基于在線網(wǎng)絡教學平臺的程序設計課程混合學習模式及實踐

郭小薈，梁 銀，杜 明

（江蘇師范大學 智慧教育學院，江蘇 徐州 221116）

0 引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”就是把互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果與經(jīng)濟社會各領域進行深度融合，推進技術進步、效率提升和組織變革，提升實體經(jīng)濟創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的、以互聯(lián)網(wǎng)為基礎設施和創(chuàng)新要素的經(jīng)濟社會發(fā)展形態(tài)[1]。如何利用互聯(lián)網(wǎng)+的發(fā)展成果，推進傳統(tǒng)的教學模式創(chuàng)新，提高學習者的學習效果，就成為教育工作者一個重要的研究課題。

混合式學習就是把傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和E-learning（即數(shù)字化或網(wǎng)絡化學習）的優(yōu)勢結合起來，既要發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又要充分體現(xiàn)學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性[2]。混合學習在形式上是在線學習與面對面學習的混合，深層次上包括不同教學模式、學習環(huán)境和學習方式的混合[3]。在實際的教學過程中，教師應該結合專業(yè)培養(yǎng)目標的需要和課程內容的特點，實現(xiàn)對混合式學習靈活且恰如其分的設計[4]。

程序設計課程是計算機專業(yè)學生重要的基礎課程，程序設計能力是計算機專業(yè)人員，特別是軟件工作者的重要專業(yè)基礎能力。這類課程的實踐性和應用性非常強，在教學中，應該針對工程教育的要求，以概念運用能力的培養(yǎng)為中心，提高學生的實際程序設計能力。有學校在程序設計課程教學方面進行了探索實踐，取得了一定的效果，但是還存在著學生學習過程無法監(jiān)控、教學平臺有的功能不能滿足教學需求等問題[5]，因此需要在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的契機下，探索出一種更為高效的程序設計課程教學模式。

1 基于在線網(wǎng)絡教學平臺的程序設計課程混合學習模式

基于系統(tǒng)性原則、社會性原則和主動性原則[6]，在綜合研究國內外基于混合學習模式的基礎上，結合程序設計課程的特點，設計如下基于在線網(wǎng)絡教學平臺的程序設計課程混合學習模式，如圖1所示。

該混合學習模式主要由3部分構成：混合學習前期準備、混合學習實施、混合學習評價，其中，混合學習前期準備是基礎，混合學習實施是核心，混合學習評價是補充。這3個部分形成一個循環(huán)，構成一個開放的、動態(tài)的系統(tǒng)。

混合學習前期準備的主要工作包括對學習對象和學習內容的分析、對在線學習平臺的分析與選擇以及對混合學習資源的建設，這部分工作主要由教師團隊完成。

圖1 基于在線網(wǎng)絡教學平臺的程序設計課程混合學習模式

混合學習實施由線上學習和線下學習構成，參與對象是學生和教師，主要環(huán)節(jié)包括網(wǎng)絡學習、課堂學習、上機實踐學習和競賽學習，每一個環(huán)節(jié)的設計都針對提高學生的實際編程能力，其中，網(wǎng)絡學習、上機實踐學習和競賽學習都圍繞在線學習平臺展開，以學生為主體，由教師指導支持。教師在學習平臺上發(fā)布學習視頻、作業(yè)、實驗內容，組織競賽，學生在平臺上觀看視頻，完成編程題目并提交，參加競賽。系統(tǒng)自動記錄學生的學習情況，在線自動評判學生提交的程序，并給出對程序的全面分析。

課堂學習在傳統(tǒng)的多媒體教室中進行。教學活動以教師為主導，以學生為主體，結合在線平臺中系統(tǒng)記錄的學生學習狀況，圍繞項目實例開展。實施過程中教師與學生之間、學生之間、教師之間可以通過各種方式進行交互溝通，形成良好的反饋，促進混合學習更好地進行。

