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        基于翻轉(zhuǎn)混合式的算法設(shè)計與分析教學(xué)探索

        2021-10-12 03:03:30鄭瑤高攀秦懷斌
        大學(xué)教育 2021年10期
        關(guān)鍵詞:教學(xué)設(shè)計自主學(xué)習

        鄭瑤 高攀 秦懷斌

        [摘 要]針對算法分析與設(shè)計課程學(xué)習過程中學(xué)生主動學(xué)習意識較弱、不能靈活運用理論知識有效指導(dǎo)實踐活動等問題,文章提出構(gòu)建以“學(xué)生為主體,教師為引導(dǎo)”為主旨,以“任務(wù)驅(qū)動、學(xué)習匯報、共同評價”為主線的翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)模式,并對該模式進行了研究和實踐探索。教學(xué)實踐表明,翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)模式培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習的意識和獨立分析問題、解決問題的能力,應(yīng)用效果良好。

        [關(guān)鍵詞]算法分析與設(shè)計;翻轉(zhuǎn)混合式;自主學(xué)習;教學(xué)設(shè)計

        [中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2021)10-0108-04

        教學(xué)是一個由教師—學(xué)生、學(xué)生—學(xué)生、教師—教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生—教學(xué)內(nèi)容等各種要素、各種聯(lián)系構(gòu)成的復(fù)雜的關(guān)系系統(tǒng)[1]。在教學(xué)過程中不僅需要處理好教師的“教”、學(xué)生的“學(xué)”以及“教學(xué)內(nèi)容”“學(xué)習方法”“學(xué)習策略”“教學(xué)手段”等諸多因素之間的關(guān)系,還要在這些關(guān)系的基礎(chǔ)之上來探索合適的教學(xué)模式,使教學(xué)過程成為一個動態(tài)的良性循環(huán)過程,真正發(fā)揮“教”和“學(xué)”的作用,以支撐實現(xiàn)“學(xué)生為本”的教學(xué)理念。

        在互聯(lián)網(wǎng)、移動通信等現(xiàn)代信息技術(shù)的沖擊下,面對面教學(xué)和在線學(xué)習結(jié)合的混合式教學(xué)模式成為目前的一種教學(xué)探索[2]。而以培養(yǎng)學(xué)生自主性學(xué)習能力為主,以自主、探究、交流、參與為核心理念的教學(xué)模式,是一種行之有效的培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學(xué)模式。

        文章結(jié)合專業(yè)定位,依托“算法分析與設(shè)計翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)改革與實踐”混改專項項目,通過對團隊合作分組討論、多元化評價和不斷反思綜合的翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)模式的研究,并將其應(yīng)用在算法分析與設(shè)計課程的教學(xué)過程中,充分利用微視頻、翻轉(zhuǎn)課堂、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習平臺等手段進行教學(xué)過程和模式的研究與實踐,旨在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習的興趣和獨立分析問題、解決實際應(yīng)用問題的能力,同時讓學(xué)生建立團隊意識,為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)奠定一定的基礎(chǔ)。

        一、課程信息

        (一)課程性質(zhì)

        算法分析與設(shè)計課程是計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)據(jù)科學(xué)等本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。本門課程的開設(shè)旨在使學(xué)生掌握算法設(shè)計的主要方法,除了培養(yǎng)學(xué)生評價算法的分析能力外,還要培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力,從而將實際應(yīng)用與算法理論進行有效的結(jié)合。它的前端課程是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),后續(xù)課程是軟件工程及開發(fā),可見,算法分析與設(shè)計作為一個承上啟下的專業(yè)課,對計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)生的理論學(xué)習和編程實踐能力具有十分重要的意義[3]。

        (二)教學(xué)中存在的問題

        算法分析與設(shè)計課程理論學(xué)時為32學(xué)時,主要介紹了算法分析的方法和針對實際問題分析設(shè)計算法的各種方法。在現(xiàn)有的課程教學(xué)中,算法課程理論性較強,但又需要學(xué)生將這些理論學(xué)會應(yīng)用到實際問題處理中,這樣在教學(xué)過程中會出現(xiàn)一些問題。1.學(xué)生缺乏學(xué)習的主動性和積極性。大部分學(xué)生習慣于教師對知識的強行填灌,沒有課前預(yù)習、課后復(fù)習的習慣,缺少主動思考的過程。2.學(xué)生解決實際問題能力較差,對于算法的基本思想能夠掌握,但是應(yīng)用能力差,做實驗不會,很難將算法的偽代碼描述轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行的程序語言,無法將實際應(yīng)用與理論思想很好結(jié)合,對于算法基本思想理解停留在表層,不夠深入、透徹。3.學(xué)生學(xué)習效果較差。課程教學(xué)中例題基本都是教師講課,學(xué)生聽課,學(xué)生往往聽聽就不愿意聽了。而本門課程需要以對大量例題分析過程為支撐,這樣才能使學(xué)生充分理解算法的思想,真正學(xué)會去應(yīng)用算法設(shè)計方法和問題分析過程。

