高濤　馮興樂　孫朝云

摘 要：隨著信息科學(xué)的迅速發(fā)展，計算機(jī)程序設(shè)計的教學(xué)變得日益重要。傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師為主體進(jìn)行授課，學(xué)生被動地學(xué)習(xí)，缺乏實(shí)踐性和創(chuàng)新性，教學(xué)活力不足，目前出現(xiàn)的案例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等新的教學(xué)模式已從很大程度上調(diào)動了學(xué)生的積極性，但還是無法滿足企業(yè)對學(xué)生實(shí)踐性、創(chuàng)新性的要求。針對上述問題，文章提出了一種新的基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計課程智慧課堂教學(xué)模式。主要立足于以實(shí)際案例作為主線，形成以學(xué)生為主體，師生多元化分階段互評為標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)結(jié)合課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后鞏固、多元考核等環(huán)節(jié)的一套教學(xué)流程。最后通過計算機(jī)高級編程課程的實(shí)踐和統(tǒng)計分析，證明了基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計智慧課堂能夠以學(xué)生為主體，因材施教，能全面提升學(xué)生自學(xué)能力、團(tuán)隊(duì)合作意識、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，教學(xué)成果有了顯著提高。

關(guān)鍵詞：案例驅(qū)動;智慧課堂;實(shí)踐能力;程序設(shè)計

中圖分類號：G642 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1673-8454（2019）12-0048-04

一、引言

自20世紀(jì)90年代以來，隨著科技的迅猛發(fā)展，信息技術(shù)也得到了飛速發(fā)展和日益普及，程序設(shè)計類課程作為信息技術(shù)的基礎(chǔ)性課程之一，因而在各大高校的教學(xué)任務(wù)之中占據(jù)著非常重要的地位[1][2]。

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，目前最常見的方法就是以教師講課為主，而學(xué)生被動地接受知識。這種傳統(tǒng)課堂的上課形式使本就比較抽象的程序設(shè)計類課程顯得尤為枯燥，難以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也無法培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際的程序設(shè)計能力，使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，無法更加深入地學(xué)習(xí)，不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)[3]。因此要想改善和解決目前的問題，就必須要對傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行完善和改革，從而進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和課堂效率。目前常見的課堂改革的教學(xué)方法為翻轉(zhuǎn)課堂和對分課堂。翻轉(zhuǎn)課堂是指重新調(diào)整學(xué)生與教師的課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)過程中的決定權(quán)由教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生[4]。張金磊認(rèn)為這樣的教學(xué)模式可以完成教師與學(xué)生角色的互換，使學(xué)生在參與過程中能夠有更加深層的理解[5]。對分課堂的教學(xué)方法最早由復(fù)旦大學(xué)心理系張學(xué)新提出，是指在時間上進(jìn)行改革，將課堂的時間一半留給教師，一半留給學(xué)生進(jìn)行討論，分出的一半時間完全交給學(xué)生進(jìn)行安排和主導(dǎo)，這樣的教學(xué)模式可以使學(xué)生的理解層次逐漸加深并且根據(jù)自己的節(jié)奏進(jìn)行反復(fù)吸收[6]。當(dāng)然，在教學(xué)實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂和對分課堂存在學(xué)生程度參差不齊、無法人人參與討論、學(xué)習(xí)主動性不高以及學(xué)生交流討論主動性不高等問題。

本文針對常見的課堂改革的教學(xué)方法所存在的問題，提出了一種基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計課程智慧課堂教學(xué)模式。案例教學(xué)的最大特點(diǎn)就在于在學(xué)習(xí)的過程中引入一個具體的項(xiàng)目，以該項(xiàng)目總體的流程為主導(dǎo)，以直觀形象的例子來解決實(shí)際的問題，在案例中學(xué)習(xí)新的知識[7]。智慧課堂教學(xué)是指在教學(xué)任務(wù)中安排的所有環(huán)節(jié)都是以促進(jìn)學(xué)生智慧發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)，以突出教師與學(xué)生的情智交流為主體，以注重學(xué)生的智慧發(fā)展為主要評價標(biāo)準(zhǔn)[8]。該教學(xué)模式可以在充分利用信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化教育模式和方法，不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，增加學(xué)生對于課堂教學(xué)的參與度。

