基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

余小東 楊孟輯 于 曦 劉永紅 趙衛(wèi)東 聶莉莎

(成都大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 四川成都 610106）

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的核心課程，也是解決軟件工程領(lǐng)域中復(fù)雜工程系統(tǒng)的基礎(chǔ)課程，其主要目標(biāo)是使學(xué)生掌握面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，?duì)培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)思維和提高學(xué)生編程能力有極其重要的作用。

雖然很多高校對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行了改革，但是該課程的教學(xué)目前還存在一些問題[1][2]。首先，該課程的教學(xué)學(xué)時(shí)安排非常有限，很難在有限的學(xué)時(shí)里既向?qū)W生傳授全面的理論知識(shí)，又要鍛煉學(xué)生的實(shí)踐編程能力。其次，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，老師很難掌握學(xué)生實(shí)踐能力的實(shí)際情況。因此，為了解決當(dāng)前面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中存在的問題，提高教學(xué)質(zhì)量，本文利用現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，以“超星”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和 “希冀”平臺(tái)（CourseGrading）分別作為理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的載體，積極探索該課程的混合式教學(xué)改革與實(shí)踐模式。

一、理論教學(xué)改革

（一）教學(xué)內(nèi)容

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程在計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)方案中起到承上啟下的作用，承接先修課程C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，同時(shí)為后續(xù)的軟件工程、Web編程、移動(dòng)開發(fā)技術(shù)等課程做鋪墊。由于課程學(xué)時(shí)有限，很難在常規(guī)教學(xué)過程中涵蓋所有內(nèi)容，因此有必要對(duì)該課程的理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)這門課程不是簡(jiǎn)單的一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課，而是對(duì)面向?qū)ο缶幊趟枷氲恼莆?，其主要教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思維和提高學(xué)生編程能力。為了使學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)達(dá)到能采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想去設(shè)計(jì)和解決綜合的實(shí)際問題的目的，將該課程的教學(xué)內(nèi)容分為必學(xué)內(nèi)容和擴(kuò)展內(nèi)容，如圖1所示。必學(xué)內(nèi)容是教學(xué)大綱中要求學(xué)生必學(xué)要掌握的知識(shí)點(diǎn)，分為一般知識(shí)點(diǎn)和重難點(diǎn)。擴(kuò)展內(nèi)容是學(xué)生自愿學(xué)習(xí)的內(nèi)容，老師將相關(guān)的學(xué)習(xí)視頻和資料整理在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)供學(xué)生學(xué)習(xí)，目的是擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面，為綜合項(xiàng)目的開發(fā)提供更全面的知識(shí)框架。

圖1 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容安排

（二）混合式教學(xué)過程設(shè)計(jì)

本文中基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的混合式教學(xué)模式，以“超星”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和“學(xué)習(xí)通”手機(jī)APP等網(wǎng)絡(luò)工具為載體，改變傳統(tǒng)課堂單一的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)老師和學(xué)生角色的翻轉(zhuǎn)。在混合式教學(xué)模式中，通常將教學(xué)過程分成課前、課中和課后三個(gè)階段[3][4]，如圖2所示。課前，老師將相關(guān)的教學(xué)任務(wù)、資料等發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，并通知學(xué)生按時(shí)完成，同時(shí)對(duì)學(xué)生課前的完成情況進(jìn)行監(jiān)控；學(xué)生則通過“超星”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和“學(xué)習(xí)通”手機(jī)APP完成課程任務(wù)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，對(duì)課程內(nèi)容形成初步的認(rèn)識(shí)。課中，老師根據(jù)學(xué)生課前的學(xué)習(xí)情況及學(xué)生所提出的問題，對(duì)重難點(diǎn)內(nèi)容通過小組討論、實(shí)際案例等方式進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的深入理解。課后學(xué)生可通過“超星”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和“學(xué)習(xí)通”手機(jī)APP對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回顧，進(jìn)一步鞏固知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)可以學(xué)習(xí)課程教學(xué)內(nèi)容中的擴(kuò)展內(nèi)容；老師則根據(jù)學(xué)生提出的問題，進(jìn)行在線討論和在線答疑。

