楊曉波

（西藏光信息處理與可視化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西藏民族大學(xué)信息工程學(xué)院，陜西 咸陽 712082）

程序設(shè)計(jì)是數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的必修課程，目標(biāo)是讓學(xué)生掌握并熟練運(yùn)用一門或多門程序設(shè)計(jì)語言基礎(chǔ)，具備一定的編程能力，為以后的項(xiàng)目開發(fā)打好基礎(chǔ)；使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)解決問題的詳細(xì)過程，讓學(xué)生具備計(jì)算思維，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。西藏民族大學(xué)數(shù)媒專業(yè)自治區(qū)內(nèi)外混合班中約有一半是漢族學(xué)生，一半是藏族學(xué)生。給這樣的班級開展程序設(shè)計(jì)課程不是一件容易的事，漢藏學(xué)生思維習(xí)慣有差別、文化基礎(chǔ)差距較大，所以教學(xué)過程中就會(huì)出現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象。如果放慢教學(xué)進(jìn)度，漢族學(xué)生就會(huì)覺得教學(xué)內(nèi)容過于簡單，不夠?qū)W；如果按正常教學(xué)進(jìn)度開展教學(xué)，藏族學(xué)生就會(huì)覺得教學(xué)內(nèi)容難度較大，學(xué)不會(huì)、跟不上。為了解決區(qū)內(nèi)外混合班教學(xué)中這些矛盾，在教學(xué)設(shè)計(jì)中采用史密斯—雷根模型設(shè)計(jì)教學(xué)。史密斯—雷根模型（見圖1），是一種改進(jìn)后的、系統(tǒng)全面的教學(xué)設(shè)計(jì)方法[1][2]，在教學(xué)前首先進(jìn)行教學(xué)分析，分析學(xué)習(xí)者特征，然后對學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行分析，并對學(xué)習(xí)環(huán)境加以分析；教學(xué)策略設(shè)計(jì)如何組織教學(xué)、教學(xué)內(nèi)容如何傳遞以及如何管理教學(xué)資源，在此基礎(chǔ)上制作教學(xué)資料；對教學(xué)進(jìn)行評價(jià)，以評價(jià)所得到的反饋為依據(jù)再對教學(xué)進(jìn)行修改，如此循環(huán)往復(fù)提高教學(xué)效果。

圖1 史密斯—雷根模型

1 教學(xué)分析

1.1 教學(xué)環(huán)境分析

大多數(shù)程序設(shè)計(jì)語言課程是先進(jìn)行理論教學(xué)，再進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐，大部分課程都是從三大基本結(jié)構(gòu)講起，實(shí)例內(nèi)容主要以經(jīng)典算法為主，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣難以被激發(fā)，學(xué)生也不能將所學(xué)內(nèi)容舉一反三，更不能用以解決實(shí)際問題。

1.2 學(xué)生學(xué)習(xí)特征分析

1.2.1 學(xué)生文化基礎(chǔ)相差較大，層次不一

西藏自治區(qū)內(nèi)外混合班學(xué)生有來自全國各地的漢族學(xué)生和來自西藏自治區(qū)的藏族學(xué)生，總的來說漢族學(xué)生文化基礎(chǔ)較好，大多從小學(xué)就接觸計(jì)算機(jī)甚至接觸過編程；而藏族學(xué)生文化基礎(chǔ)相對薄弱，接觸計(jì)算機(jī)較晚，英語功底相對較弱，程序設(shè)計(jì)語句又都是英語單詞。所以對這種生源質(zhì)量相差較大、層次不同的學(xué)生用統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容開展教學(xué)難度很大，效果也不好。

1.2.2 藏族學(xué)生的興趣沒有被調(diào)動(dòng)起來

藏族學(xué)生能歌善舞，擅長形象思維，對圖像和色彩敏感，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對薄弱，編程的邏輯思維有待提高，其中還有一批學(xué)生未做好大學(xué)的學(xué)習(xí)規(guī)劃，將時(shí)間和精力放在豐富多彩、形形色色的各種社團(tuán)活動(dòng)上，熱衷于學(xué)生會(huì)工作，課余時(shí)間沒有被很好地利用到學(xué)習(xí)專業(yè)課上[3]。

