徐志佳

（1.華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

1 引言

隨著工業(yè)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，具備良好的信息素養(yǎng)已經(jīng)成為信息社會對非計算機(jī)類工科學(xué)生的一項基本要求。在此背景下，作為提升非計算機(jī)類學(xué)生信息處理能力的重要途徑，C++程序設(shè)計基礎(chǔ)逐漸成為工科類院校的一門必修課程。同時，在當(dāng)前新冠疫情不斷反復(fù)的情況下，教學(xué)活動經(jīng)常被迫進(jìn)行線上線下切換，導(dǎo)致學(xué)習(xí)空間頻繁改變；各種新技術(shù)雖然被大范圍應(yīng)用到課程教學(xué)過程中，但傳統(tǒng)教學(xué)模式并未因此快速更新迭代。因此，建立穩(wěn)定的學(xué)習(xí)空間，充分利用各類新技術(shù)、實現(xiàn)線上線下教學(xué)模式的深度混合，從而保證并提升C++程序設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量，已成為廣大程序設(shè)計語言類教育工作者正在研究的熱點問題之一。

2 相關(guān)理論

2.1 學(xué)習(xí)空間

學(xué)習(xí)空間又稱為“個人學(xué)習(xí)空間”(Personal Learning Space,PLS)，是在數(shù)字化教育環(huán)境建設(shè)的背景下，用于協(xié)調(diào)教與學(xué)的第三方空間[1]。該空間既包括物理空間（如教室），又包括虛擬空間（如線上課堂），是一種連接他人指導(dǎo)與自主學(xué)習(xí)的“中間結(jié)構(gòu)”[2]。學(xué)習(xí)空間可以由學(xué)習(xí)者控制，允許學(xué)習(xí)者在任何設(shè)備上以任何形式接入時都可以獲得持續(xù)的服務(wù)，可以獲取隨時、隨地、按需學(xué)習(xí)的機(jī)會[1]。

廣義的學(xué)習(xí)空間包括學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)、在線教育平臺等專門為教育設(shè)計的虛擬空間，也包括QQ、微信、博客等各種能夠提供空間服務(wù)的社會化軟件與平臺；狹義的學(xué)習(xí)空間僅指專門為在線教學(xué)與學(xué)習(xí)服務(wù)的虛擬空間[3]。

2.2 混合教學(xué)

混合教學(xué)(Blending Learning)的目標(biāo)是把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢和e-Learning(即數(shù)字化或網(wǎng)絡(luò)化)的優(yōu)勢相結(jié)合，使其互為補(bǔ)充，以便學(xué)生獲得最佳的學(xué)習(xí)效果[4]?；旌辖虒W(xué)隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”教育應(yīng)用的深入而發(fā)展，包括教學(xué)空間混合、教學(xué)時間混合、教學(xué)模式混合和教學(xué)評價混合等多種方式。當(dāng)前，國內(nèi)混合式教學(xué)已經(jīng)從早期側(cè)重對教學(xué)模式和教學(xué)時間混合的探索，發(fā)展到對空間、時間、模式和評價等多維度進(jìn)行混合的階段，并呈現(xiàn)出信息化、數(shù)字化和智能化發(fā)展趨勢[5]。

3 多維空間協(xié)同的混合教學(xué)模式設(shè)計與實施

3.1 課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

華南理工大學(xué)非計算機(jī)類工科專業(yè)在大一第二學(xué)期開設(shè)C++程序設(shè)計基礎(chǔ)課程，總計40學(xué)時。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，其中95.8%的學(xué)生沒有C++程序設(shè)計語言的基礎(chǔ)，而且沒有其他程序設(shè)計語言類的先導(dǎo)課程。課程教學(xué)現(xiàn)狀及問題如下：

