何迎生，王從銀

（吉首大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 吉首 416000）

0 引 言

C 語言程序設(shè)計(jì)是信息類專業(yè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時也是面向全校理工科類專業(yè)大一新生開設(shè)的公共課程，在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力、實(shí)踐動手能力以及算法啟發(fā)等方面具有重要意義。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，通過不斷的研究和探索，先后嘗試過案例式教學(xué)法[1]、慕課教學(xué)法[2]等教學(xué)方法，取得了不錯的效果，歷年的學(xué)科競賽成績是有力的佐證，但能參與學(xué)科競賽的學(xué)生畢竟是少數(shù)，不具備普遍的代表性，而且從考試結(jié)果、課程設(shè)計(jì)等實(shí)際情況來看，學(xué)生的整體水平還不夠，反映出教學(xué)中還存在不少問題，主要表現(xiàn)為以下幾方面。

（1）案例式教學(xué)法在知識的傳授上缺乏系統(tǒng)性和連貫性，案例的設(shè)計(jì)質(zhì)量對教學(xué)質(zhì)量的影響巨大。案例的規(guī)模難于把控，規(guī)模過大涵蓋的知識點(diǎn)過多，難以在有限課堂時間內(nèi)完成，不利于學(xué)生對知識點(diǎn)的整體理解和掌握，規(guī)模過小又導(dǎo)致知識點(diǎn)過于分散，使案例變成了對單個知識點(diǎn)講解的例題，失去了綜合案例教學(xué)的意義。

（2）采用慕課教學(xué)而沒用翻轉(zhuǎn)課堂[3]，慕課價值沒有得到充分體現(xiàn)。雖然采用慕課能夠使學(xué)生利用碎片化時間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，但由于互動較少，教師不容易掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果，所有的知識點(diǎn)無論學(xué)生是否在自主學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握，都必須在課堂教學(xué)中講授一遍，對那些已經(jīng)通過自主學(xué)習(xí)掌握知識點(diǎn)的學(xué)生來說，重復(fù)講授就完全沒有意義了，浪費(fèi)課堂時間，同時也容易影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）學(xué)生只會應(yīng)對考試，不具備綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。由于C 語言課程知識點(diǎn)多且零散，同時教學(xué)學(xué)時較少，而且面向的又是沒有任何專業(yè)基礎(chǔ)的大一新生，為了確保學(xué)生能正常跟上課程節(jié)奏并掌握課程知識，課堂教學(xué)往往只能以講授語法知識和簡單應(yīng)用為主，對C 語言的高級應(yīng)用和解決實(shí)際復(fù)雜應(yīng)用問題的訓(xùn)練幾乎沒有時間涉及，從而導(dǎo)致學(xué)生只會應(yīng)對考試，缺乏靈活應(yīng)用的能力，難以達(dá)成課程的教學(xué)目標(biāo)。

1 開展翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)目標(biāo)與思路

1.1 確定教學(xué)目標(biāo)

C 語言程序設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)、通信、電子等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，對學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)和工程應(yīng)用開發(fā)具有長遠(yuǎn)影響。對絕大多數(shù)第一次接觸程序設(shè)計(jì)類課程的大一新生而言，課程具有較大難度。因此，為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)計(jì)算思維的形成，引入線上線下相結(jié)合，主動學(xué)習(xí)和問題導(dǎo)向的教學(xué)理念，開展基于慕課的C 語言程序設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革十分必要。為實(shí)施好教學(xué)改革，確定教學(xué)目標(biāo)如下：①充分發(fā)揮慕課教學(xué)資源的作用，把課堂教學(xué)與慕課相結(jié)合；②利用碎片化時間完成基礎(chǔ)知識的自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率；③靈活利用課堂教學(xué)時間，引導(dǎo)學(xué)生加深對重點(diǎn)難點(diǎn)知識的理解與應(yīng)用；④以案例為導(dǎo)向，提高課堂教學(xué)效果。

1.2 明確教學(xué)思路

課程采用按知識點(diǎn)難度分級的梯度教學(xué)法[4]，教學(xué)內(nèi)容不是簡單的按章節(jié)劃分，而是按難度劃分，所有知識點(diǎn)按難度劃分為“易，中，難”3個等級，相應(yīng)地把教學(xué)進(jìn)程劃分為3 個階段，第1 階段只講授所有標(biāo)記為“易”的知識點(diǎn)而不涉及另外兩部分內(nèi)容，第2 階段講授難度為“中”的部分，最后講授難度為“難”的部分。

