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        C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)教學(xué)效果研究*

        2022-08-09 06:16:18楊昆夏一行姚金良韓建平
        計(jì)算機(jī)時(shí)代 2022年8期
        關(guān)鍵詞:適應(yīng)度學(xué)習(xí)效果教學(xué)效果

        楊昆,夏一行,姚金良,韓建平

        (杭州電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,浙江 杭州 310018)

        0 引言

        翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是本世紀(jì)發(fā)源于美國(guó)的一種“學(xué)習(xí)知識(shí)在課,外內(nèi)化知識(shí)在課堂”的新教學(xué)模式。

        近年國(guó)內(nèi)出現(xiàn)不少翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)改革樣例。吉林師范大學(xué)的孫崇勇等對(duì)高二兩個(gè)班的數(shù)學(xué)課進(jìn)行八周教學(xué)實(shí)驗(yàn),研究翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式對(duì)高中生認(rèn)知負(fù)荷及學(xué)習(xí)成績(jī)的影響。胡兵側(cè)重于實(shí)施方案,設(shè)計(jì)了大學(xué)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂的具體教學(xué)模式,包括學(xué)習(xí)資源庫(kù),學(xué)習(xí)任務(wù),課堂活動(dòng)組織。孫丹鳳等在Web 開(kāi)發(fā)課程中進(jìn)行基于MOOC 的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐,描述了具體教學(xué)組織方式和考核方式,但是對(duì)實(shí)施效果僅有簡(jiǎn)單的分析。李培設(shè)計(jì)了C 語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)課的翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式,闡述課堂設(shè)計(jì)的具體環(huán)節(jié),給出一整套翻轉(zhuǎn)課的操作實(shí)例,并簡(jiǎn)單描述了教學(xué)效果。類似的,多位作者在C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程中進(jìn)行了有關(guān)翻轉(zhuǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐,并給出了教學(xué)效果的簡(jiǎn)單展示。針對(duì)本科二年級(jí)學(xué)生,張戎等開(kāi)展了醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的六節(jié)課的翻轉(zhuǎn)教學(xué)實(shí)踐,根據(jù)成績(jī)和調(diào)查問(wèn)卷對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行綜合評(píng)估,然而他們的教學(xué)時(shí)間很少,并且問(wèn)卷表的粒度很粗。總體來(lái)說(shuō),關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的大部分研究是探索翻轉(zhuǎn)課堂在特定課程中的方案設(shè)計(jì)和具體組織方式;少部分研究通過(guò)一些教學(xué)實(shí)驗(yàn)探討翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的影響,這部分研究或因受限于實(shí)施時(shí)間短,效果分析不夠深入。綜合來(lái)看有關(guān)翻轉(zhuǎn)教學(xué)的研究和認(rèn)識(shí)處在比較初級(jí)的階段。

        翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)本身會(huì)有一定的局限性,將其引入C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的實(shí)際教學(xué),與課程的匹配度如何還不明確。另外,大學(xué)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程具有“學(xué)生成分復(fù)雜,基礎(chǔ)差異較大”的特點(diǎn),翻轉(zhuǎn)教學(xué)的實(shí)際效果到底如何,有必要做進(jìn)一步深入的研究。本文研究高校C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)教學(xué)的實(shí)際教學(xué)效果,具有鮮明特色:①覆蓋課程教學(xué)的完整過(guò)程;②多層次多角度的分析;③量化的實(shí)際教學(xué)數(shù)據(jù)和定量分析結(jié)果。首先執(zhí)行整個(gè)課程的全周期翻轉(zhuǎn)教學(xué)并收集數(shù)據(jù),然后從個(gè)體差異的整體分析、教學(xué)效果的量化分析和翻轉(zhuǎn)教學(xué)的階段性分析三個(gè)層次入手,結(jié)合背景差異、課程難度、適應(yīng)度、時(shí)間投入、效果類別、階段性效果等多個(gè)角度分析數(shù)據(jù)。研究結(jié)果揭示翻轉(zhuǎn)教學(xué)實(shí)施過(guò)程中有必要考慮學(xué)生的個(gè)性化差異并且根據(jù)課程特點(diǎn)改進(jìn)相應(yīng)的教學(xué)流程。

