高曉娟，牟莉，張旭風

（西安工程大學計算機科學學院，陜西西安 710048）

近年來，隨著以MOOC 為代表的在線開放課程的迅猛發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂及各種混合教學模式成為高等院校教育教學改革的研究熱點。所謂混合教學模式就是一種“線上”+“線下”的教學，將傳統(tǒng)教學方式的優(yōu)勢和網(wǎng)絡化教學的優(yōu)勢結合起來，既發(fā)揮教師的主導作用，又充分體現(xiàn)學生作為學習主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性，其最終目的是提升絕大多數(shù)學生學習的深度。較之于傳統(tǒng)的教學模式，混合教學模式體現(xiàn)了“以學生為中心”的教育理念，有助于培養(yǎng)未來工程師應該具備的分析能力、實踐能力、創(chuàng)造能力、溝通能力及終身學習的能力。

國內(nèi)已有不少學者對混合教學模式進行了實踐探索：吳寧等[1]將 SPOC、翻轉(zhuǎn)課堂、傳統(tǒng)教學模式進行有機融合，探討了大規(guī)模班級教學環(huán)境下的混合教學。袁利永等[2]提出了以學生工程應用能力培養(yǎng)為導向的多維度混合教學模式，著重討論校企合作教學資源建設、線上線下混合教學、專業(yè)教師與企業(yè)兼職教師合作教學、 課內(nèi)教學與課外拓展相混合等問題。侯申等[3]基于MOOC 和SPOC 構建了一種結合線上和線下學習的混合教學模式，并從課程體系設置、教學設計、教學資源建設等方面闡述如何在計算機基礎教學中實施這種教學模式。張紅梅等[4]結合雨課堂和Educoder 平臺，構建了大學計算機基礎課程的混合教學模式，并根據(jù)雨課堂和Educoder 實訓平臺提供的全過程教學數(shù)據(jù)，及時調(diào)整教學內(nèi)容體系，該混合教學模式實現(xiàn)了師生的多渠道互動，促進了學生綜合能力的提升。王競梅[5]構建了一種基于SPOC 的混合式教學模式，詳細介紹了教學資源建設和教學設計、課堂面授、課后評價等教學過程的設計與實施，并提出了提升混合教學水平的路徑。劉永華等[6]研究了MOOC 與線下TBL 相結合的混合教學模式，提高了學生學習的積極性、主動性，激發(fā)學生的團隊協(xié)作性、創(chuàng)新性。本文在工程教育認證背景下，探討和構建一種適合普通高等院校程序設計類課程的教學模式。

1 工程教育認證背景下程序設計類課程混合教學的必要性

1.1 工程教育認證的要求

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，在國家工業(yè)化進程中，對門類齊全、獨立完整的工業(yè)體系的形成與發(fā)展，具有不可替代的作用。2016 年6 月2 日，中國正式加入《華盛頓協(xié)議》，標志著工程教育認證在我國高等院校的推廣，工程教育認證已成為影響中國教育發(fā)展的重要事件。工程教育認證遵循三個基本理念：以學生為中心、成果導向、持續(xù)改進，這些理念對傳統(tǒng)的教學模式提出了挑戰(zhàn)[7]。2017 年全國教育工作會議工作報告指出，要加快建立以學生為中心的人才培養(yǎng)模式，突出個性化、多樣化的學習和發(fā)展需求，因材施教，促進學習者釋放潛能；按照“自主、合作、探究”學習方式的要求，深化基礎教育教學改革，積極探索新課改革理念多樣化和行之有效的實現(xiàn)形式。

1.2 程序設計類課程教學存在的問題

工程教育認證通用標準強調(diào)培養(yǎng)學生“解決復雜工程問題的能力”。針對這一目標，程序設計類課程作為普通高校計算機類專業(yè)的核心課程，其承擔的主要任務是培養(yǎng)學生的計算思維、算法分析與設計、程序設計與實現(xiàn)以及應用計算機解決實際問題的能力，同時初步培養(yǎng)學生的自主學習能力、團隊合作能力及創(chuàng)新意識。但在實際教學過程中，程序設計類課程教學存在著以下問題。