基本過程是首先通過課前任務(wù)單引導(dǎo)學(xué)生利用慕課資源完成自主學(xué)習(xí)，然后根據(jù)課前學(xué)習(xí)情況反饋來確定課堂教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，并結(jié)合慕課內(nèi)容設(shè)計(jì)課堂教學(xué)案例，盡量使課堂教學(xué)內(nèi)容與慕課內(nèi)容保持相關(guān)性與連續(xù)性；接著根據(jù)知識點(diǎn)和教學(xué)用例的特點(diǎn)，采用提問、討論、演示、體驗(yàn)等方式來展開翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程；最后借助在線判題系統(tǒng)利用課后編程題來鞏固和檢驗(yàn)學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度和訓(xùn)練應(yīng)用能力。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)資源設(shè)計(jì)

1）知識樹構(gòu)建。

C 語言程序設(shè)計(jì)這門課程包含的知識點(diǎn)較多，知識點(diǎn)的難易程度跨度較大，入門容易精通難，特別是應(yīng)用它來解決實(shí)際問題更難。在教學(xué)中，無論對于教師或?qū)W生而言，隨著教學(xué)進(jìn)程的推進(jìn)，容易偏離“培養(yǎng)程序設(shè)計(jì)的思維，把C 語言作為解決問題的工具”這一核心教學(xué)目標(biāo)，反而把重心偏離到C 語言的語法基礎(chǔ)知識講解和驗(yàn)證上去了。為此，應(yīng)首先把課程包含的所有知識點(diǎn)劃分出來，組成一棵包含83 個知識點(diǎn)的完整知識樹，然后根據(jù)歷屆學(xué)生對知識點(diǎn)的理解程度為每個知識點(diǎn)標(biāo)記上“易、中、難”三個等級中的一個，最后得到標(biāo)記為“易”的知識點(diǎn)43 個，標(biāo)記為“中”的知識點(diǎn)26 個，標(biāo)記為難的知識點(diǎn)14 個，為后續(xù)按梯度展開教學(xué)做好準(zhǔn)備。

2）任務(wù)單設(shè)計(jì)。

任務(wù)單的作用主要是引導(dǎo)學(xué)生課前利用豐富的慕課、在線自測系統(tǒng)、在線課堂等數(shù)字資源完成自主學(xué)習(xí)，并在規(guī)定的時間內(nèi)反饋個人的學(xué)習(xí)情況。任課教師綜合學(xué)生的反饋信息，從中發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，從而有針對性地組織課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，提高課堂教學(xué)效果。因此，任務(wù)單中主要包括當(dāng)前的學(xué)習(xí)任務(wù)、數(shù)字資源鏈接、個人完成情況、問題反饋等4 個部分。

3）課前自測題設(shè)計(jì)。

課前自測的主要目標(biāo)是檢測學(xué)生對結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法、C 語言基本語法規(guī)則、運(yùn)行環(huán)境、編譯與調(diào)試等基礎(chǔ)知識的掌握情況，不涉及復(fù)雜程序的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。因此，課前自測以判斷、選擇、填空等客觀題型為主，利用超星泛雅平臺提供的課程作業(yè)功能，實(shí)現(xiàn)自動判題和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在沒有顯著加大教師工作量的情況下迅速掌握第一手資料。通過課前自測，任課教師可以較真實(shí)地掌握學(xué)生對課前任務(wù)單所下達(dá)的任務(wù)要求實(shí)際掌握情況，有利于教師有針對性地組織課堂教學(xué)。

4）教學(xué)案例設(shè)計(jì)。

良好的案例設(shè)計(jì)有利于開展問題導(dǎo)向的學(xué)習(xí)過程，在案例中可以涵蓋多個課程知識點(diǎn)，把抽象的知識融入到具體的案例中可以增強(qiáng)課堂趣味性，促使學(xué)生主動思考。學(xué)生圍繞問題展開小組討論，在自主探究中發(fā)現(xiàn)并解決問題，教師作為課堂的組織者和參與者，在學(xué)生遇到問題時參與師生互動，引導(dǎo)學(xué)生向正確的方向思考即可。為了保持案例的一致性、系統(tǒng)性和連貫性，在整個教學(xué)過程中可以圍繞同一個問題設(shè)計(jì)案例，由簡入深，逐漸推進(jìn)，到課程結(jié)束時成為一個完整的項(xiàng)目案例，最終涵蓋課程的所有知識點(diǎn)。

