由從哲 陳湘軍

1 課程存在的問題

《程序設(shè)計基礎(chǔ)》是計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的第一門專業(yè)必修課，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對計算機(jī)和軟件系統(tǒng)有一個初步的正確的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的用邏輯和數(shù)值方法解決計算問題的思維，具備編寫計算機(jī)程序解決問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)[1]。

初學(xué)者在學(xué)習(xí)編程時遇到困難的原因有很多，這些困難可以分為以下幾類：

（1）與學(xué)生有關(guān)的問題

盡管隨著計算機(jī)教育的普及，很多同學(xué)在中學(xué)階段就具有了很多的編程知識，能夠著手去編寫一些程序代碼，但是缺乏開發(fā)計算機(jī)算法的能力，尚不具備通過編寫計算機(jī)程序來解決具體問題的思維和能力。此外，對于編程中遇到的異常和錯誤，學(xué)生們沒有足夠的耐心對編寫的程序進(jìn)行不斷的調(diào)試和修改錯誤。

學(xué)生的主要問題在于他們對通過編程解決問題的性質(zhì)不了解。學(xué)習(xí)編程不僅包括理解編程語言，例如語法和數(shù)據(jù)類型，還包括開發(fā)多種其他技能，例如分析問題、開發(fā)算法、編寫代碼、調(diào)試和修復(fù)錯誤等。培養(yǎng)這些技能需要在課外進(jìn)行大量的解決問題和編寫程序的練習(xí)。然而，問題是，經(jīng)過高中階段的學(xué)習(xí)，許多學(xué)生認(rèn)為閱讀課本和理解語言語法就足夠了，并沒有意識到自己的不足。因此，幫助學(xué)生認(rèn)識到自己的不足，會使他們更加努力地克服自己的弱點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)水平。

（2）與學(xué)科性質(zhì)有關(guān)的問題

剛剛接觸程序設(shè)計開發(fā)的學(xué)生發(fā)現(xiàn)有些編程概念很難掌握，他們很難將變量、內(nèi)存地址和數(shù)據(jù)類型等編程術(shù)語概念化。編程的另一個挑戰(zhàn)是利用抽象設(shè)計，抽象定義為關(guān)注問題的主要細(xì)節(jié)而不是考慮許多次要細(xì)節(jié)的過程。在編程中，學(xué)習(xí)者需要在不同的抽象層次上思考問題，否則，他們將被許多技術(shù)細(xì)節(jié)所淹沒，從而喪失學(xué)習(xí)編程的興趣。

（3）與教學(xué)方法有關(guān)的問題

傳統(tǒng)的教學(xué)方法對學(xué)生在程序設(shè)計課程中遇到的困難負(fù)有一定的責(zé)任。許多教師忽視了這門學(xué)科的本質(zhì)，更多地關(guān)注編程語言的句法細(xì)節(jié)，而不是培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。傳統(tǒng)的講授方法在編程課程中效果往往不盡如人意。因為程序設(shè)計的教學(xué)主要集中在解決問題上，學(xué)生需要即時的反饋來幫助他們克服困難并從中取得進(jìn)步。因此，學(xué)生需要更多的個性化教學(xué)來解決不同個體的問題。編程學(xué)習(xí)者需要發(fā)展多種技能，但是，由于時間和課程規(guī)模的限制，很難在課堂上實現(xiàn)個性化教學(xué)這一目標(biāo)。一般來說，學(xué)生需要在課外自己練習(xí)編程，這就需要更多的課外支持，才能保持進(jìn)步，在遇到問題時不會灰心。

2 《程序設(shè)計基礎(chǔ)》混合式教學(xué)分析

2.1 激勵學(xué)生克服困難

學(xué)習(xí)編程的困難通常會讓學(xué)生感到沮喪，導(dǎo)致他們中的許多人對編程產(chǎn)生畏難心理，失去學(xué)習(xí)編程的主動性。因此，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計對于提高他們對專業(yè)的學(xué)習(xí)是非常重要的。一般來說，學(xué)習(xí)動機(jī)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)努力程度，進(jìn)而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。學(xué)習(xí)動機(jī)可以分為兩種類型：內(nèi)在的和外在的。內(nèi)在動機(jī)是指一項活動因其內(nèi)在的滿足感而表現(xiàn)出來，而不是因獎勵等外在原因表現(xiàn)出來，而外在動機(jī)則可以定義為為了達(dá)到某種結(jié)果而進(jìn)行的活動。

