羅 劍

(武漢信息傳播職業(yè)技術(shù)學院 信息工程系，湖北 武漢 430223)

0 引言

計算機程序設(shè)計是計算機相關(guān)專業(yè)中非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，使用傳統(tǒng)教學方式在講授該課程時主要是采用理論講授與上機實踐相結(jié)合的教學方式，教學以教師講授為主，忽略學生個體差異，不能開展深度的交流學習，很難安排專門的時間給學生做學習成果展示，特別是學生學習編程課下遇到問題時，在沒有幫助的情況下易產(chǎn)生學習焦慮?；谏鲜鰡栴}，在計算機程序設(shè)計課程中引入翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，該教學方式通過教學視頻等信息技術(shù)手段使學生在課外先完成知識的學習，教師在課內(nèi)通過組織各種學習活動進行知識的深度學習和內(nèi)化，該教學模式將傳統(tǒng)的教學模式進行了顛倒，為計算機程序教學開辟了新的方式，產(chǎn)生了較好的效果。

計算機編程技術(shù)是計算機專業(yè)的學生從事軟件開發(fā)時必需掌握的技能，對學生學習專業(yè)核心課與今后從事相關(guān)工作至關(guān)重要。在程序設(shè)計課程上開展翻轉(zhuǎn)課堂教學，探討其教學手段對學生編程的影響值得研究。計算機編程自我效能(Computer Programming Self-Efficacy)是指個體對自己運用程序語言進行程序邏輯設(shè)計與編碼來完成編程任務時的結(jié)果預期與能力信念[1]。它是自我效能在計算機編程中的應用，具有特定領(lǐng)域性。計算機編程自我效能不同于計算機編程技能，它是個體對計算機編程能力的信心判斷，反映個體使用編程技術(shù)完成編程任務的一種自我判斷，具有主觀性。計算機程序設(shè)計課程教師研究翻轉(zhuǎn)課堂與學生編程自我效能的關(guān)系，探索學生學習編程的心理，提出對應的解決方法以便提高教學效果，是一項重要的研究課題。為了研究翻轉(zhuǎn)課堂與學生編程自我效能的關(guān)系，通過開展翻轉(zhuǎn)課堂這種以學生為主體的教學實驗，擬為教學改革提供參考建議。

1 文獻綜述

國外學者Ramalingam 等[1]開發(fā)了一個有32個項目的計算機編程自我效能量表，該量表在相關(guān)研究中對計算機編程自我效能進行測量時廣泛引用，具有良好的信度和效度。文章只是對量表的開發(fā)做了研究，該研究對421名開始學習C++的程序課程的學生進行了預測，評估了學生在完成編程任務時的自信。國外學者Askar等[2]對工科學生在Java編程中的自我效能和相關(guān)因素進行了研究，該研究同樣采用了Ramalingam等[1]所編制的計算機編程自我效能量表，分析了性別、專業(yè)、計算機經(jīng)驗、計算機使用頻率、家庭使用計算機的情況與Java編程自我效能的關(guān)系。Philip Olu Jegedu博士在預測尼日利亞大學的工科學生在Java編程中的自我效能時也使用該量表，研究測試編程自我效能與編程經(jīng)驗的關(guān)系，結(jié)果顯示Java編程自我效能和以前的編程計算經(jīng)驗沒有顯著相關(guān)，另外得出程序設(shè)計的課時數(shù)量和課程的成績是預測編程自我效能的因素。

國外的研究基本都是聚焦于計算機編程自我量表的制作和測試學生的編程自我效能，分析其相關(guān)因素。國外的研究結(jié)果與教學體制和國情有關(guān)，具有區(qū)域代表性，目前在我國還沒有對計算機編程自我效能感的研究。我國有些學者研究過計算機自我效能，李宏利[3]認為計算機自我效能是用戶經(jīng)過一段時間逐漸形成于動態(tài)發(fā)展的，存在多種分類，如硬件的計算機自我效能、軟件計算機自我效能等。這些關(guān)于計算機的自我效能都處于應用水平上，和計算機編程自我效能沒有太多聯(lián)系，計算機編程自我效能屬于更深層次的應用領(lǐng)域。不同的教學模式對學生編程自我效能是否產(chǎn)生影響需要進行研究。目前翻轉(zhuǎn)課堂教學模式在國內(nèi)有很多成功的應用，研究主要聚焦在翻轉(zhuǎn)課堂的教學過程與效果。楊蘭娟等[4]在程序設(shè)計基礎(chǔ)課程中使用過翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，參與該課程的學生學習積極性和編程水平有了明顯提高。在查找文獻的過程中發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外研究都沒有探討教學模式對計算機編程自我效能的影響研究，特別是在現(xiàn)在教學模式的不斷發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式得到了很多稱贊，急需通過研究來證實新的課堂教學模式在計算機程序設(shè)計課程中對編程自我效能的影響，這可為提高學生計算機編程的水平提供教學參考和建議。

