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C语言程序设计线上线下混合式教学课程建设

来源:科技论文 时间:2021-01-05 点击: 推荐访问:科技论文

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C语言程序设计线上线下混合式教学课程建设   摘要:新时代的教学模式逐渐由以教师为中心转变为以学生为中心,学生获取的知识和信息呈现出碎片化、丰富化的特点。因此,线上线下混合式教学方法能够更加有效的组织学生进行学习。为了借鉴线上教学的优势并保证教学质量,该文以中国民航大学“C语言程序设计”课程为例,介绍了基于SPOC、智慧树以及OurOJ系统的线上教学平台建设,并对C语言程序设计进行线上线下混合式教学的探索与实践。结果表明,学生在线上学习的效果与最终考试结果呈正相关分布。   关键词:C语言;SPOC;智慧树;混合式教学;线上教学   中图分类号:G642 文献标识码:A   文章编号:1009-3044(2020)31-0017-03   1 引言   在“互联网+”的时代背景下,优势教育资源共享程度越来越高,学生获取知识碎片化、获取信息多样化[1]。在这样一个优质教育资源不再稀缺的移动互联时代,学生主动获取知识的能力和意愿显著增强,教学的中心已经由教师转变为学生[2]。教师能够在教学过程中通过多种途径了解学生,从而能够更加有效的设计教学方法和组织教学内容。特別是在“后疫情时代”的特殊时期,学生获取知识的方式和教师的教学模式都发生了翻天覆地的变化,在此情况下,线上线下混合式教学模式能够有效地利用线上教学资源并与传统线下课堂进行有机结合[3],学生通过线上自学带着问题进课堂学习,教师通过线上平台获取了学生学习情况从而进课堂教学,以此形成“学生为主体,教师为主导”的教学模式。   C语言程序设计是中国民航大学非计算机多数理工类本科专业的计算机技术基础课,也是全校重点基础课程之一。其重要性不仅体现在一般意义上的编程能力,更体现在引导学生实现问题求解思维方式的转变[4]。C语言程序设计课程基础知识点多,课时量相对较少,并且需要大量的实践。因此,C语言程序设计课程组从2017年开始致力于线上线下混合式教学课程建设的探索与实践。学生可以利用线上教学平台提供的教学资源进行碎片化学习与实践,而教师则能在线下课堂引领学生进行深度学习。   2 线上教学平台的建设   2.1 SPOC   SPOC(Small Private Online Course),即小规模限制性在线课程,是一种面向特定群体的小规模在线课程[5-6]。在SPOC里,教师可以引进MOOC中的优质教学资源,并对课程进行教学要求的私有定制[7],同时还能对学生进行组织监管。图 1为中国民航大学C语言程序设计SPOC课程界面。   (1)教学资源建设。课程组引进哈尔滨工业大学的C语言程序设计作为优质教学资源,并配合C语言程序设计课程组自行组建的课程资源,构建异步SPOC教学平台。教学资源主要包括课件、配套视频与习题。视频一般为十分钟左右的短视频,每个视频对一个或两个知识点进行讲解,从而方便学生利用碎片时间进行学习。视频可以反复观看,从而有利于弥补学生知识理解能力的差异。习题包括单选测验题、编程测验题、练兵单选题、练兵编程题、实验思考题。   (2)教学组织管理。教师定期在SPOC上面发布教学资源和学习要求,学生需要在上课前进行相应的学习。平台会自动统计学生的看视频时长和次数,从而能使教师了解学生线下的学习情况。单选测验题、编程测验题和实验思考题的成绩计入线上学习的总成绩。所有题目都会设置截止日期,逾期不予计分,从而培养学生学习的自觉性。单选测验题可以提交5次,编程测验题不限提交次数,从而可使学生强化所学知识,达到多练多实践、从学中做并在做中学的目的。该平台后台能够对程序进行自动运行并判断,降低教师工作量,从而提高效率。学生在线上学习的过程中,如果遇到问题,可以通过SPOC平台的讨论区发布,这样所有学生都能够进行在线交流互动。另外,学生也可以通过现有信息平台,如QQ或微信,直接向教师进行询问。   2.2 智慧树   智慧树是全球大型的学分课程运营服务平台,拥有海量大学高品质课程[8]。同SPOC类似,智慧树也能够建立适合小规模教学的见面课,并构建教学资源,进行教学组织与管理。图 2所示为智慧树C语言程序设计课程界面。   (1)教学资源建设。2019年,C语言程序设计课程组教师为中国民航大学学生量身录制了更加适合学生学习的C语言程序设计课程视频。