袁紅麗+李艷+呂建紅+張晗

（軍械工程學(xué)院 信息工程系，河北 石家莊050003）

摘 要：針對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)比翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂的不同，以大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中的枚舉法為教學(xué)設(shè)計(jì)案例，分別從學(xué)習(xí)目標(biāo)分析、課前任務(wù)設(shè)計(jì)和課上任務(wù)設(shè)計(jì)3方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，說(shuō)明課堂實(shí)施效果，最后指出翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是一種具有研究?jī)r(jià)值的新型教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；傳統(tǒng)課堂；大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)認(rèn)知能力，讓學(xué)生理解計(jì)算機(jī)是如何表達(dá)、處理、實(shí)現(xiàn)與用戶的交互，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，注重培養(yǎng)學(xué)生掌握獲得知識(shí)的方法，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，提高學(xué)生的信息化素養(yǎng)。該課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的“大雜燴”，囊括了操作系統(tǒng)、信息表示、體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、數(shù)據(jù)庫(kù)等多門計(jì)算機(jī)課程的內(nèi)容。目前，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的主要教學(xué)方式仍然是傳統(tǒng)的以教師講授為主的教學(xué)模式。這種模式在實(shí)施過(guò)程中存在以下幾點(diǎn)不足。

（1）忽略學(xué)生個(gè)體之間的差異，不能滿足學(xué)生的個(gè)性化需求[1]。

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是大一學(xué)生的第一門信息類課程，學(xué)生來(lái)自全國(guó)各地，由于地域性差異，學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)不同，在這種情況下，教師仍然按部就班地在相同時(shí)間內(nèi)以相同方式講授相同的教學(xué)內(nèi)容，這就難以滿足不同學(xué)生的需求，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

（2）理論性太強(qiáng)，實(shí)踐比較少，知識(shí)不能很好地內(nèi)化。

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)5門課程的“大雜燴”，但課時(shí)卻只有40學(xué)時(shí)，教師很難在短時(shí)間內(nèi)將這么多又廣又深的內(nèi)容介紹給學(xué)生，部分內(nèi)容可能還得由學(xué)生自學(xué)，而這就取決于學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。大部分學(xué)生感覺(jué)只是死記硬背了一堆概念，并不能夠理解這些概念，只是為了考試而學(xué)習(xí)該門課程，因此學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性比較差，不能夠?qū)W以致用。

（3）學(xué)生參與度低，課堂上不能激發(fā)學(xué)生探究和創(chuàng)新的熱情。

教師是知識(shí)的傳授者，他們?cè)谡n堂上為了完成授課任務(wù)而趕進(jìn)度，因此并不會(huì)注意到學(xué)生知識(shí)掌握情況之間的差異，對(duì)待學(xué)生的學(xué)習(xí)情況“一視同仁”，加之學(xué)生缺乏自主活動(dòng)，很難激發(fā)學(xué)生探究和創(chuàng)新的熱情。

因此，在傳統(tǒng)授課模式下，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程不能為后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)，迫切需要進(jìn)行教學(xué)模式的改革。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念

1971年，聯(lián)合國(guó)教科文組織在一份關(guān)于世界性教育問(wèn)題的報(bào)告中指出：未來(lái)的學(xué)校必須把教育的對(duì)象變成自己教育的主體。翻轉(zhuǎn)課堂的理念最早在2007年由美國(guó)科羅拉多州的兩位化學(xué)老師提出并應(yīng)用于教學(xué)，取得了令人滿意的教學(xué)效果，隨后在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。翻轉(zhuǎn)課堂“課前傳授+課堂內(nèi)化”的形式一改傳統(tǒng)課堂“課堂傳授+課后內(nèi)化”的形式，把一些基本概念放在課前學(xué)習(xí)，給課上留下足夠多的時(shí)間開展生生討論和師生討論，使學(xué)生能對(duì)概念進(jìn)行充分理解和深層加工，以達(dá)到知識(shí)內(nèi)化的程度。

