大學(xué)期間才初次接觸程序設(shè)計課程，調(diào)查顯示，有相當(dāng)一部分大學(xué)生對程序設(shè)計課程存在“畏難”心理。程序設(shè)計課程對學(xué)生邏輯分析能力要求較高，剛剛接觸的學(xué)生常常找不到頭緒，不知道怎么學(xué)習(xí)計算機(jī)程序編寫。部分程序代碼的編寫過程是十分枯燥的，往往不起眼的小失誤，如變量名稱的前后不一致、標(biāo)點符號使用不恰當(dāng)?shù)榷紩?dǎo)致整個程序無法正常運(yùn)行，這對學(xué)生樹立學(xué)習(xí)的信心是非常不利的。

2.程序設(shè)計課程對實踐教學(xué)重視度不夠。程序設(shè)計課堂培養(yǎng)學(xué)生的計算機(jī)思維能力固然很重要，但實踐教學(xué)也是絕不可忽視的。很多高校在對計算機(jī)編程課進(jìn)行教學(xué)安排的時候犯了一些指向性錯誤，沒有考慮到理論與實踐教學(xué)之間的緊密聯(lián)系，制定教學(xué)計劃的時候?qū)⒗碚摻虒W(xué)與實踐教學(xué)分別安排給不同的教師。這種分離式的教學(xué)模式使得程序課程的實踐教學(xué)質(zhì)量不能得到保證。

所謂的程序設(shè)計實踐課程教學(xué)無非就是根據(jù)制定教材的例題或是與教材配套的上機(jī)指導(dǎo)實驗書作為實踐教學(xué)的主要內(nèi)容。這樣的實踐教學(xué)不能切實培養(yǎng)學(xué)生的計算機(jī)思維和實際動手能力，教師可控性太差，目的性不強(qiáng)。實踐教學(xué)重視度的缺失是制約高校程序設(shè)計課堂進(jìn)步的一個重要因素。

3.課程考核方式不科學(xué)。程序設(shè)計實踐課堂對學(xué)生實踐能力要求很高，其最大的特點就是“靈活性”，教學(xué)內(nèi)容的靈活和學(xué)生編程方式的靈活性都對課程考核方式提出了很高的要求。不同于傳統(tǒng)的學(xué)科，以所掌握知識的書面呈現(xiàn)作為期末考核形式，程序設(shè)計實踐課判斷學(xué)生是否達(dá)到課程考核要求的判斷標(biāo)準(zhǔn)為是否對所學(xué)知識點靈活操作，而且程序能否成功調(diào)試運(yùn)行完成。不少程序設(shè)計實踐課的教學(xué)導(dǎo)師并未在實際行動中貫徹實施這一考核標(biāo)準(zhǔn)，書面考核方式往往導(dǎo)致學(xué)生為達(dá)考核要求而死記硬背現(xiàn)象的產(chǎn)生。

二、項目驅(qū)動和“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC概述

1.項目驅(qū)動教學(xué)。提高學(xué)生編寫程序的能力是開展程序設(shè)計實踐課程的目的，也是開設(shè)程序設(shè)計實踐課程最根本的宗旨，將引導(dǎo)學(xué)生熟練進(jìn)行編程項目開發(fā)作為教學(xué)目標(biāo)，幫助學(xué)生提高面向?qū)ο筮M(jìn)行分析的基本技能。此外，程序設(shè)計實踐課程還可以幫助學(xué)生掌握項目驅(qū)動并建立整體架構(gòu)的開發(fā)能力。