2 實驗與研究

2.1 研究方法及工具

研究設(shè)計采取實驗班與控制班前后測試的準實驗設(shè)計。被試對象為湖北省武漢市某高校的信息工程系的學生，從計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的班級中選取了2個情況相似的班級作為實驗班和控制班，兩個班級都采用同一樣的教材，《Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》是學生接觸的第一門面向?qū)ο缶幊痰恼n程，學生都處于同一個知識水平，該課程的學習也不需要之前的編程經(jīng)驗。被試班級情況見表1。

表1 被試班級人數(shù)

實驗設(shè)計結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 實驗設(shè)計表

在實驗設(shè)計表2中，參與實驗教學的班級有計算機網(wǎng)絡(luò)1班為實驗班，計算機網(wǎng)絡(luò)2班為控制班，OA1、OB1分別指實驗班和控制班的計算機編程自我效能的前測；X指的是采用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式進行教學，即實驗班采用翻轉(zhuǎn)課堂模式進行教學，控制班采用的是傳統(tǒng)教學模式進行教學；OA2、OB2分別指實驗班和控制班計算機編程自我效能的后測；OA3、OB3分別為實驗班和控制班《Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》課程結(jié)束后的考試成績。

在本實驗中測試計算機編程自我效能采用的是Ramalingam等[1]編制的編程自我效能量表，通過該量表來測量學生在計算機編程時的自我效能，該量表有4個因子，分別是：①獨立和持久性；②解決復雜編程任務的能力信念；③自我調(diào)節(jié)；④解決簡單編程任務的能力信念。Ramalingam等[1]使用該量表對421名學生的計算機編程自我效能進行測試，結(jié)果顯示整體Cronbach的alpha 信度為 0.98，在4個因子上的信度見表3。

表3 計算機編程自我效能量表中各因子的信度

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂的實施

翻轉(zhuǎn)課程是對傳統(tǒng)課程模式的一種顛覆與創(chuàng)新，為了更好地在《Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》課程中實施翻轉(zhuǎn)課堂教學，必須要對課程進行重新設(shè)計，并進行合理規(guī)劃，使課程滿足教育的發(fā)展規(guī)律，結(jié)合教學目標分析、學生特征分析與教育信息技術(shù)，采用如下步驟：

2.2.1 課程資料開發(fā)

翻轉(zhuǎn)課堂實施之前首先要進行課程資料開發(fā)，教學平臺使用超星網(wǎng)絡(luò)教學平臺，在超星教學平臺上發(fā)布導學任務單，任務單中要包含學習指南、本章任務、學習問題設(shè)計、參考資料、學習評價與反思等內(nèi)容項。在制作教學視頻時要先分析教學目標，整理好視頻教學思路，然后通過Camtasia Studio 視頻制作工具錄制教學視頻。在制作視頻過程中應考慮學生的學習掌握情況，盡量避免直接采用其他學校制作的視頻，因為其他學校錄制的視頻可能不適合本校學生的實際情況與本課程的教學目標。視頻講授時大多采用3W1H教學方法，每段教學視頻的時間應控制在20min之內(nèi)，編程演示要配合思路講解，有時候要繪制程序流程圖，在知識講解與分析中可以提問，給學生思考的時間，這樣能使學生的注意力更集中，在操作中要演示編程過程，示范編碼規(guī)范。

2.2.2 課前學習

參與翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的學生，在上課前可根據(jù)教師提供的學習任務單進行學習。學生課外觀看教學視頻的時間和節(jié)奏完全由自己來掌握，學生可靈活選擇學習時間去觀看教學視頻，在觀看學習視頻時會有問題彈出，以提高學生的學習注意力，學生可暫停立刻記下自己的疑惑并進行思考，同時也可以將自己的收獲記錄下來，以便和同學在網(wǎng)絡(luò)上進行分享交流，提高學習效率[5-6]。