傳統(tǒng)課堂即老師在講臺(tái)上講，學(xué)生一邊聽一邊不斷記錄筆記，利用課下時(shí)間完成老師布置的作業(yè)和任務(wù)，這種形式從工業(yè)時(shí)代開始，幾百年沒(méi)有變過(guò)。這種形式對(duì)于所有學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)進(jìn)度是一致的。長(zhǎng)此以往，那些聽不懂課堂講授內(nèi)容的學(xué)生，由于長(zhǎng)期跟不上課程進(jìn)度，逐漸產(chǎn)生消極情緒，對(duì)學(xué)習(xí)不自信，從而放棄該門課程的學(xué)習(xí)。從這點(diǎn)來(lái)看，翻轉(zhuǎn)課堂的好處是顯而易見的，能滿足不同層次學(xué)生個(gè)體的需求。翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生課前進(jìn)行基礎(chǔ)概念的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)能力差的學(xué)生可以根據(jù)自己的需要，反復(fù)觀看視頻，直到自己聽懂為止；學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生可以很快學(xué)習(xí)完課前內(nèi)容，并且去探究更深層次的應(yīng)用。翻轉(zhuǎn)課堂的課上部分則進(jìn)行生生討論和師生討論，成果展示部分將問(wèn)題進(jìn)行深度剖析，不僅能解答學(xué)生的疑惑，還能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心，激發(fā)學(xué)生探究和創(chuàng)新的熱情，成功完成學(xué)生知識(shí)的內(nèi)化過(guò)程。

3 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)案例

3.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)分析

我們選擇的教學(xué)內(nèi)容是大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的枚舉法，旨在告訴學(xué)生計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的思路與人解決問(wèn)題的思路有什么不同，計(jì)算機(jī)為什么會(huì)傾向于用這種方法；有助于學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)工作的特點(diǎn)以及提高用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算意識(shí)。

教師可參考大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的課程標(biāo)準(zhǔn)以及美國(guó)教育學(xué)家本杰明·布魯姆的目標(biāo)分類法，制訂本部分的學(xué)習(xí)目標(biāo)。本杰明·布魯姆將教育的目標(biāo)從低到高分為識(shí)記、理解、分析、應(yīng)用、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造。其中，識(shí)記是指認(rèn)識(shí)并記憶，這一層次所涉及的是具體知識(shí)或抽象知識(shí)的辨認(rèn)；理解是對(duì)概念的領(lǐng)會(huì)，可以用自己的話將概念解釋清楚；應(yīng)用是指運(yùn)用某流程執(zhí)行或?qū)嵤?；分析是指將資料分解成概念和碎片，整理出碎片間的關(guān)聯(lián)；評(píng)價(jià)是指通過(guò)核查和評(píng)論，在一定標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)則指導(dǎo)下作出判斷；創(chuàng)造是指把多種元素集合在一起，形成一個(gè)連貫的或整體的功能。

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的枚舉法部分要求學(xué)生掌握枚舉法的思想及思路，掌握枚舉法解決問(wèn)題的方法，畫出用枚舉法解決某問(wèn)題的思路流程圖，構(gòu)建出枚舉法解決某問(wèn)題思路的BYOB程序，給出流程圖并能夠根據(jù)所學(xué)枚舉法知識(shí)找出錯(cuò)誤、總結(jié)枚舉法的特點(diǎn)。我們將該部分內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)按照BLOOM分類法逐一分解并配以具體的活動(dòng)，促使學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，見表1。

3.2 課前任務(wù)設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，教師的任務(wù)更加繁重[2]，教師除了要在課堂上為學(xué)生答疑解惑以外，還要為達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)而精心設(shè)計(jì)課前任務(wù)環(huán)節(jié)，這對(duì)課堂上是否實(shí)現(xiàn)真正的翻轉(zhuǎn)至關(guān)重要，因此，翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)教師提出了更高的要求。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)枚舉法的翻轉(zhuǎn)課堂部分時(shí)，充分考慮教學(xué)目標(biāo)的要求，為學(xué)生準(zhǔn)備了充足的課前學(xué)習(xí)資料，不僅有教程或者參考書中關(guān)于枚舉法算法思想的一部分、算法的表示形式——流程圖的部分以及算法的三大結(jié)構(gòu)，還準(zhǔn)備了教學(xué)視頻，如從網(wǎng)上精選國(guó)防科技大學(xué)劉越老師《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》關(guān)于枚舉法的教學(xué)視頻、電影《終結(jié)者2》中主人公破解密碼的視頻；此外，我們還根據(jù)枚舉法的應(yīng)用場(chǎng)景，準(zhǔn)備了關(guān)于密碼慘遭暴力破解的網(wǎng)頁(yè)；最后，我們還給學(xué)生留一個(gè)作業(yè)，用枚舉法解決實(shí)際問(wèn)題：百錢買百雞。