1.3 學(xué)習(xí)任務(wù)分析

程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的分析和解決問題的能力、設(shè)計(jì)開發(fā)軟件系統(tǒng)的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力和一定的創(chuàng)新能力。為有效達(dá)成課程的教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行了大量的教學(xué)改革，如項(xiàng)目式教學(xué)、以賽促教促學(xué)[4][5]，這些方法收到了一些成效，也出現(xiàn)一些新的問題。較少部分學(xué)生能跟上教學(xué)進(jìn)度，一部分學(xué)生在項(xiàng)目小組中渾水摸魚，一部分學(xué)生由于跟不上對課程失去興趣。

2 教學(xué)策略設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)模式組織策略

2.1.1 選擇合適的教學(xué)語言

數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)是服務(wù)于社會(huì)發(fā)展與文化建設(shè)，體現(xiàn)科學(xué)與藝術(shù)深度融合特色的交叉學(xué)科專業(yè)[6]，所以開設(shè)互動(dòng)藝術(shù)編程課程，以Processing作為程序設(shè)計(jì)語言。Processing是一門藝術(shù)編程設(shè)計(jì)語言，用短短的幾行代碼創(chuàng)造出圖形，隨后又讓圖形開始運(yùn)動(dòng)，再加上一些代碼便可以讓圖形自我學(xué)習(xí)，像自然中的生命一樣生長、蔓延和改變[7]。將編程與藝術(shù)創(chuàng)作結(jié)合起來，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大提高。

2.1.2 提高程序代碼輸入速度

要提高學(xué)生編程能力首先要提高學(xué)生鍵盤打字速度。藏族學(xué)生普遍對英文不是很熟練，有的學(xué)生甚至26個(gè)字母認(rèn)識不完全，所以打字速度很慢。在新生入學(xué)后就為學(xué)生推薦鍵盤指位圖，幫助學(xué)生盡早學(xué)會(huì)盲打，并在程序設(shè)計(jì)課程中強(qiáng)化代碼輸入速度，這一點(diǎn)在混合班中非常重要。

2.1.3 提高學(xué)生英文水平

藏族學(xué)生編程時(shí)速度慢的另一個(gè)重要原因是英語水平較差，輸入語句時(shí)不是逐個(gè)單詞輸入，而是一個(gè)字母一個(gè)字母地輸入，所以速度很難提高。解決這個(gè)問題不能僅依賴于英語課程的學(xué)習(xí)，而要采取相應(yīng)的針對性措施。一是將程序設(shè)計(jì)中常用單詞列出來，指導(dǎo)學(xué)生用詞根記憶法、聯(lián)想記憶法等方法去記憶。二是程序開發(fā)環(huán)境和集成開發(fā)環(huán)境不用中文版而用英文版，課程開始時(shí)，教師在上課的同時(shí)對集成開發(fā)環(huán)境中菜單和界面中碰到的單詞不斷解釋其含義并強(qiáng)化拼寫，強(qiáng)化學(xué)生記憶。如此堅(jiān)持三至四周，藏族學(xué)生和英文較差的漢族學(xué)生均能跟上教學(xué)節(jié)奏，不再抗拒英文編程環(huán)境。

2.1.4 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在專業(yè)教學(xué)中，開設(shè)的程序設(shè)計(jì)語言一般不止一種，大部分課程不管學(xué)生學(xué)的是第幾門語言課，往往都是按常量、變量、類型、順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)……的教學(xué)順序開展教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生每門程序設(shè)計(jì)語言都感覺只學(xué)習(xí)了三大基本結(jié)構(gòu)。所以課程開始的設(shè)計(jì)很重要，先用processing語言實(shí)例繪制出色彩鮮艷的圖形和豐富靈動(dòng)的動(dòng)畫，讓學(xué)生先熱愛上這門課程。

