李永飛，李芙玲，王養(yǎng)廷

（華北科技學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，河北 廊坊 065201）

0 引 言

因材施教是指從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，進(jìn)行有差別的教學(xué)，使每個(gè)學(xué)生都能獲得最佳發(fā)展，是公認(rèn)的優(yōu)秀教學(xué)理念。在現(xiàn)代教育實(shí)踐中，為了提高效率，高校普遍采用了“班級(jí)+課堂”的教學(xué)形式。這種傳統(tǒng)教學(xué)形式存在一些固有的缺點(diǎn)，包括學(xué)生的單向被動(dòng)接受、學(xué)習(xí)進(jìn)度的強(qiáng)制統(tǒng)一等[1]。近年來(lái)陸續(xù)出現(xiàn)的翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等新型教學(xué)模式，試圖通過(guò)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新的手段來(lái)改進(jìn)教學(xué)效果，但是在教學(xué)實(shí)踐中仍然存在一些不盡如人意之處。

1 現(xiàn)有教學(xué)模式的不足

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和普及，學(xué)生的知識(shí)獲取方式越來(lái)越多樣化。為了取得更好的教學(xué)效果，相繼出現(xiàn)了基于MOOC、SPOC 等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的新型教學(xué)模式，其共性都強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，這與傳統(tǒng)課堂“以教師為中心”有很大的區(qū)別，教學(xué)效果也得到了一定程度的改善。另一方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)知名MOOC 平臺(tái)的完課率不足30%，課程通過(guò)率平均不到10%[2]，國(guó)外的調(diào)查結(jié)果也大致相同[3]。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因主要是基于MOOC 的學(xué)習(xí)過(guò)程過(guò)度依賴(lài)于學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。同時(shí)，由于在學(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)時(shí)互動(dòng)少，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)專(zhuān)注度低，棄課比例較高。

混合式教學(xué)[4]結(jié)合線上自主學(xué)習(xí)和線下面對(duì)面授課的優(yōu)勢(shì)，既能發(fā)揮教師引導(dǎo)和把控教學(xué)過(guò)程的主導(dǎo)作用，又能體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)開(kāi)始受到青睞。但是，混合式教學(xué)中的線上學(xué)習(xí)部分，仍然存在由于學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足而導(dǎo)致的自主學(xué)習(xí)形式化問(wèn)題[5]。因此，如何激發(fā)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)意愿，確保線上自主學(xué)習(xí)能夠有效完成，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果進(jìn)一步改進(jìn)的關(guān)鍵因素。

同時(shí)，在現(xiàn)有的各類(lèi)新型教學(xué)模式中，仍然普遍采用統(tǒng)一的教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)要求，事實(shí)上忽略了學(xué)生群體中由于在知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力等方面的客觀差別而導(dǎo)致的不同層次學(xué)習(xí)需求。換言之，未能體現(xiàn)因材施教的教學(xué)原則，這也是影響教學(xué)效果的一個(gè)重要原因。

2 個(gè)性化教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)模式的改進(jìn)思路

對(duì)于如何提高學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性，其解決思路并不陌生。早在1987 年Chickering 和Gamson 提出的本科教學(xué)最佳實(shí)踐七原則[6]中，就明確指出應(yīng)該向?qū)W生提供及時(shí)反饋，激發(fā)其主動(dòng)學(xué)習(xí)意愿，同時(shí)要尊重多元智能和不同的學(xué)習(xí)方式等。這與我們前面提到的引入過(guò)程性評(píng)價(jià)和實(shí)現(xiàn)因材施教的想法不謀而合。但是，受制于教學(xué)輔助條件有限和班級(jí)學(xué)生人數(shù)較多的現(xiàn)實(shí)約束，在教學(xué)實(shí)踐中真正體現(xiàn)這些原則的難度很大。

當(dāng)前，隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，教育技術(shù)也在通過(guò)不斷引入這些新的技術(shù)手段而進(jìn)步，這為實(shí)現(xiàn)前述原則提供了基本的技術(shù)條件。有專(zhuān)家認(rèn)為，人類(lèi)社會(huì)即將迎來(lái)以個(gè)性化教育為標(biāo)志的第四次教育革命[7]。

斯坦福大學(xué)和康奈爾大學(xué)的研究人員通過(guò)挖掘Coursera 上的課程開(kāi)課數(shù)據(jù)記錄，分析了最終成績(jī)不同的學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中表現(xiàn)出的差異發(fā)現(xiàn)：學(xué)生的最終成績(jī)和他看視頻、做實(shí)驗(yàn)、交作業(yè)和讀論壇的次數(shù)是成正比的[8]。這說(shuō)明學(xué)生的在線學(xué)習(xí)過(guò)程與課程教學(xué)效果存在正相關(guān)性。

在Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，基于翻轉(zhuǎn)課堂開(kāi)展混合式教學(xué)，并引入過(guò)程性評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性；同時(shí)對(duì)教學(xué)任務(wù)和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分層次設(shè)定，通過(guò)過(guò)程性評(píng)價(jià)結(jié)果，為學(xué)生提供有針對(duì)性的學(xué)習(xí)路徑選擇，實(shí)現(xiàn)了一種個(gè)性化教學(xué)模式。

2.2 個(gè)性化教學(xué)實(shí)施方案

2.2.1 個(gè)性化教學(xué)實(shí)施流程

個(gè)性化教學(xué)的實(shí)施需要MOOC 平臺(tái)、在線作業(yè)批改系統(tǒng)和在線學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)系統(tǒng)等基本環(huán)境，為教學(xué)過(guò)程中的各關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供技術(shù)支撐。

個(gè)性化教學(xué)過(guò)程包括課前、課中、課后3個(gè)階段，涉及教師、學(xué)生和評(píng)價(jià)系統(tǒng)3個(gè)方面，具體實(shí)施流程如圖1 所示。圖1 的實(shí)線表示教學(xué)進(jìn)程，虛線表示評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。

（1）課前階段。教師根據(jù)課程的教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行分解和發(fā)布，制作微課視頻、整理網(wǎng)上資源、編寫(xiě)教學(xué)PPT 等教學(xué)資源，并針對(duì)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)自學(xué)測(cè)試題。其中，學(xué)習(xí)目標(biāo)需要分層次設(shè)定不同的級(jí)別，供學(xué)生按需選擇；學(xué)生選擇適合個(gè)人情況的學(xué)習(xí)目標(biāo)，利用MOOC 平臺(tái)進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)并通過(guò)自測(cè)練習(xí)考查學(xué)習(xí)效果。自測(cè)練習(xí)的結(jié)果能夠反映本次教學(xué)內(nèi)容中的難點(diǎn)所在。

（2）課中階段。教師依據(jù)學(xué)生課前自測(cè)反映出的難點(diǎn)組織課堂教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行針對(duì)性講解，學(xué)生在課堂上進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，并通過(guò)分組討論開(kāi)展探究式學(xué)習(xí)，教師現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)。

（3）課后階段。學(xué)生可以在MOOC 平臺(tái)的交流區(qū)繼續(xù)課堂上未完成的討論，并通過(guò)在線作業(yè)批改系統(tǒng)完成和提交編程作業(yè)，學(xué)有余力的學(xué)生還可以進(jìn)一步完成拓展實(shí)驗(yàn)。

在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，過(guò)程性評(píng)價(jià)系統(tǒng)會(huì)對(duì)線上完成的各個(gè)環(huán)節(jié)（包括課前自主學(xué)習(xí)、自測(cè)練習(xí)、課后線上交流、在線作業(yè)、拓展實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)）進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，并根據(jù)最終形成的評(píng)價(jià)結(jié)論為學(xué)生下一次學(xué)習(xí)目標(biāo)的選擇提供指導(dǎo)。

2.2.2 個(gè)性化學(xué)習(xí)目標(biāo)的分層次設(shè)定

圖1 個(gè)性化教學(xué)實(shí)施流程圖

為了體現(xiàn)因材施教的教學(xué)理念，需要針對(duì)學(xué)生的不同情況來(lái)提供學(xué)習(xí)內(nèi)容。在教學(xué)實(shí)施方案中利用過(guò)程性評(píng)價(jià)的結(jié)論，基于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，給出個(gè)性化的學(xué)習(xí)建議，包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、知識(shí)模塊組合和學(xué)習(xí)路徑。

為此，首先要對(duì)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行分層次設(shè)定[9]，例如，在程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程中設(shè)置低級(jí)目標(biāo)為重現(xiàn)示例程序，基本目標(biāo)為模仿示例實(shí)現(xiàn)類(lèi)似功能，高級(jí)目標(biāo)為優(yōu)化實(shí)現(xiàn)算法。同時(shí)，對(duì)知識(shí)模塊根據(jù)不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行組合，設(shè)計(jì)合理的學(xué)習(xí)路徑。通過(guò)學(xué)習(xí)目標(biāo)的分層次設(shè)定，為不同層次的學(xué)生提供適合個(gè)人情況的學(xué)習(xí)，讓所有人都能學(xué)有所得。

