基于MOOC+SPOC 的《C 語言程序設計》混合式一流課程建設研究

王春梅，王曙燕，孫家澤

（西安郵電大學計算機學院，陜西西安 710121）

0 引言

教育部《關于一流本科課程建設的實施意見》（教高〔2019〕8 號）指出，課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定著人才培養(yǎng)質(zhì)量。為貫徹落實習近平總書記關于教育的重要論述和全國教育大會精神，落實新時代全國高等學校本科教育工作會議要求，必須深化教育教學改革，把教學改革成果落實到課程建設上。全面開展一流本科課程建設，樹立課程建設新理念，推進課程改革創(chuàng)新，消滅“水課”，使課程具備高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度［1］，加強對學生課堂內(nèi)外、線上線下學習內(nèi)容的過程評價，夯實基層教學組織，提高教師教學能力，完善以質(zhì)量為導向的課程建設激勵機制，形成多類型、多樣化的教學內(nèi)容與課程體系。

1 課程建設目標

《C 語言程序設計》是計算機和信息技術(shù)類專業(yè)開設的第一門程序設計公共基礎課，面向大一新生。堅持以學生發(fā)展為中心的培養(yǎng)理念，對計算機基礎、程序設計和算法基礎等課程內(nèi)容按照OBE 工程教育模式進行深度融合，探索“沉浸式”、“做中學”的混合式教學模式。MOOC、SPOC是目前應用廣泛的在線教學模式，本文將其應用于教學中，以開展線上線下相結(jié)合的混合式教學。

以C 語言為載體和紐帶，基于計算思維能力培養(yǎng)，重構(gòu)教學內(nèi)容和教學活動。課堂從有趣的實例入手，由淺入深地引導學生逐步擴大程序編寫規(guī)模，提升復雜程序的設計與開發(fā)能力，使學生初步理解計算機軟硬件協(xié)同工作原理，建立計算機系統(tǒng)整體觀，掌握結(jié)構(gòu)化程序設計的編程思想及方法，從問題抽象建模、數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)和基本算法設計3 個層面掌握利用軟件解決實際問題的方法，建立解決問題的科學發(fā)展觀，提升綜合運用所學知識進行實踐的能力，為產(chǎn)業(yè)與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應用型人才。

2 重點問題

（1）課程教學對象是大一新生，很多學生都是初次接觸程序設計課程，因此對計算思維的培養(yǎng)非常重要。傳統(tǒng)以知識點為牽引的教學設計，缺乏探索性學習方法的引導［2］，導致學生編程興趣逐步下降。

（2）教學形式單一化，教學方法程式化，教學預設標準化，很難滿足目前學生個性化、多元化、創(chuàng)新性的學習需求，而且缺乏對學生高階思維的培養(yǎng)，無法有效提升學生的綜合素質(zhì)與實踐能力。

（3）實踐能力難以突破，調(diào)試代碼能力欠佳。初學者在實驗課有限時間內(nèi)完成給定的實驗任務存在一定困難，同時調(diào)試代碼需要耐心與堅持不懈的精神，還需要不斷積累經(jīng)驗，因此部分學生存在畏難甚至想要放棄的心理。

（4）教學工具和環(huán)境一成不變，評價反饋單調(diào)滯后，結(jié)果性的考核方式很難為學生創(chuàng)設學習情境，也無法科學、準確地關注到學生學習全過程，使教師無法動態(tài)、實時調(diào)整教學內(nèi)容和節(jié)奏。

3 課程內(nèi)容

根據(jù)學科最新發(fā)展情況對課程內(nèi)容進行必要的篩選、補充、更新與重組，使其既能反映該學科領域最基本、核心的知識，又能反映該學科最新發(fā)展和動態(tài)；增加動態(tài)數(shù)組、C 與匯編混合編程、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、C 語言圖形程序設計等，并允許在多種開發(fā)環(huán)境下調(diào)試程序，在多種操作系統(tǒng)下進行C 編程；改變了以往過多追求編程語言知識本身語法細節(jié)的方法，采用項目驅(qū)動模式，以程序設計方法為主、編程語言基本知識為輔的思路，通過一系列精心設計的案例，將編程語言基本知識融入案例開發(fā)中，在傳授編程語言本身的同時，更多注重對軟件分析與設計方法的講解。

4 課程建設與實施

2017 年9 月，學院基于李鳳霞教授［3］的《C 語言程序設計》國家級精品在線開放課程首次進行SPOC 混合式教學；2018 年9 月，在中國大學MOOC 上線自建課，同年在培養(yǎng)方案里增加16 學時的網(wǎng)絡學時；2019 年被評為陜西省精品在線開放課程，在西安郵電大學8 個專業(yè)27 個班開展4 期混合教學；2020 年被評為陜西省線上線下混合式一流課程。