二、基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計課程智慧課堂教學(xué)流程

基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計課程智慧課堂教學(xué)流程如圖1所示，主要分為課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后鞏固、多元分階段考核四個階段。課前預(yù)習(xí)階段主要是教師發(fā)布課程視頻，學(xué)生在線完成視頻學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題并提交課前作業(yè);課堂學(xué)習(xí)階段主要是教師對重要知識點(diǎn)進(jìn)行講解并提出案例，學(xué)生以小組形式討論完成然后分組進(jìn)行匯報;課后鞏固階段主要由教師布置企業(yè)典型案例，學(xué)生分組完成并提交報告;多元分階段考核階段將依據(jù)學(xué)生在各個學(xué)習(xí)階段的表現(xiàn)進(jìn)行評分。

三、案例驅(qū)動的程序設(shè)計課程智慧課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

計算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生對于程序設(shè)計已經(jīng)非常熟悉，面對復(fù)雜難懂的程序設(shè)計和上程序課“難”的問題，本文提出了基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計課程智慧課堂教學(xué)方案，極大地提高了學(xué)生的獨(dú)立思考能力、科研創(chuàng)新能力和學(xué)以致用能力。

1.課前主動預(yù)習(xí)

課前預(yù)習(xí)對于學(xué)生來說至關(guān)重要，直接影響著學(xué)生能否全身心投入程序語言課程的學(xué)習(xí)中。興趣是最好的老師，授課教師需從引起學(xué)生興趣角度考慮，提供合理的課前預(yù)習(xí)方式，本文選取在線觀看學(xué)習(xí)視頻。教師制作或收集學(xué)習(xí)視頻，指定網(wǎng)址，讓學(xué)生課前觀看學(xué)習(xí)，并相應(yīng)地配有思考題及課前小任務(wù)。學(xué)生通過觀看視頻首先接觸即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容，記錄預(yù)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，在隨后的課堂教學(xué)中，學(xué)生帶著預(yù)習(xí)時記錄的問題進(jìn)行學(xué)習(xí)，更加有針對性，學(xué)習(xí)效果會更理想。此舉意在激發(fā)學(xué)生內(nèi)在主動學(xué)習(xí)的能力，教師也能通過學(xué)生預(yù)習(xí)情況的反饋具體了解他們的掌握程度和能力，從而對癥下藥，為隨后的課堂教學(xué)做鋪墊，完善教學(xué)。

2.課中教師講授

（1）針對預(yù)習(xí)存在的疑問講解具體知識點(diǎn)。教師在對學(xué)生講解基本知識點(diǎn)上，由于有了課前預(yù)習(xí)存在的疑惑，可以更加有針對性，從而避免了浪費(fèi)多余時間，投入更多精力在學(xué)生疑惑的地方，進(jìn)而極大地提高了課堂學(xué)習(xí)效率，真正做到學(xué)有所得。

（2）教師精選案例。在以案例驅(qū)動的智慧課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，案例顯得極其重要。案例選擇一般要遵循以下幾條原則：①要具有代表性。要與所講內(nèi)容密切貼合，緊靠授課路線，緊扣授課重難點(diǎn)，案例涉及范圍廣，影響程度深，具有全面性和可靠性。②要具有深刻性。要由淺入深，層次明確，不能局限于某一方面，而是具有延伸知識點(diǎn)和拓展認(rèn)知的作用。③要具有實(shí)際性。案例應(yīng)是存在工作學(xué)習(xí)中，并且緊扣學(xué)生所學(xué)專業(yè)與特長，這樣就可以學(xué)以致用，發(fā)揮特長，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，更好地利用案例加深鞏固知識點(diǎn)。

（3）教師案例分析。通過選擇實(shí)際案例，經(jīng)由授課教師充分提煉案例涉及的知識點(diǎn)與重難點(diǎn)，分析整理之后呈現(xiàn)在課堂上。教學(xué)過程中，從最簡單的需求入手，講解對應(yīng)的程序設(shè)計，逐漸提升要求，講解更深層次的代碼以及程序的運(yùn)行和調(diào)試。授課過程中遇到的疑惑可以暫時交給學(xué)生思考解決，待學(xué)生思考阻塞時教師可以對其進(jìn)行點(diǎn)撥，推動對問題的理解。當(dāng)學(xué)生考慮不周時，教師應(yīng)及時提出補(bǔ)充，師生共同協(xié)作完善解決方案，此舉不僅加強(qiáng)師生之間的關(guān)系，也培養(yǎng)了學(xué)生理論知識與實(shí)踐知識的結(jié)合能力，自己提出問題自己解決問題，拓展了學(xué)生的獨(dú)立思考能力與科研創(chuàng)新能力。