2.2.3 過(guò)程性評(píng)價(jià)方案設(shè)計(jì)

過(guò)程性評(píng)價(jià)主要涉及課前自主學(xué)習(xí)、自測(cè)練習(xí)、課后線上交流、在線作業(yè)和拓展實(shí)驗(yàn)。具體評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)方式見(jiàn)表1。

表1 過(guò)程性評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)于課后線上交流和拓展實(shí)驗(yàn)，考慮到主要是學(xué)習(xí)成績(jī)較好的學(xué)生參與，目前暫不做評(píng)價(jià)。

根據(jù)過(guò)程性評(píng)價(jià)的結(jié)果，學(xué)生可以實(shí)時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)狀況，并能看到在班級(jí)中的排名情況。系統(tǒng)據(jù)此為學(xué)生提出學(xué)習(xí)目標(biāo)的選擇建議。這種學(xué)習(xí)過(guò)程的及時(shí)反饋會(huì)對(duì)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意愿產(chǎn)生極大的推動(dòng)作用。

2.3 個(gè)性化教學(xué)實(shí)施實(shí)例

這里以Java 程序設(shè)計(jì)課程的第10 次課“類(lèi)的繼承”和第11 次課“多態(tài)”的教學(xué)過(guò)程為例，說(shuō)明個(gè)性化教學(xué)的具體實(shí)施。這2 節(jié)課的分層次學(xué)習(xí)目標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 學(xué)習(xí)目標(biāo)的分層次設(shè)定

2.3.1 課前自主學(xué)習(xí)和自測(cè)

學(xué)生在第10 次課開(kāi)始之前，通過(guò)MOOC 平臺(tái)進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)，過(guò)程性評(píng)價(jià)系統(tǒng)收集學(xué)生的相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)并給出反饋信息，包括登錄次數(shù)、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)和預(yù)習(xí)完成度的班級(jí)排名，學(xué)生可以實(shí)時(shí)了解到自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)以及在專(zhuān)業(yè)中的相對(duì)位置，以此激發(fā)學(xué)生的個(gè)人榮譽(yù)感，促進(jìn)主動(dòng)學(xué)習(xí)。

學(xué)生在自主學(xué)習(xí)之后，需要完成MOOC 平臺(tái)上針對(duì)本次學(xué)習(xí)內(nèi)容的自測(cè)練習(xí)，并由過(guò)程性評(píng)價(jià)系統(tǒng)給出各個(gè)學(xué)生的成績(jī)等級(jí)和班級(jí)排名。同時(shí)，自測(cè)練習(xí)的得分情況能夠反映出本次的教學(xué)難點(diǎn)是學(xué)習(xí)目標(biāo)中的10.2.2 和10.3。

2.3.2 課堂教學(xué)和課后作業(yè)

課堂教學(xué)中，教師針對(duì)本次的教學(xué)難點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)講解，并由自測(cè)成績(jī)較好的學(xué)生為組長(zhǎng)，通過(guò)分組討論的形式對(duì)難點(diǎn)進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。教師對(duì)個(gè)別學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)。

課后學(xué)生通過(guò)在線作業(yè)批改系統(tǒng)完成并提交編程作業(yè)，過(guò)程性評(píng)價(jià)系統(tǒng)收集學(xué)生在完成作業(yè)過(guò)程中的敲擊次數(shù)、運(yùn)行次數(shù)等評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)，學(xué)生可以實(shí)時(shí)查看個(gè)人數(shù)據(jù)和班級(jí)平均數(shù)據(jù)，以及建議的合理參考值，以了解自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)，激發(fā)自信心和進(jìn)步方向。

2.3.3 個(gè)性化評(píng)價(jià)和學(xué)習(xí)建議

過(guò)程性評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)課后作業(yè)得分情況和自測(cè)考查效果生成個(gè)性化評(píng)價(jià)意見(jiàn)和下一次學(xué)習(xí)目標(biāo)建議。對(duì)差生的評(píng)價(jià)意見(jiàn)和學(xué)習(xí)建議如：課前自主學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)分析表明，你的學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足，需要進(jìn)一步提高；自測(cè)考查效果和作業(yè)完成得分情況反映你在課程前期的學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)面向?qū)ο笏枷牒拖嚓P(guān)概念的理解不夠深入，建議下一節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)以11.1 和11.2 為主要任務(wù)。對(duì)優(yōu)秀學(xué)生的評(píng)價(jià)意見(jiàn)和學(xué)習(xí)建議如：課前自主學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)分析表明，你的學(xué)習(xí)主動(dòng)性強(qiáng)；自測(cè)考查效果和作業(yè)完成得分情況反映你較好地完成了本課程前期的學(xué)習(xí)任務(wù)，建議下一節(jié)課要完成全部3 個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.3.4 Java 程序設(shè)計(jì)課程個(gè)性化教學(xué)效果