依托學校“互聯(lián)網(wǎng)+”教學新生態(tài)環(huán)境，基于中國大學MOOC 與超星泛雅平臺，將學習通等信息化教學工具與教育教學深度融合，創(chuàng)設體驗式、開放式的學習情境［4］。采用線上課程與線下面授等方式進行混合教學，結(jié)合線上智慧教學平臺、PTA 平臺及線下考核的全方位學習過程數(shù)據(jù)進行多維度學本評價，剖析教與學的“代溝”，持續(xù)改進線上和線下教學過程，實現(xiàn)師生的教學相長。在校內(nèi)外與課堂內(nèi)外，師生、生生、師師全方位即時交流形成師生學習共同體，為教師與學生賦能，建設一支名師引領的智慧教學團隊，同時培養(yǎng)學生的計算思維以及自主學習、實踐創(chuàng)新、團隊協(xié)作、終身學習等綜合能力，形成如圖1 所示的線上線下混合教學框架。

圖1 線上線下混合教學框架

（1）依托在線資源的線上線下互動課程體系。本課程共64 學時，包括線下課堂講授20 學時、線上自學后線下課堂翻轉(zhuǎn)4 學時、線下實驗翻轉(zhuǎn)2 學時、線上自學16 學時以及線下討論4 學時。從學生能力培養(yǎng)出發(fā)，注重在線資源建設與維護，線上啟發(fā)性討論引發(fā)頭腦風暴、隨堂測驗強化知識點、在線練習鞏固基礎、OJ 編程加強實踐、討論區(qū)互動交流，線下學習通搶答、設置分組任務，并進行問卷調(diào)查。同時，通過PTA 實踐教學平臺強化學生的動手實踐能力，通過智慧教室增強其代碼調(diào)試與糾錯能力。最后，利用線上平臺、學習通的后臺形成性數(shù)據(jù)，結(jié)合PTA 平臺的實踐數(shù)據(jù)，以及期中、期末的機考數(shù)據(jù)進行多維度考核評價。

（2）課前設問、課中互動、課后反思“3 環(huán)節(jié)”系統(tǒng)教學法。課前下發(fā)預習單，發(fā)布學習資源；課中采取翻轉(zhuǎn)課堂、案例驅(qū)動、小組討論、情景設定等手段進行教學互動，使MOOC+SPOC 與傳統(tǒng)教學有機融合，強化學生“主角”意識，形成同伴互助學習模式［5］；課后通過線上線下作業(yè)、單元測試等環(huán)節(jié)，掌握學生學習情況，推進教學過程的持續(xù)改進?！? 環(huán)節(jié)”系統(tǒng)教學法如圖2 所示。

圖2 “3 環(huán)節(jié)”系統(tǒng)教學法

（3）借助信息化工具，強化全程考查，實施多維度學本評價。結(jié)合線上線下過程性評價和期末綜合性評價進行多維度考核評價：①線上成績占比25%（愛課程，其中在線練習與隨堂測驗占15%、OJ 編程題占30%、結(jié)業(yè)考試占45%、討論區(qū)發(fā)帖和回帖占10%）；②翻轉(zhuǎn)課堂占比10%（學習通，3 次理論課、2 次實驗課，課后作業(yè)60 分；講解32分，每組最多講解4 次，每次8 分；分組討論8 分）；③課內(nèi)測驗與平時表現(xiàn)占比10%（學習通，隨堂測驗21 次，每次3～6 題，每題2 分；分組任務11 次，每次5 分；搶答13 次，每次2 分；投票3 次，每次2 分；問卷5 次，每次5 分；選人回答問題，回答正確2 分）；④實驗成績占比10%（PTA，共10 次，每次3～6 道選擇題、判斷題，3～6 道編程題，每次100 分，取平均分）；⑤期中機考占比10%（PTA，4 道編程題）；⑥期末機考占比35%（PTA，判斷題16 分，選擇題20分，函數(shù)題14 分，編程題50 分）。

5 課程特色與創(chuàng)新

（1）以學生發(fā)展為中心的沉浸式、“做中學”學習模式。以學生未來發(fā)展為中心，基于智慧教學平臺大膽創(chuàng)新虛擬學習場景，提高課程深度，采用頭腦風暴與探究式激勵學習方法，提升學生解決復雜問題的能力。

（2）注重學習體驗的課程體系。從知識結(jié)構(gòu)和學習能力出發(fā)，以實踐與應用為主線優(yōu)化課程體系，緊跟學科前沿，精選典型案例，以學習設計者的角度構(gòu)建學習情境，線上線下混合互動構(gòu)建閉環(huán)的學習過程。

（3）凸顯計算思維能力培養(yǎng)相關教學內(nèi)容。以計算思維能力為培養(yǎng)目標，重構(gòu)教學內(nèi)容，實現(xiàn)知識碎片化與系統(tǒng)性的有機結(jié)合。從有趣的生活實例入手，在對數(shù)據(jù)類型與實例的不斷深化過程中引出知識點，通過對問題的舉一反三，由淺入深地引導學習者逐步擴大程序編寫規(guī)模，提升利用計算機分析、解決問題，特別是復雜工程問題的能力，推動計算思維的跨專業(yè)融合。

（4）基于學習過程數(shù)據(jù)的教學反饋機制?；趯W生線上智慧教學平臺、PTA 平臺和線下考核的全方位學習過程數(shù)據(jù)進行多維度學本評價，剖析教與學的“代溝”，持續(xù)改進線上和線下教學過程，實現(xiàn)師生的教學相長［6］。