5）課堂教學(xué)過程設(shè)計(jì)。

單一的課堂教學(xué)模式并不一定適合應(yīng)對所有的情況。例如課程剛開始時，由于學(xué)生剛從中學(xué)進(jìn)入大學(xué)，還沒辦法快速擺脫高中階段那種傳統(tǒng)的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方法，如果一開始就完全采用學(xué)生小組討論、相互提問、互助答疑，教師引導(dǎo)、解答、點(diǎn)評、構(gòu)建知識體系這種完全以學(xué)生為主體的全新課堂教學(xué)組織方式，部分學(xué)生是難以適應(yīng)的，因此為了讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)良好的過渡，盡快適應(yīng)大學(xué)的課堂教學(xué)模式，我們可以隨著教學(xué)進(jìn)程的推進(jìn)，由傳統(tǒng)的以教師講授為主的課堂教學(xué)組織方式逐漸過渡到以學(xué)生為主體的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)組織方式，確保課堂教學(xué)效果。

因此課堂教學(xué)過程可以包含知識點(diǎn)講解、案例講解、教師提問、課堂練習(xí)、小組討論、互助答疑、教師答疑、學(xué)生點(diǎn)評等多種環(huán)節(jié)與形式。通過合理的組合，努力營造一個師生“對話式”的教學(xué)場景，活躍課堂氛圍，激發(fā)學(xué)生的主動參與意識。

6）課后自主練習(xí)設(shè)計(jì)。

課后練習(xí)是鞏固課堂教學(xué)成果，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識和技能解決問題能力的必要手段。與課前自測不同，課后練習(xí)不再以檢測學(xué)生對語法知識的掌握程度為出發(fā)點(diǎn)，此時更重要的是引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的知識去解決實(shí)際問題，在應(yīng)用中去加深對知識點(diǎn)的理解，所以主要以編程題為主。毫無疑問，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力是存在個體差異的，有的學(xué)生能很快很輕松地理解并靈活應(yīng)用各個知識點(diǎn)，而有的學(xué)生卻學(xué)得較艱難。為了應(yīng)對這一問題，在設(shè)計(jì)課后自主練習(xí)時，以教學(xué)周為單位，每周發(fā)布3 套練習(xí)題，其中必做基礎(chǔ)題1 套，必做拓展應(yīng)用題1 套，選做提高題1 套，學(xué)生可以根據(jù)自身實(shí)際在規(guī)定的時間內(nèi)有選擇性地完成。為了減輕任課教師的工作量，即時準(zhǔn)確地掌握每個學(xué)生的實(shí)際完成情況，便于教師發(fā)現(xiàn)問題，所有的課后自主練習(xí)題都發(fā)布在PTA 實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺上，利用該平臺提供的豐富資源和優(yōu)質(zhì)服務(wù)，幫助任課教師實(shí)現(xiàn)高效、客觀、便捷的課后自主練習(xí)發(fā)布與管理。

2.2 教學(xué)流程設(shè)計(jì)

基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的相關(guān)理論和實(shí)踐，結(jié)合教師、學(xué)生的實(shí)際情況和C 語言程序設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了如圖1 所示的基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施流程。