混合學習評價主要包括學生對課程資源的評價、對學生學習的過程性評價和對學生學習的總結性評價。根據(jù)評價的結果，可以繼續(xù)深化認知學習對象，加強學習平臺和學習資源的建設，從而不斷地提高混合學習的效果，持續(xù)推進課程的建設。

2 Java程序設計課程混合學習模式應用實踐

由于Java語言的跨平臺特性突出，Java語言的學習者越來越多。連續(xù)3年，Java在編程語言排行榜上始終名列前茅。許多高校的計算機類專業(yè)都開設了Java程序設計課程，江蘇師范大學科文學院計算機專業(yè)將Java程序設計設置為重要的專業(yè)基礎課。課題組選擇江蘇師范大學科文學院計算機專業(yè)2017級的49名學生作為實踐對象，開展基于在線網(wǎng)絡教學平臺的混合學習模式應用實踐。

2.1 混合學習前期準備

1）對學習對象和學習內容的分析。

實踐對象是獨立學院的大一學生，基本上沒有程序設計的基礎。剛進入大學校門，大部分學生能夠保留高中時的學習習慣，對于互聯(lián)網(wǎng)、微信、QQ等工具都可以熟練運用，對于大學學習生涯的第一門專業(yè)基礎課有較大的好奇心和求知欲。當然，也存在部分學生錄取專業(yè)和報考專業(yè)不一致，對于本專業(yè)的學習持消極態(tài)度的情況。

Java程序設計課程的學習內容包括基礎篇、高級篇、綜合項目實踐3方面?；A篇的教學內容有Java入門、Java編程基礎、數(shù)組和字符串、面向對象基礎、面向對象進階等內容；高級篇的教學內容有常用類庫、異常處理、圖形用戶界面、多線程編程、Java數(shù)據(jù)庫操作、I/O流與文件處理等內容；綜合項目實踐則是給出一些適當規(guī)模的綜合實踐項目課題，這些實踐項目帶有一定的創(chuàng)新性質。這門課程的學習情況會影響后續(xù)課程如數(shù)據(jù)結構（Java語言版）、JSP編程、Android手機程序設計的學習。

2）對在線學習平臺的分析與選擇。

目前，在線網(wǎng)絡輔助教學平臺有很多[7]，但是開放、易用、經(jīng)濟并且適合程序設計課程的在線教學平臺確實很少。通過對各種教學平臺的分析和對比，本次教學實踐采用CourseGrading（簡稱CG）程序設計實踐教學與競賽平臺[8]。CG是北京航空航天大學研發(fā)的在線教學輔助平臺，是一個一站式全自動化交互學習平臺，融合課程管理、代碼自動評判和抄襲檢測，能夠促進學生主動學習和互相交流，提高實踐環(huán)節(jié)教學質量，是當前最具深度、最易安裝維護、性能最好的程序設計教學輔助平臺，目前免費開放給國內高校使用。

3）混合學習資源的建設。

混合式學習資源的建設包括硬件建設、軟件建設、教學內容建設3部分。

（1）硬件建設。學校方面：要建設好能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的多媒體教室和機房，可以安裝部署在線網(wǎng)絡學習平臺的服務器等；學生方面：需要有可接入互聯(lián)網(wǎng)的各種移動終端設備，如筆記本電腦、手機等。硬件方面的建設比較簡單，參與本研究的學校和學生都能夠滿足這方面的要求。

（2）軟件建設。軟件建設方面的工作包括學院多媒體教室、機房中相關軟件的安裝，CG在線網(wǎng)絡教學平臺的安裝部署。

（3）教學內容建設。在混合學習前期階段，教師團隊根據(jù)課程安排，優(yōu)先建設好Java程序設計課程基礎部分的章節(jié)學習資源，如視頻、作業(yè)、實驗內容等；隨著課程的不斷進行，結合混合學習實施的反饋情況，再繼續(xù)深入建設。

2.2 混合學習實施

混合學習實施主要包括網(wǎng)絡學習、課堂學習、上機實踐學習和競賽學習4個學習環(huán)節(jié)。為了有效地完成這4個環(huán)節(jié)，需進行以下4方面工作。

