熊啟軍, 谷 瓊, 屈俊峰, 王新穎

(湖北文理學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院, 湖北 襄陽(yáng) 441053)

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的弊端

對(duì)于程序設(shè)計(jì)類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué),大多數(shù)地方高校仍沿用以固定任務(wù)為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式——準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)、報(bào)告、批閱的4部曲[1]，即教師提前布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)、學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)知識(shí)和代碼，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,開始完成指定題目的程序代碼的編輯、調(diào)試、糾錯(cuò)、運(yùn)行得到結(jié)果，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫和提交，最后是教師批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告、評(píng)定該次實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及過(guò)程存在幾個(gè)弊端:一是學(xué)生被指定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)所束縛,缺乏自主實(shí)驗(yàn)、思考的時(shí)間和空間；二是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題、錯(cuò)誤只能采取上網(wǎng)搜索、向教師或者同學(xué)求助的方式解決,甚至得不到解決；三是無(wú)論教師還是學(xué)生都只關(guān)注實(shí)驗(yàn)結(jié)果而忽視實(shí)驗(yàn)過(guò)程。這些因素導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)意識(shí)淡薄以及自學(xué)能力、動(dòng)手能力和思考能力提高緩慢,不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和期望。

1.2 實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定不全面

實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)定主要依賴的是實(shí)驗(yàn)報(bào)告,基本忽略了學(xué)生在課前的準(zhǔn)備、課中的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、課外的努力,這種忽視實(shí)驗(yàn)過(guò)程、只顧實(shí)驗(yàn)結(jié)果的成績(jī)判定方式顯然是過(guò)時(shí)的、片面的、不公正的,且助長(zhǎng)了復(fù)制、抄襲等行為。

1.3 師資和學(xué)時(shí)不足

在大多地方院校,能夠獨(dú)立承擔(dān)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)任務(wù)的實(shí)驗(yàn)教師仍比較缺乏,實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)任務(wù)仍由理論課教師擔(dān)任,且是大班教學(xué),導(dǎo)致學(xué)生碰到實(shí)驗(yàn)困難和錯(cuò)誤不能及時(shí)得到指導(dǎo)和解答,進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)自控力的降低、學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力的減弱。

當(dāng)前,盡管教學(xué)計(jì)劃中不斷提升實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)所占的比例、教師和管理部門不斷加大教學(xué)研究和改革的力度,但由于課程總學(xué)時(shí)的減少、學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力的下降、教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和要求的降低,仍然不能抵擋教學(xué)質(zhì)量的下降。

1.4 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的性質(zhì)設(shè)置不合理

C語(yǔ)言作為基礎(chǔ)性、入門性課程,其核心任務(wù)是掌握基本的語(yǔ)法規(guī)律和基本算法、培養(yǎng)程序設(shè)計(jì)能力和程序調(diào)試能力。該課程的性質(zhì)和任務(wù)決定了其實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的性質(zhì)應(yīng)該是驗(yàn)證性、綜合性的。而有些學(xué)校卻死板地規(guī)定每門課程必須包含設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,且必須占據(jù)一定的比例。這種教條的指導(dǎo)思想和管理方式導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案的制訂和實(shí)施嚴(yán)重脫離實(shí)際,不符合課程性質(zhì)和教學(xué)規(guī)律。

1.5 學(xué)生適應(yīng)性差

對(duì)于計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),C語(yǔ)言課程的開設(shè)時(shí)間通常是大一上學(xué)期,此時(shí)學(xué)生對(duì)大學(xué)的學(xué)習(xí)方式不適應(yīng)、自我管理能力弱、缺乏學(xué)習(xí)和生活的合理規(guī)劃,而樂(lè)于參與活動(dòng)和社團(tuán)、熱衷于追逐肥皂劇和游戲等,日積月累,導(dǎo)致學(xué)習(xí)態(tài)度散漫、學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力逐步喪失,進(jìn)而拉大差距。

2 微視頻的特點(diǎn)

