張忠平 巢進(jìn)波 李海濤 王文龍 劉姣姣

摘 要：信息技術(shù)的高速發(fā)展使全世界高校的課程教學(xué)模式正經(jīng)歷著一場數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、全球化的歷史性變革，探索新的教學(xué)模式已經(jīng)成為勢在必行的一個(gè)發(fā)展趨勢。基于“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的前提，采用“MOOC+翻轉(zhuǎn)課堂”混合教學(xué)模式，以《大學(xué)計(jì)算機(jī)》課程為例，運(yùn)用分類分層次教學(xué)，理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐并行，線上線下相結(jié)合等多種教學(xué)策略進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)和研討，探究不同模式下的教學(xué)方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和計(jì)算思維的影響程度。結(jié)果表明，運(yùn)用這種“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的課程混合教學(xué)模式，對文理不同類型的學(xué)生采取雙任務(wù)驅(qū)動教學(xué)策略，能夠成功且高效地提高學(xué)生的計(jì)算思維和學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞：MOOC;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)策略;教學(xué)改革;計(jì)算思維

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-1422（2019）09-0124-05

一、研究背景與意義

（一）研究背景

在人才強(qiáng)國的發(fā)展理念下，對于高等學(xué)校的學(xué)生教育模式和教學(xué)方法都提出了更高的要求，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)，“辦好我國高校，辦出世界一流大學(xué)，必須牢牢抓住全面提高人才培養(yǎng)能力這個(gè)核心點(diǎn)，并以此來帶動高校其他工作”。[1]人才培養(yǎng)是高等學(xué)校的根本任務(wù)，在不同的歷史階段，社會的人才需求不同，對高等教育的要求也不同，既有共性規(guī)律，也有鮮明的時(shí)代特色?！洞髮W(xué)計(jì)算機(jī)》這門課程，在各個(gè)高校開展的公共基礎(chǔ)課當(dāng)中占有非常重要的地位，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算思維的培養(yǎng)在高校大學(xué)生的教育教學(xué)中更是重中之重。[2]目前針對《大學(xué)計(jì)算機(jī)》的課程教學(xué)，存在較多的問題。比如由于文理科的學(xué)生基礎(chǔ)不同，導(dǎo)致理科學(xué)生認(rèn)為知識太簡單，學(xué)習(xí)興趣不高，文科學(xué)生認(rèn)為知識太難，晦澀難懂，降低了學(xué)習(xí)積極性。此外對于知識的實(shí)踐和應(yīng)用方面也較差，難以達(dá)到應(yīng)有的教學(xué)效果。因此，要改變以往教師滿堂講、滿堂教、滿堂灌的單向告之教育模式，從“灌輸”轉(zhuǎn)向“喚醒”。教師以“導(dǎo)”為主，喚醒學(xué)生的自主能力，適應(yīng)能力，學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)新能力，真正做到學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，進(jìn)一步優(yōu)化課堂教學(xué)效果，從而全面培養(yǎng)學(xué)生各項(xiàng)能力。

（二）課程混合教學(xué)模式研究的意義

課程混合教學(xué)（B-Learning）模式是將面授形式（Facetoface）與在線教學(xué)（E-Learning）相互結(jié)合的教學(xué)模式。[3]它的關(guān)鍵是強(qiáng)調(diào)如何優(yōu)化各種學(xué)習(xí)資源、整合各種學(xué)習(xí)要素，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果?；旌鲜浇虒W(xué)是依托于信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過課前導(dǎo)學(xué)、線上自主學(xué)習(xí)、課堂重點(diǎn)難點(diǎn)講解、線上線下深度討論、過程性考核等方式，將傳統(tǒng)的“教師教授為主”的模式向“學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主”的模式轉(zhuǎn)變。它既不是徹底解放老師把課堂遷移到網(wǎng)上，也不是“線上”與“線下”的簡單機(jī)械相加。老師通過引導(dǎo)和激發(fā)作用，培養(yǎng)學(xué)生興趣，提高學(xué)生能力，真正做到“以學(xué)生為主體”，從而取得最優(yōu)的學(xué)習(xí)效果。

良好的教學(xué)模式可以幫助我們從整體上去綜合地認(rèn)識和探討教學(xué)過程中各種因素之間的相互作用及其多樣化的表現(xiàn)形態(tài)，有利于我們從動態(tài)上去把握教學(xué)過程的本質(zhì)和規(guī)律。這對于改變長期以來形而上學(xué)的思維方式[4]，只重視對教學(xué)各個(gè)部分的研究而忽視它們之間的相互聯(lián)系是有一定作用的?；旌辖虒W(xué)模式可以較好地發(fā)揮教學(xué)理論具體化和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)概括化的中介作用，是教學(xué)理論和教學(xué)實(shí)踐以及線上教學(xué)得以互相溝通的橋梁，因此，對教學(xué)模式的探討對于教學(xué)的研究具有重大意義。[5]