每个视频对一个知识点进行讲解,时间为十分钟左右。另外,选择难易适中的选择题构建智慧树题库,使学生能够由浅入深的进行课前和课后练习。   (2)教学组织管理。教师在课前发布教学任务,要求学生对视频内容进行提前预习,并设定作业分数及提交截止日期。目前智慧树支持的作业题类型为选择题、判断题、填空题。对于编程题,智慧树后台暂不支持运行C程序的运行。智慧树平台会对每位学生的视频观看时长,每一次作业的得分分布、每一道题的得分率以及相应的每一位学生的答案进行统计。基于这些信息,教师掌握每个学生的学习情况以及每个知识点的掌握情况,进而可以对线下课堂内容进行更加有效的组织和规划。   2.3 OurOJ系统   OurOJ(Online Judge)是中国民航大学计算机学院基础课部开发的一个可以在线提交程序代码自动测试打分的信息系统,通过判断用户程序是否正确输出了正确结果来评定成绩。本系统致力于减轻教师手动批改程序设计作业统计成绩的负担,让学生及时知道自己编写程序的正确性,促进学生自主、自觉的学习。图3所示为OurOJ系统线上课程界面。   (1)教学资源建设。教师可上传题目至系统数据库,并设置题目相应的属性。加入题库的题目要求上传者前必须自己做一遍并且评测通过。并且每道题目需要5、10或20组测试用例。学生提交程序后,系统会先将测试数据输入用户程序,然后抓取输出结果,与答案比对,最后的得分就是正确的组数占所有组数的百分比。   (2)教学组织管理。教师从题库里选定题目作为作业发布给自己的班级。作业的开始时间默认为发布时间,截止时间默认为发布时间的14天后,开始时间和截止时间均可自己修改。教师还可以查看班级数据统计,进而可以了解每一次作业的完成情况以及每一个学生的作业完成情况。   3 线下教学过程实践   学生通过线上平台进行课前学习后,学生带着问题走进课堂,使听课更有针对性,学习也更加高效。教师可以根据学生的学习信息对课堂教学内容进行更加有效的组织安排。首先,教师可以对课堂教学内容做“减法”。对于学生在线上已经学习过的容易理解的基础知识,在课堂上只需花少量时间对基础知识进行回顾。更重要的,教师可以对课堂教学内容做“加法”。教师能根据学生在线上平台练习的统计数据,掌握学生的课前学习情况,据此来选择比较突出的问题进行讲授及强调,或对重点难点进行进一步的讲授。   例如,学生在使用scanf时特别容易出错,尤其是多个scanf并存的时候。学生利用线上平台学习了scanf的基本使用规则,在课堂上老师就可以深入讲解scanf背后输入缓冲区的故事。scanf从键盘获取数据的时候,由于按键的速度要远低于数据的读取速度,因此需要将键盘上的数据先存到一个输入缓冲区中,按下回车键之后,CPU才会开始从输入缓冲区中按照变量的类型读取相应的数据。也就是说,scanf本质上并不是从键盘上读取数据的,而是从输入缓冲区中读取数据。深入学习了输入缓冲区之后,学生再面对多个scanf时就不会害怕了。   另外,教师还可以组织更深层次的讲授,使学生对知识点有本质的理解。例如,在数据类型及变量这一章中,学生在线下学习需要掌握常见的数据类型,变量的命名规则,变量的定义方式等基础知识。而在线下课堂上,教师就可以省去这部分的讲授时间,重点讲授不同数据类型的存储方式、由存储方式导致的不同数据类型的特点、数据类型自动或强制转换的本质含义,使学生能从更深层次理解变量及数据类型的本质,而不仅仅是一个简单的符号,从而在以后的程序设计过程中能够选择合适的数据类型去定义变量。   4 学习数据统计及分析   在混合式教学模式中,线上教学平台作为传统课堂教学的一个得力助手,学生利用线上平台的教学资源进行学习与练习,并通过在线作业自动测评对自己当前的学习水平有清晰的认识。图4所示为学生课程成绩与线上学习的关系。学生线上平台成绩在[0,60)之间的期末考试平均成绩仅为48,[60,70)之间的期末考试平均成绩为66,[70,80)之间的期末考试平均成绩为74,[80,90)之间的期末考试平均成绩为81,[90,100]之间的期末考试平均成绩为91。数据表明,学生的线上平台学习成绩和期末考试成绩基本上呈现正相关的关系。由此可见,在混合式教学模式中,学生利用碎片化时间在线上平台进行学习能够有效的促进学习成绩的提高。   5 混合式教学效果反思   在传统的教学模式中,学生课前预习、教师课堂讲解、学生课后复习是一种重复关系,并且教师并不能获取学生在课外的学习行为信息。而在线上线下混合式教学模式中,学生线上课前预习,教师线下课堂讲解,学生线上课后学习是一种互补关系,教师可以通过平台工具获取学生的课外学习行为信息,从而利用这些信息更加有效的组织线下课堂。