深度學(xué)習(xí)視域下程序設(shè)計(jì)類MOOCs學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)實(shí)踐

楊 斐

深度學(xué)習(xí)視域下程序設(shè)計(jì)類MOOCs學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)實(shí)踐

楊 斐

（阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息與智能制造學(xué)院，安徽 阜陽 236031）

為解決目前程序設(shè)計(jì)類MOOCs學(xué)習(xí)活動存在的問題，將深度學(xué)習(xí)理論作為指導(dǎo)思想進(jìn)行學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)，建立“五要素四活動”的深度學(xué)習(xí)活動框架和四層需求層次模型，使用AHP層次分析法計(jì)算各個需求的權(quán)重，在Java程序設(shè)計(jì)課程中進(jìn)行實(shí)踐，達(dá)到了預(yù)期效果。

深度學(xué)習(xí)；程序設(shè)計(jì)；MOOCs；學(xué)習(xí)活動

深度學(xué)習(xí)以高階思維為基礎(chǔ)，倡導(dǎo)主動學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)，用批判性理解的方式進(jìn)行思考，將知識點(diǎn)進(jìn)行整合、構(gòu)建、形成體系并遷移應(yīng)用到不同的情境，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新解決實(shí)際問題的能力。深度學(xué)習(xí)要求教師要根據(jù)課程的特點(diǎn)對學(xué)習(xí)者的需求進(jìn)行分析，做好學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)，把知識點(diǎn)或?qū)W習(xí)任務(wù)融入到形式豐富的學(xué)習(xí)情境中，吸引學(xué)習(xí)者的注意力，引導(dǎo)他們主動進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。

程序設(shè)計(jì)類課程研究現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的抽象，算法分析與計(jì)算思維的培養(yǎng)，如何使用程序設(shè)計(jì)語言解決實(shí)際問題[1]。這類課程內(nèi)容比較適合處理成細(xì)粒度的教學(xué)單元并以當(dāng)下比較流行的MOOCs形式組織教學(xué)，但在教學(xué)活動設(shè)計(jì)上應(yīng)體現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的核心要義，避免出現(xiàn)淺層學(xué)習(xí)帶來的知識點(diǎn)隔離、創(chuàng)新應(yīng)用不足、評價來源單一[2]等問題?；诖?，筆者以深度學(xué)習(xí)理論為指引，對程序設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行MOOCs學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)探討，并以Java程序設(shè)計(jì)課程為例進(jìn)行程序設(shè)計(jì)類課程MOOCs學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)實(shí)踐，達(dá)到了較理想的效果。

1 程序設(shè)計(jì)類MOOCs學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動框架

結(jié)合深度學(xué)習(xí)的核心要義，對超星爾雅、職教云、e會學(xué)等慕課平臺程序設(shè)計(jì)類課程學(xué)習(xí)活動進(jìn)行分析分類，設(shè)計(jì)出圖1所示的深度學(xué)習(xí)活動框架。五個核心要素中的學(xué)習(xí)者是整個學(xué)習(xí)活動的發(fā)起者，處于主體地位。資源包括教師制作上傳至平臺的各種類型的學(xué)習(xí)資源，以及學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中通過各種互動活動、主動的知識構(gòu)建等途徑衍生出的新知識。教師在學(xué)習(xí)活動中扮演過程監(jiān)控者的角色，為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)、互動答疑、考核評價等服務(wù)。規(guī)則是學(xué)習(xí)者必須遵守的過程性規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，用于約束學(xué)習(xí)活動，包括考核方案、課程公告、作業(yè)要求等內(nèi)容。工具是學(xué)習(xí)活動開展所需要用到的各種軟硬件，是各種學(xué)習(xí)活動順利進(jìn)行的保障。