二、研究過程

（一）前期準(zhǔn)備—因材施教，重組教學(xué)大綱

根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)差異，對理論教學(xué)研究和實(shí)踐教學(xué)研究兩個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)大綱重組[6]，為《大學(xué)計(jì)算機(jī)》課程的教學(xué)改革奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.理論教學(xué)研究

從教學(xué)研究的角度出發(fā)，梳理計(jì)算思維的科學(xué)內(nèi)涵，完成具體的、典型的計(jì)算思維培養(yǎng)內(nèi)容的抽取、凝練和總結(jié)，進(jìn)行了理論教學(xué)內(nèi)容的重組。對于理工類的專業(yè)側(cè)重問題求解、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)化思維內(nèi)容的講授;對于文科類的專業(yè)側(cè)重信息素養(yǎng)、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)化思維內(nèi)容的講授。針對不同專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，制定了《計(jì)算科學(xué)與計(jì)算思維（數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)）》、《計(jì)算科學(xué)與計(jì)算思維（問題求解與網(wǎng)絡(luò)）》、《計(jì)算科學(xué)與計(jì)算思維進(jìn)階》、《信息素養(yǎng)基礎(chǔ)》、《計(jì)算科學(xué)與信息素養(yǎng)》、《計(jì)算科學(xué)與信息素養(yǎng)進(jìn)階》等多元化的實(shí)施教學(xué)大綱。

2.實(shí)踐教學(xué)研究

從教學(xué)實(shí)施的角度出發(fā)，將典型計(jì)算思維培養(yǎng)方法轉(zhuǎn)化為教學(xué)案例，為高校教師提供具體的教學(xué)載體和教學(xué)方法，完成實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的重組。設(shè)計(jì)“程序構(gòu)造方法”、“復(fù)雜問題求解”、“數(shù)據(jù)分析與處理”、“網(wǎng)絡(luò)組建與管理”、“信息檢索與發(fā)布”、“文字處理”、“文檔編輯”和“文稿PPT編輯”等綜合型實(shí)驗(yàn)。對理工類和文科類專業(yè)，減少了部分理論艱深的部分，加強(qiáng)了理論與實(shí)踐并重的內(nèi)容，提升了對學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。

（二）課堂內(nèi)化—“MOOC+ 翻轉(zhuǎn)課堂”混合教學(xué)模式

加入《“大學(xué)計(jì)算機(jī)”MOOC+SPOCS實(shí)施計(jì)劃》，共同分享MOOC課程資源，并針對本校學(xué)生建設(shè)自己特色的同步SPOCS。[7]通過建立的SPOCS平臺，有效的引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)在線資源，結(jié)合教師的課堂精講、實(shí)驗(yàn)，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。改革傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式，開發(fā)“大班授課、小班研討”教學(xué)模式，提高計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的吸引力和教學(xué)效果，普及課程改革理念、提高任課教師教學(xué)水平。

采用該教學(xué)模式對6個(gè)教學(xué)大班約700余名學(xué)生實(shí)施了“大班授課、小班研討”教學(xué)，與之前的傳統(tǒng)式教學(xué)相比，學(xué)生參與的積極性有了極大的提高，教學(xué)效果也取得了良好成效。在教學(xué)實(shí)施過程中，采用線上線下、課內(nèi)課外結(jié)合式教學(xué)[8]（MOOC+SPOCS+MOODLE+大班授課、小班研討）。線上采用“豐富資源+師生互動+學(xué)生自測”模式，學(xué)生按照教師要求利用線上優(yōu)質(zhì)豐富的資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過便捷有效的師生互動模式為學(xué)生解決一下學(xué)習(xí)上的疑惑，線上的自測練習(xí)可以使學(xué)生清晰明了的了解到自己的學(xué)習(xí)情況，更有助于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。同時(shí)線上又能夠作為線下學(xué)習(xí)的有力補(bǔ)充，為線下學(xué)習(xí)釋放充足的教學(xué)空間。而線下采用“課堂精講+小班研討+應(yīng)用實(shí)驗(yàn)+結(jié)課考核”模式，學(xué)生在教師引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)師生互助混合式學(xué)習(xí)，尤其是在“小班研討”環(huán)節(jié)極大地實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體的目標(biāo)，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)部分鍛煉了學(xué)生的實(shí)操能力。線上線下學(xué)習(xí)內(nèi)容高度契合，各有分工，線上完整精講、細(xì)講知識點(diǎn)、重概念原理和“廣度”學(xué)習(xí)，線下教師部分精講，理清脈絡(luò)，重案例點(diǎn)評和“深度”學(xué)習(xí)。這種模式極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，有效的培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維，同時(shí)也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)成績。小班研討與普通教學(xué)班平均成績對比示意圖如圖1所示。

