高校程序設(shè)計類微課教學(xué)實踐與探索

周淑一 劉梅彥 徐英慧

摘 要：近年來，隨著信息技術(shù)與混合式教學(xué)模式的快速發(fā)展，微課以其鮮明特點及潛在優(yōu)勢，在高校教學(xué)改革中發(fā)揮著重要作用。從高校程序設(shè)計類課程教學(xué)存在的問題出發(fā)，結(jié)合微課特征，以參加青年教師教學(xué)基本功比賽獲獎作品為例，詳細(xì)闡述設(shè)計一堂高質(zhì)量微課的方法和技巧。實踐結(jié)果表明，使用該方法設(shè)計的微課能夠有效提升學(xué)生對程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)熱情及學(xué)習(xí)主動性，從而提高了課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：微課;程序設(shè)計;教學(xué)設(shè)計

DOI：10. 11907/rjdk. 181938

中圖分類號：G433文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-7800（2019）002-0201-03

Abstract： In recent years， with the rapid development of information technology and mixed teaching mode， micro-course has more and more influence in the process of college education reform with its distinct characteristics and potential advantages. Starting from the problems existing in the teaching of program design course in colleges and universities， combining with the characteristics of micro-course， the author elaborates on the methods and techniques of designing a high-quality micro-course teaching， taking the winning works in the basic teaching skills competition of young teachers as an example. Practice shows that the micro-course designed by this method can effectively enhance students' enthusiasm and initiative in learning the program course， and improve the teaching effect of the course.

Key Words： micro-class; program design;teaching; instructional design

0 引言

如今社會已步入知識經(jīng)濟(jì)時代，隨著生活節(jié)奏的不斷加快，如何在信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，在短時間內(nèi)掌握大量信息成為人們關(guān)注的話題，人們越來越傾向于選擇簡單、快捷、高效的學(xué)習(xí)方式。繼“微信”、“微博”等社交媒體的興起，“微課”作為一種新型學(xué)習(xí)途徑改變了學(xué)生的常規(guī)學(xué)習(xí)方式，并成為教育工作者的研究重點。

微課概念最早由美國的戴維·彭羅斯提出，并將其稱為“知識脈沖”，認(rèn)為這是運用建構(gòu)主義方法形成的、以在線學(xué)習(xí)或移動學(xué)習(xí)為目的的教學(xué)方式[1]。我國很多學(xué)者也針對微課概念提出自己的見解，其中國內(nèi)最早提出微課概念并付諸實踐的胡鐵生[2]認(rèn)為：微課是以教學(xué)視頻為主要載體，反映教師在課堂教學(xué)中針對某知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)開展教學(xué)活動的新型教學(xué)資源。其不是簡單的對傳統(tǒng)課堂的濃縮，而是類似于片段教學(xué)[3]。微課以教師教授為主，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析并解決問題。從課程內(nèi)容來看，主要分為課前復(fù)習(xí)類、新課導(dǎo)入類、知識理解類、練習(xí)鞏固類與小結(jié)拓展類;從課程性質(zhì)來看，主要分為說課類、班會課類、實踐課類、活動課類等幾大類[4]。

《C語言程序設(shè)計》是工科院校學(xué)生必修的一門公共基礎(chǔ)課，該課程知識點多、邏輯性強，同時教學(xué)案例繁多。隨著近年來各高校不斷壓縮教學(xué)學(xué)時，傳統(tǒng)教學(xué)模式很難滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。因此，本文以一個典型循環(huán)結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用作為教學(xué)案例，展示微課的完整設(shè)計方法和技巧。本文從學(xué)生角度設(shè)計與制作微課，體現(xiàn)了以學(xué)生為本的教學(xué)思想，在一定程度上解決了在傳統(tǒng)C語言課堂上學(xué)生缺乏興趣、學(xué)習(xí)效果差等問題。同時，針對非計算機專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)C語言較為困難的情況，微課從貼近生活的實例中尋找問題解決方法。另外在制作微視頻時，將教師講課和課件屏幕分開制作，通過摳頻再合成，從而解決了現(xiàn)有微視頻中教師和課件不能同時清晰顯示的問題。