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái),MOOC、SPOC、微課、翻轉(zhuǎn)課堂的興起為教育的發(fā)展注入了新的活力和動(dòng)力[2]。微課是以微視頻為主要載體、教師圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)精心設(shè)計(jì)并開展的精彩教學(xué)活動(dòng)過(guò)程,它的核心構(gòu)成內(nèi)容是微視頻[3]。微視頻具有如下顯著特點(diǎn):

(1) 篇幅短、文件小。微視頻的播放時(shí)長(zhǎng)一般在10 min左右,且研究表明其最佳適宜時(shí)長(zhǎng)是6 min[4]；視頻文件經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)碼和壓縮,仍能保持清晰的畫面和音質(zhì),文件大小可以控制在100 MB以內(nèi)。

(2) 可移動(dòng)、便攜帶。視頻播放器支持流媒體格式的文件,可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)上聯(lián)網(wǎng)和脫機(jī)播放。

(3) 可重現(xiàn)、易檢索。微視頻可以脫離時(shí)空域的限制,能夠反復(fù)、進(jìn)度可控、自主地進(jìn)行播放[5]；由于視頻是按知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行錄制的,按照文件名就可以簡(jiǎn)便、快捷地進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)檢索。

(4) 主題明確、內(nèi)容精煉。與傳統(tǒng)的課堂錄像相比,微視頻主題突出,可針對(duì)課程章節(jié)中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)(如教學(xué)中重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn))進(jìn)行講解,偏重于知識(shí)的應(yīng)用和思考、難點(diǎn)突破、重點(diǎn)強(qiáng)調(diào),或是可以借鑒和使用的學(xué)習(xí)策略、方法、觀點(diǎn)等具體的、真實(shí)的場(chǎng)景[6]。

微視頻的這些特點(diǎn)也是其優(yōu)勢(shì),無(wú)論是運(yùn)用于課程的理論教學(xué)之中,或是應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)、還是課外自主學(xué)習(xí)之中都是適宜的,可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足。但是,對(duì)于學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō),微視頻呈現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)是碎片化的,最明顯缺陷是知識(shí)點(diǎn)孤立,不利于知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)、遞進(jìn)和應(yīng)用[7]。因此,在組織碎片化的視頻時(shí),必須考慮知識(shí)點(diǎn)的歸類和重組。

3 微視頻的組織和設(shè)計(jì)

3.1 知識(shí)點(diǎn)三維模型

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)的基礎(chǔ)課程,其涉及的知識(shí)點(diǎn)多、繁、雜,對(duì)其進(jìn)行研究所提出的教學(xué)模式、手段、觀念、知識(shí)點(diǎn)組織等層出不窮。本文以布盧姆的知識(shí)分類學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ),以知識(shí)點(diǎn)的微視頻為空間元素,以目標(biāo)分類學(xué)為分析框架,以認(rèn)知層次(記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造)、知識(shí)維度(事實(shí)性、概念性、程序性與元認(rèn)知)與教學(xué)因素(講授方式、問(wèn)題情境、練習(xí)反饋與技術(shù)應(yīng)用)為坐標(biāo)軸,構(gòu)建基于微視頻的知識(shí)點(diǎn)三維立體模型[8]，如圖1所示。

圖1 基于微視頻的知識(shí)點(diǎn)三維立體模型圖

這種知識(shí)點(diǎn)三維立體微視頻資源及相關(guān)資源建設(shè)的框架,對(duì)深度挖掘知識(shí)點(diǎn),具有重要的理論與實(shí)踐價(jià)值。

在微視頻中重點(diǎn)審視知識(shí)點(diǎn)間的依賴、漸進(jìn)關(guān)系,選擇合適的教學(xué)案例、教學(xué)方法等進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的組織和實(shí)施,同時(shí)注重同行和學(xué)生評(píng)價(jià)、反饋,及時(shí)修正和改進(jìn)。