在程序設(shè)計課程中，學(xué)習(xí)動機(jī)對學(xué)生的成績有積極的影響。學(xué)習(xí)動機(jī)在計算機(jī)程序設(shè)計課程中的重要性是由于課程的學(xué)科性質(zhì)決定的，程序設(shè)計開發(fā)要求學(xué)生進(jìn)行大量的編碼練習(xí)，如果沒有很高的學(xué)習(xí)積極性，那么這種高強(qiáng)度的練習(xí)是不可能持續(xù)的。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，應(yīng)采用不同的策略使學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)過程。研究發(fā)現(xiàn)，提高互動水平是提高學(xué)生積極性和創(chuàng)造積極態(tài)度的主要因素，從而提高他們的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。此外，更多的支持和豐富的學(xué)習(xí)材料有助于學(xué)生理解課程主題并促進(jìn)他們的學(xué)習(xí)動機(jī)。由于時間限制，在課堂上實施這些活動和支持可能很困難，因此，混合式學(xué)習(xí)環(huán)境是將多種活動結(jié)合起來并提供此類額外支持的適當(dāng)方法。

2.2 混合式編程教學(xué)

混合式學(xué)習(xí)是一種新的教育方法，它使用技術(shù)將面對面課堂教學(xué)和在線教學(xué)策略結(jié)合起來，以增強(qiáng)學(xué)習(xí)過程[2]。該模式通過教師及學(xué)生的互動，為學(xué)生提供更多的支持，另外也滿足了學(xué)習(xí)時間和地點(diǎn)的靈活性。此外，設(shè)計良好的混合式學(xué)習(xí)課程可以促進(jìn)個性化學(xué)習(xí)，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格。根據(jù)學(xué)習(xí)過程中面對面角色和在線角色的比例，混合學(xué)習(xí)可以分為不同的模式。它可以通過三種不同的方法來實現(xiàn)：線上課程提供和線下課程類似的內(nèi)容；線上課程作為線下教育的補(bǔ)充；線上課程替代線下課程。目前常見的模式是，大多數(shù)課程都是通過傳統(tǒng)的線下教學(xué)來完成的，而在線學(xué)習(xí)則被用作一種輔助工具，以提高學(xué)生在課堂之外的學(xué)習(xí)。這種模式越來越多地被高等教育機(jī)構(gòu)采用。許多研究都探討了運(yùn)用混合學(xué)習(xí)來解決學(xué)習(xí)困難和提高學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)的有效性。研究發(fā)現(xiàn)，混合學(xué)習(xí)方法比傳統(tǒng)的線下學(xué)習(xí)方法更方便、更先進(jìn)，是最適合學(xué)習(xí)程序設(shè)計的教學(xué)模式，提高了學(xué)生的學(xué)業(yè)成績和成功率，提高了學(xué)生的滿意度。

2.3 教學(xué)方案研究

目前，大多數(shù)大學(xué)使用不同的工具，如泛雅課堂、MOOC 或SPOC 等來實現(xiàn)混合學(xué)習(xí)。然而，這類系統(tǒng)的利用率仍保持在較低水平，僅限于張貼PPT 講稿和提交家庭作業(yè)。我們的最終目標(biāo)旨在開發(fā)一個混合式的學(xué)習(xí)環(huán)境來教授計算機(jī)程序設(shè)計，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，并最終提高他們的學(xué)習(xí)能力。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，學(xué)生應(yīng)該積極參與混合學(xué)習(xí)的兩個方面：線下教學(xué)的課堂時間和通過在線互動的課外活動。混合學(xué)習(xí)模式適合于程序設(shè)計課程，因為學(xué)生需要付出很大的努力來提高他們的程序設(shè)計能力，他們的大部分實踐將在課后進(jìn)行。因此，他們需要一個在線支持環(huán)境來幫助他們克服可能面臨的困難。

在江蘇理工學(xué)院，所有課程都由泛雅平臺[3]進(jìn)行管理，并鼓勵教師有效地使用這一工具，將積極學(xué)習(xí)作為大學(xué)的戰(zhàn)略目標(biāo)之一。許多教師僅僅使用該平臺來放置課堂教學(xué)的PPT，以及提交課后作業(yè)。在《程序設(shè)計基礎(chǔ)》課程中，我們希望充分利用線上教學(xué)平臺，將學(xué)習(xí)活動融入網(wǎng)上，并使之與課堂教學(xué)良性互補(bǔ)，創(chuàng)造一個積極的混合學(xué)習(xí)環(huán)境。

