刘艳军 罗代忠 马新强

摘要：近年来，我国在本科教育上强调内涵发展，把质量提升作为本科教育改革发展的核心任务，而课程教学质量提升是本科教育质量提升的重要环节。文章探索一种“程序设计基础”课程教与学体系，分析了课程教学目标和教学改革中遇到问题，提出使用在线学习和在线评测系统等信息化技术手段拓展学习时空;遵循布鲁姆学习分类法划分浅层知识和深层知识，设计线上线下一体化教学内容;重组教学流程，形成持续的渐进式学习过程;助力学生的差异化教学。

关键词：程序设计;线上线下;教学模式;教学内容设计;差异化教学

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）15-0117-03

Abstract：In recent years， our country emphasizes the connotative development in undergraduate education and regards the quality improvement as the core task of the reform and development. This paper explores a teaching and learning system of "Programming Foundation" course， analyzes the teaching objectives and the problems encountered in teaching process， then proposed a method to expand learning time and space by using online learning and online evaluation system and other information technology， and design online and offline teaching content， according to Bloom's learning classification to divide knowledge into shallow knowledge and deep knowledge， and reorganize the teaching process to form a continuous gradual learning process and help to realize differentiated teaching.

Keywords： program design; online and offline; course model; teaching content design; differentiated teaching

1 引言

教育部在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）年》文件指出要以学生为主体，以教师为主导，充分发挥学生的主动性，关心每个学生，促进每个学生主动地、生动活泼地发展，尊重教育规律和学生身心发展规律，为每个学生提供适合的教育。

“程序设计基础”作为计算机类专业一门重要的学科基础课，是新生入学的第一门程序设计类专业课程，在计算机专业教学体系中有举足轻重的作用，课程具有覆盖面广、教学难度高、实践要求高、对后续课程影响大等特点。在教学过程中，不仅要使学生掌握编程语言的基本语法规范，还要致力于培养学生运用编程语言解决实际问题的编程能力，要引导学生实现问题求解思维方式的转换——即培养学生的计算思维能力。传统的教学方法，难以兼顾低阶认知（记忆、理解、应用）和高阶认知（分析、评价、创新）的教学，教學效果的跟踪与反馈也不够及时、准确，不利于实现个性化教学[1-2]。本文探讨并实践一种程序设计基础课程教与学创新体系，该体系使用信息技术，进行线上、线下混合教学，帮助教师构建从低阶到高阶的一体化教学设计，同时便于学生开展自主、泛在、个性化的学习。

2 课程分析

“程序设计基础”课程通常被作为第一门编程语言课程，是各类软件开发课程的重要先修课程，课程学习效果直接影响学生程序设计能力。

2.1课程教学目标

1）知识目标：“程序设计基础”课程要求学生熟练掌握程序设计基本语法、数据类型、表达式、控制结构（顺序、分支、循环）、模块化（函数）、文件等核心知识和程序设计前沿理论知识，拓宽学生视野和宽广的跨学科知识。

2）能力目标：通过课程学习培养学生：（1）将实际问题抽象化（数学建模）;（2）将抽象问题计算机化（计算机可理解）;（3）将计算机题模块化;（4）将模块问题程序化（会读、令写、会调会优化）;（5）实践与创新、沟通与团队合作、深度学习与自主学习的能力，应对信息化发展的适变能力。

3）素质目标：考虑到学生计算思维尚未建立、程序设计能力薄弱甚至零基础的实际情况，践行“程序=数据结构+算法思想，提出培养具备工程开发及实践应用能力，胜任软件分析、设计、开发、测试及管理等工作的高素质应用型人才。通过课程思政，培养学生克服困难、坚持不懈的学习精神，家国情怀与积极向上的人生价值观。

2.2课程教学中存在的问题

1）传统的课堂教学大多处于浅层次教学状态，即知识的初阶认知（记忆、理解、应用），难以兼顾高阶认知（分析、评价、创新）。教学内容低阶层次，课堂要求低，“水课”越来越多趋势严重，甚者将编程课上成打字课。课堂缺乏深切体验和难度挑战，难以引导学生获得深入的思考和深透的理解，无法为学生后续学习产生深远影响。

2）学生的学习是一个渐进生长的过程，本课程理论和实践并重，尤其需要在实践中给予学生消化理论的时间。目前教师缺乏耐心等待和引导，课堂存在教师“告诉”结果的多，学生“发现”结果的少，教与学的“过程之教”被抽取，学生机械死板而失去生命活力，丧失自主性、能动性和创造性，致使学生出现“教过的题会做，未教过的没思路不会做”的情况。