1 微課特點

（1）時間短。顧名思義，微課即微型課堂，其不同于傳統(tǒng)課堂，而是可在短時間內(nèi)高質(zhì)量解決教學(xué)中的某個問題，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

（2）內(nèi)容精。由于時間短，教師在教學(xué)內(nèi)容的選擇上必須慎重。不同于“網(wǎng)易公開課”等網(wǎng)絡(luò)課程的課堂實錄形式，其需要選擇課堂中的疑難知識點進(jìn)行針對性教學(xué)[5]。

（3）學(xué)習(xí)不受時空限制。學(xué)生可借助智能手機、平板電腦等移動設(shè)備隨時、隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)自主性及學(xué)習(xí)興趣。

2 微課教學(xué)設(shè)計

2.1 微課教學(xué)內(nèi)容選擇

考慮到循環(huán)結(jié)構(gòu)是C語言程序設(shè)計中的一個難點，因此本文以《C語言程序設(shè)計——循環(huán)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用》為例進(jìn)行微課設(shè)計。在微課切入點方面，顯然僅對單純的語法結(jié)構(gòu)與概念進(jìn)行講解會不夠生動，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而在循環(huán)結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面內(nèi)容比較豐富，且形式多樣，可利用動畫加案例講解方式進(jìn)行闡述。因此，本文選擇循環(huán)結(jié)構(gòu)應(yīng)用作為切入點進(jìn)行微課設(shè)計。

3.2 學(xué)情分析

本堂微課主要針對普通工科院校非計算機專業(yè)學(xué)生的必修課——《C語言程序設(shè)計》進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，其目的是通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)C語言基本知識和語法，培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計理念，掌握程序設(shè)計基本方法，訓(xùn)練學(xué)生解決問題的邏輯思維能力以及編程思路與技巧，為后續(xù)相關(guān)課程學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。然而，普通院校本科學(xué)生的編程基礎(chǔ)通常較為薄弱，形象思維能力強于邏輯思維能力，因此學(xué)習(xí)本課程難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，一旦遇到困難又找不到方法解決則容易放棄。所以本課程著重于編程方法的教授，而非語法傳授，讓學(xué)生首先掌握問題解決方法，再研究語法和語句結(jié)構(gòu)，從而降低學(xué)習(xí)難度。

3.3 教學(xué)目標(biāo)

（1）掌握“循環(huán)三步走”基本流程。

（2）明確循環(huán)四要素及各自的定義與功能。

（3）掌握算法分析方法并成功繪制流程圖。

（4）掌握將算法流程圖轉(zhuǎn)換成程序的方法。

（5）靈活運用循環(huán)語句解決實際問題。

3.4 教學(xué)重點

（1）掌握用循環(huán)語句編寫程序的“循環(huán)三步走”流程。

（2）掌握對多次循環(huán)問題 “化繁為簡”的具體方法。

3.5 教學(xué)難點

算法分析并確定循環(huán)四要素

3.6 教學(xué)過程

本課教學(xué)過程分為問題引入、問題描述、算法分析、流程圖繪制、程序設(shè)計、程序執(zhí)行、小結(jié)（課后練習(xí)）共7個環(huán)節(jié)，如圖1所示。

（1）問題引入。首先，由“學(xué)生提問”動畫提出問題——如何用循環(huán)語句編寫代碼解決實際問題。并以此為基礎(chǔ)，簡單回顧上節(jié)課所學(xué)知識，包括循環(huán)基本結(jié)構(gòu)以及3種循環(huán)控制語句，并引出本堂微課需要解決的實例——猴子吃桃問題，順理成章地完成問題引入。