圖1 深度學(xué)習(xí)視域下程序設(shè)計(jì)類MOOCs學(xué)習(xí)活動框架

四類學(xué)習(xí)活動圍繞五個核心要素構(gòu)成循環(huán)往復(fù)的閉環(huán)[3]，反映了深度學(xué)習(xí)的核心要義和程序設(shè)計(jì)類課程的特點(diǎn)。知識構(gòu)建是整個學(xué)習(xí)活動的起點(diǎn)和基礎(chǔ)，批判理解使這部分知識得到延伸和拓展，再通過遷移應(yīng)用類的學(xué)習(xí)活動把所學(xué)知識運(yùn)用于實(shí)際問題的解決，最后通過客觀的評價反思總結(jié)學(xué)習(xí)活動的收獲。

1.2 建立學(xué)習(xí)活動需求層次模型

在學(xué)習(xí)活動框架基礎(chǔ)上針對四類學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)Likert7級量表問卷，設(shè)置51個問題用來陳述每種學(xué)習(xí)形式的具體需求。每個需求有“非常不重要”“不重要”“不太重要”“一般”“一般重要”“重要”“非常重要”7個選項(xiàng)，對應(yīng)1～7種分值[4]。在筆者所在學(xué)校開設(shè)程序設(shè)計(jì)類慕課課程的班級發(fā)放該問卷，并全部有效收回，然后計(jì)算學(xué)習(xí)者對每種學(xué)習(xí)活動需求的敏感程度，得到每種需求感知因子，構(gòu)建出完整的需求指標(biāo)體系，最終得到圖2所示的深度學(xué)習(xí)視域下的學(xué)習(xí)活動需求層次模型。

圖2 深度學(xué)習(xí)視域下的學(xué)習(xí)活動需求層次模型

1.3 層次分析法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

層次分析法（AHP）可以把復(fù)雜問題轉(zhuǎn)換為層次內(nèi)部因素的權(quán)重來描述各種需求的重要程度，減少學(xué)習(xí)者在進(jìn)行問卷時對各種學(xué)習(xí)需求判斷的模糊性。

1.3.1構(gòu)建判斷矩陣

將同一層次所有指標(biāo)兩兩比較相對重要性獲得標(biāo)度值建立一致矩陣，可以減少類型不同的指標(biāo)相互比較時的困難，使結(jié)果更加準(zhǔn)確。標(biāo)度值獲取標(biāo)準(zhǔn)見表1。標(biāo)度值計(jì)算方法為7/(8-K)，K=1～7。

表1 相對重要標(biāo)度值獲取標(biāo)準(zhǔn)

以“C1學(xué)習(xí)指導(dǎo)”的感知因子層中的三個指標(biāo)為例構(gòu)建矩陣并進(jìn)行計(jì)算分析，C層其他學(xué)習(xí)活動的計(jì)算方法相同。矩陣中的uij表示第i個指標(biāo)相對于第j個指標(biāo)的重要程度，uij*uji=1。

1.3.2計(jì)算權(quán)重

對矩陣AC1中的行向量對應(yīng)的指標(biāo)使用方根法求出其權(quán)重。

使用公式（1）可求出C1的三個感知因子的權(quán)重并得到特征向量WC1為：

1.3.3一致性檢驗(yàn)

為保證各層次的指標(biāo)權(quán)重在邏輯上是一致的，比如指標(biāo)A比指標(biāo)B非常重要，指標(biāo)C比指標(biāo)B一般重要，則指標(biāo)A肯定比指標(biāo)C重要，因此需要檢驗(yàn)矩陣的一致性。首先通過公式（2）求出矩陣AC1的最大特征根λmax，再用公式（3）計(jì)算出一致性比例CR。若CR>0.1需進(jìn)一步調(diào)整判斷矩陣，最終使CR<0.1，達(dá)到滿意的一致性。

1.3.4層次排序

繼續(xù)計(jì)算剩下各類型學(xué)習(xí)活動感知因子層的權(quán)重，進(jìn)行排序后得到學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動需求指標(biāo)權(quán)重排序（見表2）。

表2 學(xué)習(xí)活動需求指標(biāo)權(quán)重排序

2 程序設(shè)計(jì)類MOOCs學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)實(shí)踐