        1 數(shù)據(jù)和方法

        以某高校C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的三個(gè)隨機(jī)教學(xué)班為研究對(duì)象。該課程16周,每周五學(xué)時(shí)(三學(xué)時(shí)課堂教學(xué)二學(xué)時(shí)上機(jī)課),每學(xué)時(shí)45 分鐘。三個(gè)教學(xué)班同一位教師授課,教學(xué)節(jié)奏一致。教學(xué)過(guò)程中記錄每位學(xué)生多個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),第14周完成一個(gè)精心設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)情況調(diào)查表,所有數(shù)據(jù)與期末成績(jī)合并成原始數(shù)據(jù)。刪除包含較多缺失項(xiàng)的數(shù)據(jù),校正了學(xué)生疏忽大意導(dǎo)致的“失真”數(shù)據(jù),最終情況見(jiàn)表1。對(duì)數(shù)據(jù)按不同的類別進(jìn)行分類研究,顯著性檢驗(yàn)采用兩樣本t 檢驗(yàn),顯著性水平為0.05,相關(guān)性分析采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)。

        表1 教學(xué)班的基本統(tǒng)計(jì)結(jié)果

        2 結(jié)果和分析

        2.1 個(gè)體差異的整體分析

        考察班級(jí)平均成績(jī),然后按照性別(男/女),以前學(xué)習(xí)過(guò)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言(是/否),經(jīng)歷過(guò)翻轉(zhuǎn)教學(xué)(是/否)的類別計(jì)算每個(gè)子類的平均成績(jī),然后對(duì)兩個(gè)對(duì)應(yīng)類別進(jìn)行兩樣本t檢驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表2。成績(jī)分析表明班級(jí)之間的差異顯著,電子班的成績(jī)明顯優(yōu)于另兩個(gè)班級(jí),并且以前是否學(xué)過(guò)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的對(duì)成績(jī)有顯著影響,而以前是否經(jīng)歷過(guò)翻轉(zhuǎn)課教學(xué)對(duì)成績(jī)沒(méi)有顯著影響。

        表2 班集的平均成績(jī)和子類別的平均成績(jī)

        由于課程難度一定程度上反應(yīng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ),計(jì)算每位同學(xué)的課程難度打分與最終成績(jī)之間的相關(guān)系數(shù),三個(gè)班級(jí)的數(shù)值分別是-0.3813,-0.1072和-0.3257,表明課程難度與成績(jī)是負(fù)相關(guān)。課程的班級(jí)平均難度和子類別的課程難度平均值及其對(duì)應(yīng)的兩樣本t檢驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)表3,揭示以前是否學(xué)過(guò)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言對(duì)學(xué)生的課程難度具有顯著的影響。結(jié)果說(shuō)明學(xué)生的基礎(chǔ)差異影響教學(xué)班的學(xué)習(xí)并增加了教學(xué)復(fù)雜性,最終會(huì)影響教學(xué)效果。翻轉(zhuǎn)教學(xué)應(yīng)該如何滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)有待進(jìn)一步深入研究。

        表3 教學(xué)班的課程難度打分的平均值和子類的平均值

        2.2 翻轉(zhuǎn)教學(xué)效果的量化分析

        本文調(diào)查了“C 語(yǔ)言采用翻轉(zhuǎn),使學(xué)習(xí)效果增加了x%,還是減少y%”的問(wèn)題。翻轉(zhuǎn)教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響為不變、減少(負(fù)效果)和增加(正效果)的類別的比例和平均成績(jī)以及正負(fù)類之間兩樣本t 檢驗(yàn)見(jiàn)表4。結(jié)果顯示,翻轉(zhuǎn)教學(xué)的正效果的學(xué)生平均成績(jī)均高于負(fù)效果類別的學(xué)生。盡管實(shí)際教學(xué)中存在無(wú)影響和負(fù)效果的學(xué)生,翻轉(zhuǎn)教學(xué)整體上對(duì)學(xué)生有正面影響。

        表4 翻轉(zhuǎn)教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響類別的比例和類內(nèi)平均成績(jī)及其正負(fù)類之間t檢驗(yàn)P值

