唐大仕

摘 要：介紹在Coursera上開設Java程序設計課程的實踐和思考，結(jié)合相關案例，對課程的背景、教學設計、慕課教學過程的重要因素以及課程開設過程中遇到的問題進行說明，并提出解決思路。

關鍵詞：Java程序設計；慕課；翻轉(zhuǎn)課程；教學實踐

文章編號：1672-5913（2017）05-0056-05

中圖分類號：G642

1 背 景

慕課（MOOCs），也就是大規(guī)模開放網(wǎng)絡課程，即Massive Open Online Courses 的英文縮寫，是近兩年涌現(xiàn)出來的一種在線課程開發(fā)模式，備受國內(nèi)外教育界的關注。隨著寬帶網(wǎng)絡、智能手機和移動技術的迅速普及，慕課的受眾非常廣泛。更多來自不同地區(qū)的學生以及已經(jīng)參加工作者的學習者通過慕課等在線資源獲得更多、更好的教育[1]。

在慕課的課程中計算機類課程是比較受歡迎的，其中Java程序設計課程是一門重要的基礎課程。Java語言是應用最廣泛的程序設計語言之一，可用于桌面應用開發(fā)、企業(yè)應用開發(fā)、手機應用開發(fā)，具有跨平臺的特點，有其廣闊的實用性。據(jù)IEEE的統(tǒng)計，2014年最熱的程序設計語言就是Java，開設Java程序設計的慕課顯得很迫切。2015年上半年，在北京大學慕課組的支持和組長李曉明教授的指導下，筆者在Coursera上開設了Java程序程序課程。

2 教學目標與教學內(nèi)容

Java程序設計課程是使用Java語言進行應用程序設計的課程，課程的主要目標有：①掌握Java語言的語法，較為深入地理解Java語言機制，掌握Java語言面向?qū)ο蟮奶攸c；②掌握Java中基本的API，掌握在集合、線程、輸入輸出、圖形用戶界面、網(wǎng)絡等方面的應用；③能夠編寫有一定規(guī)模的應用程序，養(yǎng)成良好的編程習慣，會使用重構(gòu)、設計模式、單元測試、日志、質(zhì)量管理工具提高代碼質(zhì)量。學過計算機基礎、計算概論或C語言是選修該課程的前提條件。

基于該教學目標，筆者梳理了Java的教學內(nèi)容，考慮到慕課教學的進度及短視頻的需要，將課程內(nèi)容分布到12周當中，每一周約有10個10分鐘左右的視頻。

教學的進度安排如下：

第1周 Java語言與面向?qū)ο蟮某绦蛟O計；

第2周 簡單的Java程序；

第3周 數(shù)據(jù)運算、流控制和數(shù)組；

第4周 類、包和接口；

第5周 深入理解Java語言；

第6周 異常處理；

第7周 工具類及常用算法；

第8周 Java的多線程；

第9周 流、文件及基于文本的應用；

第10周 圖形用戶界面；

第11周 網(wǎng)絡、多媒體和數(shù)據(jù)庫編程；

第12周 如何提高代碼質(zhì)量。

本課程在內(nèi)容設計上，注重實踐能力的培養(yǎng)，并將軟件開發(fā)實踐中的重構(gòu)、設計模式、合作編程引入該課程。

3 慕課教學設計的幾個重要因素

慕課的建設是一個團隊合作的過程，包括教師、助教、視頻制作人員、課程支持人員、平臺維護人員等。這里主要介紹教學設計過程中的幾個重要因素如視頻短片、案例材料、測驗、作業(yè)、討論區(qū)、考試等。

1）視頻短片。

視頻短片是慕課最重要的教學材料。制作教學視頻的方式有很多，如課堂錄像式、外景錄制式、紙筆書寫式、錄屏式等[2]。本課程由于PPT教學內(nèi)容的講解、編程軟件的操作、程序的設計與執(zhí)行過程都在計算機上進行，因此采用錄屏式。具體制作過程使用Camtasia等軟件進行錄屏，后期使用Camtasia的繪圖和標注工具進行標注，最后使用Premiere等軟件進行視頻的編輯處理。

視頻短片的長度在6～15分鐘之間。從教育心理學上講，一般人難以長時間保持注意力集中，一般認為20分鐘是學習者保持注意力的上限。本課程通過劃分知識點，最終錄制了120段視頻短片，短片的長度在6～15分鐘之間。

視頻短片按教學進度進行錄制并上傳到Coursera慕課平臺，考慮到不同地區(qū)學習者的需要，制作視頻時為視頻添加了字幕。

2）案例材料。

與一般的課程不同，Java程序設計課程設計是基于案例驅(qū)動的。課程所用的案例不僅是講解過程的示例，還可供學習者用于練習。學習者可以在示例的基礎上進行修改，還可以編寫自己的程序。因此，案例材料在課程設計中占據(jù)很重要的位置。