针对C语言程序设计基础知识点繁多、实践性强的特点,无论SPOC、智慧树还是OurOJ系统,都能够为学生提供丰富多样的学习资源让学生进行学习与实践,同时为教师提供便利的教学工具,方便教师对学生的学习情况进行获取和分析,从而能够在课堂上对学生进行深层次教学。   但是线上线下混合式教学效果的达成不仅要求学生在线上具有较高的自觉性,更需要教师对学生的学情进行严格的监管与把控。否则,学生线上自主学习的持续性就会降低,从而破坏混合式教学的教学方式。为此,教师可采取下列改进措施来加强学生线上学习的积极性:   (1)加强对线上学习的效果检测,将线上学习的相关数据纳入考核范围。例如教师在线下课堂开始时可在线发布2-3道选择题对学生线上学习内容进行测验,时间限定为一分钟,从而督促学生进行线上学习。   (2)加大对线上“旷课”行为的处罚力度。例如学生若多次没有完成线上学习要求,教师可以依据情况直接取消该学生的平时成绩,从而提高学生对线上学习的重视程度。   6 疫情期间教学情况   2020年初,突如其来的疫情陡然改变了教学模式,所有课程均采用线上网络教学的方式。线上网络教学的优点是形式灵活,学习便捷。例如“钉钉”平台能够对直播过程中每个学生参与直播的时长进行统计,并能够将每次直播的视频保存到云服务器上,方便学生课后进行复习。但缺点是课堂互动困难,教师很难观察到授课时学生的思维动向。同时,信息反馈具有滞后性,学生遇到问题时,教师很难及时回答,师生互动质量和效率不高。课堂管理方面,线上网络教学过程中,教师不能在直播课上对学生进行面对面的监督和约束,很难观察到学生在上课时到底有没有在听课,自律性较差的同学甚至处于“账号在线人不在线”的状态。因此,导致直播教学效果并不及传统的课堂教学效果显著,这种全方位、全过程、全员制的线上教学只是非常时期的最优之选.从以上分析可以得出,线上网络教学的缺欠与短板仍然存在。面对面的线下课堂教学仍然是主流和主体教学模式,这应该是我们对待线上网络教学正确而理性的态度。   7 结语   在“互联网+”的思潮之下,计算机专业类的课程始终处于高校教学模式改革的前端。教学理念已经由以教师为中心转变为以学生为中心,使得学生作为学习的主体,教师作为学习的主导。教学模式也由传统的课堂讲授转变为线上线下混合式教学的授课方式。C语言程序设计是一门基础知识多、实践性强的课程。在C语言程序设计的混合式教学模式中,对于学生而言,线上平台可以提供大量的教学资源,使学生有机会利用碎片化时间进行学习和实践,提高了学习效率,使学习更具有针对性和导向型。对于教师而言,一方面可以利用线上教学平台把握学生的学习过程,从而能够对学生进行有效的监管;另一方面,在线下课堂上,教师能够根据学生线上自主学习的反馈灵活组织教学内容,突出教学重点和难点,着重培养学生的计算思维能力。   相比于传统的教学模式,C语言程序设计的线上线下混合授课方式更加体现出学习资源提供的便捷灵活。学生因此能够在立体的教学模式中有效的获取自己想要的知识,也为学生提供了时间分散、自由学习、资源共享的交互式创新学习方式。同时也可以提高学生学习的主动性和积极性,将学生转变为学习的主体,促进学生形成自主学习、持续学习的新观念。   参考文献:   [1] 于歆杰.论混合式教学的六大关系[J].中国大学教学,2019(5):14-18.   [2] 苏小红,赵玲玲,葉麟,等.基于MOOC+SPOC 的混合式教学的探索与实践[J].中国大学教学,2015(7):60-65.   [3] 朱小艳,刘俊男.线上线下混合式教学模式在C语言课程中的应用[J].信息与电脑(理论版),2019,31(24):250-251.   [4] 张书月.C语言程序设计课程改革与计算思维的培养[J].电脑知识与技术,2020,16(5):116-117.   [5] 李红. C语言程序设计课程中SPOC理念的应用探讨[J]. 科学大众:科学教育, 2017(8):126-127.   [6] 厉兰洁,廖雪花,谭良,等.基于SPOC的C语言程序设计课程教学改革研究[J].计算机教育,2016(1):74-76.   [7] 李妮.基于SPOC的C语言程序设计课程教学研究[J].运城学院学报,2016,34(3):81-84.   [8] 运海红,郑妍,刘添华.智慧树平台慕课设计与实施——以C语言程序设计课程为例[J].科技创新导报,2019,16(1):227-229.   【通联编辑:朱宝贵】

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