1）混合學習教學內容的深化設計。

圍繞一條主線：Java程序設計課程是專業(yè)基礎課，它的學習對后續(xù)課程的學習有著重要的推動作用。因此，對于Java程序設計課程的全部教學內容，圍繞Java基礎→面向對象的思想→Java類庫的使用→數(shù)據(jù)結構→Java數(shù)據(jù)庫編程→JSP編程→Android開發(fā)這條主線，設計教學內容，力求切合實際，盡量縮小畢業(yè)生與企業(yè)界人才需求之間的差距。

教學內容遞進：每一個章節(jié)如網(wǎng)絡學習→課堂學習→上機實踐→競賽學習方面的內容，是一個遞進、螺旋式上升的教學實踐內容。每一個章節(jié)，每一個學習環(huán)節(jié)的內容都要精心設計：哪些要通過網(wǎng)絡視頻學習，哪些要利用課堂講解，哪些需要通過上機實踐來提高，哪些需要通過競賽來促進。這對教師及其駕馭課堂的能力提出了較高的要求。例如，循環(huán)結構一節(jié)的教學內容可以進行如下設計（見表1）。

具體進行混合學習教學活動時，教師可以根據(jù)教學內容的實際情況、學生網(wǎng)絡學習情況或者其他方面交流反饋情況，進行適當?shù)娜∩?。例如，Java數(shù)據(jù)庫操作這一章的學習內容不方便組織競賽，就沒有進行競賽學習。

表1 循環(huán)結構教學內容設計

教學內容生動：具體到每一個知識點，尤其是難點的學習，教學內容要盡量結合學生的生活、環(huán)境進行精心準備。例如，講選擇結構時，結合網(wǎng)上關于10月24日程序媛/程序猿節(jié)的內容進行講解，可以起到事半功倍的效果，同時為將來學習異常處理部分的內容作準備；講解遞歸的原理和應用時，結合學院統(tǒng)計參加紅絲帶“防艾”夜跑活動人員的事情說明遞歸的原理；講到利用面向對象的思想進行類的設計時，以大學校園里常見的自動售貨機為例，說明類的設計過程。

2）混合學習教學活動的組織。

Java程序設計的教學內容設計完成后，就需要根據(jù)教學內容的特點展開混合學習教學活動，主要采用以個體學習為主、以小組學習為主、個體學習和小組學習相結合的方式進行。

（1）個體學習為主。對于Java程序設計課程基礎篇教學內容的學習，強調以個體學習為主，要求每個學生都要獨立自主地完成所有要求的學習內容。

課前，向所有學生強調觀看視頻的重要性，要求每個學生都要各自觀看視屏、完成視屏上要求的作業(yè)；課堂上，教師就不再花時間講解語法知識點，而是以解決問題為主，根據(jù)學生提出的問題，組織講解，或者讓學生講解，或者以項目實例為中心，進行講解。要求每一個學生獨立完成在平臺上布置的作業(yè)；上機實踐課認真完成布置的實驗內容；參加平臺上組織的競賽，以賽促學。

（2）個體學習和小組學習相結合。對于Java程序設計高級篇中教學內容的學習，采取個體學習和小組學習相結合的方式。例如，學習到集合這一節(jié)時，對于集合的基本概念、常見的接口與實現(xiàn)類等方面的內容，要求每個學生都必須獨立完成相關的學習內容。至于這一節(jié)中布置的實驗內容“設計一個購物車程序”，就要求學生以小組的形式完成，每個小組由2～3名學生組成。小組中的成員在這個較難的題目完成過程中，一起討論，分工協(xié)作，達到學習的目標。

（3）小組學習為主。學習完Java程序設計課程的所有章節(jié)后，會要求學生完成一個實際的綜合實踐項目，以達到訓練和提高學生綜合實踐能力的目的，盡可能縮小學生與企業(yè)界對于人才需求之間的差距。