以筆者所帶的2019級計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的Java程序設(shè)計(jì)課程為例，按照圖2學(xué)習(xí)活動需求層次模型一級指標(biāo)對應(yīng)的四種類型的學(xué)習(xí)活動和表2計(jì)算得到的各個二級指標(biāo)的感知因子的權(quán)重排序分別進(jìn)行學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)和實(shí)踐。

2.1 B1—知識構(gòu)建類學(xué)習(xí)活動

運(yùn)用層次分析得到學(xué)生對于知識構(gòu)建類學(xué)習(xí)活動的需求感知因子為D3（提供有效的學(xué)習(xí)方法）、D6（教學(xué)視頻播放流暢）、D10（課后作業(yè)難度數(shù)量適中）。具體措施為：在學(xué)習(xí)指導(dǎo)活動中運(yùn)用課程公告將課程的特點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法、各種規(guī)則、考核要求等內(nèi)容在開課前發(fā)布出來，讓學(xué)生心里有數(shù)。并將課程內(nèi)容通過思維導(dǎo)圖的形式推送給學(xué)生，幫助他們構(gòu)建知識體系，繪制學(xué)習(xí)路線圖。在安徽省高等學(xué)校省級質(zhì)量工程慕課示范項(xiàng)目支持下，制作高質(zhì)量的教學(xué)視頻，并選擇e會學(xué)和職教云兩個成熟的慕課平臺開通運(yùn)行，使學(xué)習(xí)者獲得較好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。精心選擇難度適中、具有啟發(fā)性的課前、課后小練習(xí)幫助學(xué)生鞏固課程內(nèi)容，教師及時批改并將結(jié)果反饋給每個學(xué)習(xí)者。

2.2 B2—批判理解類學(xué)習(xí)活動

批判理解能力是深度學(xué)習(xí)達(dá)成的基礎(chǔ)，教師可利用課程平臺不同模塊開展豐富多彩的互動交流活動，幫助學(xué)生潛移默化中形成高階思維能力。運(yùn)用層次分析得到該類學(xué)習(xí)活動的感知因子為D14（網(wǎng)絡(luò)流暢）、D19（幫助詳細(xì)）、D20（內(nèi)容豐富）、D25（導(dǎo)航及時更新）、D26（恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)）。開展的具體活動主要包括建立學(xué)生互助答疑群，課前發(fā)布自主學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)行互助答疑，教師對學(xué)生的回答進(jìn)行點(diǎn)評并篩選出最佳答案，對回答者進(jìn)行過程考核加分獎勵。課中讓學(xué)生通過提問、頭腦風(fēng)暴等活動檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，教師進(jìn)行詳細(xì)、有效、及時的解答。課后利用各種技術(shù)手段組織學(xué)生在平臺討論區(qū)按照設(shè)定的主題展開討論，教師每天瀏覽討論區(qū)中的帖子并及時回復(fù)，同時將優(yōu)秀的發(fā)帖置頂，激發(fā)學(xué)生參與熱情，使學(xué)生在討論過程中不斷獲取新知識。在資源分享活動中，教師開課前制作準(zhǔn)備豐富的視頻、文檔、動畫等資源并上傳至課程平臺，設(shè)置結(jié)構(gòu)清晰的導(dǎo)航欄目方便學(xué)習(xí)者瀏覽下載，在課程教學(xué)過程中及時把教師答疑活動中學(xué)習(xí)者的共性問題整理記錄下來形成文檔、視頻等形式的資源補(bǔ)充到課程中。引導(dǎo)學(xué)習(xí)者分享其探究式學(xué)習(xí)過程中形成的再生資源，包括互助答疑時查閱的資料、網(wǎng)址、自己的總結(jié)等，教師每周對這部分優(yōu)質(zhì)內(nèi)容進(jìn)行分類導(dǎo)航再加工后上傳至課程的“拓展內(nèi)容”欄目。設(shè)置資源分享積分機(jī)制，按照資源的質(zhì)量細(xì)化分值，學(xué)期末評出“最佳分享”“分享達(dá)人”等并將積分折合成過程分計(jì)入學(xué)生成績。