        課程和學(xué)生之間的橋梁是教學(xué),課堂中的教學(xué)方式給學(xué)生帶來(lái)直接體驗(yàn)。為了更細(xì)致地了解教學(xué)情況,調(diào)查表中設(shè)計(jì)了學(xué)生對(duì)課程、教學(xué)模式(即翻轉(zhuǎn)教學(xué))和結(jié)合教學(xué)模式的課程的適應(yīng)度評(píng)價(jià),三個(gè)班級(jí)的適應(yīng)度分位數(shù)圖見(jiàn)圖1。結(jié)果表明,學(xué)生對(duì)課程、教學(xué)方式以及結(jié)合教學(xué)方式的課程這三者的感受不一樣。課程、教學(xué)模式和結(jié)合教學(xué)模式的課程適應(yīng)度與成績(jī)的相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表5,全體學(xué)生的教學(xué)模式適應(yīng)度與成績(jī)的相關(guān)性弱于課程適應(yīng)度以及結(jié)合教學(xué)模式的課程適應(yīng)度與成績(jī)的相關(guān)性。從班級(jí)角度來(lái)看,機(jī)械班的適應(yīng)度高于另兩個(gè)班級(jí)(圖1),但是其平均成績(jī)?nèi)跤诹韮蓚€(gè)班級(jí)(表2),說(shuō)明翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式只是影響成績(jī)的一個(gè)重要因素,但不是唯一因素,也不是決定性因素。適應(yīng)度的分析結(jié)果也指出了一個(gè)提高學(xué)習(xí)成績(jī)的可能途徑,即增加學(xué)生對(duì)于結(jié)合具體教學(xué)模式的課程的適應(yīng)程度,如何實(shí)踐和操作有待進(jìn)一步探討。

        圖1 學(xué)生對(duì)課程、教學(xué)模式和結(jié)合教學(xué)模式的課程的適應(yīng)度分位數(shù)

        表5 課程、教學(xué)模式和結(jié)合教學(xué)模式的課程的適應(yīng)度和成績(jī)的相關(guān)性

        為了更深入地研究教學(xué)效果,本文分析了翻轉(zhuǎn)教學(xué)對(duì)學(xué)生時(shí)間投入的影響,三種影響類型的學(xué)生比例及其平均成績(jī)見(jiàn)表6。翻轉(zhuǎn)教學(xué)使大部分學(xué)生增加了學(xué)習(xí)時(shí)間。從三種影響類型的平均成績(jī)中可以發(fā)現(xiàn),時(shí)間投入減少的學(xué)生平均成績(jī)最低,時(shí)間投入不變的學(xué)生平均成績(jī)居中,時(shí)間投入增加的學(xué)生平均成績(jī)最高。結(jié)果說(shuō)明增加學(xué)習(xí)時(shí)間有助于提高學(xué)習(xí)效果,并揭示一種可能性:翻轉(zhuǎn)教學(xué)可以促進(jìn)學(xué)生增加時(shí)間投入而提高教學(xué)效果。從翻轉(zhuǎn)教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)效果和時(shí)間投入的影響看,目前的教學(xué)班中都存在無(wú)影響或負(fù)影響的學(xué)生,需要進(jìn)一步的研究來(lái)探討究竟什么原因或者什么特點(diǎn)導(dǎo)致這些學(xué)生沒(méi)有正向效果。實(shí)際教學(xué)中盡早識(shí)別這部分學(xué)生并施加針對(duì)性措施是提高翻轉(zhuǎn)教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)可能途徑,爭(zhēng)取翻轉(zhuǎn)教學(xué)對(duì)所有學(xué)生都能發(fā)揮正向效果。

        表6 翻轉(zhuǎn)教學(xué)對(duì)時(shí)間投入的影響類別的比例和類內(nèi)平均成績(jī)