圖2 基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的混合式教學(xué)過程設(shè)計(jì)

二、實(shí)踐教學(xué)改革

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程實(shí)踐教學(xué)是該課程整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中重要的一部分，其目的是培養(yǎng)和提升學(xué)生的實(shí)際編程能力，希望學(xué)生通過實(shí)踐掌握如何使用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想去解決實(shí)際工程問題。傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)通常都是在學(xué)校固定的實(shí)驗(yàn)室（機(jī)房）完成，雖然老師給學(xué)生布置了較多的實(shí)踐任務(wù)，但是由于學(xué)生眾多，老師無法對(duì)每個(gè)學(xué)生編寫的程序進(jìn)行正確性驗(yàn)證，實(shí)踐考核通常以紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式呈現(xiàn)，因此很難掌握學(xué)生實(shí)踐能力的真實(shí)情況。

為了讓老師更好地掌握學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的具體情況，同時(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐能力，本次教學(xué)改革過程中引入“希冀” 實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，制定基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和進(jìn)階式課程設(shè)計(jì)相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)方案?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)型等基礎(chǔ)編程實(shí)驗(yàn)為主，逐步融入面向?qū)ο蟮奶匦裕龑?dǎo)學(xué)生理解并掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)編程思想。進(jìn)階式實(shí)驗(yàn)是在理論教學(xué)內(nèi)容完成后，采用項(xiàng)目式實(shí)戰(zhàn)教學(xué)，分小組完成綜合性的課程設(shè)計(jì)，學(xué)生需要以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)模式進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)、開發(fā)、測(cè)試和發(fā)布。

實(shí)踐環(huán)節(jié)過程中，學(xué)生通過“希冀”實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)提交實(shí)驗(yàn)成果，不再提交傳統(tǒng)的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，從而減輕老師對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱的負(fù)擔(dān)。老師直接通過平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)的完成情況，因此可以把更多的精力放在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工作上?！跋＜健睂?shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)評(píng)判，學(xué)生可以根據(jù)平臺(tái)的評(píng)判結(jié)果對(duì)程序進(jìn)行修改，重新提交，直至平臺(tái)評(píng)定結(jié)果完全正確。經(jīng)過這樣一個(gè)反復(fù)改進(jìn)優(yōu)化的過程，可以加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，還能提高學(xué)生的編程實(shí)踐能力。同時(shí)，“希冀”實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)還可以進(jìn)行程序代碼查重，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的監(jiān)督，防止學(xué)生直接拷貝其他學(xué)生的代碼，從而保證每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成質(zhì)量。

三、課程考核方式改革

課程考核是對(duì)教學(xué)狀態(tài)和教學(xué)效果的檢驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)下的混合式教學(xué)中學(xué)生是主體，課程的考核方式應(yīng)該多元化，考核項(xiàng)目應(yīng)貫穿整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。本次教學(xué)改革中將課程的考核分為以下三個(gè)部分，各部分所占考核百分比根據(jù)實(shí)際情況由老師決定。

課前自主學(xué)習(xí)情況和課中分組討論情況考核：課前自主學(xué)習(xí)情況考核由“超星”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)評(píng)分，主要從理論知識(shí)視頻學(xué)習(xí)、章節(jié)測(cè)驗(yàn)與作業(yè)、在線互動(dòng)討論參與情況等幾方面進(jìn)行考核；課中分組討論情況考核由老師根據(jù)學(xué)生在課中參與分組討論的積極性，討論總結(jié)發(fā)言的情況進(jìn)行評(píng)分。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)考核：該部分由“希冀”實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)程序代碼自動(dòng)完成評(píng)分。