（2）問題描述。通過“猴子吃桃”的Flash動畫演示，讓學(xué)生更直觀地理解猴子吃桃過程，并明確要求解的問題。動畫演示完成后，分析得出該問題可以使用循環(huán)方式解決，由此開啟算法分析過程。

（3）算法分析。首先假設(shè)第i天原有桃子數(shù)量為sumi，通過一步步推理，得到第i天桃子數(shù)sumi應(yīng)該等于第i+1天桃子數(shù)sumi+1加上1之后，再乘以2，即sumi=（sumi+1+1）×2。同時明確重復(fù)執(zhí)行操作次數(shù)為9次，以此確定循環(huán)體及循環(huán)次數(shù)，為繪制流程圖作準(zhǔn)備。至此完成用循環(huán)結(jié)構(gòu)解決實際問題方法“循環(huán)三步走”的第一步：循環(huán)定位。

（4）算法流程繪制。首先給出循環(huán)一般形式，即包含循環(huán)四要素在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)流程圖，接下來根據(jù)該流程圖依次構(gòu)建猴子吃桃問題的算法流程：①確定循環(huán)體。在算法分析中已明確循環(huán)體為sum=（sum+1）*2;②確定循環(huán)控制條件。退出循環(huán)的前提是第1天桃子數(shù)已計算完成，所以循環(huán)控制條件為i≥1;③對循環(huán)變量進(jìn)行初始化。由于之前已確定循環(huán)次數(shù)為9次，因此直接使用變量i，讓其從9減到1，實現(xiàn)遍歷求取。同時設(shè)置變量sum作為累加器，用來存放程序執(zhí)行過程中求得的每天桃子數(shù)量，初始值默認(rèn)為第10天的桃子數(shù)1;④確定循環(huán)變量更新。要遍歷求取每一天的桃子數(shù)，依賴于循環(huán)控制變量i值的變化，因此每執(zhí)行一次循環(huán)，i減1，故循環(huán)變量更新為i--。

（5）程序設(shè)計。由于循環(huán)次數(shù)固定，本文選擇for語句。根據(jù)上一步得到的算法流程，只需簡單將得到循環(huán)四要素的4個表達(dá)式依次替換for語句中相應(yīng)位置上的表達(dá)式和循環(huán)體即完成程序編寫。

（6）程序執(zhí)行。這里著重關(guān)注循環(huán)部分執(zhí)行情況，通過手動模擬計算機執(zhí)行過程，從第1次循環(huán)到第9次循環(huán)，一步步讓學(xué)生清晰看到循環(huán)過程中循環(huán)控制變量的變化及其作用，觀察累加器sum值的變化，并得到最終答案。

3.9 教學(xué)總結(jié)

《C語言程序設(shè)計》是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其要求學(xué)生具有一定邏輯思維能力及算法分析能力。本堂微課主要討論采用循環(huán)語句編程解決實際問題的一般思路，是課程學(xué)習(xí)中難度較大的一部分。因此，堅持“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)原則，采用“問題引導(dǎo)—任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)方法，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)可熟練運用循環(huán)語句解決其它實際問題。

（1）以學(xué)生認(rèn)知規(guī)律為導(dǎo)向，科學(xué)設(shè)計課堂內(nèi)容。首先讓學(xué)生回顧之前所學(xué)基礎(chǔ)知識，并引出本堂課要解決的問題;然后一步步由淺入深地進(jìn)行分析求解，使學(xué)生掌握采用循環(huán)語句解決實際問題的方法和步驟;最后通過總結(jié)，再次強調(diào)“循環(huán)三步走”在求解循環(huán)問題中的重要性，并布置課后練習(xí)題，讓學(xué)生可以立刻將所學(xué)知識應(yīng)用到實際問題中，以達(dá)到融會貫通、舉一反三的目的。