2.2.3 課堂內(nèi)化

翻轉(zhuǎn)課堂將學習內(nèi)容在課外傳遞給了學生，課堂內(nèi)進行高質(zhì)量的學習活動，包括：小組討論學習、獨立解決問題、探究式活動、基于項目的學習等。這種課堂形式讓學生有機會在具體環(huán)境中應用其所學內(nèi)容，把課堂還給學生，以學為中心，而不是以教為中心。在小組討論學習中，進行差異化分組，每組5人，學生對問題進行探究與討論形成學習成果，在課堂上還可以小組的形式進行學習成果展示與講解。課堂探究的問題需要師生共同確定，學生圍繞問題進行思考，并當堂解決問題。教師可以給予個性化指導，在機房進行項目練習時教師作為項目經(jīng)理角色，對項目進行管理，學生作為員工分組完成項目。

2.2.4 教學評價與反饋

翻轉(zhuǎn)課堂中的評價體系是多維度、多方式的，體現(xiàn)在以下幾個方面：評價成員不再單純是教師，還包括學習者、小組成員等；評價內(nèi)容包括：問題分析、課堂獨立解決問題的表現(xiàn)、小組協(xié)作探究式活動中的表現(xiàn)、學習成果展示與講解、實踐練習與項目完成情況等多方面。在教學過程中根據(jù)評價反饋的結(jié)果制定下一步教學計劃和確定下節(jié)課的學習任務。

2.2.5 研討與總結(jié)

課堂學習完成后，要將課堂的學習效果進行分析，反思教學過程，整理學生的問題，對授課內(nèi)容與形式進行優(yōu)化，并存檔。

2.3 結(jié)果與分析

2.3.1 研究工具的信度與效度分析

在實驗中，針對對學生計算機編程自我效能的測試采用了Ramalingam等[1]編制的編程自我效能量表，該量表的Cronbach's α 信度為 0.983，說明量表信度非常理想。4個因子也各具有良好的內(nèi)部一致性信度，各個因子的信度分析情況見表 4。

表4 《計算機編程自我效能量表》各因子的信度

2.3.2 前測結(jié)果

實驗開始前，對兩個班學生的計算機編程自我效能感進行了前測，實測后，通過對數(shù)據(jù)進行獨立樣本t檢驗，并對實驗班和控制班在計算機編程自我效能感上的數(shù)據(jù)進行了差異分析，分析結(jié)果的差異比較見表5所示。

表5 實驗前實驗班與控制班編程自我效能感的差異比較

(注：“*”表示P<0.05，“**”表示P<0.01)

2.3.3 后測結(jié)果

翻轉(zhuǎn)課堂實施4個月后，對兩個班進行《計算機編程自我效能量表》測試和《Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》成績測試，分析實驗班和控制班在計算機編程自我效能與學習成績上的差異。實驗結(jié)束后對實驗班與控制班的學生進行編程自我效能感的測試，測試結(jié)果的差異比較見表6。

對實驗班與控制班后測的數(shù)據(jù)進行獨立樣本 t 檢驗可以看出，實驗班與控制班在總分均值、獨立性與持久性、解決復雜編程任務、解決簡單編程任務上有顯著差異，在自我調(diào)節(jié)得分均值差異不顯著。

表6 實驗后實驗班與控制班編程自我效能感的差異比較

(注：“*”表示P<0.05，“**”表示P<0.01)

實驗結(jié)束后對實驗班與控制班的學生進行《Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》課程的期末測試，測試題由理論測試和實踐測試組成，總成績?yōu)槔碚摮煽兒蛯嵺`成績的平均值，測試結(jié)果的差異比較見表7。

表7 實驗后實驗班與控制班《Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》成績的差異比較

(注：“*”表示P<0.05，“**”表示P<0.01)

從表 7 的統(tǒng)計來看，在實施翻轉(zhuǎn)課程教學實驗后，實驗班學生在學習成績總分均值比控制班高出 13.7(M 實驗班=82.36， M 控制班=68.66)，說明實驗班的學習成績明顯高于控制班，其中理論成績和上機實踐成績都高于控制班。

2.3.4 計算機編程自我效能與學習成績的相關(guān)結(jié)果

在實驗后，對計算機編程自我效能與學習成績進行了相關(guān)分析，分析結(jié)果見8。

表8 編程自我效能各個因子與學習成績作連續(xù)變量的相關(guān)分析

(注：“**”表示在 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān))