課程設(shè)計(jì)考核：從綜合項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)開發(fā)過程、項(xiàng)目成果、項(xiàng)目答辯三個(gè)方面進(jìn)行考核。項(xiàng)目開發(fā)過程由老師采用隨機(jī)抽查的方法進(jìn)行考核；項(xiàng)目成果包括課程設(shè)計(jì)報(bào)告、綜合項(xiàng)目完整的程序代碼及項(xiàng)目使用說明書，項(xiàng)目成果的考核由老師評(píng)閱和學(xué)生小組互評(píng)的方法完成；項(xiàng)目答辯時(shí)小組所有成員參與答辯，由教師和若干名學(xué)生組成評(píng)分小組，最終取平均分作為項(xiàng)目答辯成績(jī)。

四、教學(xué)改革實(shí)踐

基于上述混合式教學(xué)改革方案，在數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中進(jìn)行實(shí)踐，該專業(yè)總共63名學(xué)生，開課學(xué)期為大二學(xué)年下學(xué)期。在課程開始前通過“超星”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)就該專業(yè)學(xué)生之前的學(xué)習(xí)課程及掌握情況進(jìn)行了在線問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示66.6%的學(xué)生認(rèn)為編程很難，80%以上的學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理、GUI程序開發(fā)、UML建模語(yǔ)言都沒學(xué)習(xí)或了解過，63%的學(xué)生沒有參加過任何綜合軟件項(xiàng)目的開發(fā)。因此，在課程教學(xué)前，學(xué)生總體上對(duì)程序設(shè)計(jì)與開發(fā)的掌握情況較差。

在“停課不停學(xué)”期間，本課程教學(xué)通過QQ群語(yǔ)音或視頻、釘釘會(huì)議直播等方式完成，學(xué)生通過QQ和釘釘進(jìn)行互動(dòng)討論和提問。對(duì)比剛開始的幾次課，到學(xué)期結(jié)束時(shí)學(xué)生參與討論和總結(jié)發(fā)言的積極性有較大的提升。

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)總共發(fā)布13個(gè)編程題目，包括編程題和程序片段題兩種題型?！跋＜健睂?shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)自動(dòng)評(píng)判的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，每個(gè)學(xué)生每個(gè)題目的平均提交次數(shù)為4.7次，通過多次反復(fù)改進(jìn)，學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終正確率達(dá)95.6%。這些統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，“希冀”實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的引入能有效地提高學(xué)生的編程能力，同時(shí)幫助老師掌握學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成的真實(shí)情況。

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，綜合性課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目開發(fā)分小組完成，每3人為一組，總共21個(gè)小組。小組成員可以選擇老師提供的參考題目或者按要求自定義題目。小組互評(píng)和項(xiàng)目答辯評(píng)閱結(jié)果顯示，綜合項(xiàng)目開發(fā)的平均成績(jī)?yōu)?6.8分（滿分100）。所有小組都采用了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法完成綜合項(xiàng)目的開發(fā)，其中運(yùn)用到GUI編程、數(shù)據(jù)庫(kù)等擴(kuò)展知識(shí)點(diǎn)的小組有10組，采用UML建模語(yǔ)言進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)的有17組。從綜合項(xiàng)目完成的最終結(jié)果看，學(xué)生基本熟悉了軟件系統(tǒng)開發(fā)的過程，并掌握了采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法解決實(shí)際工程問題的能力。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能手機(jī)的快速發(fā)展，知識(shí)的傳播方式和學(xué)習(xí)方式都在逐漸變化。為了更好地進(jìn)行本科教學(xué)，基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的混合式教學(xué)模式已成為一種主要趨勢(shì)。本次面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)改革引入了“超星”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、“學(xué)習(xí)通”手機(jī)APP和希冀實(shí)驗(yàn)平臺(tái)作為理論和實(shí)踐教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，將混合式教學(xué)過程分為課前、課中和課后三個(gè)階段。本文提出的混合式教學(xué)改革，不僅可利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生提供豐富的理論知識(shí)，解決學(xué)時(shí)不足的問題，還能減輕老師對(duì)課程作業(yè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評(píng)閱負(fù)擔(dān)，讓老師更專注于課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的優(yōu)化，還能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和參加互動(dòng)討論的積極性。