（1）課程理論性較強(qiáng)。C++程序設(shè)計語言概念復(fù)雜、規(guī)則繁多、內(nèi)容抽象、學(xué)習(xí)枯燥[6]。如果采用的教學(xué)模式不當(dāng)，往往難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，甚至使部分學(xué)生對自身專業(yè)產(chǎn)生懷疑，并萌生退意[7,8]。

（2）理論與實踐課時嚴(yán)重失衡。近年來，課程的課時從64被壓縮到了40，其中，實驗課時僅為8學(xué)時。在此背景下，教師往往被迫繼續(xù)采用傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)模式[9]，以便完成教學(xué)任務(wù)；而學(xué)生則被迫“埋頭苦記”，缺乏深入思考與理解。顯然，這與C++程序設(shè)計基礎(chǔ)課程實踐性強(qiáng)的特點是相悖的，使得課程教學(xué)質(zhì)量難以保證。

（3）教學(xué)活動經(jīng)常被迫進(jìn)行線上線下切換。由于新冠疫情的反復(fù)，課程教學(xué)經(jīng)常被從線下切換到線上。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于線上課程“只聞其聲、不見其人”，教師對線上課程的真實狀況難以準(zhǔn)確把握，學(xué)生的注意力則容易分散。

（4）學(xué)生的整體學(xué)習(xí)任務(wù)較重。在課程開設(shè)期間，學(xué)生平均每天10.4節(jié)課，其中微積分、概率論、畫法幾何等6門課程的任務(wù)較重。因此，課程教學(xué)需要與其他課程競爭學(xué)生的時間投入。

3.2 教學(xué)模式改革方案設(shè)計

根據(jù)課程教學(xué)現(xiàn)狀，多維空間協(xié)同的C++程序設(shè)計基礎(chǔ)混合教學(xué)模式改革方案如圖1所示。該模式結(jié)合智慧教學(xué)工具（長江雨課堂[10,11]）和社會化軟件與平臺（騰訊課堂和QQ），構(gòu)建思維學(xué)習(xí)空間，并在學(xué)習(xí)空間協(xié)同的基礎(chǔ)上，開展混合教學(xué)，使學(xué)生在課前、課中和課后3個教學(xué)環(huán)節(jié)中逐漸從初級認(rèn)知向高級認(rèn)知過渡；并通過在課前、課中和課后實現(xiàn)全程實踐，破解課程理論與實踐課時嚴(yán)重失衡的結(jié)構(gòu)性矛盾，使主動學(xué)習(xí)成為學(xué)生學(xué)習(xí)的主要方式。

圖1 多維空間協(xié)同的C++程序設(shè)計基礎(chǔ)混合課堂教學(xué)模式改革方案

該教學(xué)模式的實施依賴于自建的教學(xué)資源，包括預(yù)習(xí)資源庫、授課資源庫和課后資源庫。預(yù)習(xí)資源庫包括各章節(jié)的PPT預(yù)習(xí)課件和講稿，每一份課件都包含微課視頻、思維導(dǎo)圖和若干預(yù)習(xí)題。授課資源庫包括各章節(jié)的PPT授課課件，每一份課件都包含思維導(dǎo)圖、適量的復(fù)述題、討論題、課堂練習(xí)題和示范題。課后資源庫包括同步練習(xí)題庫、綜合練習(xí)題庫、實驗練習(xí)題庫和項目練習(xí)題庫。自建的教學(xué)資源存儲于長江雨課堂的課件庫和網(wǎng)盤中。

3.3 多維學(xué)習(xí)空間構(gòu)建

新的教學(xué)模式首先構(gòu)建四維協(xié)同學(xué)習(xí)空間：離線預(yù)習(xí)空間、混合授課空間、離線復(fù)習(xí)空間和實時互動空間。

離線預(yù)習(xí)空間依托長江雨課堂搭建。長江雨課堂平臺具有豐富的學(xué)情分析、作業(yè)批改等功能。教師發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容之后，可以在長江雨課堂查看學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，并進(jìn)行作業(yè)的批改。