2.1.5 教學(xué)模塊設(shè)計(jì)

剛開始學(xué)習(xí)編程時(shí)，學(xué)生對變量不能理解，可以通過大量的實(shí)例和練習(xí)讓學(xué)生學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用變量，比如圖2用變量控制兔子的身體長度和眼睛大小，學(xué)生很快就會(huì)領(lǐng)會(huì)變量的用法。循環(huán)也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一，講解時(shí)通過打印一個(gè)點(diǎn)線到打印一行點(diǎn)線引出一重循環(huán)，再到打印多行點(diǎn)線引出二重循環(huán)（見圖3），讓學(xué)生充分理解外循環(huán)走一步內(nèi)循環(huán)走一圈。還可以增加幾道練習(xí)強(qiáng)化學(xué)生對循環(huán)的理解。

圖2 用變量控制兔子尺寸

圖3 二重循環(huán)示例

再如函數(shù)的引入，首先講解如何繪制一只貓頭鷹，待學(xué)生在屏幕上繪制出一只貓頭鷹后，讓學(xué)生思考如何繪制兩只、三只甚至多只大小不同的貓頭鷹，如此很順利地引入函數(shù)的概念，幫助學(xué)生在幾分鐘內(nèi)就能學(xué)會(huì)使用函數(shù)。在此基礎(chǔ)上引入對象、信息隱藏、數(shù)據(jù)封裝、模塊化和多文件處理。學(xué)生通過為對象添加顏色、大小等屬性改變貓頭鷹外觀，用移動(dòng)等方法做出運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫，如此，讓程序設(shè)計(jì)中較難理解的概念變得有趣且容易理解。

2.1.6 結(jié)幫對

編程是一項(xiàng)復(fù)雜的學(xué)習(xí)，考慮到藏漢學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異性，結(jié)幫對學(xué)習(xí)要求學(xué)生具有協(xié)作精神，將藏漢學(xué)生搭配成學(xué)習(xí)小組組織教與學(xué)[8]，這在國內(nèi)外都已經(jīng)進(jìn)行了實(shí)踐[9][10][11]。學(xué)生通過小組協(xié)作可以互相解決程序中的錯(cuò)誤，不同的想法互相碰撞出火花，相互鼓勵(lì)，交流溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都可以大大提高，學(xué)習(xí)興趣也更加濃厚。

2.2 教學(xué)內(nèi)容傳遞策略

2.2.1 分層教學(xué)和個(gè)性化培養(yǎng)

通過打字訓(xùn)練和英文強(qiáng)化訓(xùn)練后，藏族學(xué)生編程的基本困難得以解決，但由于文化基礎(chǔ)相對薄弱，在教學(xué)內(nèi)容接受上還會(huì)有差異。針對這種情況，可以進(jìn)行分層式教學(xué)，首先提出一個(gè)基本問題并加以講解，讓大部分學(xué)生都能夠理解并實(shí)現(xiàn)編程，對于接收快、反應(yīng)快、很快就能完成任務(wù)的學(xué)生加以引導(dǎo)，讓其增加程序功能，比如修改顏色、讓圖形隨著鼠標(biāo)動(dòng)起來或增加其他交互功能；中等程度的學(xué)生可以完成基本功能并增加一兩個(gè)功能；而對于反應(yīng)較慢的學(xué)生，耐心指導(dǎo)，讓其跟上教學(xué)進(jìn)度。課堂上，學(xué)生繪制出基本形狀后，引導(dǎo)學(xué)生對圖形修改顏色、與鼠標(biāo)和鍵盤交互（如讓圖形跟鼠標(biāo)移動(dòng)）、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等動(dòng)畫，每個(gè)學(xué)生繪制的圖形都不盡相同，仿佛每人都是藝術(shù)大師，所以學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣很高，基本上沒有掉隊(duì)的學(xué)生。通過層次化教學(xué)設(shè)計(jì)，使所有學(xué)生都能跟上課程，學(xué)生也不會(huì)因?yàn)橐粫r(shí)跟不上而放棄課程的學(xué)習(xí)。