（三）教學(xué)實(shí)踐—建立基于“MOODLE”線上平臺的“雙項(xiàng)目”任務(wù)驅(qū)動型實(shí)踐教學(xué)

通過實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，是教學(xué)質(zhì)量的重要落腳點(diǎn)和計(jì)算思維能力培養(yǎng)的重要體現(xiàn)。通過線上線下的混合教學(xué)模式，開展研討式、探索式、協(xié)作式的實(shí)踐學(xué)習(xí)活動。[9]積極開展“研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)”和“綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)”，既可以為學(xué)生課外開展探索實(shí)踐提供良好的數(shù)字教學(xué)資源，又可以為學(xué)生課內(nèi)交流和展現(xiàn)成果提供可行的時(shí)間和空間條件。在實(shí)踐教學(xué)中引入“雙項(xiàng)目”的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的科學(xué)思維方式和分析解決問題的實(shí)踐能力。教師以“發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—尋求多種解決方案—比較各種方案的優(yōu)劣”的問題求解驅(qū)動式方法來進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)，訓(xùn)練學(xué)生以正確的思維方式解決問題，同時(shí)學(xué)生在按照上述模式針對另外一個(gè)項(xiàng)目的求解，引導(dǎo)學(xué)生找出盡可能逼近解決實(shí)際問題的求解方法。

1.研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)

從實(shí)踐教學(xué)研究的角度出發(fā)，結(jié)合計(jì)算思維導(dǎo)論課程理論性較強(qiáng)的特點(diǎn)，為使學(xué)生更加深入且直觀感受計(jì)算機(jī)工作原理，以基于流程圖的高級程序語言算法工具raptor，設(shè)計(jì)“程序構(gòu)造方法”和“復(fù)雜問題求解”實(shí)驗(yàn)。

2.綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

從應(yīng)用角度出發(fā)，設(shè)計(jì)“數(shù)據(jù)分析與處理”、“網(wǎng)絡(luò)組建與管理”和“信息檢索與發(fā)布”綜合型實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)庫管理的學(xué)習(xí)更應(yīng)關(guān)注數(shù)據(jù)庫思維的培養(yǎng)，我們的實(shí)驗(yàn)更關(guān)注學(xué)生對結(jié)構(gòu)化查詢語言的理解。為了有效訓(xùn)練學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)思維，我們的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)做了很多新的創(chuàng)新和嘗試，剝離了一些枯燥的理論和概念，用實(shí)際案例模擬網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和管理過程。

（四）課后成效測評反饋—構(gòu)建教/考分離的計(jì)算機(jī)成效測評系統(tǒng)

根據(jù)學(xué)習(xí)者分析和當(dāng)下教學(xué)現(xiàn)狀研究，建立了教/考分離[10]的計(jì)算機(jī)成效測評系統(tǒng)，此系統(tǒng)是集“教學(xué)資源共享”、“教學(xué)互動”、“實(shí)踐（實(shí)驗(yàn)）教學(xué)”、“試題庫”、“自動組卷”、“自動評分”、“實(shí)時(shí)測評系統(tǒng)”等多功能一體的在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。平臺主要功能大致分為網(wǎng)站管理功能、學(xué)習(xí)管理功能、課程管理三大部分，其中課程管理中有靈活、豐富的課程活動：論壇、測驗(yàn)、資源、投票、問卷調(diào)查、作業(yè)等。平臺實(shí)驗(yàn)課程以培養(yǎng)問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的能力為目標(biāo)，從問題的描述、計(jì)算原理和過程展示、算法和程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析與驗(yàn)證等多方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，使學(xué)生具備了分析問題和解決問題的能力。核心功能模塊如表1所示。