1）程序設計類課程作為計算機類專業(yè)的學科基礎課程，多為大班教學，學生數(shù)量較多且層次不一。傳統(tǒng)的教學模式使得教師只能在教學過程中采取面向大眾的教學方式，很難做到因材施教與差異化教學，同時也缺乏對學生自主學習能力、團隊協(xié)作能力及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，而翻轉(zhuǎn)課堂模式則難以對學生進行管理，不適宜于大班教學[1]。

2）程序設計類課程主要面向低年級學生開設。大多數(shù)學生，尤其是剛剛入校的新生，對自身的專業(yè)定位比較模糊，對自己的未來發(fā)展沒有明確的規(guī)劃，導致他們?nèi)狈W習的主動性和積極性。再者，受多種因素影響，當前部分學生主動學習的意識和能力不強，學生始終在“被動” 地學習。

3）程序設計類課程的教學內(nèi)容以算法設計為主，使用程序設計語言編程具有很大的靈活性，使得學生在學習時面臨不少困難，尤其是《高級語言程序設計》課程，對一部分剛剛步入大學的學生來說，更是一個全新的知識領域，學生學習起來覺得困難重重。

在這樣的情況下，如何構建一種適合本校學生的混合教學模式，使學生在教學過程中“樂學”“會學”“學會”，體現(xiàn)“以學生為中心”，培養(yǎng)學生的分析能力、實踐能力、創(chuàng)造能力、溝通能力、合作能力及終身學習的能力，從而達到畢業(yè)要求，最終實現(xiàn)培養(yǎng)目標，是值得研究的問題。

2 混合教學設計思路

混合式教學改革應遵循教學的一般規(guī)律，為了充分發(fā)揮線上和線下教學的優(yōu)勢，需要從教學資源、教學活動策略、教學評價體系等方面去設計，并在反饋中不斷調(diào)整，確保教學模式的科學性、系統(tǒng)性和完整性。

2.1 教學資源的開發(fā)

教學資源是教學活動實施的基礎，其質(zhì)量會直接影響教學活動的開展及學習效果?；旌辖虒W模式需要開發(fā)出豐富的信息化教學資源，以作為學生自主學習、自主探究的認知工具、協(xié)作交流工具以及情感體驗與內(nèi)化的工具[8-9]，因此，優(yōu)質(zhì)教學資源的開發(fā)，需在教學系統(tǒng)設計思想的指導下，把握教學碎片化、系統(tǒng)化、情境性、個性化等原則，體現(xiàn)“以學生為中心”的理念，遵循學生的學習特點和心理特點，明確學習目標，激發(fā)學生的學習興趣，調(diào)動學習積極性，使學生在學會知識的同時，培養(yǎng)方法、習慣和技能。

2.1.1 碎片化

學生在線學習時間短而分散，為了突破時間和空間的限制，使學生隨時隨地開展碎片化學習，學習資源的開發(fā)必須要微而精，必須是零散的、片段性的，且具有局部完整性[9]。因此要對教學內(nèi)容進行分割，將系統(tǒng)的教學內(nèi)容碎片化，形成一個個知識點組塊，使學生能夠靈活控制學習時間，在一點一滴地獲取知識的同時，保障持續(xù)的學習興趣，提高學習效率。

2.1.2 系統(tǒng)化

每門課程都具有固定的知識體系，因此，碎片化的知識點資源應該相互獨立又彼此關聯(lián)，體現(xiàn)課程知識體系的系統(tǒng)性[9-10]。教學資源開發(fā)的策劃設計階段，針對具體課程大綱及授課計劃，明確教學目標、融入教學原理；基于組塊理念，將課程內(nèi)容進行歸納和分類，劃分為不同的學習單元，分解教學內(nèi)容；對每個學習單元的知識內(nèi)容進一步細化分解，根據(jù)知識點之間內(nèi)在的邏輯關系，建立知識體系的從屬關系，形成具有一定知識體系主題的知識單元。以形散神不散的組織方式幫助學生實現(xiàn)“零存整取”、構建個性化知識體系。

