摘要：本文結合“算法基礎”課程教學現(xiàn)狀，以MOOC、SPOC教學平臺為依托，結合翻轉課堂，探討混合式教學在“算法基礎”的應用及其達到的教學效果，供相關人員參考。

關鍵詞：網(wǎng)絡教學；信息技術；算法基礎；混合式教學

一、引言

信息技術類課程具有系統(tǒng)全面、注重解決問題、活動設計開放、關注培養(yǎng)學生科學精神和人文精神等特點。從當前教學來看，傳統(tǒng)教學模式存在一定的不足，將網(wǎng)絡教學平臺引入教學，可鼓勵學生積極進行混合式學習，豐富學生的學習方式，提高教學質量[1]。因此，教師可以在線開放課程資源為依托，融合在線教學平臺、智慧教學輔助工具來創(chuàng)新教學形式，提升教學效果。

二、“算法基礎”課程概述

“算法基礎”是高中信息技術的基礎課程，也是其他專業(yè)課的先導課程。課程采用“MOOC（massive open online courses，大型開放式網(wǎng)絡課程，簡稱慕課）+SPOC（Small limited online courses，小規(guī)模在線課程）+翻轉課堂”混合式教學模式，致力于培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。通過學習數(shù)據(jù)建模、算法設計、實現(xiàn)優(yōu)化等內容，能夠培養(yǎng)學生成為自主學習、合作溝通，具備信息素養(yǎng)和社會責任感的人才。

該課是關于計算機算法的入門課程，適合受過高中教育的學生，希望對計算機算法有專業(yè)了解的學生，但還未系統(tǒng)學習的學習者。本節(jié)教學共包括400分鐘講課視頻，80道習題和一套試卷（15題）內容，用于面向學有余力的高中生開設的AP（先修）課程。

本課程概述了“算法是什么”“算法的描述”“算法的分析”和“算法的類型”等要點，并在課程中選擇了10個具有代表性的問題進行算法求解討論。本課程框架為：問題導入→算法思路→算法描述→算法分析。不僅展現(xiàn)了計算機科學中的常用算法思維，還針對特殊問題，強調一題多解過程，體現(xiàn)算法設計思想的豐富性。通過本課程的學習，使學習者在算法的世界里達到多維度、有深度、拓寬視野的效果。通過典型問題求解，使學習者在學問的關注點上，更專業(yè)地掌握算法?？蚣軋D如圖1所示：

三、教學設計

（一）教學資源設計

本課程基于某知名教授及其教學團隊的國家級精品在線開放課程，科學應變、主動求變的程序設計與算法基礎課程在線混合式教學模式[2]，從而在“算法基礎”課程教學中進行混合式教學實踐。根據(jù)本校人才培養(yǎng)定位（應用型）和高中生的學情，有選擇地引用慕課資源并酌情增減，補充建設一套覆蓋課前、課中、課后的特色化教學資源體系，為學生搭建學習支架。

為了加快現(xiàn)代化教育的變革進程，在課堂中引入慕課、微課等創(chuàng)新教學形式，對于教師而言可以進一步提升綜合能力，并提高信息化教學質量。通過結合現(xiàn)代教學情況，建立聯(lián)盟各單位成員協(xié)同參與的教學質量評價機制，大力召集定期交流會議，各單位教學督導委員會彼此溝通督查，合力建立教學質量評估考核機制。補充教學資源包括：素材類資源、網(wǎng)絡課、資源管理平臺和資源建設的評價環(huán)節(jié)。內容涵蓋算法動畫庫、章節(jié)練習、習題訓練庫、錯題集錄。

（二）課程內容設計

鑒于CAD/CAM課程內容涉及理論原理、算法、程序實現(xiàn)，充分利用線上線下相結合的混合式教學方式，根據(jù)搭建的CAD/CAM在線資源課程平臺，通過融入OBE理念，闡述“以學生為中心”混合式教學模式設計思路、課堂教學方法和課內實驗改革實踐，以培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新意識，進而提高課程教學質量，達成課程教學目標[3]。

首先，將“算法基礎”內化為課程內容，挖掘課程和教學方式中蘊含的教育元素。教學過程主張問題探究為導向，以“算法+數(shù)據(jù)結構=程序”為課堂教學總思路，學生在參與課堂活動的過程中，自身數(shù)學思維、理論知識與設計能力都得到進一步強化。鞏固學生已有的數(shù)學理論知識體系，在教師的適時引導下，指引學生利用問題抽象、數(shù)據(jù)抽象、算法抽象的分析與解決問題，以及根據(jù)數(shù)據(jù)結構及算法設計對應程序。在這樣的課程學習中，學生綜合能力均得到全方面提升。如圖2所示。

其次，通過引入混合式教學理念，教學中采用線上線下混合教學，強調了教師的“傳授知識”功能，實現(xiàn)了學生作為學習主體的角色定位，并將研究性教學模式引入課堂，引導學生結合科研項目掌握計算材料學的知識點，將學習者的學習由淺入深地引向深度學習[4]。緊密結合高中生的特點和當今時代發(fā)展的最新成果，在課程內容中引入學科前沿技術、科研成果、行業(yè)發(fā)展情況，讓教學內容更豐富、學術性更強。

最后，在授課安排上，制定課前、課中、實踐、課后內容，融合教學資源，讓學生對算法基礎進行基本的認知，綜合應用網(wǎng)絡教學平臺、雨課堂、評測系統(tǒng)與傳統(tǒng)課堂教學、實驗教學、實踐教學有機結合[5]，使學生能動手驗證并通過訓練鞏固知識。例如，面對實際問題想要正確解決，需要做到時空及各資源開銷情況的綜合權衡，在數(shù)據(jù)結構的指引下，組織數(shù)據(jù)完成高效運算，設計高效算法的高質量程序，從而滿足真正所需。