完成課前任務(wù)后，有一部分學(xué)生反映“計(jì)算機(jī)怎么這么笨啊，一個(gè)一個(gè)試，太慢了”；大部分學(xué)生明白了枚舉法的思想，但是對(duì)于BYOB實(shí)現(xiàn)還不能完全掌握。針對(duì)學(xué)生存在的這些疑惑，我們?cè)O(shè)計(jì)了課堂的內(nèi)容。

3.3 課上任務(wù)設(shè)計(jì)

課前任務(wù)設(shè)計(jì)雖然重要，并且視頻的質(zhì)量直接影響學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和課堂活動(dòng)，但是在整個(gè)翻轉(zhuǎn)課堂中，對(duì)學(xué)生最有益的改變并不是課前的學(xué)習(xí)，而是課堂中的學(xué)習(xí)[2]；因此，教師需要在掌握并分析學(xué)生課前任務(wù)學(xué)習(xí)情況的基礎(chǔ)上，對(duì)課上任務(wù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在高質(zhì)量有針對(duì)性的教學(xué)活動(dòng)中完成知識(shí)的內(nèi)化。

（1）開頭。

俗話說(shuō)“興趣是最好的老師”，每位教師在講課的一開始都希望能迅速將學(xué)生的注意力吸引到自己所要講解的內(nèi)容上，讓學(xué)生隨著自己的思路走；對(duì)此，教師可以采用很多方法，如放音樂(lè)、放視頻、講故事等，也就是知覺(jué)喚醒，努力讓學(xué)生產(chǎn)生好奇，注意也就產(chǎn)生了。我們制作一個(gè)有密碼的壓縮包，告知學(xué)生密碼是一個(gè)兩位數(shù)的數(shù)字組合，請(qǐng)學(xué)生破譯該密碼；學(xué)生很感興趣，爭(zhēng)先恐后地說(shuō)著自己的解決方案，但是答案基本上是一個(gè)個(gè)試。這個(gè)案例很快就將學(xué)生的注意力吸引到課堂的主要內(nèi)容——枚舉法上，并且讓學(xué)生知道枚舉法的具體應(yīng)用場(chǎng)景。這種把新知識(shí)與學(xué)生的實(shí)際生活相關(guān)聯(lián)的方法，讓學(xué)生感覺(jué)學(xué)習(xí)該算法是有實(shí)用性的，與我們的實(shí)際生活息息相關(guān)，學(xué)生也會(huì)把知識(shí)記得更牢，學(xué)得更好。

（2）頭腦風(fēng)暴。

在課堂中，為了讓學(xué)生的知識(shí)能夠很好地內(nèi)化，我們安排學(xué)生4人一組，討論用枚舉法解決百錢買百雞的問(wèn)題并畫出流程圖，制作BYOB程序。為了避免學(xué)生的討論偏離方向或者沒(méi)有針對(duì)性，我們給他們列舉出幾個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)他們通過(guò)討論逐步解決每個(gè)問(wèn)題。隨著討論的進(jìn)一步擴(kuò)展，學(xué)生們最終解決了所有問(wèn)題，也掌握了枚舉法。在學(xué)生們的討論過(guò)程中，我們?cè)诿拷M都稍作停留，對(duì)各組遇到的問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性地點(diǎn)撥，順便解決學(xué)生課前學(xué)習(xí)反饋的問(wèn)題。這樣學(xué)生在討論過(guò)程中，不僅可以解決自己心中的疑惑，還能夠逐步進(jìn)行探索和創(chuàng)新。

學(xué)生討論完后，指派每個(gè)小組的學(xué)生展示學(xué)習(xí)成果。學(xué)生還可以對(duì)其他組的展示成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，該部分中，學(xué)生作品中存在的問(wèn)題主要包括：①確定每個(gè)對(duì)象的取值范圍；②能畫一個(gè)變量循環(huán)的流程圖，但是不會(huì)畫兩個(gè)循環(huán)嵌套在一起的流程圖；③枚舉的思想是一一嘗試，直到最后一個(gè)可能的結(jié)果為止，所以輸出正確結(jié)果后，還應(yīng)該繼續(xù)循環(huán)，這一塊最容易出錯(cuò)，流程圖如圖1所示。