（4）小組案例實(shí)現(xiàn)。課堂中，教師將班級學(xué)生分為若干小組，責(zé)任細(xì)化到人。不同小組學(xué)習(xí)不同或相同的實(shí)際案例，明確組內(nèi)個人任務(wù)，案例實(shí)現(xiàn)、程序設(shè)計、代碼運(yùn)行、調(diào)試問題等對應(yīng)不同組員，學(xué)生可以加入自己的想法，充分發(fā)揮創(chuàng)新創(chuàng)造能力，遇到問題統(tǒng)一匯總，積極思考解決。此舉避免了在大班授課中出現(xiàn)的個別學(xué)生偷懶現(xiàn)象，做到真正讓每個學(xué)生動手去做，在案例實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上發(fā)揮組內(nèi)協(xié)作力量，使得案例更加盡善盡美，也培養(yǎng)了學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

（5）案例分組匯報。在每個小組實(shí)現(xiàn)案例之后，由組長以PPT的形式在班級進(jìn)行匯報。

（6）提交小組成果。小組成果不僅要包含案例實(shí)現(xiàn)具體方案，也要展現(xiàn)成果表現(xiàn)出的改進(jìn)點(diǎn)以及過程中出現(xiàn)的問題和解決問題的方案。這樣做一方面提高學(xué)生手腦并用能力，另一方面激發(fā)學(xué)生奮發(fā)拼搏的精神。

（7）學(xué)生和教師進(jìn)行案例評價。各個小組成果展現(xiàn)結(jié)束，由不同小組成員和教師對案例實(shí)現(xiàn)進(jìn)行評價，評價主要遵循以下三個方面：①案例的實(shí)現(xiàn)。案例是否能達(dá)到預(yù)期目的。②案例的改進(jìn)。在案例實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，是否有更好的改進(jìn)方法。③案例存在的問題。案例的實(shí)現(xiàn)是否存在問題和不足。通過其他學(xué)生和教師的評價，每個學(xué)生都能客觀清楚地認(rèn)識到自己的定位，從而更好地有針對性地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.課后經(jīng)典案例的實(shí)踐

為了使學(xué)生更好地吸收和理解課堂上講解的知識內(nèi)容，課后實(shí)踐與運(yùn)用就顯得尤為重要。授課教師需要針對課堂上所教授的知識點(diǎn)有針對性地為學(xué)生選擇典型的企業(yè)案例用以實(shí)踐，目的是讓學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際生活，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，使其對課堂內(nèi)容有更加深入的理解和更牢固的掌握。學(xué)生以組為單位，通過組內(nèi)不同分工實(shí)現(xiàn)案例，與課堂案例分組類似，仍需總結(jié)改進(jìn)方案以及存在的問題與不足。最后授課教師將學(xué)生在經(jīng)典案例中所遇到的問題在課堂上統(tǒng)一進(jìn)行解答，確保學(xué)生案例實(shí)踐真正落到實(shí)處。

4.多元分階段考核

僅以考試成績來判斷學(xué)生學(xué)習(xí)情況的好壞早已不能滿足當(dāng)代各大高校的教學(xué)要求，正是因?yàn)檫^于單一化的考核方式，讓眾多學(xué)生陷入了只重視考試的誤區(qū)之中。本文提出的多元分階段考核方式在很大程度上杜絕了這一現(xiàn)象的出現(xiàn)。所謂的多元分階段就是指對于學(xué)生學(xué)習(xí)中的每一個階段均給予相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。本文主要考察課前預(yù)習(xí)、課中案例完成情況、課后企業(yè)經(jīng)典案例完成、考試和平時紀(jì)律5個方面，其中課前預(yù)習(xí)占5分，考試主要采用筆試和上機(jī)操作兩大形式共占20分，除此之外平時紀(jì)律占5分，這些都由授課教師給出。其他的課中案例完成情況占20分以及課后企業(yè)經(jīng)典案例完成占20分是由教師和學(xué)生共同給出，各項(xiàng)成績的綜合為學(xué)生的期末總成績。