2.3 B3—遷移應(yīng)用類學(xué)習(xí)活動

該類學(xué)習(xí)活動感知因子為D29（知識點(diǎn)覆蓋全面）、D34（教師及時跟進(jìn)指導(dǎo)）、D37（有企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)）。開展的遷移應(yīng)用類學(xué)習(xí)活動主要有課后實(shí)訓(xùn)、綜合獨(dú)立實(shí)訓(xùn)和公司情境項(xiàng)目三種形式。課后實(shí)訓(xùn)是設(shè)置在每節(jié)視頻后的小項(xiàng)目，設(shè)計(jì)上充分考慮對每節(jié)視頻知識點(diǎn)的綜合應(yīng)用，教師做到當(dāng)天任務(wù)當(dāng)天批改，及時了解學(xué)生對基礎(chǔ)知識點(diǎn)的掌握情況，同時在項(xiàng)目中還涉及到學(xué)生對之前學(xué)過內(nèi)容的鞏固，形成前驅(qū)后繼知識的綜合體。

綜合獨(dú)立實(shí)訓(xùn)設(shè)置在每一章的結(jié)束，可以看作是大型項(xiàng)目針對不同章節(jié)內(nèi)容的子模塊分割，是遷移應(yīng)用能力的進(jìn)一步提升。教師要參與到實(shí)訓(xùn)的每個環(huán)節(jié)，對學(xué)生提出的問題給予及時解答。項(xiàng)目內(nèi)容基本都是選自企業(yè)實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目中的模塊，教師在實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)過程中并不是簡單直接地貼出代碼，而是通過設(shè)置引導(dǎo)問題一步一步解決，先將一個有Bug的作品演示給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生討論問題，然后自主解決問題，使學(xué)習(xí)者獲得滿滿的成就感。

公司情境項(xiàng)目是程序設(shè)計(jì)類知識遷移應(yīng)用活動最高級形式，因?yàn)槿魏螒?yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)都要遵循相應(yīng)的公司業(yè)務(wù)流程和開發(fā)規(guī)范。該項(xiàng)目主要對應(yīng)Java程序設(shè)計(jì)獨(dú)立實(shí)踐課模塊，學(xué)習(xí)者的具體需求為有企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)、項(xiàng)目情境有較高的時效性、有具體的公司角色分工。在項(xiàng)目進(jìn)行時由教師和軟件開發(fā)企業(yè)工程師共同指導(dǎo)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的能力特點(diǎn)進(jìn)行分組并確定項(xiàng)目經(jīng)理、軟件架構(gòu)師、數(shù)據(jù)庫工程師等角色分工，教師作為實(shí)訓(xùn)過程的監(jiān)控者。項(xiàng)目內(nèi)容選用和前沿應(yīng)用保持一致的企業(yè)近兩年的真實(shí)案例。

2.4 B4—評價反思類學(xué)習(xí)活動

該類學(xué)習(xí)活動主要包括個人自評、學(xué)習(xí)者互評、教師點(diǎn)評和學(xué)習(xí)反思等四個二級指標(biāo)。計(jì)算得到的感知因子包括D38（有一定的客觀性）、D42（有明確評價方式）、D46（有較強(qiáng)的啟發(fā)性）、D48（非強(qiáng)制的）。由于個人自評是學(xué)習(xí)者對自己的階段性或總結(jié)性評價，具有一定的主觀性，所以，教師應(yīng)事先制定好評價規(guī)則并在評價過程中給予指導(dǎo)和反饋。以Java程序設(shè)計(jì)課程為例，教師利用職教云平臺的學(xué)生互評功能將部分實(shí)訓(xùn)作品的批改權(quán)限指定給學(xué)習(xí)者，每找出一個Bug為評價者加分，被評價者如果改正了這些問題也加上相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，并最終計(jì)入過程考核分?jǐn)?shù)，這個環(huán)節(jié)完成后再由教師進(jìn)行點(diǎn)評。課程結(jié)束后鼓勵學(xué)生自愿利用平臺的“評價”模塊記錄課程的收獲與感悟以及對課程的期望等，教師將這些心路歷程記錄匯編下來，在下次開課時分享處理供下屆學(xué)習(xí)者參考，可形成良性循環(huán)的效果。