2.2.2 運(yùn)用多種教學(xué)方法

教學(xué)過程中用到許多教學(xué)方法，如誘發(fā)法，通過一個(gè)個(gè)色彩絢麗的動(dòng)畫編程演示，激發(fā)學(xué)生的求知欲；發(fā)散法，同一問題引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度思考，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，編程繪制出不同風(fēng)格的作品。

2.2.3 多類型課堂練習(xí)和課后作業(yè)

采用多種類型練習(xí)題，如遷移型練習(xí)，在講解例題之后，對例題稍作修改讓學(xué)生練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力；誘導(dǎo)型練習(xí)，新知識點(diǎn)講解前，預(yù)測學(xué)生可能碰到的難點(diǎn)，設(shè)計(jì)誘導(dǎo)性練習(xí)，使學(xué)生通過練習(xí)得到啟示，循序漸進(jìn)地理解難度較大的知識點(diǎn)；發(fā)散型練習(xí)，針對一個(gè)問題，從不同的角度和側(cè)面探求不同的解決辦法，從而激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，展現(xiàn)個(gè)性。

2.2.4 教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

教學(xué)中，除了講解PPT課件和軟件演示之外，還可以利用黑板和白板本畫圖進(jìn)行講解。但課程教學(xué)一般在機(jī)房開展，加之新冠肺炎疫情防控期間學(xué)生坐得比較分散，后幾排學(xué)生看不到板書內(nèi)容，可以利用電子教鞭和數(shù)位板進(jìn)行圖示和過程，運(yùn)用極域、云課堂屏幕播放功能等方式解決該問題。

2.2.5 編譯調(diào)試

程序運(yùn)行難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，編譯調(diào)試對藏漢學(xué)生都是一個(gè)挑戰(zhàn)，是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，教師要多次引導(dǎo)學(xué)生調(diào)試程序，修改錯(cuò)誤。對于有明確提示的錯(cuò)誤，指導(dǎo)學(xué)生查看、找到錯(cuò)誤，并分析錯(cuò)誤可能出現(xiàn)的原因；對于無提示信息的錯(cuò)誤，通過添加注釋、打印信息和繪制簡單圖形等方法，幫助學(xué)生找到錯(cuò)誤所在的位置。

2.2.6 改變教學(xué)模式

大多數(shù)高校程序語言設(shè)計(jì)課程的教學(xué)分為課堂理論教學(xué)、上機(jī)練習(xí)、課后作業(yè)、期中考試和期末考試五大模塊[12]，理論教學(xué)與上機(jī)練習(xí)嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生在上機(jī)練習(xí)時(shí)對課堂教學(xué)內(nèi)容已遺忘得所剩無幾?？梢試L試改革教學(xué)方式，在機(jī)房邊講邊練，對實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證并對其進(jìn)行創(chuàng)新改造，使理論與實(shí)踐相結(jié)合。教師講解之后，學(xué)生馬上練習(xí)，學(xué)習(xí)效果明顯提高，學(xué)生對課程學(xué)習(xí)興趣也大大提高。

2.3 教學(xué)資源管理策略

2.3.1 教學(xué)資源組織

充分運(yùn)用MOOC、雨課堂等教學(xué)平臺組織教學(xué)資源，提高教學(xué)效率和效果。將教學(xué)內(nèi)容分解為相對獨(dú)立的知識點(diǎn)，制作課件，錄制微視頻，視頻時(shí)長控制在10分鐘以內(nèi)，將教學(xué)資源上傳MOOC平臺和雨課堂，創(chuàng)設(shè)移動(dòng)式教學(xué)環(huán)境，線下與線上共同開展教與學(xué)。學(xué)生通過MOOC平臺和雨課堂，可以通過視頻和課件自主學(xué)習(xí)，對不太理解的內(nèi)容可以反復(fù)觀看學(xué)習(xí)；練習(xí)和作業(yè)任務(wù)通過雨課堂布置，學(xué)生完成后提交雨課堂平臺，這些都成為后續(xù)課程的教學(xué)資源和課程考核的憑據(jù)。