從表8中可以看出，不管是理論成績，還是實踐成績都和計算機編程自我效能的各個維度呈顯著正相關(guān)，在對計算機編程自我效能和學習成績的數(shù)據(jù)分析中，能夠看出計算機編程自我效能高的學生在程序設(shè)計課程中的成績普遍要比編程自我效能低的學生成績好。

3 思考與建議

計算機編程自我效能是自我效能在計算機編程領(lǐng)域中的具體應用，具體領(lǐng)域的自我效能對個體行為更有預測性。在計算機程序設(shè)計課程教學中提高學生的編程自我效能，必須以自我效能感的來源為抓手，班杜拉[7]在對自我效能的研究中發(fā)現(xiàn)，自我效能主要有4種信息來源：①動作性掌握經(jīng)驗；②替代性經(jīng)驗；③言語說服；④生理和情緒喚醒。計算機編程設(shè)計課中采用翻轉(zhuǎn)課堂教學，要讓學生多接觸這4種信息來源，從這4個源頭找策略提高學生的計算機編程自我效能。從計算機編程自我效能的4個維度思考并結(jié)合自我效能的來源分析以及教學實驗，對提高計算機編程自我效能有如下建議：

(1)強調(diào)動手操作，培養(yǎng)動作性掌握經(jīng)驗。動作性掌握經(jīng)驗就是親歷的掌握性經(jīng)驗，它是指個體通過自己的親身行為操作所獲得的關(guān)于自身能力的直接經(jīng)驗，親歷的掌握性經(jīng)驗是個體自我效能信息中最強有力的來源，對自身影響最大[8]。在程序設(shè)計課程上除了安排教室授課，還要安排機房進行實踐，計算機機房上課的次數(shù)要大于等于課室上課的次數(shù)。在課堂上“以學生為中心”、“以學為中心”，避免教師作為圣人去講授課程，只顧“教”，而忽略學生的“學”。

(2)手把手示范，傳授替代性經(jīng)驗。替代性經(jīng)驗是指通過觀察他人的行為，看見他人能做什么，注意到他人的行為結(jié)果，以此為信息形成對自己行為和結(jié)果的期待，獲得關(guān)于自己能力可能性的認識[8]。以榜樣為中介的替代性經(jīng)驗對編程自我效能是有影響的，示范是促進學生計算機編程自我效能的有效手段。在翻轉(zhuǎn)課堂教學過程中，教師要將上課的案例錄制成視頻，在視頻中教師應手把手示范完成編程案例的演示操作，將間接經(jīng)驗傳授給學生。在課堂上教師應盡量讓學生展示自己的學習成果，演示并講解程序思路，這種榜樣的示范也能提高學生的計算機編程自我效能。

(3)言語說服，幫助學生樹立正確心態(tài)。言語說服包括說服性鼓勵、建議、告誡、勸告以及他人的暗示等，是用來試圖使人們相信自己已經(jīng)擁有獲得成功的能力[8]。言語說服對開導學習遇到困難的學生很有幫助。學生的學習過程不會一帆風順，學習中總會遇到困難，教師在教學過程中要多與學生交流，通過言語勸說，幫助他們樹立好心態(tài)，對學生進行個性化輔導，在心理上給予他們信心與克服困難的勇氣。

4 結(jié)語

計算機程序設(shè)計課程中使用翻轉(zhuǎn)課堂教學實驗是一次教學嘗試，通過大量分析數(shù)據(jù)都能說明翻轉(zhuǎn)課堂教學模式對計算機專業(yè)學生的編程自我效能和學習成績有積極影響。翻轉(zhuǎn)課堂的興起促使人們對課堂教學有了一種新的思考，這種“以學為中心”、“先學后導”、“學生主體”的教學理念，翻轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)教學結(jié)構(gòu)、教學方式和教學模式，構(gòu)建起了新的課堂。實驗結(jié)果雖然達到了研究目的，但由于經(jīng)驗的限制，本實驗仍然存在著一些不足，比如：樣本量不足，課堂組織經(jīng)驗不夠，學生需要引導與適應等。盡管在實驗過程中遇到了很多困難，但只要遵循教學規(guī)律、大膽創(chuàng)新、不斷完善，就一定能將該種課堂教學模式推廣與應用，使其更適合新時代的教學。