2.1.3 情境性

教學資源開發(fā)要尊重學生的主體地位，有效引導學生主動尋找解決問題的途徑。針對實際應用的需要，結合學生自身的知識水平，設計與實際應用相關的學業(yè)情境，采用多種情境嵌入方式將新知識呈現(xiàn)出來，增強教學的趣味性，使學生更易于理解和接受教學內(nèi)容，將知識的教學、能力的培養(yǎng)相結合，最大限度地調(diào)動學生學習的興趣，使學生積極主動地參加學習活動。

2.1.4 個性化

教學資源的開發(fā)應體現(xiàn)以人為本、 以學生為核心，滿足大眾學習者的需要，還要力求突出個性化的創(chuàng)新設計。注重學生的個體差異，關注、理解和滿足學生個性化的學習需求，充分發(fā)揮學生的自主性，設計多種學習難度，使學生可以有選擇性地進行學習，實現(xiàn)個性化的教學理念。

以《高級語言程序設計》課程為例，該課程建設了教學視頻、電子課件、習題庫、試題庫、實踐案例庫等多種教學資源，多方位幫助學生開展自主學習，以保證課堂討論的順利實施。為了方便學生利用碎片時間進行學習，應加強開發(fā)微型化、碎片化的教學資源，同時注重知識的系統(tǒng)性，以便于學生更好地理解知識。以應用案例提出問題，引導出相關知識點，激發(fā)學生的學習欲望，使學生在思考中學習，同時培養(yǎng)學生的應用能力。采取在教學視頻、電子課件中嵌入思考題、測試題等措施引導學生思考，突出線上教學的互動性。設計小型探究性實訓項目[2]，以提高學生的學習興趣和創(chuàng)造性思維，促進學生自主、深度學習，體現(xiàn)個性化學習。

2.2 教學活動策略設計

混合教學模式是一種“以學生為中心”的教學模式，參與者包括教師、學生和助教，教師是教學活動的組織者和引導者，是學生自主建構意義的幫助者、促進者。各個教學環(huán)節(jié)都以學生為中心，學生是信息加工的主體、知識意義的主動建構者，是情感體驗與內(nèi)化的主體[8]。助教是教學活動的輔助組織者，主要進行組織討論、集中答疑、學習輔導、作業(yè)批改等教輔工作，協(xié)助教師完成課程的課堂教學和實踐教學?；旌辖虒W模式的教學過程可分為課前自主學習、實體課堂和課后鞏固拓展三個階段[11-12]，分別在線上、線下、線上或線下完成，每個角色在各教學階段所承擔的任務如表1 所示。

2.2.1 課前自主學習階段

程序設計類課程采用Problem Based Learning（PBL）教學法，以學生為中心，以教師為引導，使學生在解決問題中學習，在學習中解決問題。教師通過精心設計與知識點緊密相關的教學案例，提出問題，并發(fā)布學習任務，啟發(fā)學生分析探索，實現(xiàn)知識傳遞與能力培養(yǎng)的有機融合。由于學生的學習基礎和學習能力不同，對新知識的接受能力和掌握程度也不相同，為了體現(xiàn)個性化教學，教師可將學習任務分為必學和選學，并根據(jù)知識點設計難度不同的案例，以滿足不同層次學生的需求。

學生根據(jù)教師發(fā)布的學習任務進行自主學習，通過觀看視頻、電子教案等教學資源，理解課程的基礎知識與基本原理，并嘗試應用理論知識解決問題。對于程序設計類課程來說，大部分不太難懂的語法知識點都可以在這一階段完成學習。在線學習過程中，學生可通過完成測試，檢查學習效果，還可以在開放課程平臺討論交流，提交疑難問題，實現(xiàn)師生互動、生生互動。教師和助教需要安排時間進行在線輔導和答疑，對學生的交流回帖及線上測驗進行評價，及時了解學生對知識點的把握情況，歸納總結存在的問題，開展教學反思，為進一步優(yōu)化實體課堂教學設計提供依據(jù)。