（三）教學模式設計

線上學習中，由教師結合教學資源，上傳“算法基礎”相關知識，并讓學生在課前開展自學。在教學活動中，以在線討論、互動答疑、知識測試、反饋跟蹤等方法，滿足學生的個性化學習要求。

探究真正啟發(fā)學生思維的教學內容，充分發(fā)揮MOOC視頻的優(yōu)勢。將知識連貫起來，訓練學生思維、形成學習體系，注重運用趣味故事、思維挖掘等方法讓學生學而有趣、學而有思、學而有用。

MOOC教學中，為了解決“如何考”的問題，強化知識考核轉為能力考核，由概念問答轉為場景化、探究化、遞進式考核的途徑中。操作系統(tǒng)功能、軟件運行、代碼編譯、數(shù)據(jù)庫、人機交互等計算機課程，奠定未來計算機相關研發(fā)工作的理論與技能基礎。通過制作精品MOOC，強化運用錄制的教學短視頻和編輯合成，為在線開放課程主持人提供多元化的指導和建議。

混合式教學模式的應用，離不開線下教學。由此，教師可以結合“推銷員問題”，即“一位旅行推銷員想要訪問n個城市中每個城市恰好一次，并且返回到出發(fā)點。應如何走才能使總距離最短？其實就是求帶權完全無向圖中訪問每個頂點恰好一次并且返回出發(fā)點的總權數(shù)最小的回路，即總權數(shù)最小的哈密頓回路?！?/p>

思路：將n個城市做全排列，并求出每種排列對應的總距離，然后選擇最短的一個。

推論：將上面求出的最短哈密頓回路看作一個圓，求出最短哈密頓回路以后，從回路上任一點開始出發(fā)而訪問每個頂點一次，總距離是相等的，因為總距離與圓周相等。

一方面，借助智慧樹、爾雅課程平臺開展慕課教學，或者使用果殼網(wǎng)、網(wǎng)易公開課等公益課程平臺。在MOOC平臺外部部署上，以Moodle（魔燈）、Edx等作為視頻在線播放、字幕控制的載體，讓學生在碎片化的知識學習中，實現(xiàn)技術升華。

另一方面，由教師總結該算法的關鍵問題，提前布置給學生，讓學生邊觀看教學視頻，邊思考，組織小組學生參與討論。與先修課程有關程序設計內容及考核成績相結合，劃分學生為多個小組，每組人數(shù)控制在5～6人，對其得分進行評估，確保高分和低分間的優(yōu)勢互補。組織學生組內交流，圍繞4個問題數(shù)量，科學安排課時與交流時間，教師注意在旁適時指導。交流結束之后，小組長對討論成果總結呈現(xiàn)，匯總意見當堂匯報，進入組間交流。

（四）考核評價設計

本節(jié)“算法基礎”教學中，該教學平臺的應用，是以學生能力發(fā)展為中心，構建包含“線上（MOOC+SPOC）線下（翻轉課堂）、標準（學生在線課堂）及非標準（校外學習者）”的多元評價方案，并制定詳細得分準則，強調學習過程各環(huán)節(jié)的參與度。

四、課程實施

本節(jié)課擬定采用“五步法”開展教學，并結合不同章節(jié)讓學生完成在線自主學習、課前/課中翻轉課堂學習、課前/課中/課后實踐課堂學習。

設置問題：設有n=2k個運動員要進行網(wǎng)球循環(huán)賽。現(xiàn)要設計一個滿足以下要求的比賽日程表：

1.每個選手必須與其他n-1個選手各賽一次；

2.每個選手一天只能參賽一次；

3.循環(huán)賽在n-1天內結束。

結合“算法基礎”內容對教學目標的支撐作用，制定匯總→細分→評價→歸因→決策，將翻轉教學模式的設計與教學活動密切關聯(lián)。如表1所示。

五、結束語

本次混合式教學模式融合了在線自主學習和MOOC的資源優(yōu)勢，并綜合考慮了學生的差異特點，以漸進式、進階方法，達成“算法基礎”教學目標。結合思政、教改等教學項目，打造了適合高中生水平與校本特色的混合式課程。但“算法基礎”涉及的理論方法和知識體系是學生實踐和后續(xù)課程學習的必要基礎。此次開展的線上教學中，受師生所處物理空間差異，且授課形式以學生自主觀看課程視頻為主，故教師對學生的掌控度及其問答式方法的局限性，尤以對學生狀況、學習態(tài)度、專注度及其督導略顯不足，很難做到及時有效。同時，受“算法基礎”的理論性強、知識靈活等特點，故在授課難度上較大，容易導致學生在學習中產生困難心理，容易導致教學效率事倍功半。為此，本課程設計環(huán)節(jié)要以翻轉課堂作為補充，從而激發(fā)學生內在潛能，達到“我要學”的效果。教師在“算法基礎”的應用引導上，還要求學生結合課程的每一個章節(jié)，將案例引入作為設計重點加以強化，從而讓學生真正明白算法問題，實現(xiàn)對該課程的理性認知。

作者單位：戴羽嵐 安徽省碭山第二中學

戴羽嵐（1981.11-），女，漢族，江蘇鹽城，本科，中教二級，研究方向：高中信息技術混合式教學研究。

參考文獻

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