（2）轉(zhuǎn)變角色，營造輕松的學(xué)習(xí)氛圍。淡化教師“教”的角色，而是轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)游”身份，同時淡化學(xué)生“學(xué)”的角色，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自動獲取知識。具體形式為：“導(dǎo)游”帶領(lǐng)學(xué)生們在知識的海洋中一步步深入，讓學(xué)生能夠看到問題并理解問題本質(zhì)，然后在“導(dǎo)游”帶領(lǐng)下尋找解決問題的思路和辦法，最后運用已學(xué)習(xí)的知識解決問題。

（3）采用多媒體技術(shù)豐富教學(xué)形式。開篇通過一個flash動畫提出問題，引入現(xiàn)實案例時制作了有趣的scratch動畫視頻，并結(jié)合多媒體課件，讓學(xué)生有新奇感與美的享受，吸引學(xué)生注意力。同時授課過程中設(shè)計了4次設(shè)問，變知識灌輸為設(shè)問形式，可增強學(xué)生思考問題及學(xué)習(xí)知識的主動性，并通過與學(xué)生的互動，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)與解決問題的能力。

（4）以培養(yǎng)學(xué)生良好編程習(xí)慣為目標(biāo)，重點教授其解決問題的方法。通過本堂課的學(xué)習(xí)，著重培養(yǎng)學(xué)生求解循環(huán)問題的基本思路，引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)并解決問題，從而使學(xué)生深刻領(lǐng)悟教學(xué)內(nèi)容，提高程序設(shè)計能力。

4 微課教學(xué)現(xiàn)實意義

在信息化技術(shù)高速發(fā)展的今天，采用微課教學(xué)形式有著深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。

（1）學(xué)習(xí)地點靈活，學(xué)習(xí)時間短，方便學(xué)習(xí)者隨時隨地利用碎片化時間進(jìn)行學(xué)習(xí)。由于微課的靈活性，使學(xué)生在課外利用閑暇時間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)成為可能，且由于“微課”的知識點相對集中，學(xué)生完全可以按照自己的興趣與需要進(jìn)行針對性學(xué)習(xí)。

（2）教學(xué)模式“小而微”，改變了傳統(tǒng)課堂 “大而泛”的教學(xué)形式。突破了教學(xué)中的重難點，讓學(xué)生注意力集中于某一知識點，從而提高了學(xué)習(xí)效率。

（3）采用視頻形式，令知識展示更加生動形象。相比于其它媒體教學(xué)方法，視頻教學(xué)更利于學(xué)生理解與記憶[6]。同時，微課教學(xué)也能使學(xué)生實時進(jìn)行反饋，通過評論等方式及時提出自己在學(xué)習(xí)中遇到的難題以尋求幫助，或就某一知識點在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)表自己的見解和體會，營造一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（4）微課有利于教師之間相互學(xué)習(xí)。教師可通過觀摩他人微課教學(xué)案例發(fā)現(xiàn)新的教學(xué)點，從而完善自己課堂教學(xué)中的不足，取長補短[8]。進(jìn)行微課教學(xué)對教師而言也是一個自我反思的過程，尤其對于新教師的成長可起到極大的促進(jìn)作用。

5 結(jié)語

隨著微時代的到來，學(xué)生已不滿足于程式化、灌輸式的學(xué)習(xí)方式，以微學(xué)習(xí)、微視頻為標(biāo)志的學(xué)習(xí)正成為一種新的學(xué)習(xí)潮流。作為微時代的教學(xué)產(chǎn)物，微課在認(rèn)知習(xí)慣、認(rèn)知策略上都非常貼近當(dāng)下學(xué)生的需求。微課教學(xué)的出現(xiàn)順應(yīng)了教育發(fā)展規(guī)律與時代潮流[18]，但其仍不能取代傳統(tǒng)課堂教學(xué)，因為微課并不是完整教學(xué)，還需要與其它教學(xué)環(huán)節(jié)配套才能達(dá)到最好的教學(xué)效果。因此，下一步需深入挖掘微課教學(xué)資源，并將微課與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合，使微課真正成為應(yīng)用廣泛、實用高效、快捷方便的學(xué)習(xí)及教學(xué)資源，推動我國教育事業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳清泉. 中學(xué)信息技術(shù)微課設(shè)計的策略——以《Photoshop圖像合成》為例[J]. 教育信息技術(shù)，2016（5）：17-19.

