【摘要】翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在課前完成知識(shí)傳授,在課中完成知識(shí)內(nèi)化,突出“以學(xué)為中心”。本文在簡(jiǎn)介翻轉(zhuǎn)課堂的基礎(chǔ)上,討論翻轉(zhuǎn)課堂在《高級(jí)語言》在教學(xué)過程中的應(yīng)用,重點(diǎn)介紹教學(xué)設(shè)計(jì)及課中活動(dòng)安排,以期對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)提供一些參考。效果分析表明,《高級(jí)語言》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)能夠較好地提高教學(xué)效果。
【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂;高級(jí)語言;教學(xué)設(shè)計(jì)
1引言
《高級(jí)語言》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,以C/C++語言描述過程化程序設(shè)計(jì)的知識(shí),具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中,由教師主講,且以語法知識(shí)講授為主。在這種教學(xué)模式下,學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí),感受不到所學(xué)知識(shí)的價(jià)值,學(xué)習(xí)興趣不高。翻轉(zhuǎn)課堂[1-5]教學(xué)模式可以使學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng),有效地改變教師傳授式的窘境。
近年來,筆者在《高級(jí)語言》的教學(xué)過程中,賽課結(jié)合,以在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)(Online Judge,簡(jiǎn)稱OJ)和在慕課(Massive Open Online Course,簡(jiǎn)稱MOOC)平臺(tái)開設(shè)的在線開放課程為支撐,引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,促進(jìn)學(xué)生自主探究,強(qiáng)化實(shí)踐,突出“以學(xué)為中心”的特點(diǎn)。MOOC平臺(tái)上的微課時(shí)長(zhǎng)不超過15分鐘,有利于學(xué)生進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)。OJ[6]能自動(dòng)評(píng)測(cè)學(xué)生所提交程序的正確性,具備開放性、實(shí)時(shí)性、趣味性、激勵(lì)性等諸多優(yōu)點(diǎn),是學(xué)生探究式學(xué)習(xí)[7]、在線練習(xí)與測(cè)試的有效實(shí)踐平臺(tái),可以很好地提高學(xué)生的實(shí)踐能力。OJ上來自程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽的問題,可供學(xué)生拓展練習(xí),有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過在OJ進(jìn)行大量的編程練習(xí),促進(jìn)學(xué)生分析和解決問題的能力,有利于學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展。本文在簡(jiǎn)介翻轉(zhuǎn)課堂的基礎(chǔ)上,討論在以MOOC和OJ為支撐的《高級(jí)語言》課程中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué),以期對(duì)程序設(shè)計(jì)類課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)提供一些參考。
2翻轉(zhuǎn)課堂簡(jiǎn)介
簡(jiǎn)言之,翻轉(zhuǎn)課堂[1-5]是傳統(tǒng)課堂的顛倒。一堂課可以分為“課前”、“課中”和“課后”等三個(gè)階段,主要包含“知識(shí)傳授”和“知識(shí)內(nèi)化”這兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)課堂在課前通過教材預(yù)習(xí)知識(shí),在課中完成知識(shí)傳授,在課后通過作業(yè)等措施內(nèi)化知識(shí);而翻轉(zhuǎn)課堂顛倒了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)流程,在課前通過微課完成知識(shí)傳授,在課中通過作業(yè)、交流和指導(dǎo)等措施內(nèi)化知識(shí)。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下,教師提前錄制好微課,學(xué)生在課前通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)微課學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí),學(xué)生在教師指導(dǎo)下通過完成作業(yè)、交流討論等課堂活動(dòng)內(nèi)化知識(shí)。為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果,需要借助信息技術(shù)手段根據(jù)知識(shí)點(diǎn)錄制短小精悍的教學(xué)短視頻。而面對(duì)面的課堂活動(dòng)是翻轉(zhuǎn)課堂的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是否在課中有效內(nèi)化知識(shí)是衡量翻轉(zhuǎn)課堂是否成功的主要準(zhǔn)則。在翻轉(zhuǎn)課堂的課堂活動(dòng)中,學(xué)生從被動(dòng)的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的學(xué)習(xí)者,而教師從知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、輔助者。因此,翻轉(zhuǎn)課堂需要教師轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,從“以教為中心”向“以學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變。