        二、翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)模式的設(shè)計

        (一)整體思路設(shè)計

        針對以上教學(xué)中存在的問題,根據(jù)學(xué)生學(xué)習情況和課時安排,我們在算法分析與設(shè)計課程中引入翻轉(zhuǎn)和混合式教學(xué)模式,將被動任務(wù)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習,督促學(xué)生建立主動學(xué)習意識,構(gòu)建以“學(xué)生為主體,教師為引導(dǎo)”為主旨,以“任務(wù)驅(qū)動、學(xué)習匯報、共同評價”為主線的翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)模式(見圖1)。

        以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為媒介,按照“任務(wù)驅(qū)動、教師線下線上引導(dǎo)、學(xué)生線下線上學(xué)習、學(xué)生線上線下討論、學(xué)生線下任務(wù)匯報交流、學(xué)生線上線下評價、教師線上線下總結(jié)”為主線的教學(xué)過程,將線上和線下有機融合,將理論和應(yīng)用有機結(jié)合,從而更好地使學(xué)生發(fā)揮主觀能動性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習激情,鍛煉學(xué)生問題分析、動手實踐、團隊協(xié)作、個人情感等方面的能力。

        (二)教學(xué)過程設(shè)計內(nèi)容

        在算法分析與設(shè)計課程的翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)過程設(shè)計中,主要面臨的問題有:一是如何進行分組才能保證差優(yōu)結(jié)合,真正起到互補的作用,使學(xué)生能夠共同學(xué)習交流、共同進步;二是如何規(guī)劃知識點,保證線上和線下學(xué)習內(nèi)容的銜接融合,保證學(xué)生學(xué)會知識,應(yīng)用知識;三是如何設(shè)計分組任務(wù),保證知識點均衡,并且還要讓學(xué)生能夠獨立完成,體驗到成功的喜悅并愿意去分享;四是如何監(jiān)督學(xué)生的任務(wù)完成情況,如何檢測學(xué)生學(xué)習情況,如何才能達到教學(xué)改革的真正目的——提高學(xué)生實際問題的解決能力。整個教學(xué)過程設(shè)計規(guī)劃路線如圖2所示。

        1.課前部分

        依照教材的章節(jié),對教學(xué)內(nèi)容按照兩大塊“算法分析”和“算法設(shè)計”劃分為10個知識點單元,每個知識點單元根據(jù)內(nèi)容的難易程度分別設(shè)置線上和線下學(xué)習內(nèi)容及學(xué)時,并依據(jù)不同的學(xué)習內(nèi)容分項設(shè)置相應(yīng)的學(xué)習方式。利用案例支撐教學(xué)內(nèi)容,便于學(xué)生理解理論部分,同時利用案例拓展學(xué)習內(nèi)容,便于學(xué)生后期的應(yīng)用。

        依照教學(xué)內(nèi)容的理解難易程度,設(shè)置小組任務(wù)內(nèi)容(見圖3 蠻力法的2個任務(wù)書),并將任務(wù)題目劃分難度等級,給出任務(wù)完成要求,使學(xué)生帶著目標去學(xué)習教學(xué)內(nèi)容,帶著任務(wù)去應(yīng)用所學(xué)知識。

        依照任務(wù)題目的難度等級和學(xué)生情況,將小組任務(wù)和學(xué)生分組一一對應(yīng),學(xué)習程度弱的學(xué)生分配較簡單的小組任務(wù),學(xué)習程度強的學(xué)生分配較難的小組任務(wù),保證學(xué)生體驗到成功的喜悅,從而樂意分享,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。劃分學(xué)生小組時,3人一組,先是學(xué)生自由組合,再是教師微調(diào),盡量根據(jù)學(xué)生學(xué)習程度搭配均衡,保證完成小組任務(wù)時能夠有交流、有討論,共同學(xué)習進步。根據(jù)課程進度,提前在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習平臺中對選課學(xué)生進行分組設(shè)置,以便后期以組為單位進行討論、評分、提交等管理方便。

        2.課中部分

        針對知識點單元內(nèi)容的學(xué)習,一是線下基礎(chǔ)內(nèi)容加案例講授,并通過問題討論帶動主動思考;二是線上閱讀資料、微視頻案例自主學(xué)習,并通過自學(xué)筆記(見圖4 自學(xué)筆記單的內(nèi)容)和章節(jié)自測檢測學(xué)習結(jié)果帶動主動思考?;旌鲜綄W(xué)習方式能增強學(xué)生的主動思考過程,從而強化學(xué)生對理論內(nèi)容的理解,同時也保證了學(xué)生解決問題的算法經(jīng)驗的積累。