對于綜合實踐項目的教學，以小組學習為主。參與本課程的學生自主組成若干小組，每個小組5～6人。小組成員推舉出一名組長，由組長組織各位成員進行學習、討論和研究，要求小組在一周的時間內完成所選擇的綜合實踐項目，教師在課堂上組織每個小組進行成果的展示和答辯。

3）混合學習教學反饋和干預。

在混合學習實施的各個環(huán)節(jié)，教師和學生之間可以充分進行同步或者異步交流。

對于學生在課堂上提出的問題，教師要組織學生討論并當堂解決；對于學生在教學平臺、QQ或者微信上提出的問題，教師要盡可能馬上回復，最遲在當天必須給學生回復。

教師及時檢查學生平臺上的作業(yè)完成情況并進行總結，對于都出現(xiàn)的常見問題，除了要在課堂上統(tǒng)一進行解答之外，還要錄制微課視頻，上傳到教學平臺。

對于個別學生出現(xiàn)的不常見問題，教師進行單獨講解；對于自主學習能力強、對編程特別感興趣的學生，引導他們繼續(xù)深入學習；對于一些學習能力弱，編程能力稍弱但還愿意學習編程的學生，給予更多的鼓勵和指導；對于不愿意學習編程的學生，除了進行鼓勵外，還要聯(lián)系學院的輔導員，對他們提出轉專業(yè)的建議；對于不能按系統(tǒng)上要求的時間提交作業(yè)的學生予以批評，并且對該次作業(yè)的成績以0分計算。

4）混合學習教學考核。

對于Java程序設計課程的考核，可以進行以下3方面的改變。

（1）考核內容從傳統(tǒng)的以語法知識為主轉變?yōu)橐跃幊棠芰橹鳌?/p>

（2）考核方式從傳統(tǒng)的閉卷筆試轉變?yōu)樯蠙C考試，由教學平臺在線自動評判。

（3）考核成績由平時的考勤成績（10%）+平臺上完成作業(yè)和實驗情況的成績（40%）+最后的上機考試成績（60%）組成。

由于作業(yè)、實驗和最后的上機考試都是在教學平臺上完成，由系統(tǒng)自動評判，因此成績更加客觀公正。

2.3 混合學習評價

Java程序設計課程的混合學習評價主要采用兩種方式。

一是在該課程的混合教學實施過程中就不斷進行。例如，每一個章節(jié)的網(wǎng)絡學習→課堂學習→上機實踐學習→競賽學習完成后，學生和教師就可以對這一章節(jié)的學習資源提出意見和建議，以便教師及時思考、吸收采納合理的建議，利于下一個章節(jié)的教學內容設計和建設。在線網(wǎng)絡學習平臺則記錄了學生在每一章節(jié)中的學習成績，教師根據(jù)記錄的情況，針對每名學生給出相應的評價，對學生后續(xù)的學習起到激勵作用。

二是在該課程的全部教學內容學習結束后進行。教師給每一個學生發(fā)放一個對課程資源評價的調查表，由學生不記名填寫。教師對回收來的表格中的信息進行統(tǒng)計，得到學生對課程資源的評價。在線網(wǎng)絡平臺記錄學生的所有學習成績，課程結束后，很容易就從平臺中導出學生在整個學習期間的成績。教師則根據(jù)平臺導出的成績，得到每個學生的總結性評價。

3 結語

經(jīng)過Java程序設計課程的混合學習模式應用實踐，我們發(fā)現(xiàn)所構建的基于在線網(wǎng)絡教學平臺的程序設計課程混合學習模式可以有效提高程序設計課程的教學效率，促進學生主動學習和師生互動交流，切實增強學生的程序設計能力。

目前，混合學習評價中，對學生的學習評價主要是根據(jù)在線網(wǎng)絡教學平臺中記錄的學生完成學習任務和作業(yè)的成績。這種單一的成績數(shù)據(jù)，不能從多種維度評價學生的整個學習活動，從而方便教師精準地發(fā)現(xiàn)學生的學習需要并給予指導。那么，如何利用學習分析技術[9]，深度挖掘學習數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，給學生提供自適應個性化的學習指導，就成為下一步的研究課題。