6 課程評價及建設成效

（1）初見成效的混合式教學。2017-2018 第2 學期引用北京理工大學李鳳霞老師的國家精品在線開放課程，首次嘗試異步SPOC 教學，線上成績只包括線上作業(yè)和結(jié)業(yè)考試兩項成績，5 個試點班的平均分為69.24；2018-2019第2 學期基于自建課程，將線上成績擴充為平時測驗、作業(yè)、討論、考試4 項內(nèi)容，18 個試點班平均分為80.41，多維考核強化了學生的過程考核，激發(fā)了學生的學習熱情。同時，第一期試點5 個班比非試點48 個班的期末機試平均成績高出2.57 分，筆試成績高出2.05 分，總評成績高出1.88 分，如圖3 所示；第二期試點17 個班比非試點31 個班的期末機考平均成績高出3.61 分，總評成績高出2.24分，如圖4 所示；第二期期末機試平均成績比第一期高出4.13 分，總評成績高出1.14 分，如圖5 所示。第二期在加強學習過程監(jiān)控與考核的同時，能更好地滿足學生個性化、多元化、創(chuàng)新性的學習需求，穩(wěn)步提升學生解決復雜工程問題的能力。

（2）良好的線上線下課程評價。愛課程平臺的課程評價為4.9 分（滿分5 分，共252 條評價），學習者給予了充分肯定：“整體效果非常好，難題簡單題都有，向大家推薦這個課程”，“可以學習額外知識，很nice”，“老師講得很好很清楚！把復雜的知識點一句話講透，超級厲害”，“課程內(nèi)容生動形象準確，讓我愛上了C 語言”，“學習過程很充實，習題豐富到位”，“通俗易懂，提出的問題老師能及時進行解答”……

學校督導組對開展混合式教學的線下課堂進行評分，評教平均分為90 分，比同期其它課程評教分高1.2 分；學生對課程教師的評教平均分為91.19，比同期其他教師的評教分高2.97 分。

圖3 第一期數(shù)據(jù)統(tǒng)計

圖5 兩期數(shù)據(jù)統(tǒng)計

（3）優(yōu)質(zhì)的教材資源。教學團隊根據(jù)多年教學經(jīng)驗，融合學科前沿知識，不斷更新出版教材及配套實驗教材。2005 年《C 語言程序設計》（科學出版社）、2008 年《C 語言程序設計（第二版）》（科學出版社）、2014 年《C 語言程序設計教程》（人民郵電出版社），共獲得省級以上榮譽4 項。

（4）廣泛的社會影響。本課程獲批首批國家級線上線下混合式一流課程，團隊成員先后榮獲陜西首屆高校課堂教學創(chuàng)新大賽一等獎、陜西高校青年教師教學競賽一等獎、教育部在線教育中心“智慧教學之星”、全國高?；旌鲜浇虒W設計創(chuàng)新大賽設計之星獎；在西安科技大學、西安理工大學、西安建筑科技大學等多所學校開展智慧教學工作坊，分享混合式教學經(jīng)驗；以“基于SPOC 混合教學模式下一流課堂的構(gòu)建”為主題在2019 年中國高校計算機教育大會作交流報告，團隊成員也先后在全國高校計算機教學研討會上作報告。

7 課程未來建設計劃

（1）增加面向?qū)I(yè)的課程前沿案例。本課程面向計算機與信息技術(shù)類專業(yè)學生，由于不同專業(yè)關注的問題不同，今后會面向不同專業(yè)搜集整理相關課程前沿案例。例如針對通信工程專業(yè)以5G 手機特定協(xié)議實現(xiàn)、針對安全專業(yè)以簡單區(qū)塊鏈實現(xiàn)等為案例指導學生編程，從而拓展課程內(nèi)容，提升學生學習興趣。

（2）出版新形態(tài)教材，助推信息化混合教學。伴隨體驗式教學的開展以及信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，新形態(tài)教材更有助于信息化混合教學的開展。目前已完成初稿90%，并與西安電子科技大學出版社簽署出版合同，計劃在2020年正式出版。

（3）深化課程思政，實現(xiàn)全程、全方位育人。深入挖掘課程蘊含的思政元素，將其“潤物無聲”地融入教學全過程，在知識傳授中強調(diào)價值引領［6］，在價值傳播和思維訓練中凝聚知識底蘊，激發(fā)學生學習強國的熱情，逐步實現(xiàn)“價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授”三位一體的教學目標。

（4）持續(xù)改進線上課程資源，探索多校共建優(yōu)質(zhì)課程。根據(jù)學習者與教師的各方反饋以及學科的發(fā)展，持續(xù)改進課程資源，例如習題講解、典型案例剖析等視頻資源，保證線上教學資源每年更新率為15% 左右。目前，已與西安理工大學和西安外事學院達成合作意向，第四期將引用本課程開展異步SPOC，以期共同探索多校聯(lián)合、共建共享的優(yōu)質(zhì)課程。