C语言程序设计翻转课堂的研究与实践

韩建平

(杭州电子科技大学 计算机学院，浙江 杭州310018))

翻转课堂作为一种新兴教学模式，已经受到教育者高度关注和广泛认可［1－4］，其核心价值在于能有效支持和帮助学生进行自主、个性化学习，体现以学习者为中心的教学理念。MOOC(Massive Open Online Courses，大规模在线开放课程)的出现，为翻转课堂的开展提供了有力支撑，促进了翻转课堂的发展。MOOC 在学习内容上灵活多样、富有吸引力，在学习方式上更符合互联网时代碎片化学习的特点［5］，为学生课前学习知识提供灵活、开放而个性化的环境。而前置性的知识学习，使得课堂教学环节可以侧重于以知识内化为目标的互动、探究与实践。C 语言程序设计是高校理工类专业的一门重要基础课程。对于这样一门以编程能力培养为目标的课程，以灌输为特征的传统课堂教学方式的弊端更加明显。教师课堂上忙于依据教案讲授知识，无法关注学生的个体需求，难于合理安排课程的进度和深度。学生在课堂上辛苦地聆听、理解和记忆，而缺乏独立思考、互动探究的机会。基于MOOC 的翻转课堂教学模式为课程教学的变革带来了机遇，为突破课程教学的困境提供了一条新的途径。值得注意是翻转课堂不仅翻转了教与学的时空，更是对传统教学模式的“破坏式创新”［2］，颠覆了传统教学的观念和习惯，因而对教师提出了更高的要求。本文基于我们的课程教学实践，从MOOC 建设、翻转课堂教学的基本模型、课堂活动组织与考核方式等方面系统地阐述了翻转课堂教学涉及的主要问题，以期为高校课堂教学改革和创新提供一些借鉴。

一、面向翻转课堂的MOOC 建设

MOOC 通过互联网为学习者提供开放、个性化的学习体验。作为MOOC 核心元素的短视频既便于“碎片式”学习和知识资源的整合［6］，又有助于保持学习者注意力，提高学习效率。此外，MOOC 所提供的学习行为分析可以用于促进师生改进教学，MOOC 的互动与反馈机制有利于激发学习兴趣。MOOC的这些特点使其对于承载翻转课堂教学模式的课前学习有着天然的优势。

尽管国内、国际MOOC 发展迅速，但目前MOOC 资源非常有限，课程设计和教学安排更难以具备针对性。我们建设MOOC 的出发点包含两方面，一是MOOC 课程内容符合教学目标，并可以在不断实践和反思中，融入我们对课程新的理解。二是希望MOOC 课程与课堂教学更紧密地融合，推动课堂教学质量的提升。MOOC 建设是课程知识单元化、富媒体化的过程［7］。首先是根据教学大纲、授课思路以及MOOC 的特点，切分课程的知识点、理清知识点间的逻辑关系。其次是为每个知识点设计短视频、动画、材料阅读、作业等富媒体学习内容。

视频显然是在线课程中的关键元素，优秀的短视频可以把C 语言程序设计课程中枯燥而抽象的知识用形象生动的视觉语言传达出来。我们制作视频的基本思路是在教学设计上力求精致，在形式上注重简洁和实用性，并尽量给学习者营造一对一授课的感觉。短视频中包括电子板演、动画演示、程序编写与调试演示、教师出镜讲解等多种元素。我们在每个视频之间以及视频中的重要时间节点上嵌入了一些测试题。这些问题比较简单，主要目的是让学习者保持注意力，并对学习效果进行初步评价。

二、翻转课堂的基本模型

C 语言程序设计课程翻转课堂的基本模型如图1所示，模型具有翻转课堂的基本特征，线上线下混合教学重构了学习流程，知识的传递由学生课前自主探究和建构，而知识的内化和应用在课堂中由学生在老师的指导下完成。教师在课前一周通过MOOC 平台发布微视频等课程资源。学生在课前通过微视频学习知识，通过MOOC 平台进行反馈、交流，并将不懂的知识甄别出来。学生可以自主安排学习时间，自己掌握学习的节奏，在此过程中实际上处于一种独立思考、自我探究的状态之下。教师通过MOOC 平台掌握学生的学习行为并提供一定的线上学习指导。在课堂教学环节则以问题为线索，以知识内化为目标安排答疑解惑、互动交流、协作分享、作业、个性化指导等教学活动。学生的前置性学习有收获，也有困惑和问题想在课堂上提出，这就逼着教师更重视学情分析，做到更有针对性的辅导、讲解。因而翻转课堂教学对教师的综合素质要求更高。