表1 混合教學模式中各角色承擔的任務

2.2.2 實體課堂教學階段

實體課堂教學分為知識點講解和案例討論兩個環(huán)節(jié)。首先，教師根據(jù)學生線上學習情況的反饋，對重點難點知識進行梳理，就共性問題開展課堂討論與答疑； 然后進入案例討論階段，采取“案例分析—知識點解析—編程訓練”的形式，培養(yǎng)學生分析解決問題的能力，在此過程中，學生以小組為單位開展合作探究學習，應用相關知識點解決問題，最終自主完成算法描述及源代碼編寫，并匯報案例的完成情況。通過討論，促進學生自主思考，培養(yǎng)學生的協(xié)作研究、團隊合作和交流表達能力；而教師則主要進行引導，適當加以點撥以輔助學生解決問題，及時對各小組任務完成情況進行點評，提高學生對知識內(nèi)化的深度。

2.2.3 課后鞏固拓展階段

課后鞏固拓展階段的主要任務是對前面所學知識點和技能進一步內(nèi)化，同時對知識點進行拓展深化和應用。教師根據(jù)課堂授課內(nèi)容及學生掌握情況布置課后任務，幫助學生鞏固提升。課后任務可采用拓展案例、編程練習等形式。學生通過完成課后任務加深對知識點的理解；教師通過在線批閱、評價，掌握學生對知識的理解程度，反饋不足之處；學生通過互評作業(yè)拓展思維。在該環(huán)節(jié)，教師可通過安排階段性測驗，督促學生認真復習，提高教學效果。

2.3 課程考核設計

工程教育認證要求要對學生學習過程中的表現(xiàn)進行跟蹤與評估，并通過形成性評價保證課程教學目標的達成。形成性評價是指在課程教學過程中通過各種方式觀察和評價學生的學習狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正或幫扶，幫助學生達成課程目標，并有針對性地改進教學。在混合教學模式下，學生是學習的主體，學生的學習態(tài)度直接影響到教學過程的組織與教學效果，形成性評價可以促進學生自主在線學習，保證教學過程順利推進。針對課程目標設計課程的考核方式、內(nèi)容和評分標準，例如，《高級語言程序設計》課程成績構成如表2 所示。

表2 混合教學中課程成績構成

課程考核主要由在線學習成績、實體課堂成績及期末考試成績組成，其中在線學習成績由五部分組成：線上觀看視頻占5%，學習習慣占5%，作業(yè)及實驗占10%，線上階段測試（主要由選擇題組成）占5%，在線交流占5%；實體課堂成績包括考勤和課堂討論，分別占5%和15%；期末考試占50%。

2.3.1 在線學習

在線學習的主要行為包括觀看視頻等學習資源、完成作業(yè)和階段測試、在線交流等。觀看視頻是混合教學模式最基本的步驟，是整個教學過程順利推進的基礎。為保證學生在每節(jié)課前都能觀看視頻進行學習，而不是為獲取分數(shù)而突擊觀看，特設計了學習習慣評分項。課后完成作業(yè)及實驗，可幫助學生鞏固知識，加深對理論知識的理解及應用。單元測試的主要目的是幫助學生自測對知識點的掌握程度。在線交流能夠加強學生對所學知識的理解，拓寬思路，通過在線交流，提問的學生可以獲取答案，解答的學生因探究、回答別人提問而產(chǎn)生成就感，最終都提升學生對課程的學習興趣和自信心。通過對學生的在線學習行為進行跟蹤，獲取每位學生的學習數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析，并給出評價，以達到督促的目的。

2.3.2 實體課堂表現(xiàn)

實體課堂表現(xiàn)包括學生的出勤情況、課堂討論情況等。通過討論，可以促進學生自主思考，培養(yǎng)學生的協(xié)作研究、 團隊合作和交流表達能力，考核方法應促進學生積極參加課堂討論。討論的成績可以由教師評價和小組內(nèi)部學生自我評價兩部分組成，教師根據(jù)每個小組對知識的理解應用程度、案例完成質(zhì)量、答辯情況等給出總體評價，小組內(nèi)部則根據(jù)每位成員的貢獻將總分進一步細分給每位成員，學生在課堂上的積極踴躍程度可以作為額外獎勵分累加到評價分上。