課程中的案例要具有典型性，與學習內(nèi)容密切相關，難度適中、繁簡適度，能很好地表明相關知識點；另一方面，要生動有趣，盡量與現(xiàn)實應用關聯(lián)。例如，在講解文件和輸入輸出流的知識時，會講解一個實際的應用示例“背單詞”。在這個示例中，用到了文件讀寫、字符串處理、線程與界面顯示，難度不大又很有趣，學習者容易在其基礎上進行擴展。

與每一個教學視頻相關的案例和視頻一起打包發(fā)布到慕課平臺，以方便學習者下載，相關的PPT內(nèi)容、補充材料也作為視頻的附件放到慕課平臺上。

3）測驗與作業(yè)。

慕課是一種在線學習過程，測驗與作業(yè)是保證學習效果的重要手段。事實上，學習過程的全程管理是慕課與視頻公開課的一個重要區(qū)別。測驗與作業(yè)主要有視頻內(nèi)小測驗（In-Video Quiz）、課后測驗、互評作業(yè)等方式。

視頻內(nèi)測驗是在視頻過程中的小測驗。在把課程視頻切成小段之后，就可以在短片之間編入一些快速測驗。這些小測驗題目一般和前面視頻相關聯(lián)。這樣的題目相對簡單，其作用有兩個：一是有利于學習者集中注意力，二個是有助于加強學生對視頻短片的理解和記憶。一般在10分鐘視頻短片中插入1～2條視頻內(nèi)測驗，測驗數(shù)目不能太多，否則會影響視頻觀看的體驗。

課后測驗用于檢驗課程學習效果。每周布置一個測驗，測驗有選擇題、判斷題、填空題、編程題等，由機器自動判分。每次作業(yè)都設定最后期限，要求學習者按時完成。

還有一種重要的作業(yè)形式是互評作業(yè)。由于慕課人數(shù)眾多，對于主觀性題目，只能采用作業(yè)互評方式給出分數(shù)。對于Java程序設計課程，學生的動手能力很重要，實際編程才能更好地理解知識、提高編程能力。筆者在課程中布置了4次互評作業(yè)，這些作業(yè)是綜合性較強的、有一定難度的作業(yè)。例如，關于輸入輸出流，教師布置了一個互評作業(yè)，做一個簡單的網(wǎng)絡爬蟲程序，綜合了流、網(wǎng)絡流、正則表達式等綜合知識。學習者在互評過程中，不僅給別人打分數(shù)，還可以從別人那里獲得經(jīng)驗、教訓，取長補短，拓展思維。

4）討論區(qū)。

討論區(qū)（論壇）也是慕課的重要環(huán)節(jié)。在論壇中學習者可以互相交流經(jīng)驗、互相幫助，但教師要精心設計討論的話題、維護討論的氣氛。課程設計了有關章節(jié)內(nèi)容的討論，例如，在講面向?qū)ο蟮腏ava語言時，讓學習者在論壇中討論如何設計、現(xiàn)實各種系統(tǒng)（如圖書管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、教學系統(tǒng)等）中的對象及其屬性、方法。此外，還設計了一些有助于討論氛圍的話題，如自我介紹、經(jīng)驗交流、互幫互助、作品秀場等。

5）考試。

在本課程中設置了期中考試與期末考試。與平時的測驗、作業(yè)不同，課程考試題量較大、內(nèi)容較完整，考查學生對課程的綜合掌握情況?？荚囈话阋髮W習者在一定時間內(nèi)一次性完成?？荚嚂卸▽W習總成績，決定學習者能否獲得課程證書，影響課程優(yōu)秀的評價，因此這個過程十分重要。

4 慕課實施效果及其思考

4.1 課程參與者的地區(qū)與語言

這里列舉2016年春季學期開設的慕課實施情況。課程注冊人數(shù)達到22 000多人，其中看過課程材料的人數(shù)約18 000人，看過至少一次視頻的人數(shù)為14 000人，至少提交過一次測驗的人數(shù)是4 778人，瀏覽過論壇的人數(shù)是3 688人，見圖1。

圖2為課程參與者的地區(qū)分布情況?？梢钥闯觯菊n程注冊人數(shù)中，大陸地區(qū)占61%，美國占16%，臺灣地區(qū)占7%，還有印度、加拿大、香港、新加坡等地區(qū)。

本課程是漢語授課，考慮到學習者的分布情況和語言因素，筆者采用了以下幾個措施：①給視頻短片增加字幕，方便各地學習者；②針對PPT、案例中的漢字關鍵字，添加了英文對應詞；③增加了一些英文資料；④增加了臺灣地區(qū)專業(yè)術語與大陸專業(yè)術語的對照表；⑤在論壇成立了語言互助討論區(qū)，學習者之間可以互相答疑。