3翻轉(zhuǎn)課堂的運(yùn)用
3.1教學(xué)設(shè)計(jì)
《高級(jí)語言》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)分為“課前”、“課中”和“課后”三個(gè)環(huán)節(jié),各個(gè)環(huán)節(jié)具體安排如圖1所示。
圖1《高級(jí)語言》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)
教師在課前參照布魯姆認(rèn)知領(lǐng)域教學(xué)目標(biāo)分類確定學(xué)習(xí)目標(biāo),發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)單。布魯姆的教學(xué)目標(biāo)分類分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造等六個(gè)層次,其中前三個(gè)層次屬于低階目標(biāo),后三個(gè)層次屬于高階目標(biāo)。學(xué)習(xí)任務(wù)單包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、微課、OJ探究問題、 OJ練習(xí)/作業(yè)及拓展閱讀資料等;學(xué)生根據(jù)任務(wù)單了解學(xué)習(xí)目標(biāo),學(xué)習(xí)微課,嘗試求解OJ問題,在遇到問題時(shí)可以反復(fù)觀看微課或者在MOOC平臺(tái)的討論區(qū)、教學(xué)群交流討論,以團(tuán)隊(duì)(專題準(zhǔn)備前組隊(duì)完畢,每個(gè)團(tuán)隊(duì)3-5人)為單位準(zhǔn)備將在課中分享的專題內(nèi)容。在課中,首先學(xué)生在MOOC平臺(tái)進(jìn)行關(guān)于知識(shí)點(diǎn)的在線測(cè)驗(yàn);然后教師精講重難點(diǎn),根據(jù)學(xué)生課前的討論、課中測(cè)驗(yàn)情況進(jìn)行答疑解惑;接著隨機(jī)選擇學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì),隨機(jī)選擇該團(tuán)隊(duì)成員主講2-3個(gè)OJ探究問題的求解,提出問題由其他團(tuán)隊(duì)的成員搶答,并就難點(diǎn)、拓展問題展開交流討論,其他團(tuán)隊(duì)評(píng)分,教師點(diǎn)評(píng)、評(píng)分、總結(jié)。在課后,學(xué)生通過OJ完成課后任務(wù)(作業(yè)/練習(xí)等)、進(jìn)行拓展練習(xí)(學(xué)習(xí)任務(wù)單中指定),通過MOOC平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)反饋和交流討論;教師進(jìn)行教學(xué)反思,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并修改、完善教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)。
3.2“課中”活動(dòng)
《高級(jí)語言》翻轉(zhuǎn)課堂的“課中”活動(dòng)基于學(xué)生的課前在MOOC平臺(tái)的微課學(xué)習(xí)和在OJ上的問題探究?!罢n中”活動(dòng)是翻轉(zhuǎn)課堂的關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要進(jìn)行內(nèi)化知識(shí)及拓展探究,重在實(shí)現(xiàn)布魯姆認(rèn)知領(lǐng)域的高階學(xué)習(xí)目標(biāo)。本節(jié)以教學(xué)內(nèi)容“遞歸函數(shù)”為例,說明《高級(jí)語言》翻轉(zhuǎn)課堂主要的“課中”活動(dòng)安排。
活動(dòng)1:學(xué)生課堂測(cè)驗(yàn)
課堂測(cè)驗(yàn)安排在MOOC平臺(tái)進(jìn)行,共5道選擇題,分?jǐn)?shù)為10分,測(cè)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)為10分鐘。測(cè)驗(yàn)內(nèi)容較簡(jiǎn)單,包含遞歸函數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)及遞歸函數(shù)結(jié)果分析,學(xué)生只要根據(jù)微課進(jìn)行了知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)就能正確作答。此活動(dòng)用于檢測(cè)學(xué)生課前學(xué)習(xí)效果,實(shí)現(xiàn)布魯姆認(rèn)知學(xué)習(xí)的低階目標(biāo),并為下一個(gè)活動(dòng)中的重難點(diǎn)精講埋下伏筆。另外,課堂測(cè)驗(yàn)成績(jī)作為過程考核的一部分,從而促進(jìn)學(xué)生課前認(rèn)真學(xué)習(xí)。
活動(dòng)2:教師精講、答疑解惑
在此活動(dòng)中,教師精講重難點(diǎn),例如遞歸函數(shù)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及執(zhí)行過程等重點(diǎn),漢諾塔問題的分治求解策略等難點(diǎn);并根據(jù)課前學(xué)生在MOOC討論區(qū)的問題進(jìn)行答疑解惑,例如,針對(duì)學(xué)生提出的問題“遞歸函數(shù)如何執(zhí)行”及課堂測(cè)驗(yàn)中的易錯(cuò)點(diǎn),進(jìn)行交流討論并答疑解惑。此活動(dòng)實(shí)現(xiàn)布魯姆認(rèn)知領(lǐng)域的低階學(xué)習(xí)目標(biāo)。
活動(dòng)3:團(tuán)隊(duì)主講、問答
在此活動(dòng)中,使用隨機(jī)抽答小程序選出主講團(tuán)隊(duì),由該團(tuán)隊(duì)主講“最大公約數(shù)(OJ題號(hào):1971)”、“快速冪(OJ題號(hào):1996)”等問題的遞歸求解,并提出若干問題由其他團(tuán)隊(duì)成員搶答。教師也提出一些預(yù)先準(zhǔn)備好的問題引導(dǎo)學(xué)生思考并由同學(xué)搶答。為激發(fā)搶答熱情,學(xué)生每正確回答出一個(gè)問題,獎(jiǎng)勵(lì)1個(gè)課堂表現(xiàn)分。此活動(dòng)實(shí)現(xiàn)布魯姆認(rèn)知領(lǐng)域的高階學(xué)習(xí)目標(biāo)。