[2] 胡鐵生，黃明燕，李民. 我國微課發(fā)展的三個階段及其啟示[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志，2013（4）：36-42.

[3] Wikipedia. Flipped classroom[EB/OL]. http：//en.wikipedia.org/wiki/Flipped_classroom.

[4] 王覓，賀斌，祝智庭. 微視頻課程：演變、定位與應(yīng)用領(lǐng)域[J]. 中國電化教育，2013（4）：88-94.

[5] 邵丹. 基于移動終端學(xué)習(xí)的微課的設(shè)計和應(yīng)用——以《Photoshop》為例[J]. 雪蓮，2015（29）：97.

[6] 易慶竑. 基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂及其教學(xué)結(jié)構(gòu)研究[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2015，25（4）：94-100.

[7] 毛姣艷. 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)勢與應(yīng)用挑戰(zhàn)[J]. 時代教育，2014（7）：32-36.

[8] 宋艷梅. 探析翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在計算機教學(xué)中的運用[J]. 電腦知識與技術(shù)，2017（5）： 98-100.

[9] 劉鋒，郭維威，趙曉敏，等. 基于UMU網(wǎng)絡(luò)平臺下慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革研究與實踐[J]. 吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2018，34（3）：86-89.

[10] [美]喬納森·伯格曼，亞倫·薩姆. 翻轉(zhuǎn)課堂與慕課教學(xué)[M]. 宋偉，譯. 北京：中國青年出版社，2015.

[11] 孫厚紅. 微課—慕課—翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在計算機教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 考試周刊，2017（45）：139-140.

[12] 張渝江. 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式[EB/OL]. http：//www.fyeedu.net/info/182567-1.htm.

[13] 中國教育信息化網(wǎng). 新媒體聯(lián)盟地平線報告（2014 高等教育版）[EB/OL]. http：//www.ict.edu.cn/world/w3/n20140725_15789.shtml.

[14] 王樂球. 面向翻轉(zhuǎn)課堂的《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計》課程改革研究[J]. 軟件導(dǎo)刊，2017，16（9）：222-225.

[15] 陳志斌. 翻轉(zhuǎn)課堂在計算機程序設(shè)計課程中的應(yīng)用探討[J]. 電腦知識與技術(shù)，2016（19）：84-85

[16] 王莉莉，陳德運，唐遠(yuǎn)新. 計算機程序設(shè)計課程翻轉(zhuǎn)課堂的探索與實踐[J]. 計算機教育，2015（16）：53-55

[17] 劉鋒，孟憲偉，徐宏宇. 以計算思維為導(dǎo)向的計算機語言類課程教學(xué)模式改革與實踐[J]. 黑龍江工業(yè)學(xué)院學(xué)報：綜合版，2016，16（1）：119-21.

[18] 劉春紅，馮志彪. 以慕課和微課為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在有機分析課程中的研究與實踐[J]. 化工高等教育，2018（1）：84-89.

[19] GUAN X. The design and evaluation of "flipped classroom" English teaching model supported by micro-teaching[C]. International Conference on Smart City & Systems Engineering. IEEE，2017.

[20] 易慶竑. 教育革命與翻轉(zhuǎn)課堂[EB/OL]. http：//wenku.baidu.com/link？url=LYIxM3nF2UEkRdfvoLKaivFJWN7wP2z0zRp3rq_zU-eK ekOBnN4B6ku6UwfV-uwiNkBuJzT_ggLCV04sp6PrzKnSI7PE29Mb Zsvbye0oa3y.

（責(zé)任編輯：黃 健）