學(xué)生在上述教學(xué)模式下，通過(guò)每一次課的不同學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)到了不同的學(xué)習(xí)模塊組合。在迭代式演進(jìn)過(guò)程中完成課程學(xué)習(xí)。最終部分水平較好的學(xué)生，掌握了全部的教學(xué)內(nèi)容，順利完成本課程的學(xué)習(xí)；中等學(xué)生能夠理解面向?qū)ο笏枷?，部分掌握基于基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，水平較差的學(xué)生至少也能夠掌握示例功能實(shí)現(xiàn)的編程技巧，理解部分較簡(jiǎn)單的面向?qū)ο蟾拍?。各?lèi)學(xué)生各有所學(xué)，一定程度上體現(xiàn)了因材施教的原則。

3 個(gè)性化教學(xué)模式的實(shí)施效果

3.1 學(xué)習(xí)效果整體提高

使用3 個(gè)學(xué)期的Java 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)個(gè)性化教學(xué)效果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表3。從表3 可以看到：相對(duì)于2017 年秋季學(xué)期采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果，2018 年秋季和2019 年春季學(xué)期的考試平均分在穩(wěn)步提高，考試成績(jī)標(biāo)準(zhǔn)差逐漸減小。這說(shuō)明總體教學(xué)效果在改善；同時(shí)，在提供個(gè)性化學(xué)習(xí)條件之后，不同的學(xué)生都能找到適合自己的學(xué)習(xí)路徑，差生不至于掉隊(duì)，優(yōu)生也有提升空間，各取所需。

表3 個(gè)性化教學(xué)模式教學(xué)效果對(duì)比

3.2 學(xué)習(xí)主動(dòng)性顯著提高

利用在線平臺(tái)的學(xué)習(xí)過(guò)程數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表4 所示。表4 顯示的登錄頻度指學(xué)生的平均登錄次數(shù)比例，平均完成度指學(xué)生完成線上自主學(xué)習(xí)任務(wù)的平均比例，平均學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)指學(xué)生使用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的總時(shí)間相對(duì)值，各項(xiàng)數(shù)據(jù)以2019 年春季學(xué)期數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)。登錄頻度和平均完成度的上升說(shuō)明在引入過(guò)程性評(píng)價(jià)及反饋機(jī)制之后，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性有了明顯提高。平均學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)應(yīng)該是一個(gè)相對(duì)合理的值，并非越長(zhǎng)越好。但是在目前的狀態(tài)下，學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)的增長(zhǎng)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性在提升。

表4 學(xué)習(xí)主動(dòng)性對(duì)比

另外，通過(guò)教學(xué)模式的改革，學(xué)生的創(chuàng)新能力和教師的教學(xué)能力都得到了顯著提高，2019年有3 名學(xué)生獲得全國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽軟件應(yīng)用與開(kāi)發(fā)類(lèi)二等獎(jiǎng)，課題負(fù)責(zé)人獲得學(xué)校教學(xué)能力比賽第一名。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)在課程教學(xué)中引入過(guò)程性評(píng)價(jià)及反饋機(jī)制，為學(xué)生提供了個(gè)性化學(xué)習(xí)條件。在信息技術(shù)的支持下，教學(xué)模式逐漸從“大水漫灌式”向“精準(zhǔn)化”教學(xué)的方向演變，將來(lái)有可能真正實(shí)現(xiàn)規(guī)?；逃碌膫€(gè)性化培養(yǎng)和因材施教。同時(shí)，教師的職能也在慢慢地發(fā)生變化，從單純的知識(shí)傳授者逐漸變成學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者和引導(dǎo)者。事實(shí)上，這也更加符合大學(xué)教育的本質(zhì)，讓學(xué)生能夠盡早脫離教師的幫助，學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)。接下來(lái)的研究方向是進(jìn)一步引入教師評(píng)價(jià)反饋機(jī)制，讓學(xué)生能夠及時(shí)對(duì)教師進(jìn)行評(píng)價(jià)，在教學(xué)中形成雙向評(píng)價(jià)，完成一個(gè)教與學(xué)的閉環(huán)，通過(guò)不斷地迭代改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果。