图1 翻转课堂教学的基本模型

我们设计、采用的模型除了具备翻转课堂教学的一般特征之外，还有以下两个特色:一方面，在发布课程资源的同时，推送编程实践任务。其中包含程序填空题或者程序设计题，目的是为学生课前学习提供目标驱动和学习效果自我评价的途径。另一方面，上机实验被安排在课堂教学之前。这样的安排可以倒逼学生放弃依赖心理，认真落实课前预习，也为学生提供“自由”的创造空间，可以根据自己对知识的理解编写程序，发现问题并进行反省、思考。教师在上机实验中对学生适时进行引导、点拨的同时，也可以在课堂教学前充分掌握学生的学习状况。此外，在编程实践任务单中也包含稍具挑战性的编程问题，允许学生在课堂教学环节之后完成。学生在各环节编写、调试完成的程序，均向在线评测系统(Online Judge，OJ)提交程序源代码，由OJ 对提交的程序进行自动评判和实时反馈，让学生在“提交成功”的快乐体验中，不断提升程序设计能力。

三、课堂活动及组织

翻转课堂优势不仅在于前置的线上知识学习所带来的自主、个性化体验，更在于翻转式教学在课堂上挤压了知识传授的空间，放大了学生思考的空间，给知识内化方式的优化带来了潜力。如何设计和组织课堂活动决定了知识内化的质量，结合C 语言程序设计课程的特点，翻转课堂教学主要安排三类课堂教学活动。

(一)课堂测验

课堂测验安排在课堂教学的开始阶段，时长在10 分钟左右。测验的题型为客观题，学生用手机上网答题。通过课堂测验，既可以及时了解学生对知识的掌握情况，又可以督促学生把课前学习落到实处，尽量降低学生不做“功课”就直接到课堂讨论的可能性。课堂测验的题目难度低，只要完成规定的线上知识学习，就可以比较轻松地完成测验，测验的成绩在最终成绩评定中占有一定比例。

(二)课堂讨论

我们以小组方式来组织课堂讨论。学生自由组合成若干个四人小组。小组成员构成一学期保持不变，每次课都坐在一起，课堂上形成组内合作、组间竞争的氛围。课堂上的问题一般要求以小组为单位讨论发表意见。集体荣誉感会驱动学生积极讨论，勇于发表意见。当小组要求提交问题解答时，教师会随机抽取该小组成员来分析、解释。这样“弱势群体”真正参与讨论，真正建立组内合作的关系。

翻转课堂是以问题为导向的教学，将学生置于一个以问题为线索的教学环境之中。影响讨论效果的关键因素是问题的质量，优质的问题紧扣教学目标，又能触发思考。我们用于课堂讨论的问题来自两方面，首先是收集、筛选学生线上学习和实验环节中提出的疑难问题，其次是教师需要根据教学内容的重难点设计的一些问题。

(三)课堂作业

课堂作业一般是2－3 个编程题，分散穿插在课堂讨论中进行。设计题目的原则是期望学生在完成过程中能发现问题，完成之后能对教学目标有所领悟。学生在完成课堂作业的过程中可以小组讨论，也可以寻求教师的帮助。教师在学生完成作业的过程中，在教室中巡视，对有创意的作业予以展示，对发现的问题马上指出并进行一对一讲解，对典型的问题可以统一讲解。教师会批改学生下课后提交的课堂作业，作为课堂表现评价依据之一。