3）课堂教学对学生的差异性关注不够。在同一年级、同一专业，甚至同一班级内学生学习基础、学习能力参差不齐是常态，同一的课堂教学下，一定存在有些人吃不了或有些人吃不饱的情况。针对不同的学情，因材施教，实施个性化教学以达到课程目标是解决学情差异问题的重要手段。

2.3课程与教学改革要解决的重点问题

1）构建线上线下一体化教学内容设计。遵循布鲁姆（Bloom）学习分类法，划分浅层知识和深层知识，设计线上线下一体化教学内容，形成持续的渐进式学习过程，提升学生可持续竞争力，解决学生个性化学习问题。

2）重组教学流程，解决以“教师为中心”到“以学生为中心”的转变问题。淡化课堂边界，课前学生线上学习、课内教师引导内化计算机编程逻辑思维、课后学生现固强化知识点，解决学生的自主学习问题。

3）重建教与学评价标准，解决“学”的效果问题。关注学习效果，跟踪学生学习情况，采用线上线下相结合的过程化、多元化评价方式，解决学生对程序“会读、会写、会调、会优化”的问题。课程内容与资源建设及应用情况。

3 “程序设计基础”课程教学改革

本课程改革思路：构建了线上线下混合，淡化课堂边界，突出个性化教学的教学新模式。

3.1设计“淡化课堂边界，突出个性化教学”的线上线下混合式教学模式

1）依据认知层次理论设计线上线下一体化课程内容，重组教学流程，形成持续的渐进式学习过程。

针对不同层次的认知阶段，分解课程内容到线上线下不同环节实施，线上环节完成程序设计低阶的基本语法和基本用法的学习，线下环节完成程序设计高阶的分析、设计、实现及解决复杂工程实际问题的能力。重组教学流程，打破以“课堂”为中心的边界，充分实施课前线上自学，课堂线上线下多模式教学，课后线上练习相融合的一体化教学活动。

本课程的线上MOOC平台基于重庆市高校在线开放课程平台搭建，是课程团队多年来教学资源的结晶，在视频内容开发过程中，强调案例驱动，串联主干知识点，突出实用性，旨在学生快速入门程序设计。课程的在线测评系统采用使用北京航空航天大学CG计算机专业课一体化平台等，实现了学生全天候自主在线练习，系统实时评判、在线考试等。线下课堂教学通过对线上学生学习情况的统计，进行主干知识点梳理，错误分析，代码点评，综合案例讨论等。教师通过设置评价考核指标体系并向学生公开，激发学生的学习积极性，同时加强对学生学习过程的管控。

2）关注学生的差异性，有效利用信息技术，为学生提供个性化学习教学资源环境。

教师不仅要传授学生知识，更应该培养学生运用知识解决实际问题的能力，即关注学习效果。由于存在学生的个体差异，使学生达到相同学习效果的学习过程大体一致却又不尽相同。因此，在教学过程中，教师应将学生放在教学的主体地位，更加关注学生的差异性，充分激发学生的学习热情，培养学生自主学习、主动学习的良好学习习惯。设计以学生为中心，突出个性化教学的课程教学模式，课前引导学生按需学习;课堂依据课前学习数据和行为分析，合理设计多种教学方式;课后在线上练习系统提供按难度分层的基础题和扩展题，供学生练习自测。通过将教学内容按知识点、按进阶性、按难度进行切分，由学生自主选择学习内容，学习能力强的学生多学点，学能力一般的学生正常学，学能力差的学生反复学，将学习过程由桌餐变为自助餐。同时，教师获取学生的学习数据、掌握学生的学习状态，针对性的干预、引导，达到更好的学习效果。

3.2资源建设

“程序设计基础”课程依据Bloom认知层次理论设计线上线下一体化课程内容，以学中心，淡化课堂边界，重组教学流程，将课前课堂课后三个阶段通过一体化的内容设计有效融合在一起。

1）课前内容

在线上完成，以知识的识记和理解为主地构建低阶课程内容，主要涵盖数据类型、表达式、控制结构（顺序、分支、循环）、数组、函数、指针、结构体的基本语法及基本用法，为高阶课程内容奠定了基础。形成一个知识技能分解和案例设计，具体如表1所示。