（3）新工具BYOB。

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中有涉及算法的內(nèi)容，但是大部分學(xué)生都沒(méi)有編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)。為了讓學(xué)生掌握算法的精髓，又考慮到學(xué)生的實(shí)際情況，我們引入了BYOB。BYOB是一款MIT設(shè)計(jì)開發(fā)的簡(jiǎn)易編程工具，該軟件采用模塊化編程環(huán)境，界面形象生動(dòng)，使學(xué)生可以輕松快樂(lè)地繞過(guò)編程語(yǔ)言來(lái)編寫和實(shí)現(xiàn)算法，理解算法的內(nèi)涵，培養(yǎng)計(jì)算思維能力。

從學(xué)生展示的BYOB學(xué)習(xí)成果來(lái)看，學(xué)生存在的問(wèn)題有：①循環(huán)結(jié)束條件的表示，和的結(jié)合；②循環(huán)過(guò)程中，循環(huán)變量自增語(yǔ)句容易丟失；③最后結(jié)果的表示，該問(wèn)題有多個(gè)結(jié)果，因此需要一個(gè)list來(lái)存儲(chǔ)，以及結(jié)果形式的表示，需要將文字和變量值連接，BYOB程序如圖2所示。

隨著課上活動(dòng)的開展，學(xué)生在激烈的討論中完成學(xué)習(xí)任務(wù)，我們對(duì)表現(xiàn)好的小組進(jìn)行表?yè)P(yáng)，告訴他們通過(guò)自己的努力，還是能夠很好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)的，以培養(yǎng)學(xué)生的自信心，讓學(xué)生越來(lái)越愛(ài)學(xué)習(xí)這門課程。此外，我們對(duì)于學(xué)生容易出現(xiàn)的問(wèn)題也一一進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，鼓勵(lì)學(xué)生再接再厲，在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中要避免出現(xiàn)同類問(wèn)題。

4 翻轉(zhuǎn)課堂的評(píng)價(jià)

從課堂氣氛上來(lái)看，學(xué)生表現(xiàn)比較積極主動(dòng)，不但都特別想將小組討論的成果展示出來(lái)，而且都愿意主動(dòng)分析其他小組的展示成果，氣氛活潑，也沒(méi)有出現(xiàn)學(xué)生打瞌睡或開小差的情況。

從教師的感覺(jué)上來(lái)看，翻轉(zhuǎn)課堂上，對(duì)于教師的每個(gè)問(wèn)題，學(xué)生都積極踴躍回答，感覺(jué)比傳統(tǒng)課堂上的積極性要高很多，因此教師授課心情也十分愉悅，對(duì)課堂教學(xué)效果非常滿意。

從學(xué)生的考試成績(jī)上來(lái)看，實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的學(xué)生對(duì)本部分內(nèi)容掌握得非常好，知識(shí)記憶時(shí)間長(zhǎng)，真正實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的內(nèi)化，而且大部分學(xué)生能夠做到舉一反三。我們采用鑫e評(píng)網(wǎng)上評(píng)卷系統(tǒng)，該年級(jí)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的考生共586個(gè)人，實(shí)驗(yàn)班96個(gè)人，其中，枚舉法這個(gè)題目滿分為10分，從考試情況可以看到，全體學(xué)生的平均成績(jī)?yōu)?.17分，我們將該題目的成績(jī)分成5等，包括優(yōu)秀：9～10分（包含9分）；良好：8～9分（包含8分）；中等：7～8分（包含7分）；及格：6～7分（包含6分）；不及格：6分以下。實(shí)驗(yàn)班和普通班的考試成績(jī)對(duì)比見表2，可以看到，實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的學(xué)生成績(jī)要明顯好于實(shí)施傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的學(xué)生。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中采用新的教學(xué)模式——翻轉(zhuǎn)課堂的形式對(duì)枚舉法部分教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，我們深切感受到翻轉(zhuǎn)課堂以學(xué)生為主體的教學(xué)方法順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，能夠很好地做到因材施教，能激發(fā)學(xué)生的探索和創(chuàng)造能力，是一個(gè)非常值得研究和探討的新型教學(xué)形式，值得在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中嘗試應(yīng)用。

第一作者簡(jiǎn)介：袁紅麗，女，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用， yuanhongli607@163.com。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯：宋文婷）