四、教学效果及分析

(一)考核方式

为了促进翻转课堂的有效实施，我们建立了新的课程考核体系，从多角度全面评价学生的学习情况，同时引导学生在整个教学进程中踏踏实实地进行课前线上学习，并积极参与讨论、作业等课堂活动。考核体系主要包括以下四个部分:第一，线上学习情况(权重为0.1)。考核数据来源于MOOC 平台上的相关记录，包括微视频的学习时间、练习完成情况。第二，课堂学习情况(权重为0.3)。考核综合课堂上个人和小组的表现情况，个人表现的评价依据是课堂测验和课堂作业质量。课堂小组表现则评价各小组在课堂上讨论及协作完成任务的情况。第三，上机实验情况(权重为0.2)。考核依据是上机任务的完成质量。学生完成程序的编写和调试后在线提交，由OJ 对提交的程序自动评判并记录成绩。第四，期中考核与期末考核(权重分别为0.1 和0.3)。与以往的课程考核体系相比，期末考核的权重显著降低。

(二)学生学习感受调查

我们以匿名问卷的方式，对翻转课堂教学班中的122 名学生进行了学习感受的调查，统计数据如表1所示。71.3%的学生每周花在课前线上学习的时间平均约为45－60 分钟，79.5%的学生课前安排的学习任务量合适。63.1%学生对微视频的理解程度好或较好，而理解程度一般及以下的比例高达36.9%。认为通过课前线上学习对所学知识的掌握一般及以下的学生比例也高达63.1%。这一方面表明线上微视频的质量有待提高，但另一方面说明线上学习并不能替代课堂教学，课堂的讨论、作业等活动作为促进知识内化的环节是必要的。

在课堂教学环节，85.3%的学生表示参加或基本参加了小组讨论，但偶尔参加或从不参加的比例也高达14.7%，表明如何激发课堂讨论值得研究。84.4 的学生认同通过课堂活动，对所学知识的掌握更加全面和深入。对于提高程序设计能力与自主学习能力的认同程度也达到了较高水平，认同率分别高达77%与79.5%。学生总体上认同翻转课堂教学。有63.9%的学生表示非常喜欢或喜欢，34.4%的学生表示对翻转课堂的喜欢程度一般，1.6%的学生明确表示不喜欢。这里也显示了不少同学们的矛盾心理，虽然认同翻转课堂效果更好，但并不喜欢。其中的重要原因之一是翻转课堂教学模式下，学生在课外稍微忙碌了一点，课内也要紧张一点，学生对此不太适应。

表1 匿名问卷调查统计表

(三)教学效果及比较

2014－2015 学年上学期，我们从同一类专业随机抽取3 个班进行翻转课堂教学的实践，对剩余的3个班，仍然按传统的方式组织教学，6 个教学班学生的学习习惯和能力没有明显差异。承担教学任务的4 位教师均具有多年教学经验，具备较强的教学能力与责任心。表2 和表3 给出了各教学班期中与期末测试的成绩，期中测试采用上机考试形式，期末测试也重点考察学生的编程实践能力。翻转试点班的均分、优秀率和及格率等指标总体优于普通班。从教师A 和B 分别承担的两个教学班数据，可以看出翻转式教学的显著优势。

表2 期中测试成绩及比较

五、结束语

大学课程教学改革的目标是将封闭、灌输的知识课堂转变为开放的、互动的能力课堂，翻转课堂教学模式在这一目标的实现上有着显著的优势。翻转课堂教学的质量还可以从多方面加以改善，比如开发精致、生动的微视频，设计更多能激发学生思考的优质课堂问题和实践任务，落实对学习困难学生的更多指导和帮助。作为一种新的教学模式，有许多问题值得我们在实践和探索中来解决。

［1］杨玉芹．启发性挫败的设计研究—翻转课堂的实施策略［J］．中国电化教育，2014(11):111－115．

［2］张金磊．“翻转课堂”教学模式的关键因素探析［J］．中国远程教育，2013(10):59－64．

［3］秦炜炜．翻转学习:课堂教学改革的新范式［J］．电化教育研究，2013(8):85－90．

［4］路丽娜．“翻转课堂”:传统课堂面临的挑战及变革路径［J］．大学教育科学，2014(66):66－70．

［5］李晓明．MOOC:是橱窗，还是店堂［J］．中国大学教学，2014(5):15－18．

［6］郑雅君，陆坊．M00C 3.0:朝向大学本体的教学改革［J］．复旦教育论坛，2014，12(1):5－9．

［7］王永固，张庆．MOOC:特征与学习机制［J］．教育研究，2014(9):112－120．