在理論教學(xué)中，充分體現(xiàn)了建構(gòu)主義[11]的學(xué)習(xí)理論，強(qiáng)調(diào)過程中學(xué)習(xí)者之間的對話、協(xié)作、互動等社會性互動對個(gè)人及群體意義建構(gòu)的作用。同時(shí)允許師生或?qū)W生彼此間共同思考，合作解決問題，最終實(shí)現(xiàn)集體智慧的碰撞與共享。實(shí)驗(yàn)教學(xué)按不同主題進(jìn)行組織，以計(jì)算思維的應(yīng)用為主，同時(shí)為了拓展學(xué)生視野、照顧不同基礎(chǔ)的學(xué)生，在平臺上提供了精選的訓(xùn)練基本技能的實(shí)驗(yàn)資料和擴(kuò)展知識，供有需要的同學(xué)自學(xué)，助其完善自身的知識結(jié)構(gòu)。平臺實(shí)行教考分離，可使評測數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確與科學(xué)。評測工作將根據(jù)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的基本要求，科學(xué)客觀地評價(jià)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)用能力和思維能力方面的教學(xué)成效[12]。通過評測工作積累的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以對各任課教師課程的開設(shè)質(zhì)量進(jìn)行基于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確分析與科學(xué)評價(jià)，從而促進(jìn)教師根據(jù)評測結(jié)果及時(shí)改進(jìn)課程教學(xué)效果。

三、研究成果

本研究通過詳細(xì)的教學(xué)調(diào)研，認(rèn)真的教學(xué)規(guī)劃，具體的教學(xué)資源開發(fā)和實(shí)施，取得了明顯的教學(xué)效果。首先是《大學(xué)計(jì)算機(jī)》這門課程的上課出勤率，從2017到2018年，同比增加了6.4%到11.7%，如圖2所示?！靶“嗍谡n，大班研討”強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的在課堂教學(xué)中的主體性，學(xué)生一方面能切切實(shí)實(shí)的參與到課堂當(dāng)中，增強(qiáng)學(xué)生的被需要感和自我滿足感，也減少了學(xué)生的缺勤人數(shù)，另一方面，通過這種方式進(jìn)行教學(xué)，提高了教師的教學(xué)效率，可以稱為“高效課堂”。[13]

通過線上線下相結(jié)合，對文理科學(xué)生采用分類分層次教學(xué)的模式，再輔以功能全面且完備的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，參加本次教學(xué)改革的全體學(xué)生《大學(xué)計(jì)算機(jī)》課程的成績都有了進(jìn)步，如圖3所示，各個(gè)學(xué)院學(xué)生的平均成績均有了較為明顯的提高，漲幅在8-12分之間，可以說教學(xué)效果是十分顯著的。

除此之外，課堂教學(xué)模式的這種改變，不僅提高了課堂的教學(xué)效率，更是培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維，教學(xué)改革以來，學(xué)校內(nèi)許多學(xué)生組織和社團(tuán)更傾向于舉辦與計(jì)算機(jī)相關(guān)的競賽或者活動，比如程序設(shè)計(jì)大賽、計(jì)算機(jī)網(wǎng)頁設(shè)計(jì)大賽、多媒體創(chuàng)意大賽等等，而參與其中的學(xué)生數(shù)目也越來越多，這也能從側(cè)面體現(xiàn)出本文闡述的教學(xué)改革方案的研究意義和取得的教學(xué)效果。

四、小結(jié)

教學(xué)研究是高校教學(xué)工作中的重要部分，本文基于“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的前提，以《大學(xué)計(jì)算機(jī)》課程為例，采用分類分層次教學(xué)的研究方法，對理科、文科不同專業(yè)的學(xué)生采取雙任務(wù)驅(qū)動教學(xué)策略，配合“MOOC+SPOCS+翻轉(zhuǎn)課堂”的線上教學(xué)與“大班授課、小班研討”的線下教學(xué)混合式教學(xué)模式，成功且高效地提高了學(xué)生的計(jì)算思維和學(xué)習(xí)水平。同時(shí)理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐并行，在課堂教學(xué)過程中運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位，使學(xué)生在課堂當(dāng)中真正的學(xué)到知識和方法。除此之外，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中設(shè)計(jì)的各類上機(jī)實(shí)驗(yàn)和分層的測試題，充分鍛煉了學(xué)生的動手實(shí)踐和操作能力，也能對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況作出公平的評判。通過上述多種教學(xué)策略進(jìn)行精細(xì)化教學(xué)的創(chuàng)新性教學(xué)改革，教學(xué)效果有了顯著的提升，受到了師生的一致認(rèn)可和歡迎。

隨著社會科學(xué)的不斷發(fā)展，教育的教學(xué)目標(biāo)是隨之動態(tài)變化的，因此教學(xué)研究也是需要不斷更新和探索的，本文的教學(xué)改革方案雖然在一定程度上提高了教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算思維，但還有許多不足之處需要進(jìn)一步研究和探索，歡迎各位專家學(xué)者一起來探討和交流。

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責(zé)任編輯 韓謙