4.2 學習者的基礎情況

由于慕課的開放性，學習者的基礎情況差別很大，學生與非學生各占一半左右。在學習者的學歷中，研究生、本科生及其他人員各占三分之一，見圖3。

鑒于學習者情況的差別，筆者參考了國內(nèi)外其他慕課的情況[3]，在設計課程、布置測驗及作業(yè)時，采取了適中的難度和課程強度（每周4～6小時的學習時間），在北京大學內(nèi)部開設翻轉(zhuǎn)課堂時則會適當補充。另外，學習者中較大一部分人不是學生，所以在制訂課程進度、確定發(fā)布課件的時間、規(guī)定作業(yè)的提交期限方面，都給予一定的富余量，這樣能讓該課程被更多的學習者接受。

4.3 學習者的流失

慕課的學習是一個自愿學習的過程，隨著課程的進展，學習者不可避免地出現(xiàn)逐漸流失的情況。到學期末，只有大約1/3～1/2的人能夠堅持下來，提交作業(yè)的人數(shù)也隨著時間而下降，這也是所有慕課的普遍規(guī)律，見圖4。

針對這樣的情況，筆者采取以下幾個方法：①第3周是學習者流失比較嚴重的時間，這時的教學內(nèi)容難度不應有太大的跨越，讓用戶能夠平滑地過渡到后面的學習；②保持每周的進度提醒和郵件通知，對那些工作較忙的學習者是一個促進；③加強在論壇的引導，及時回復學習者的有關問題，幫助他們渡過難關、樹立信心。

4.4 成績與認證

現(xiàn)階段，雖然慕課的成績及學分沒有得到所有學校的承認，但科學合理地設計MOOC 的認證機制，保證運行、管理的質(zhì)量與認證的有效性，是所有關心和推動MOOC 的人需要探索的[4]。對教師來說，重要的是設計好課程的分數(shù)分配，有助于調(diào)動學習者的積極性。

本課程設計的最終分數(shù)計算方法如下：

（1）平時測驗（Quizzes）192 道題， 占40% ；

（2）互評作業(yè)（Peer Assessments）4道大題， 占30%；

（3）期中考試（Midterm）50 道題，占10%；

（4）期末考試（Final Exam）100 道題，占20%。

其中，平時成績占較大的比重，這是由于慕課更加注重學習的過程，而期中考試與期末考試在一定意義上也是學習過程的一部分。慕課考試由于沒有現(xiàn)場監(jiān)考，以此作為評價工具不是很科學，所以考試分數(shù)只占了較小的比重。另外，為了鼓勵學習者參與討論區(qū)，針對討論區(qū)的活躍者，在總分計算時會給予額外的加分獎勵。

5 結(jié) 語

2013年起北京大學宣布加盟慕課，在edX平臺（哈佛大學和麻省理工學院在線課程平臺）上開放4門MOOCs課程注冊，之后又與Coursera（斯坦福大學教授推出的免費在線大學課程平臺）合作，在Coursera平臺上新發(fā)布3門課程。從那以后，相繼有更多的課程開設出來。本文的Java程序設計慕課就是在這樣的背景下從2015年起開設的，至今已開設了4個學期，現(xiàn)在已設為每月滾動開課。2017年起課程也在中國大學慕課平臺上開設。

對教師而言，開設慕課是一項既辛苦又收獲頗豐的過程。在這個過程中，對教學內(nèi)容進行完整的梳理，對教學案例材料進行精心的選擇，對教學活動進行仔細的設計，都是對教師教學的提升。另一方面，開設慕課，可以讓不同地域的人一起學習與交流，教師、助教、校內(nèi)學生、校外學習者形成了一個大家庭，在學習過程中，互相幫助、互相激勵，碰撞出很多思想火花，這是開設慕課以前沒有體驗到的。

在北京大學本校的Java程序設計課程教學中也使用這些慕課資源，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，對于教學質(zhì)量也是一大提升。慕課對高校教學方式帶來了重要的影響，使用慕課資源可以解決學生基礎不同的問題，學生可以將更多的時間用于交流、討論、編程實踐，有助于發(fā)揮學生學習的積極性和主動性、提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

參考文獻：

[[1] 陳江.慕課的建設與實施策略[J].北京廣播電視大學學報，2014（1）：33-42.

[2] 魏瑩.MOOCs時代傳統(tǒng)高等教育應對措施研究[J].中國教育學刊，2014（7）：35-37.

[3] 汪瓊，張桐.2014年美國慕課發(fā)展回顧[J].電化教育研究，2015（4）：35-43.

[4] 郝丹.國內(nèi)MOOC研究現(xiàn)狀的文獻分析[J].中國遠程教育，2013（11）：42-50.

（編輯：孫怡銘）