單純代碼的編寫和代碼實現(xiàn)的小技巧只是作為一名合格IT編程人員的基本素養(yǎng)，大信息時代下要求程序設(shè)計人員必須懂得整體架構(gòu)、以“項目驅(qū)動”為起點展開對問題的分析。所謂“項目驅(qū)動”教學(xué)即以學(xué)生為主體，以項目完成為起點和動力展開對高校程序設(shè)計學(xué)生的教學(xué)，其不同于傳統(tǒng)的任務(wù)教學(xué)法，而是注重培養(yǎng)學(xué)生完成實際實際項目的動手能力[1]。在以項目為驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程教學(xué)過程中，為了讓學(xué)生對編程基本知識點有更深刻的理解和把握，高校教師應(yīng)結(jié)合當(dāng)今在具體應(yīng)用中使用較多的主流技術(shù)，并結(jié)合高校學(xué)生身邊的具體場景，給出學(xué)生能夠感興趣并能真真實實學(xué)到技術(shù)的應(yīng)用項目，并分析項目重點、難點，演示項目的最終呈現(xiàn)效果及實際價值，激發(fā)學(xué)生對程序設(shè)計實踐課程的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。項目驅(qū)動教學(xué)給了學(xué)生一個教學(xué)目標(biāo)，從而以此為目標(biāo)提升課堂教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果，大大提升學(xué)生對Java程序設(shè)計過程中理論知識的理解和將理論應(yīng)用于實際項目中解決分析問題的能力[2]。

2.“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC。當(dāng)前SPOC（Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程）的大多數(shù)教學(xué)案例主要是針對圍墻內(nèi)的大學(xué)生和在校大學(xué)生這兩類學(xué)生設(shè)置的[3]。以圍墻內(nèi)的大學(xué)生為教學(xué)藍(lán)本的SPOC教學(xué)案例是整合課堂教學(xué)與在校教學(xué)兩種教學(xué)方式的新型融合性教學(xué)方法，學(xué)生在大學(xué)課堂上采用MOOC（massive open online courses，大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程）的講座視頻及其包含的在線測試、在線評價等功能性模塊，實現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)?！胺D(zhuǎn)課堂”（the Flipped Classroom/the Inverted Classroom）指的是學(xué)生可在課外通過教學(xué)視頻實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，課上與教師、同學(xué)積極溝通實現(xiàn)更好學(xué)習(xí)的一種學(xué)習(xí)方法。不少高校針對計算機(jī)程序設(shè)計實踐課程展開“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC的教學(xué)模式，學(xué)生可以在線學(xué)習(xí)的方式接觸到國內(nèi)外高校一流的程序設(shè)計課程，同時師生之間、學(xué)生之間也可通過溝通實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提高高校實踐教學(xué)水平。與傳統(tǒng)教學(xué)模式不同的地方在于，“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC程序設(shè)計實踐課程的教學(xué)內(nèi)容質(zhì)量較高，同步、異步的教學(xué)模式選擇靈活[4]，不僅能夠體現(xiàn)出在校開放課程的獨到之處，還可以將傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式中存在的不足進(jìn)行充分的彌補(bǔ)。新型教學(xué)模式的優(yōu)點不僅融合了實踐信息技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)的可取之處，還將教師與學(xué)生之間的角色轉(zhuǎn)換為學(xué)生為主的狀態(tài)，充分迎合了以學(xué)生為教育過程主體的核心教育理念。

但“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC在實際應(yīng)用于高校程序設(shè)計實踐課程的教學(xué)過程中時是存在一些問題的。首先，高校學(xué)生對計算機(jī)編程認(rèn)知有限，其知識層次及學(xué)習(xí)能力存在差異，在接受部門高質(zhì)量教學(xué)視頻時會存在吃力現(xiàn)象。其次，計算機(jī)編程設(shè)計實踐課堂對學(xué)生動手實現(xiàn)能力要求較高，大部門教學(xué)視頻更側(cè)重于編程理論、編程方法的講解，高質(zhì)量的實踐課程相對較少。計算機(jī)程序設(shè)計實踐課程的教學(xué)機(jī)制是高校學(xué)生整體編程能力難以提升的重大制約因素，不完善的教學(xué)機(jī)制注定不能培養(yǎng)出能力出眾的計算機(jī)程序設(shè)計人才，為此在實踐教學(xué)過程中，應(yīng)針對具體學(xué)科特點，對“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學(xué)模式進(jìn)行修正、完善。