3.2 知識(shí)點(diǎn)的組織

C語(yǔ)言作為程序設(shè)計(jì)的入門級(jí)課程,其教學(xué)側(cè)重點(diǎn)是基于本專業(yè)術(shù)語(yǔ)、程序結(jié)構(gòu)、算法、實(shí)驗(yàn)軟件操作技能等。為適應(yīng)教學(xué)和改革的需要,對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化重組,下面是作者教學(xué)時(shí)使用的課程內(nèi)容組織結(jié)構(gòu),如圖2所示。

圖2 C語(yǔ)言微課程組織結(jié)構(gòu)圖

將C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容組織成15個(gè)模塊,每個(gè)模塊既相對(duì)獨(dú)立又依次遞進(jìn)；每個(gè)模塊再按知識(shí)點(diǎn)的9個(gè)方面進(jìn)行具體組織,很好地體現(xiàn)了知識(shí)點(diǎn)三維立體模型。譬如“目標(biāo)”能很好地體現(xiàn)對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握和應(yīng)用的認(rèn)知層次,“導(dǎo)圖”能體現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)之間相互依賴和漸進(jìn)關(guān)系的知識(shí)維度,剩下的7個(gè)方面則既能體現(xiàn)“認(rèn)知層次”，也能體現(xiàn)“知識(shí)維度”和“教學(xué)因素”。也就是說(shuō)知識(shí)點(diǎn)三維立體模型完全貫穿于知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)組織和實(shí)施過(guò)程。

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)精簡(jiǎn)和精煉教學(xué)內(nèi)容。譬如在“C語(yǔ)言快速入門”模塊中,大幅減少甚至舍棄了枯燥無(wú)味的C語(yǔ)言發(fā)展史、望文生義的C語(yǔ)言特點(diǎn)，加入了Tiobe網(wǎng)站每月發(fā)布的編程語(yǔ)言排行榜；主要篇幅是通過(guò)第一個(gè)C語(yǔ)言程序helloWorld.c,著重講解C語(yǔ)言程序的基本構(gòu)成、編程軟件的使用。學(xué)生通過(guò)微視頻可以反復(fù)觀看、練習(xí)編程軟件的操作方法、熟悉程序的基本構(gòu)成、明晰輸出函數(shù)的簡(jiǎn)單使用和運(yùn)行效果,使得學(xué)生第一堂課就能接觸到程序代碼和實(shí)際操作,從而快速進(jìn)入編程角色[9]。

C語(yǔ)言作為入門級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,其基本語(yǔ)法知識(shí)的介紹是必不可少的,秉持“語(yǔ)法夠用,重在應(yīng)用”的原則,不拘泥于語(yǔ)法及其用法的多樣性、靈活性,而遵循基礎(chǔ)性、普遍性、實(shí)用性，循序漸進(jìn)地以案例演示的方式實(shí)施教學(xué)。

以圖2中的“數(shù)據(jù)輸入輸出”模塊為例,其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)可組織成如圖3所示的形式。

圖3 輸入輸出知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)圖

此圖清晰地展現(xiàn)了該模塊中知識(shí)點(diǎn)間的相互關(guān)系。該模塊中尤以scanf函數(shù)的用法與鍵盤的實(shí)際輸入最為復(fù)雜且易出錯(cuò)。因?yàn)殒I盤輸入內(nèi)容的不同必然導(dǎo)致變量值的不同或錯(cuò)誤,且特別是在進(jìn)行混合類型數(shù)據(jù)輸入時(shí)更容易出錯(cuò)。在處理這部分知識(shí)時(shí),一方面可以采取枚舉法、案例演示法組織教學(xué)，進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證；另一方面不糾結(jié)于混合類型數(shù)據(jù)的輸入,可以提前講述fflush函數(shù)的使用,通過(guò)scanf與fflush(stdin)的配合來(lái)達(dá)到保證變量取值的正確性[10]。