3 《程序設(shè)計基礎(chǔ)》混合式教學(xué)實施

我們的目標(biāo)是設(shè)計一個積極的混合式學(xué)習(xí)環(huán)境，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的學(xué)習(xí)動機(jī)，并加強(qiáng)他們計算機(jī)程序設(shè)計能力。這種環(huán)境下的活動應(yīng)該解決這門學(xué)科學(xué)習(xí)困難的原因。主動學(xué)習(xí)旨在通過不同的活動，如討論、閱讀和解決實際問題，使學(xué)習(xí)者參與學(xué)習(xí)過程，而不是被動地聽老師講授。一般來說，主動學(xué)習(xí)會激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣，因此，在程序設(shè)計課程中使用不同的主動學(xué)習(xí)策略可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助他們克服主題的困難。

以下是用于在我們的混合環(huán)境中進(jìn)行主動學(xué)習(xí)的具體做法：

（1）小組學(xué)習(xí)

學(xué)生們被分成小組一起做一個小項目。通過分組學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生在線互動，并支持小組成員之間交換材料。老師也加入了每個小組，讓學(xué)生覺得自己是項目的一部分，教師需要隨時準(zhǔn)備在需要時幫助學(xué)生。分組學(xué)習(xí)注入合作學(xué)習(xí)和激勵學(xué)生的教學(xué)方法，我們的目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，并激勵他們互相幫助，克服這門學(xué)科的困難。

（2）案例教學(xué)

學(xué)生需要知道如何分析問題和設(shè)計完整的解決方案，這種能力在傳統(tǒng)學(xué)習(xí)編程語言的課堂上并沒有教給他們。為了幫助學(xué)生具備這一能力，我們給學(xué)生布置了一個類似于項目作業(yè)的具體案例研究。學(xué)生得到了問題描述和要求，需要他們針對具體問題編寫計算機(jī)程序進(jìn)行解決。這項研究的主要目的是幫助學(xué)生利用他們各自所學(xué)的知識，為一個具體的實際問題建立一個解決方案。作為本課程的主要評估之一，學(xué)生在開發(fā)他們的程序設(shè)計項目時需要模擬項目開發(fā)的全過程。

（3）互動討論

討論式教學(xué)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)的一種積極的教學(xué)方法。它使課堂更加愉快，提高了學(xué)生的批判性思維，提高了他們的溝通能力。教師的角色是觸發(fā)和引導(dǎo)討論以獲得特定的結(jié)果。在我們的教學(xué)過程中，討論通常是在課堂上由與先前主題相關(guān)的問題開始的，以確保學(xué)生理解這些主題，鼓勵所有學(xué)生參與討論，并允許他們之間進(jìn)行辯論。另一方面，利用線上平臺的在線論壇鼓勵學(xué)生參與異步討論。與課堂討論一樣，在線討論要求教師對討論進(jìn)行管理，并將其導(dǎo)向支持學(xué)生學(xué)習(xí)。

（4）學(xué)生日記

要求學(xué)生利用在線平臺的日志文檔完成學(xué)習(xí)情況的日記。學(xué)生們在每周的日記中詳細(xì)說明他們所學(xué)的課程、開始學(xué)習(xí)前的目標(biāo)、面臨的困難、如何克服困難、如何評價自己以及他們的反思。教師利用日記來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計的正確方法，幫助他們調(diào)整學(xué)習(xí)方法，使之更好地適應(yīng)學(xué)科性質(zhì)，這主要取決于教學(xué)實踐，而不僅僅是單純的編程知識。學(xué)生日記反映了他們的態(tài)度和動機(jī)。我們注意到，學(xué)生們開學(xué)時充滿了熱情，對自己的成績寄予了很高的期望。教師有責(zé)任運(yùn)用不同的策略，通過推動學(xué)生取得更大成就，盡可能長時間地保持這種態(tài)度。

4 結(jié)語

采用不同的策略使學(xué)生積極參與混合式學(xué)習(xí)，對他們的態(tài)度和滿意度有積極的影響，從而激發(fā)了學(xué)生對編程課程的興趣，提高了他們的學(xué)習(xí)成績。為了充分利用混合學(xué)習(xí)環(huán)境的兩個組成部分：線下學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，必須仔細(xì)設(shè)計混合學(xué)習(xí)環(huán)境。這兩個組成部分應(yīng)相互補(bǔ)充，以創(chuàng)造一個協(xié)作的支持性學(xué)習(xí)環(huán)境，提供與教師的高水平互動，為學(xué)生提供良好反饋，并指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的正確方式。這種支持性的環(huán)境適合計算機(jī)程序設(shè)計學(xué)科的性質(zhì)，有助于學(xué)習(xí)者克服其困難。從我們的教學(xué)實踐來看，混合學(xué)習(xí)提高了學(xué)生的滿意度，提高了他們的學(xué)習(xí)動機(jī)，最終對他們的學(xué)習(xí)成績產(chǎn)生了積極的影響。