三、項目驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學(xué)模式研究

高校計算機(jī)Java程序設(shè)計實踐課程的開展需要根據(jù)其教學(xué)內(nèi)容的特點合理制定教學(xué)方法，項目驅(qū)動教學(xué)和“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學(xué)模式非常適用于這門課程的教學(xué)。本文在考慮到課程本身特點的前提下提出這一教學(xué)模式，目的是為了解決學(xué)生在實際動手進(jìn)行程序設(shè)計過程中表現(xiàn)出來的實踐能力不足的問題。為了更好地提高高校學(xué)生對程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)興趣，消除學(xué)生“畏難”情緒，在根源上提高高校對程序設(shè)計實踐課程的重視程度，本文對項目驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC這一教學(xué)模型進(jìn)行了深入的研究，分析這種教學(xué)模式在程序設(shè)計實踐課程中的適用性，主要通過課前、課中、課后三個模塊闡述教學(xué)模式與課程之間的結(jié)合。

1.課前準(zhǔn)備階段。要想提高高校學(xué)生對Java程序設(shè)計課程的興趣，課前教學(xué)準(zhǔn)備階段是十分重要的[5]。首先，教師應(yīng)結(jié)合Java編程語言的特點，考慮學(xué)生的認(rèn)知水平準(zhǔn)備好合適的項目，并根據(jù)不同的教學(xué)階段將項目進(jìn)行合理劃分為幾個子項目。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師應(yīng)根據(jù)各個子項目的側(cè)重點，準(zhǔn)備與知識點相對應(yīng)的課堂導(dǎo)入、備課環(huán)節(jié)及測試點，將整個教學(xué)內(nèi)容制作成“微視頻”或者以幻燈片的形式掛在本班學(xué)生經(jīng)常觀看的Java程序設(shè)計課程的在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)多媒體平臺上。此外，教師還應(yīng)在課前準(zhǔn)備階段設(shè)計好實踐課程的每一個教學(xué)活動，對每個子項目的教學(xué)過程設(shè)計出具體的教學(xué)步驟。根據(jù)教師給設(shè)定的具體程序設(shè)計項目，學(xué)生可在基于“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC的多媒體平臺上自主學(xué)習(xí)教師發(fā)布的數(shù)字化課程資源，在課前預(yù)習(xí)階段對所學(xué)知識點做到大致了解或掌握。

如教師給出“網(wǎng)站下載器”一個具體的項目，要求主要以Java程序設(shè)計語言（結(jié)合項目的具體要求，也可少量搭配Web開發(fā)自行選擇其他程序設(shè)計語言）實現(xiàn)以下幾項功能：以圖形界面為展現(xiàn)媒介，用程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送請求以實現(xiàn)所需圖片的下載過程；對于需要個人注冊、登錄的網(wǎng)站進(jìn)行有效模擬；運(yùn)用多線程同時完成對該網(wǎng)站多張圖片的下載過程；結(jié)合實際需求對某些圖片實現(xiàn)加密并定向保存到前期制定文件夾。單純給定“網(wǎng)站下載器”項目可能會使學(xué)生找不到頭緒，教師將這個綜合類的大項目在課前根據(jù)所實現(xiàn)的功能以分類的形式進(jìn)行子項目劃分，學(xué)生利用課堂上所學(xué)到的基礎(chǔ)知識完成設(shè)計難度較低的所有子項目，進(jìn)而達(dá)到整個項目合理完成的目標(biāo)，只要對每個子項目的設(shè)計做到全部掌握，那么整個項目的設(shè)計也可以順利完成。教師除了完成子項目的劃分，還應(yīng)給學(xué)生提出問題，激發(fā)學(xué)生的興趣[6]。第一項功能中涉及“圖片文件搜索”的程序?qū)崿F(xiàn)，教師可在相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)給出學(xué)生思考問題：（1）文件和目錄應(yīng)以何種方式進(jìn)行區(qū)分；（2）怎樣實現(xiàn)文件夾和子文件夾的搜索過程；（3）計算機(jī)應(yīng)怎樣完成搜索條件下的篩選工作等問題。