活動(dòng)4:交流討論
在此活動(dòng)中,對(duì)于部分學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)編程可能還存在的困惑及遞歸函數(shù)的進(jìn)一步運(yùn)用等進(jìn)行交流討論、分析評(píng)價(jià)。例如,針對(duì)有些學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)編程求解“斐波那契數(shù)列(OJ題號(hào):1974)”產(chǎn)生超時(shí)(Time Limit Exceed,簡(jiǎn)稱TLE)反饋,引導(dǎo)學(xué)生分析、評(píng)價(jià)并思考“空間換時(shí)間”、“記憶化搜索”等程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽的常用知識(shí)和方法。又如,根據(jù)有些同學(xué)的困惑:“n皇后(OJ題號(hào):1944)”如何求解,引導(dǎo)學(xué)生討論、分析程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽中常見的“回溯法”的運(yùn)用。此活動(dòng)實(shí)現(xiàn)布魯姆認(rèn)知領(lǐng)域的高階學(xué)習(xí)目標(biāo)。
3.3效果分析
《高級(jí)語言》課程采用線上成績(jī)和線下成績(jī)相結(jié)合,過程考核和終結(jié)性考核相結(jié)合的方式,總評(píng)成績(jī)的計(jì)算如式(1)所示:
總評(píng)成績(jī)=min(99,過程考核×50%+期末考核×50%+競(jìng)賽附加分) (1)
其中,min表示取兩者中的小者。過程考核包括OJ上提交的在線作業(yè)10%(含10期的進(jìn)步排行榜得分)、MOOC平臺(tái)線上成績(jī)20%(含學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)專題討論、交流的表現(xiàn))、期中成績(jī)10%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)10%等部分;MOOC平臺(tái)線上成績(jī)主要根據(jù)微課觀看(含觀看之后的表現(xiàn),例如專題主講的情況及搶答問題的情況)、測(cè)驗(yàn)、發(fā)帖/回帖等情況綜合評(píng)定;期中考核和期末考核都采用閉卷上機(jī)考試的形式,在局域網(wǎng)內(nèi)的OJ上完成。競(jìng)賽附加分按學(xué)生參加校程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽的解題數(shù)給分,學(xué)生每解出1題得1分。
筆者自2017級(jí)開始正式引入并使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,如表1所示為筆者教學(xué)班(計(jì)算機(jī)193、182、172、162班)及平行班(計(jì)算機(jī)191、192班,部分采用線上線下混合教學(xué)模式,但未引入翻轉(zhuǎn)課堂)的總評(píng)成績(jī)比較情況。其中,計(jì)算機(jī)162班以O(shè)J為主要的教學(xué)平臺(tái),在線微課僅用于學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí),而未引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。
從表中可見,從縱向看,引入翻轉(zhuǎn)課堂后的教學(xué)效果得到了較好的提升,從橫向看,引入翻轉(zhuǎn)課堂后的教學(xué)效果也有所提升;而且,筆者引入翻轉(zhuǎn)課堂后的優(yōu)良率逐年提高,體現(xiàn)了持續(xù)改進(jìn)的特點(diǎn)。另外,學(xué)生在《高級(jí)語言》的學(xué)習(xí)過程中需要完成大量的編程練習(xí),實(shí)踐能力得到較好的提升,因此他們通常最終都能夠通過課程考核。
4結(jié)論
采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,需要教師秉承“以學(xué)為中心”的理念,精心地思考、設(shè)計(jì)和實(shí)踐教學(xué);需要學(xué)生從被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)者,在課前投入更多的精力和時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)?!陡呒?jí)語言》的教學(xué)實(shí)踐表明,翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)突出了學(xué)生的主體性,能夠較好地提升教學(xué)效果。但是,《高級(jí)語言》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)還需要持續(xù)改進(jìn),教師需要進(jìn)一步思考和解決“如何提高課程的創(chuàng)新性、高階性和挑戰(zhàn)度以建設(shè)金課”、“如何更好地激發(fā)學(xué)生積極參與交流和互動(dòng)”及“如何更有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生”等問題。
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項(xiàng)目編號(hào):教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目—《高級(jí)語言》線上線下混合教學(xué)研究與實(shí)踐;
浙江省線上線下混合式一流課程—《高級(jí)語言》;
紹興文理學(xué)院教改研究項(xiàng)目—基于在線開放課程和OJ的《高級(jí)語言》線上線下混合教學(xué)研究與實(shí)踐;
紹興文理學(xué)院線上線下混合式“金課”建設(shè)項(xiàng)目—《高級(jí)語言》。
教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):201902047018)—《高級(jí)語言》線上線下混合教學(xué)研究與實(shí)踐,項(xiàng)目編號(hào):201902047018。
(紹興文理學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系 浙江紹興 312000)