混合授課空間包括線上授課空間和線下授課空間，以便應(yīng)對教學(xué)活動在線上線下頻繁切換的問題。其中，線上授課空間由騰訊課堂和長江雨課堂組成。騰訊課堂穩(wěn)定性好，可以保證授課質(zhì)量。長江雨課堂能夠隨機(jī)點名，結(jié)合騰訊課堂的舉手功能，可以保證課堂的實時互動。線下授課空間由長江雨課堂和實體課堂組成，通過長江雨課堂記錄教學(xué)活動，開展課堂互動。

離線復(fù)習(xí)空間依托長江雨課堂和騰訊課堂搭建。教師通過長江雨課堂發(fā)布復(fù)習(xí)課件和作業(yè)，并進(jìn)行作業(yè)批改。騰訊課堂具有課程回放功能，學(xué)生可以反復(fù)復(fù)習(xí)課堂授課的內(nèi)容。

實時互動空間采用QQ平臺搭建。通過建立QQ群，構(gòu)建“師—生”/“生—生”互助協(xié)作的互動空間。QQ群具有“隨時隨地”的實時性優(yōu)勢，可以全天候開展討論交流和答疑。

由于預(yù)習(xí)空間、授課空間和復(fù)習(xí)空間中的教學(xué)內(nèi)容在長江雨課堂和騰訊課堂中都得到了保存，可以被學(xué)生反復(fù)學(xué)習(xí)，其與互動空間一起，將課程的教與學(xué)從課堂延伸到了課外。同時，這有利于差異化學(xué)習(xí)的實現(xiàn)：預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)空間中各類教學(xué)內(nèi)容的難度存在差異，學(xué)生可以根據(jù)目標(biāo)選擇適合自己的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，有利于保持其課程學(xué)習(xí)的信心和積極性。

3.4 混合教學(xué)模式實施

教師在預(yù)習(xí)空間中組織課前預(yù)習(xí)：通過長江雨課堂提前一周將預(yù)習(xí)內(nèi)容推送給學(xué)生，并設(shè)置截止時間，增加其緊迫感。學(xué)生收到預(yù)習(xí)通知后再預(yù)習(xí)空間中進(jìn)行預(yù)習(xí)，其任務(wù)是觀看微課視頻、完成預(yù)習(xí)題。

基于學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，教師在授課空間中的主要教學(xué)活動是重/難點講解、示范/演示、小組討論、實際演練等，以鞏固學(xué)生的課前預(yù)習(xí)效果，并提升其理解、應(yīng)用、分析和評價能力。學(xué)生掃碼登錄長江雨課堂之后，教師通過長江雨課堂的隨機(jī)點名功能，讓學(xué)生復(fù)述預(yù)習(xí)階段學(xué)習(xí)的各類知識點；并隨機(jī)點名其他學(xué)生對復(fù)述內(nèi)容進(jìn)行評價。然后，教師通過長江雨課堂組織各小組對預(yù)習(xí)中設(shè)置的思考題進(jìn)行討論。隨后，教師通過長江雨課堂向?qū)W生推送適量的課堂練習(xí)。在教學(xué)過程中，教師適時引導(dǎo)、點評，并根據(jù)情況通過黑板板書、現(xiàn)場演示等方式，對知識點偏離情況和重/難點內(nèi)容進(jìn)行深入剖析。