2.3.3 期末考試

期末考試可采用傳統(tǒng)的筆試或機試。試題設計過程中，要考慮對學生能力的檢測，同時易于呈現(xiàn)對課程教學目標的達成及對畢業(yè)要求的達成。

3 混合教學模式的實施與效果分析

以《高級語言程序設計》課程為例，介紹混合教學模式的實施過程，并對其效果進行分析。

3.1 在線學習環(huán)節(jié)的實施

《高級語言程序設計》 課程教學團隊建立了MOOC 資源并在智慧樹平臺上線運行，學生的在線學習過程就基于該慕課在智慧樹平臺上完成。平臺對學生觀看視頻、完成在線測試、課程問答等在線學習行為有完整的記錄，教師可以從平臺上獲取每位學生的學習行為，通過分析，結合評價規(guī)則，對每位學生每周學習狀況進行評價，并及時推送給學生，以達到督促的目的。教師和助教每天安排時間對學生的線上提問進行解答，并對問題進行統(tǒng)計分析，了解學生對知識的理解和掌握情況，調(diào)整課堂教學內(nèi)容。

3.2 實體課堂的組織

為了彌補學生基礎差或自學能力弱等不足，在實體課堂上教師首先對知識點進行梳理，對難點、重點知識進行深入剖析，解決自學過程中存在的問題，使學生能夠充分理解和掌握基礎知識。然后針對課前設計的案例，組織學生進行討論。

在課堂講授過程中，利用清華大學研發(fā)的智慧教學工具雨課堂與學生形成互動，通過雨課堂在線發(fā)布課程講授內(nèi)容，通過啟用雨課堂的點名功能抽取學生回答問題、設置限時習題等方式促使學生緊跟教師的講課內(nèi)容，調(diào)動學生學習積極性和主動性。

課堂討論環(huán)節(jié)，在對案例進行求解的過程中，學生逐步學會如何用計算機解決實際問題，培養(yǎng)學生的應用能力。為了做到因材施教、體現(xiàn)個性化學習、突出討論和答疑解惑的效果，教師在課前設計了不同難度的案例，并提前一周進行發(fā)布，學生可以選擇適合自己的案例，每4～5 人組成一個協(xié)作小組。課堂討論時，選擇相同案例的討論小組組織在一起，由一位助教負責組織討論，這樣一個教學班級按選擇的案例就被分成了幾個小班，便于組織和管理。每小組由1 人主講本組的研究結果，組內(nèi)其他成員負責補充并回答教師與學生的提問。實體課堂的具體安排可以根據(jù)教師了解到的學生課前自學的情況動態(tài)調(diào)整。

3.3 作業(yè)和實驗環(huán)節(jié)

朔日科技教育測量過程化評價云平臺是一款可用于實現(xiàn)在線作業(yè)、在線實驗及在線考試的無紙化測評系統(tǒng)，具備作業(yè)及實驗任務的發(fā)布、在線提交、 自動批改、 成績統(tǒng)計與分析等功能?！陡呒壵Z言程序設計》課程教學充分利用了這個平臺，讓學生在該平臺上完成作業(yè)和實驗，通過在線調(diào)試和測評，使學生在改錯中提升實踐能力。

教師在線發(fā)布課程作業(yè)和實驗任務，并限定完成時間，同時將成績選項設置為對學生可見，并將提交次數(shù)設置為3 次，學生可以在實驗室或者任何具備網(wǎng)絡環(huán)境的地方完成作業(yè)和實驗并查看成績，學生在完成作業(yè)和實驗的過程中，反復查找錯誤并修正，加深了對理論知識的理解和應用。

教師可在平臺查閱學生完成作業(yè)的時長、提交次數(shù)、成績統(tǒng)計與分析、課程教學目標的達成情況，了解學生的學習過程及對知識的掌握情況，以便在后續(xù)教學過程中及時調(diào)整教學計劃，最終實現(xiàn)課程目標的達成。