C 語言程序設(shè)計(jì)課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施流程基于預(yù)先準(zhǔn)備好的慕課資源和訓(xùn)練題庫，采用“兩段”式教學(xué)，即課堂活動和課后活動兩個階段。課堂活動包括課前檢驗(yàn)、授課和課后檢驗(yàn)。課前檢驗(yàn)的方式包括提問、課堂測驗(yàn)等。課前檢驗(yàn)的目的是確認(rèn)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)對知識的掌握情況，并據(jù)此對授課的內(nèi)容和方式進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)授課內(nèi)容的不同，授課方式可以是小組討論、案例講解、學(xué)生作業(yè)錯誤解析、課堂訓(xùn)練等，其目的是幫助學(xué)生深入理解課程知識、解決學(xué)習(xí)訓(xùn)練中遇到的疑難問題、進(jìn)行知識應(yīng)用能力訓(xùn)練等。課后檢驗(yàn)的方式也可以是課堂提問、課堂測驗(yàn)等，其目的是檢查課堂教學(xué)效果。課后活動由老師在課后完成，包括課后總結(jié)、課后自主學(xué)習(xí)安排和備課等。課后總結(jié)一般在課堂結(jié)束后立即進(jìn)行，主要總結(jié)課堂教學(xué)實(shí)施細(xì)節(jié)、課堂教學(xué)效果以及存在的不足。課后自主學(xué)習(xí)安排一般在授課當(dāng)天完成，主要是發(fā)布下次課之前的自主學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)指導(dǎo)和自主訓(xùn)練題目。備課通常在自主訓(xùn)練截止時間之后、下次課之前進(jìn)行，主要任務(wù)是根據(jù)學(xué)生自主訓(xùn)練中的表現(xiàn)和以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)確定下次課堂的教學(xué)內(nèi)容，選取課堂教學(xué)需要的案例、提問題目、測驗(yàn)題目、討論話題等素材[5]。

圖1 基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施流程

3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施情況與效果

從2017 年開始小范圍的實(shí)施了C 語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革試點(diǎn)，2017 年選擇了2017 計(jì)科1 班、2017 計(jì)科2 班兩個班作為試點(diǎn)班級，2018 年選擇了2018 計(jì)科1 班、2018 計(jì)科2 班、2018 大數(shù)據(jù)3 個班作為試點(diǎn)班級。

期末考試成績是反映學(xué)生對知識掌握情況的最直接指標(biāo)，為了了解基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式實(shí)施效果，以上述5 個班級和我校信息科學(xué)與工程學(xué)院同年級各專業(yè)未采用新模式的平行班級期末考試成績數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行對比，驗(yàn)證教學(xué)改革效果。

3.1 同年級試點(diǎn)和非試點(diǎn)班期末考試成績對比

圖2 列出的是2017—2018 第一學(xué)期參與改革試點(diǎn)的計(jì)科班與本學(xué)院其他沒有參與試點(diǎn)的平行班級成績情況。由圖2 可見，參與教改的計(jì)科班成績在平均分和及格率上都比其他采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的平行班級略高。由圖3 可見，參與教改的計(jì)科班和大數(shù)據(jù)班成績在平均分和及格率上與其他非試點(diǎn)班級相比優(yōu)勢明顯。

圖2 2017 級試點(diǎn)與非試點(diǎn)班級成績對比

圖3 2018 級試點(diǎn)與非試點(diǎn)班級成績對比

3.2 同專業(yè)連續(xù)3 屆試點(diǎn)與非試點(diǎn)班期末考試成績對比

圖4 顯示了同一專業(yè)連續(xù)3 屆學(xué)生期末成績平均分和及格率的情況。2016 級計(jì)科班尚未實(shí)施教改，2017 級計(jì)科班和2018 計(jì)科班參與了教改，由圖4 可見，在實(shí)施了教改之后，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績在逐年提高。

圖4 2016 計(jì)科、2017 計(jì)科、2018 計(jì)科期末成績對比

4 結(jié) 語

吉首大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院通過對C 語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革實(shí)踐表明，采用基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改變了以往傳統(tǒng)的被動學(xué)習(xí)模式，充分利用了學(xué)生課外碎片化時間，提高了學(xué)習(xí)效率，同時也更為有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。對比傳統(tǒng)教學(xué)模式，采用翻轉(zhuǎn)課堂后，學(xué)生成績有了顯著的提高，取得了預(yù)期的效果。為進(jìn)一步提高教學(xué)效果，努力做到因材施教，下一步應(yīng)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，做好課前預(yù)習(xí)情況和課后自主練習(xí)結(jié)果的信息反饋與分析工作，根據(jù)反饋信息來明確學(xué)生的個體差異，然后按照學(xué)生的實(shí)際情況合理地安排學(xué)習(xí)任務(wù)，任課教師應(yīng)借助這些分析結(jié)果來組織課堂教學(xué)內(nèi)容，合理地選擇符合學(xué)生實(shí)際情況的教學(xué)方法。