2）课堂内容：包括理论课堂和实验课堂两部分。

理论课堂以知识的应用、分析、质疑和创造为主的构建高阶案例式课程内容，针对课前学生学习行为数据和测试结果、实时调整课内教学活动，采用案例教学、讨论教学、启发教学等方式，课堂活动设计具有高阶性、创新性、挑战度的内容，真正体现“两性一度”。

实验课堂在线下进行，而题目发布在线上测评系统，以编程题和代码改错题的实践为主，由测评系统提供动态测试、代码风格检查、性能剖析等实时评测结果，学生可以反复提交直至完全通过。通过实验课堂教学解决学生对程序“会读、会写、会调、会优化”的高阶学习，提升学生的程序设计编程逻辑与创新思维。

课后内容：通过在线作业巩固加强学生学习效果。在线作业包括选择、填空、程序填空等客观题，便于覆盖各种细节知识点，还包含按难度划分的编程题，在加强学生操作基础训练的同时提升难度。

3.3考核评价

课程考核方式是教学环节中最重要的组成部分之一，本课程的考核为配合线上线下教学过程的开展，采用多环节、多要素、全方位的考核方式，期望达到公平、公正对学生掌握课程的情况做出合理、科学的评价[3]。如图3所示，考核方式主要包括：课前在线学习成绩（占20%）、实验成绩（占15%）、作业成绩（占15%）、课内表现成绩（占10%）、期末考试成绩（占40%）。其中，课前在线学习由课程视频观看情况、章节测验成绩、讨论参与情况组成，通过在线课程平台系统统计计算获得;实验成绩、作业成绩、考试成绩由在线测评系统通过机器自动评阅获得。评价方式严谨、客观，计算方法向学生全部公开，学生在参加各项教学活动时，由系统自动统计各项教学行为并计分，便于学生可以隨时随地查看本人的平时成绩变化情况，这一评价方式显著提高了学生在线学习的积极性。

4 “程序设计基础”课程改革卓有成效

4.1基本形成一套线上线下混合式教学模式资源

建设了“程序设计基础”的慕课，课程在重庆高校在线开放课程平台上线，目前已开课5期，选课程人数累计2694人，学生来自28所高校，课程于2018年被认定为重庆市高校精品在线开放课程。在线上课程的开放期间，形成一套教学视频、教学课件、案例库、试题库、常见问题的讨论主题库等资源。我校已有三届18个班级900多名学生使用“程序设计基础”在线课程平台进行线上线下混合教学活动。形成课程教材《案例式C语言程序设计》，由清华大学出版社出版，列为“21世纪计算机科学与技术实践型教程”，使用量达到2000多人次。建立进阶式、按难度划分的习题库、案例库，以实用型的应用案例为导向，整合主干知识点，扩展细节知识点，配合阶段性综合项目。

4.2初步形成个性化教学模式

通过在线课程资源辅助预习复习环节，实现课堂外学生按需自主学习的同时，便于教师掌握自主学习的情况。通过题自 动化作业布置、批改，节约出教师精力和时间，实施个性化教学，设计适合学生情况的不同难度的习题库、作业库和评价方式，进行分层教学设计，更关注学生个性化成长，更好的调整教学内容适应学情。

5 结语

“程序设计基础”线上线下混合教学模式改革实施以来，经过统计，学生对教师在教学态度、教学内容、教学方法、教学条件等方面综合评价得分93.64，评价优秀;学生在ACM竞赛及CSP水平测试中取得优良成绩，表明了改革后的教学模式对提升学生解决复杂工程问题的能力奠定程序设计的坚实基础。课程授课教师在校级“说课程·教改课”比赛一等奖及二等奖2次、“金果源”学生最喜爱教师奖、“优秀主讲教师”奖。

在“程序设计基础”课程后续建设过程中，进一步将课程思政融入教学，贯穿课程教学全过程，推进知识传授、能力培养与价值引领的有机统一。增加职业素养训练，改善教学资源新环境进一步与企业合作打通“产科教”模式的落地实施，通过综合工程化项目的大作业，培养学生工程项目分析和管理能力，加强学生的团队精神、合作能力和IT 职业素养。

参考文献：

[1] 顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[2] 曾海，尚鲜连，朱敏.基于SPOC平台的“数据结构”课程线上线下混合教学模式改革[J].苏州市职业大学学报，2019，30（2）：83-88.

[3] 张文娟.线上线下相结合的课堂教学模式改革[J].科教文汇，2016（10）：31-32.

【通聯编辑：王力】