3.4 混合教學模式效果分析

依托中國紡織工業(yè)聯(lián)合會高等教育教學改革項目“基于MOOC 的程序設計類課程混合教學模式研究”，將該混合教學模式在西安工程大學計算機科學學院計算機科學與技術專業(yè)2019級學生的《高級語言程序設計》課程教學過程中進行了實踐，普通班已采用混合教學模式，卓越班則采用傳統(tǒng)教學模式。由于計算機科學與技術專業(yè)普通班和計算機科學與技術卓越班由同一教師任課，因此這兩個班級更加具有可比性。從入學成績來說，卓越班的入學成績略高一點。對期末考試成績進行比較分析，如表3 所示。

表3 混合教學模式和傳統(tǒng)教學模式效果對比

比較結果說明，混合教學模式的教學效果更好，學生的編程能力、應用能力、解決問題的能力更強，課程教學目標達成度更高。

項目組還對61 位同學進行了問卷調(diào)查，大多數(shù)學生對混合教學模式比較認可：83.6%的學生認為混合教學模式有助于增強學習興趣，有助于調(diào)動學生學習的積極性和主動性，有助于學生對知識的理解和記憶，能很好地做到理論聯(lián)系實際；78.69%的學生認為該模式有助于培養(yǎng)自主學習能力、 溝通協(xié)作能力和應用能力。同時，有45.9%學生也認為混合教學模式的學習任務較重，少數(shù)學生對混合教學持否定態(tài)度。

4 關于混合教學模式的思考

1）混合式教學模式中，學生課前線上自主學習環(huán)節(jié)尤為重要，學習效果會直接影響實體課堂上啟發(fā)式教學的實施效果。要達到預期學習效果，一方面，教師在制作教學資源時，需要注意知識的碎片化、系統(tǒng)化、趣味化，設計應用情境，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生積極思考。另一方面，需要對學生的課前自主學習進行有效督促，及時跟蹤學生的學習行為，對不學習或者應付學習等狀況要及時糾正，可以考慮在成績分配上適當傾斜，從制度上引導和加強學生對課前自主學習活動的重視。

2）混合教學模式的重中之重是實體課堂的研討過程。教師需要根據(jù)實際情況提前發(fā)布課堂研討題目，在課堂上組織學生進行小組交流討論并進行小組答辯。這一過程是幫助學生進一步內(nèi)化知識的重要過程，因此，在教學中，尤其需要對課堂討論活動進行精確設計。設計的研討題目要具有典型性和綜合性，需要利用幾個任務和題目涉及大部分知識點，并且要具有可討論性和可發(fā)揮性，由此學生可以在教師劃定的一個范圍內(nèi)進行自由思考。此外，還要考慮學生本身的能力水平，設計出難易程度不同的研討題目，以防止有的學生認為自己能力達不到而徹底放棄。為了避免有小組把課題研討任務交給個別學生完成，部分學生“搭順車”的現(xiàn)象，還要在制定評分規(guī)則時加以干預。

3）在混合教學模式的整個實施階段，應該注意及時對課程的實施狀況進行總結。這種總結可在每章節(jié)完成后進行或定期進行。在進行課程總結分析的時候，可以采用多種手段，比如通過網(wǎng)絡教學平臺的統(tǒng)計分析功能或者由助教跟學生溝通交流，及時了解學生的學習情況，分析學生自主學習活動的進展以及存在的問題，總結課堂任務和研討題目的設置是否能夠激發(fā)學生的學習興趣、 課堂教學過程的實施是否按計劃進行、學生對知識點的掌握情況是否達到預期目標等，及時對存在的不足進行調(diào)整和改進。

5 結語

混合教學模式將線上自主學習和線下啟發(fā)式講授、課堂討論有機結合，幫助學生建立了一種全新的學習方式，不僅提升了學生對課程本身的學習興趣，更有助于促進學生在自主學習、獨立思考、協(xié)作研究、交流表達等方面的能力的提升，實現(xiàn)了因材施教、個性化學習，體現(xiàn)了“以學生為中心”的教育理念，取得了良好的教學效果，是未來課堂政策的大勢所趨。