課后，教師根據(jù)授課情況在復(fù)習(xí)空間中設(shè)置課后練習(xí)，包括同步練習(xí)、綜合練習(xí)、實驗練習(xí)和項目練習(xí)。各類練習(xí)依據(jù)教學(xué)進(jìn)程適時、適量發(fā)布。其中，同步練習(xí)與教學(xué)單元配套，教學(xué)單元完成之后即可通過長江雨課堂推送。綜合練習(xí)以一章為單位，每一章教學(xué)內(nèi)容完成之后再進(jìn)行推送。實驗練習(xí)以教學(xué)周為單位，與實驗課時一致；但在實驗開始前一周即通過長江雨課堂推送給學(xué)生，實驗課之前，學(xué)生將程序代碼和運行結(jié)果截圖上傳到長江雨課堂；實驗課堂上主要進(jìn)行程序講解。項目練習(xí)用于提升學(xué)生的創(chuàng)造力，包括萬年歷、通訊錄管理系統(tǒng)、貪吃蛇等15個項目。學(xué)期初，教師通過長江雨課堂讓每個小組選擇一個項目。每當(dāng)學(xué)生具備一定的能力，如學(xué)會了函數(shù)，教師即通過長江雨課堂發(fā)布項目任務(wù)，讓各小組完成所選項目的某些功能，如完成貪吃蛇程序的函數(shù)調(diào)用。課程教學(xué)全部完成之后，各小組在課堂上依次進(jìn)行項目情況匯報。

在預(yù)習(xí)空間和復(fù)習(xí)空間中，教師隨時查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并進(jìn)行各類作業(yè)批改和學(xué)情分析。進(jìn)而，教師在QQ群互動空間中適時督促學(xué)生完成課程預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，并適時分享講義、教材、課件等，組織答疑與討論，引導(dǎo)生生互動。

課程的考核方式為：期末考試成績占比70%，線上預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)占比10%，課堂表現(xiàn)占比5%，項目練習(xí)占比5%，上機(jī)實驗占比10%。

4 改革實踐效果

由于在課前、課中和課后所有的教學(xué)活動中都包含實踐環(huán)節(jié)，新的教學(xué)模式解決了C++程序設(shè)計基礎(chǔ)課程理論與實踐課時嚴(yán)重失衡的結(jié)構(gòu)性矛盾。課程結(jié)束之后，對教學(xué)班進(jìn)行問卷調(diào)查表明：①通過預(yù)習(xí)空間，學(xué)生建立并強(qiáng)化了預(yù)習(xí)行為，普遍反映能更好地跟上上課節(jié)奏；②授課空間中安排的知識點復(fù)述和大量互動，學(xué)生普遍反映其預(yù)習(xí)和聽課行為被強(qiáng)化；③項目練習(xí)增強(qiáng)了課程的趣味性，并使學(xué)生認(rèn)識到了課程的實用性；④學(xué)生普遍認(rèn)為自身的協(xié)作能力、自學(xué)能力和滿足感得到了提升，并對整個學(xué)習(xí)過程滿意。

更進(jìn)一步，對華南理工大學(xué)安全工程專業(yè)連續(xù)兩屆教學(xué)班的考試成績分布情況（圖2）進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)：采用多維空間協(xié)同的混合教學(xué)模式之后，學(xué)生的卷面不及格率顯著下降，由31.8%降為2.6%；同時，高分率（大于等于80分的學(xué)生占班級總?cè)藬?shù)的比）顯著提升，由31.1%上升到74.4%。

圖2 安全工程專業(yè)連續(xù)兩屆教學(xué)班的考試成績分布情況對比

5 結(jié)語

華南理工大學(xué)的教學(xué)改革表明，采用多維空間協(xié)同的混合教學(xué)模式教學(xué)，能夠有效應(yīng)對C++程序設(shè)計基礎(chǔ)課程課時壓縮、理論實踐課時比例失衡、教學(xué)活動線上線下頻繁切換等問題。通過四維學(xué)習(xí)空間的構(gòu)建與協(xié)同，課程教學(xué)成功地從課堂延伸到了課外，有助于學(xué)生利用碎片化時間開展課程學(xué)習(xí)；混合式教學(xué)提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，增強(qiáng)了學(xué)生的中心地位。該教學(xué)模式的實施效果良好，有望為非計算機(jī)類大一工科學(xué)生的C++程序設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)提供參考。