        線上自主學(xué)習筆記

        線上自主學(xué)習筆記

        根據(jù)線下和線上學(xué)習的內(nèi)容學(xué)生領(lǐng)取所在小組的任務(wù)題目,利用線下課外時間完成各自的任務(wù)內(nèi)容(包括分析、設(shè)計、實現(xiàn)、結(jié)果、總結(jié)),并在線下課堂中進行匯報展示。各小組在完成任務(wù)時,可通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺答疑討論區(qū)或釘釘群和教師、同學(xué)交流,也可以由組長召開小組會議線下討論;各小組任務(wù)完成后,首先在組內(nèi)3人根據(jù)各自的完成情況進行評分;其次,線下翻轉(zhuǎn)課堂時,由隨機指定的學(xué)生對其進行評分;最后,教師根據(jù)每位學(xué)生的完成情況,也給出分數(shù)。這個過程綜合了多種評價指標,保證了公平性,同時也對學(xué)生的學(xué)習反饋給出不同的評價意見,使學(xué)生認識到自己的真正學(xué)習情況,并能督促學(xué)生認真完成。

        3.課后部分

        利用線上或線下對知識點單元進行總結(jié),學(xué)生根據(jù)自己的理解去填寫自學(xué)筆記,這能督促其對知識點單元中涉及的各個教學(xué)活動內(nèi)容進行梳理,并對涉及的知識點內(nèi)容進行復(fù)習,引起其對各知識點單元內(nèi)容的思考。

        4.課程評價標準設(shè)置

        根據(jù)課程教學(xué)活動調(diào)整整個課程的評價體系,注重過程評價。新的評價標準中,主要以學(xué)生是否完成預(yù)期的學(xué)習任務(wù)為考量,注重學(xué)生在教學(xué)實踐活動中理解知識和運用知識的能力。調(diào)整后評價體系包括:期末考試成績(50%),線上網(wǎng)絡(luò)學(xué)習成績(查閱資料、觀看微課、討論答疑等情況,10%),在線測試成績(線上章節(jié)測試,10%),任務(wù)完成情況(自評、學(xué)生評、教師評比例為3∶3∶4,20%)和個人表現(xiàn)(包含自學(xué)筆記、參與活動情況,10%)五大方面。

        三、翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)模式的實施情況

        算法分析與設(shè)計課程在每學(xué)年第二學(xué)期開設(shè),目前已實施兩輪,線上以案例自主學(xué)習為主并重新錄制線上微視頻,線下以基本知識和案例學(xué)習同步展開,通過“基礎(chǔ)+應(yīng)用+拓展”展開整個知識點內(nèi)容的學(xué)習。課程結(jié)業(yè)考試全班一致通過,無不及格人數(shù)。在翻轉(zhuǎn)課堂實施過程中,學(xué)生發(fā)言積極,并能夠提出自己的想法與同學(xué)們進行討論。

        四、結(jié)論

        算法分析與設(shè)計課程的翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)實施,除了需要教師盡心設(shè)計方案、準備各類資源之外,還需要學(xué)生的配合和支持。盡管多元化的評價方式可以督促每位學(xué)生參與到課程的各個活動中來,但仍然存在一些學(xué)生不認真對待或不配合的問題;存在一些學(xué)生只關(guān)注自己的任務(wù)而忽略其他任務(wù)的問題,這些問題需要我們不斷思考,不斷探索改進的措施。

        [ 參 考 文 獻 ]

        [1] 陳緒敖,王宏琳.“任務(wù)驅(qū)動、以學(xué)定教、過程管理”的混合式教學(xué)模式探究[J].安康學(xué)院學(xué)報,2019(2):123-128.

        [2] 吳珺,葉志偉. 面向算法分析與設(shè)計課程的四部曲新模式探研[J].湖北第二師范學(xué)院學(xué)報,2019(2):106-108.

        [3] 雷鵬,張小峰,王靜蓮.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式改革:以算法分析與設(shè)計課程教學(xué)為例[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備,2019(1):97-99.

        [4] 孫瓊瓊.互聯(lián)網(wǎng)+背景下混合式教學(xué)模式設(shè)計與實踐[J]. 文學(xué)教育(上),2019(5):156-158.

        [5] 安思,柯春艷.算法設(shè)計與分析課程“混合式學(xué)習”教學(xué)改革[J]. 福建電腦,2018(8):75+96.

        [責任編輯:劉鳳華]

        [收稿時間]2020-06-09

        [基金項目]本論文受到2019年石河子大學(xué)混合式教學(xué)改革專項項目(項目編號:BL2019014,項目名稱:以“任務(wù)驅(qū)動、學(xué)習匯報、共同評價”為主線的翻轉(zhuǎn)混合式教學(xué)改革與實踐)的資助。

        [作者簡介]鄭瑤(1976-),女,河北人,碩士研究生,副教授,研究方向:數(shù)據(jù)科學(xué)。高攀(1981-),男,安徽人,博士研究生,副教授,研究方向:智能科學(xué)。

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