2.3.2 充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)

為防止學(xué)生過度上網(wǎng)玩游戲，機(jī)房授課時(shí)，大部分教師通常會(huì)關(guān)閉外網(wǎng)。但“堵”不是辦法，疏導(dǎo)才是正理。充分利用網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可上網(wǎng)查詢顏色的RGB值，在processing官網(wǎng)上查詢系統(tǒng)函數(shù)的用法，學(xué)生可以將程序代碼等內(nèi)容上傳郵箱、雨課堂或百度網(wǎng)盤，作為自己的課程資源。通過這些方法，網(wǎng)絡(luò)才真正成為學(xué)生手中的工具。

3 教學(xué)評價(jià)

3.1 形成性評價(jià)

依據(jù)課程目標(biāo)，采用多元的考核評價(jià)方法，開展過程性評價(jià)與課程目標(biāo)評價(jià)相結(jié)合，利用MOOC和雨課堂記錄的學(xué)生課堂學(xué)習(xí)考勤記錄、線上學(xué)習(xí)的時(shí)間、提交作業(yè)次數(shù)、彈幕總次數(shù)、投稿總次數(shù)、閱讀公告數(shù)、觀看課件頁數(shù)、課件哪些頁面瀏覽時(shí)間長、作業(yè)的編程功能是否有創(chuàng)新或改進(jìn)，每次作業(yè)的評分和作業(yè)的總分、線上考試總用時(shí)，以及各道題得分等數(shù)據(jù)，可視化分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，查看學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)規(guī)律、作業(yè)成績以及編程中存在的問題。通過這些平時(shí)表現(xiàn)、作業(yè)成績、期末大作業(yè)作品等，加權(quán)計(jì)算學(xué)生課程成績。學(xué)生通過網(wǎng)上學(xué)習(xí)平臺、問卷調(diào)查等方式對教師教學(xué)、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容等進(jìn)行反饋和評價(jià)，提出建議和意見。

3.2 完善和改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)

以形成性評價(jià)為依據(jù)，對整體教學(xué)進(jìn)行反思，并不斷完善、改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)。每堂課后，針對普遍存在的問題，在課堂上統(tǒng)一講解或錄制微視頻上傳雨課堂；針對個(gè)別問題可在課堂上單獨(dú)輔導(dǎo)或通過QQ聊天、QQ遠(yuǎn)程桌面、微信視頻等方式指導(dǎo)學(xué)生。學(xué)期末對整個(gè)課程進(jìn)行梳理，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整。

4 結(jié)語

程序設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)課程的學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，在課程教學(xué)中以史密斯—雷根模型為教學(xué)模式，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生記憶和理解課程基礎(chǔ)知識，模仿示范化例題，不斷強(qiáng)化熟練編程，將前期所學(xué)知識不斷應(yīng)用到自己的練習(xí)和作業(yè)中，并在練習(xí)中創(chuàng)新和改進(jìn)，從而提高學(xué)習(xí)效果[13]。從學(xué)生的課堂到課率，上機(jī)練習(xí)主動(dòng)參與的積極性和線上作業(yè)提交率、完成度等可以看出，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、編程思維和學(xué)習(xí)興趣都大大提升。MOOC和雨課堂中的教學(xué)大數(shù)據(jù)不僅可以為課程教學(xué)提供數(shù)據(jù)，以便更好地改進(jìn)完善教學(xué)，還為挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力、研究學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和行為模式、為政策制定和教務(wù)部門決策等提供參考，在學(xué)生職業(yè)規(guī)劃和就業(yè)選擇等方面提供科學(xué)依據(jù)。