2.課中教學(xué)階段。由于在前期在網(wǎng)絡(luò)平臺完成了自主預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)過程，在教學(xué)過程中，一旦學(xué)生對某個具體功能的實現(xiàn)和某些代碼存在疑惑，可隨時向教師舉手請教。針對個別問題，學(xué)生可在學(xué)生計算機(jī)上實時指導(dǎo)功能實現(xiàn)，針對疑惑較為集中的部分，教師可在課堂組織集體答疑，在機(jī)房實時實地演示學(xué)生困惑的地方，這樣學(xué)生便可集中注意力參與整個教學(xué)過程，提高學(xué)生的積極性。在教學(xué)過程中，教師還可通過問題引導(dǎo)、項目驅(qū)動、實現(xiàn)路徑分解、代碼編寫及調(diào)動的方式進(jìn)行示例講解，給學(xué)生演示出子項目具體功能的實現(xiàn)[7]。

在課堂上，教師可將學(xué)生分為不同的學(xué)習(xí)小組，小組成員不能過多，必須使每位學(xué)生有單獨負(fù)責(zé)的部分，以項目驗收的具體要求評定學(xué)生是否達(dá)到本節(jié)課堂的教學(xué)目標(biāo)。首先，教師可隨機(jī)抽查小組進(jìn)行項目實現(xiàn)效果演示，并根據(jù)演示過程及結(jié)果向小組內(nèi)學(xué)生提問，檢查代碼的書寫是否規(guī)范、演示的功能是否完善、界面顯示信息是否符合呈現(xiàn)要求等多種考核標(biāo)準(zhǔn)；其次，不同小組間也可實現(xiàn)有效溝通，針對不懂的問題向教師請教，做到取長補(bǔ)短；最后教師可根據(jù)項目實現(xiàn)的具體功能，對學(xué)生完成的功能予以評價，鼓勵學(xué)生繼續(xù)努力以實現(xiàn)更大的進(jìn)步。

3.課后評價階段。課前與課中兩個環(huán)節(jié)的教學(xué)效果如何及時反饋到教師手里是十分關(guān)鍵的，在課后階段的教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生可以利用所學(xué)程序設(shè)計知識制作一個多媒體網(wǎng)絡(luò)平臺。在網(wǎng)絡(luò)平臺上學(xué)生可以將學(xué)習(xí)成果以及遇到的阻礙通過在線上傳的方式反饋給教師，學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題并在教師的引導(dǎo)下解決問題是這種教學(xué)模式的鮮明特點，線上與線下能夠?qū)崿F(xiàn)最大程度的緊密結(jié)合。通過Java程序設(shè)計實踐多媒體教學(xué)平臺，每個小組還可將課堂上完成的作品進(jìn)行在線上傳，供教師和其他小組完成傳閱。教師可在課下實現(xiàn)對課堂上沒有展示的小組作品進(jìn)行考核評價，學(xué)生也可在網(wǎng)絡(luò)平臺完成相互溝通、學(xué)習(xí)[8]。傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生的溝通受時間、空間限制，“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC的教學(xué)模式給教師和學(xué)生提供了方便、快捷的溝通平臺。通過積極溝通，學(xué)生可認(rèn)真分析每個子項目存在的問題，對整個項目功能的實現(xiàn)打下了良好的基礎(chǔ)。課后評價環(huán)節(jié)的意義在于幫助學(xué)生找到自己在程序設(shè)計實際操作中的不足之處，遇到的學(xué)術(shù)方面的阻礙能夠得到正確的引導(dǎo)和及時的解決。通過整合學(xué)生反饋給教師的信息，教師可以針對性地加強(qiáng)該方面理論知識和實際操作的教學(xué)，以項目為驅(qū)動順利完成程序設(shè)計的教學(xué)過程，從而大大提高學(xué)生在計算機(jī)方面的邏輯思維能力和動手操作能力。

四、結(jié)語

信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)要求高校輸送更多計算機(jī)程序設(shè)計方面的人才，解決了學(xué)習(xí)計算機(jī)程序設(shè)計的學(xué)生的就業(yè)壓力問題。計算機(jī)程序設(shè)計注重對學(xué)生“理論+實踐”雙重能力的培養(yǎng)，相比之下，后者尤為重要。項目驅(qū)動的程序設(shè)計實踐課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”+SPOC教學(xué)模式為高校計算機(jī)程序設(shè)計課程的教學(xué)注入了新的活力。

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