        2.3 翻轉(zhuǎn)教學(xué)的學(xué)習(xí)階段的分析

        C 語(yǔ)言課程有個(gè)上機(jī)環(huán)節(jié),故翻轉(zhuǎn)教學(xué)可以分成四階段:課前學(xué)習(xí),課堂學(xué)習(xí),上機(jī)學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)。把整個(gè)學(xué)習(xí)效果記為100%,用四階段學(xué)習(xí)效果的占比來(lái)研究課程四階段的學(xué)習(xí)效果。因此每個(gè)班級(jí)產(chǎn)生一個(gè)矩陣,列為這四個(gè)學(xué)習(xí)階段效果的占比,每個(gè)行向量對(duì)應(yīng)一位學(xué)生。為了觀察“相對(duì)意義上”最有效和最低效的學(xué)習(xí)階段分別是什么,首先標(biāo)記每行的最大值和最小值的出現(xiàn)位置,然后分析班級(jí)的每個(gè)列中最大值和最小值的出現(xiàn)次數(shù),計(jì)算它們的出現(xiàn)比例,見(jiàn)表7(每個(gè)班級(jí)前兩個(gè)最大值加粗標(biāo)記)。從全體學(xué)生的角度看,課前和課后階段最小值的出現(xiàn)比例最高;從四個(gè)階段的最大值比例看上機(jī)階段最佳。除此之外,學(xué)習(xí)效果為零的極端值在四個(gè)階段的累計(jì)次數(shù)機(jī)械是1,0,2,0,通信是11,0,8,1,電子是3,1,2,0。結(jié)果表明,教師主導(dǎo)的課堂和上機(jī)兩個(gè)階段的學(xué)習(xí)效果更好,學(xué)生自己主導(dǎo)的課前和課后兩個(gè)階段效果更差,說(shuō)明翻轉(zhuǎn)教學(xué)的“學(xué)習(xí)知識(shí)在課外”是個(gè)理想化的設(shè)計(jì),實(shí)際過(guò)程中學(xué)生不容易執(zhí)行好。

        表7 四個(gè)階段的學(xué)習(xí)效果占比的最大值和最小值的出現(xiàn)比例

        四個(gè)學(xué)習(xí)階段中的課堂時(shí)間固定,上機(jī)階段、課前和課后的學(xué)習(xí)時(shí)間自由。為了進(jìn)一步了解時(shí)間自由的三個(gè)階段的學(xué)習(xí)情況,本文收集的學(xué)生時(shí)間投入的分析結(jié)果見(jiàn)圖2。結(jié)果表明,課前階段的學(xué)習(xí)時(shí)間最少,上機(jī)階段投入學(xué)習(xí)時(shí)間最多,并且上機(jī)階段與課前和課后階段的學(xué)習(xí)時(shí)間的差距明顯。分析三個(gè)階段學(xué)習(xí)時(shí)間的總和發(fā)現(xiàn),超過(guò)80%的學(xué)生沒(méi)有達(dá)到自己期望的學(xué)習(xí)時(shí)間,并且少部分同學(xué)在上機(jī)階段投入非常多的學(xué)習(xí)時(shí)間使得三個(gè)階段總時(shí)間超過(guò)了期望學(xué)習(xí)時(shí)間(即100%)。為了提高教學(xué)效果,可以從“弱點(diǎn)環(huán)節(jié)”課前和課后入手,設(shè)計(jì)更加有針對(duì)性的措施以增加學(xué)生的時(shí)間投入。

        圖2 課前、課后與上機(jī)階段的學(xué)習(xí)時(shí)間占比百分?jǐn)?shù)的分位數(shù)圖

        3 結(jié)束語(yǔ)

        本文研究高校C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)教學(xué)效果,發(fā)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化差異顯著并影響教學(xué)效果;盡管部分學(xué)生不適應(yīng),翻轉(zhuǎn)教學(xué)整體上促進(jìn)學(xué)習(xí)效果增加;翻轉(zhuǎn)教學(xué)促進(jìn)了大部分學(xué)生增加學(xué)習(xí)時(shí)間;實(shí)踐中學(xué)生不容易執(zhí)行好“學(xué)習(xí)知識(shí)在課外”的翻轉(zhuǎn)理念,自主學(xué)習(xí)能力有待提高。本文的研究或許能為翻轉(zhuǎn)教學(xué)的實(shí)踐提供經(jīng)驗(yàn)積累,為翻轉(zhuǎn)教學(xué)的優(yōu)化和完善提供參考數(shù)據(jù)。后續(xù)工作可以從程序設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)出發(fā),研究翻轉(zhuǎn)教學(xué)對(duì)學(xué)生編程能力的影響,翻轉(zhuǎn)教學(xué)的學(xué)生負(fù)擔(dān)和翻轉(zhuǎn)教學(xué)的學(xué)習(xí)效率等有關(guān)深刻問(wèn)題。

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