2.5 學(xué)習(xí)活動實(shí)施效果評價

四種類型的學(xué)習(xí)活動運(yùn)行一學(xué)期以來共上傳教學(xué)視頻35個、非視頻類學(xué)習(xí)資源82個，發(fā)布課程公告及學(xué)習(xí)指導(dǎo)10次，教師答疑20次，主題討論43個，形成有效討論貼1596條并從中提取再生資源32個，課前課后作業(yè)70次，課后實(shí)訓(xùn)29個，綜合獨(dú)立實(shí)訓(xùn)4個，公司情境項(xiàng)目1個，各類評價參與人次773人次，學(xué)習(xí)反思19個。運(yùn)用Likert5級量表問卷對本次學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)實(shí)踐效果進(jìn)行評價，每個問題分別有“完全相符”“比較相符”“一般相符”“比較不符”“完全不符”5個選項(xiàng)，建立三層評價模型（見表3）。

表3 學(xué)習(xí)活動效果評價模型

通過問卷調(diào)查對準(zhǔn)則層和感知因子層中的指標(biāo)對應(yīng)打分后得到準(zhǔn)則層對目標(biāo)層的判斷矩陣，使用公式（1）計(jì)算準(zhǔn)則層A1、A2、A3、A4的權(quán)重，再利用公式（2）、（3）進(jìn)行一致性檢驗(yàn)得到CR=0.039<0.1,數(shù)據(jù)一致性滿足要求。

計(jì)算得到的四種學(xué)習(xí)活動準(zhǔn)則層指標(biāo)“比較相符”以上比例見表4。從中可以看出學(xué)習(xí)者對批判理解類和遷移應(yīng)用類學(xué)習(xí)活動興趣度較高。隨著高層次學(xué)習(xí)活動的展開，雖然學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)能力不同，在相關(guān)性、學(xué)習(xí)信心等方面略有下降，但整體滿意度較高，達(dá)到了較理想的效果。

表4 學(xué)習(xí)效果評價結(jié)果

3 結(jié)語

MOOCs的建設(shè)是一項(xiàng)耗時耗力的工程，如何用好才是關(guān)鍵，只有將基于MOOCs的學(xué)習(xí)活動上升到深度學(xué)習(xí)的層次才能發(fā)揮其最大作用。教師要針對不同課程的特點(diǎn)進(jìn)行需求分析，做好整體框架和層次模型的構(gòu)建，精細(xì)化設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動的每一個環(huán)節(jié)，過程化動態(tài)培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的深度學(xué)習(xí)習(xí)慣。由于本次針對Java程序設(shè)計(jì)課程的深度學(xué)習(xí)活動研究只限于筆者所使用的慕課運(yùn)行平臺，各種評價類的學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)也僅針對該平臺所提供的功能模塊，因此建立包含所有線上學(xué)習(xí)活動評價特征的質(zhì)量評估體系是接下來要研究的主要內(nèi)容。

[1]陸秋,王宇.程序設(shè)計(jì)類課程的混合教學(xué)模式研究[J].電腦知識與技術(shù),2021(9):125-127.

[2]何麗,湯莉,劉軍.基于深度學(xué)習(xí)的MOOC混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育,2019(1):150-153.

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G642

A

1672-4437（2022）04-0057-05

2022-04-18

安徽省高等學(xué)校省級教學(xué)示范課“Java程序設(shè)計(jì)”（2020SJJXSFK1927）；安徽省高等學(xué)校省級質(zhì)量工程項(xiàng)目（2020zyq63）。

楊斐（1983―），男，安徽阜陽人，阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士，主要研究方向：大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)及課程建設(shè)。