在教學(xué)中,使用“講、練、展”模式組織和實(shí)施教學(xué)、體現(xiàn)講練結(jié)合、由易到難、由淺入深、循序漸進(jìn)的教學(xué)策略和教學(xué)思想[11]。

4 實(shí)驗(yàn)改革的“四化”

在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中,一般按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)算法和代碼來(lái)模塊化地組織每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,這4個(gè)模塊再加上實(shí)驗(yàn)總結(jié)就構(gòu)成了實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種傳統(tǒng)的模塊化實(shí)驗(yàn)組織和完成方式,將每個(gè)實(shí)驗(yàn)題目的完成過(guò)程與具體知識(shí)點(diǎn)的明確應(yīng)用割裂開了,不能清晰地展現(xiàn)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)究竟用在何處、為什么使用、如何使用；實(shí)驗(yàn)題的類型單一、實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)方式單調(diào)等,都不能顯性地展現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

針對(duì)上述實(shí)際問(wèn)題,提出了以下4個(gè)方面的改革措施：

(1) 實(shí)驗(yàn)原理與題目的融合化。一方面,針對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,要求學(xué)生補(bǔ)充或完整填寫實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需知識(shí)點(diǎn)的提綱，以及所涉知識(shí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)、注意事項(xiàng)等；另一方面,針對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的每個(gè)題目或程序,要求學(xué)生對(duì)程序的每條語(yǔ)句或代碼塊注釋型地寫出所使用的知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)這2種方式,強(qiáng)化對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用,切實(shí)做到“3W1H”[12]。

(2) 實(shí)驗(yàn)題型的多樣化。提供題型多樣的實(shí)驗(yàn)題,如選擇、填空、改錯(cuò)、閱讀等,改變程序設(shè)計(jì)類課程的實(shí)驗(yàn)只有編程這一種單一題型的慣例。通過(guò)多樣化的實(shí)驗(yàn)題型來(lái)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的深刻理解和熟練掌握。

(3) 實(shí)驗(yàn)例題的示范化。任何學(xué)習(xí)都遵循記憶、理解、模仿、熟練、應(yīng)用、創(chuàng)新這樣循序漸進(jìn)的過(guò)程,其中,記憶和理解是前提、模仿和熟練是基礎(chǔ)、應(yīng)用是目標(biāo)、創(chuàng)新是升華。這樣,實(shí)驗(yàn)題的講解必須示范化、實(shí)驗(yàn)題的選取必須典型化,才能達(dá)到舉一反三、進(jìn)而有所創(chuàng)新的效果。

(4) 實(shí)驗(yàn)代碼的視頻化。對(duì)于C語(yǔ)言中簡(jiǎn)單的、基礎(chǔ)的、常用的算法和程序代碼,學(xué)生必須達(dá)到爛熟于心的程度,即要求能口述算法和背誦代碼?？梢砸髮W(xué)生使用智能手機(jī)將算法和代碼口述、背誦的過(guò)程真實(shí)地錄制下來(lái),不加修飾地發(fā)送給教師,以此作為一種檢查、督促的強(qiáng)制手段。因?yàn)楣饪孔杂X(jué)性是難以達(dá)到理想效果的,只有“嚴(yán)師才能出高徒”。

5 結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)已成為未來(lái)社會(huì)發(fā)展的“石油”和“黃金”[13]。微視頻作為現(xiàn)代教育的重要手段,借助MOOC或SPOC平臺(tái),運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù),不僅可以記錄學(xué)生動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)行為,而且可以可視化地分析學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、規(guī)律、成績(jī)和存在的問(wèn)題,甚至可以根據(jù)記錄的學(xué)習(xí)信息挖掘?qū)W生的能力和潛力,發(fā)現(xiàn)其更擅長(zhǎng)的學(xué)習(xí)科目、專業(yè)方向和職業(yè)能力,使學(xué)生在專業(yè)方向、職業(yè)規(guī)劃、就業(yè)選擇上更趨理性和科學(xué),也能為政策制定者、教育者提供更好的參考。目前,這方面的工作正在開展之中。

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