四、教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用和效果分析

1.實(shí)施過程

選取筆者所任教的《計算機(jī)高級編程技術(shù)》課程，進(jìn)行基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計課程智慧課堂教學(xué)研究。對于傳統(tǒng)課堂和智慧課堂這兩種教學(xué)模式，都要以提升學(xué)生編程素養(yǎng)、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并結(jié)合客觀環(huán)境為原則來開展。對電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，開展相應(yīng)的智慧課堂教學(xué)模式的實(shí)踐，具體的教學(xué)過程以及教學(xué)內(nèi)容如表1所示。

2.效果分析

對電子信息工程系進(jìn)行為期14周的基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計智慧課堂教學(xué)，并且在此期間根據(jù)學(xué)生上課的表現(xiàn)、課下的反饋以及教師的隨堂總結(jié)實(shí)時調(diào)整方案。

在期中教學(xué)評估時，教師組織學(xué)生獨(dú)立編程解決實(shí)際問題，測試結(jié)果顯示，兩個班級分別有70%以及72%的學(xué)生能夠取得及格以上的成績，同時在系統(tǒng)中統(tǒng)計學(xué)生完成編程題目的平均時間大約為46.5分鐘。在完成14周的課程以后再次進(jìn)行編程測試，題目難度稍大于期中測試，結(jié)果顯示，兩個班級取得及格以上成績的人數(shù)分別上升到了74%以及77%，并且完成題目的平均時間縮短了5分鐘左右。根據(jù)平時課下企業(yè)案例完成情況以及打分情況來看，隨著智慧課堂的推進(jìn)，學(xué)生的編程能力不斷增強(qiáng)，算法思路更加簡潔，興趣更加濃厚，這表明，智慧課堂的實(shí)施對于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有成效。

電子信息工程系每半個學(xué)期組織一次教學(xué)測評，讓學(xué)生分別從課堂氛圍、教師負(fù)責(zé)程度、教學(xué)效果以及對自我提升這四個部分進(jìn)行打分，本學(xué)期進(jìn)行智慧課堂的綜合平均分為94.28分，同比去年的89.88分有了較大提升，并且自我提升以及教學(xué)效果兩部分分?jǐn)?shù)提升較多。這表明絕大多數(shù)學(xué)生更喜歡智慧課堂的教學(xué)模式。

14周教學(xué)結(jié)束之后，組織班級學(xué)生填寫了網(wǎng)上的調(diào)查問卷，此次問卷調(diào)查共發(fā)出問卷25份，回收25份且均有效。問卷共包含五個問題：①你認(rèn)為基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計課堂是否有利于你對算法的理解？②在小組討論、共同解決問題過程中，你的團(tuán)隊(duì)意識是否有所增強(qiáng)？③這種教學(xué)模式是否有利于提高學(xué)習(xí)積極性？④你認(rèn)為課堂中選取的案例如何？⑤你認(rèn)為課前預(yù)習(xí)查找資料是否有利于課堂？對于五個問題分別設(shè)置了A-D四個選項(xiàng)，分別對應(yīng)非常有利、比較有利、一般有利以及不利。調(diào)查結(jié)果見表2。結(jié)合表2來看，大部分學(xué)生認(rèn)為基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計智慧課堂對算法的理解以及個人自主學(xué)習(xí)能力的提升都有很大的幫助。

綜上所述，結(jié)合測評以及調(diào)查問卷的結(jié)果，基于案例驅(qū)動的程序設(shè)計智慧課堂與傳統(tǒng)的按書講解算法的模式相比，能夠從學(xué)生的角度出發(fā)，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，能提升學(xué)生自學(xué)能力和團(tuán)隊(duì)合作意識，教學(xué)成果有了顯著提高。

五、分析及結(jié)論

通過在電子信息工程專業(yè)學(xué)生中運(yùn)用智慧課堂對程序設(shè)計課程進(jìn)行教學(xué)，對比學(xué)生不同階段成績以及往屆學(xué)生成績，學(xué)生的實(shí)踐水平和對知識的接受掌握能力都有了很大的進(jìn)步。在使用這種智慧課堂教育新理念過程中，學(xué)生反應(yīng)普遍良好，既提高了學(xué)生的水平，也保持了編程課程的吸引力，消除了學(xué)生對編程課程的恐懼心理，很大程度上實(shí)現(xiàn)了該有的教學(xué)效果，不僅在編程課程中可以使用，未來也可以在更多課程中進(jìn)行推廣。

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（編輯：魯利瑞）