基于MOOC和移动端的C++程序设计课程混合式教学改革探讨

徐 飞，徐 丹，张亚卓

（东北农业大学 理学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

基于MOOC和移动端的C++程序设计课程混合式教学改革探讨

徐 飞，徐 丹，张亚卓

（东北农业大学 理学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

本文结合MOOC的发展现状及其对高等教育的影响，以移动端作为手段，探讨将MOOC与传统课堂教学相融合，实现线上线下的混合式教学模式.课前通过布置预习内容和制作视频资源，引导学生自主学习；课中以案例为驱动，组织学生积极参与课堂讨论；课后通过章节作业加强知识点巩固，从而实现课堂翻转.同时提出了教学实施过程中需要注意的问题以及解决方法.经过实验证明，MOOC+移动端的教学模式取得了较好的教学效果.

MOOC；C++程序设计；教学模式；移动端

1 引言

随着互联网技术的快速发展，一种新型的教学模式—“互联网+教育”引起了国内外学者的广泛关注，成为了当前教学模式改革领域的研究热点.2012年，全球大学教育刮起了“MOOC”风暴，由于它与传统课堂教学的诸多不同，改变了传统教学的学习模式.在国外，作为MOOC的3大平台，Coursera，Udacity和edX推动了MOOC的快速发展.2012年以来，已有数十个国际知名大学分别加入了edX和Coursera.与此同时，国内的高校也积极响应MOOC的浪潮，清华大学与北京大学于2013年5月加入edX，并有多门课程上线;北京大学，上海交大与复旦大学加盟了Coursera.除了参与国外的慕课平台外，一些中式MOOC平台也不断出现.2014年5月8日，中国大学MOOC平台上线.

2 MOOC的现状及其发展

MOOC即大规模开放在线课程 (Massive Open Online Course)，又称“慕课”，由具有分享和协作精神的个人组织发布的散布于互联网上的开放课程.MOOC课程资源是半封闭的，只有注册过的学生才看得到课程，而且保留用户完整的学习记录，教师也可以通过MOOC平台和学生进行互动.一方面，与学校课堂教学相比，MOOC最大的不同就是其大规模开放性.开放性是指MOOC的学习者不要求是在校学生，没有地域、国家、年龄的限制.大规模是指MOOC注册的学生用户数量没有上限，比如2011年秋季开设的被认为是MOOC第一课的”人工智能导论“就拥有16万注册用户，最终有2.3万人完成了整个课程学习并获得了学分.另一方面，MOOC的不足也逐渐暴露出来，高辍学率、高成本、缺少浸润式体验等制约着其进一步的发展.为克服MOOC模式的种种弊端，国外研究者们积极投入研究，一种小而精的授课模式SPOC于2013年由美国加州大学伯克利分校计算机教授阿曼多·福克斯（Armando Fox）提出.

SPOC（Small Private Online Course），即小规模专有在线课程，是针对小规模、特定人群、利用MOOC资源及在线评价、交流等功能来改变传统课堂教学现状，融合在线学习与传统课堂教学的一种混合学习模式.SPOC在运行机制、教学形式、教学流程和教学结构等方面与MOOC不同.在运行机制方面，SPOC对在线课程提出了“小规模”“专有性准入条件”；在教学形式上，SPOC提高了课堂教学的比例，强调开展混合式学习.为此，针对不同的教学目标、教学内容和教学对象，将MOOC和课堂教学有机结合，实现对现行课堂的有效翻转，从而导致传统教学流程和教学结构的改变或重组.

3 探索基于MOOC和移动端的线上线下相结合的混合式教学

SPOC是MOOC用作课堂教学的补充，可有效加强教师的指导作用，提高学生自主学习的兴趣.由于东北农业大学缺少自己的SPOC平台，MOOC的开设也仅仅是试点进行，因此理学院信息与计算科学系本学期的C++语言程序设计课程参考了中国大学MOOC平台中西安交通大学的计算机程序设计（C++）课程.

在试点中，信息与计算科学系2016级学生共有90人.我们要求所有的同学都要加入中国大学MOOC平台中西安交通大学的计算机程序设计（C++）课程.学生在MOOC平台上的学习进度和在课堂上线下的学习进度基本一致，这样有利于做到线上线下相结合.

中国大学MOOC平台给学生带来的好处是：（1）上课没听懂的，在课后还可以通过观看MOOC教学视频来补救；（2）在课前观看MOOC视频后或者自己在平台上每节课的测试和最后的作业完成中仍然有问题的，可以在课堂上去听老师的讲授，或带着问题在课后去求助老师，或和其他同学探讨，这样使学习更有效率和针对性；（3）MOOC上每次课都有随堂测验与讨论，每章最后都有作业题.这样为学生提供了更多在线练习和亲自动手的机会.其中，每章最后的作业题基本上都是编程作业，学生可以在线提交编程作业，由于平台在云端配置了应用程序，因此对提交的作业可以自动测试代码的完整性和正确性，给出评分结果.（4）作业和测试允许多次提交取最高分，学生提交作业后发现做得不对还可再提交，直到满意为止.

但是，由于本课程参考的是中国大学MOOC平台，课程的参加并不需要准入门槛，课程的完成缺少相应的监督.由于监督机制的缺失，上面叙述的线上线下模式，最终的结果是线上模式的完成率偏低，只有少数学习基础好、自主能力强的同学能够完成线上的学习.

为了增加线上学习的完成率，更好的将线上和线下学习结合起来，本学期尝试用移动端对线上和线下学习进行整合.

目前基于移动端的课堂教学辅助平台有很多，比如超星的学习通、蓝墨云班课、对分易、课堂派等.这其中又主要分为两类，一类是需要安装专门的app，比如超星学习通、蓝墨云班课等；还有一类是基于微信公众号的教学平台，比如课堂派等.由于学生在课下使用手机时，微信是使用频率很高的app，因此，本学期的C++程序设计课程采用了课堂派的平台.

本次实践将中国大学MOOC平台的部分内容迁移到课堂派的微信平台，利用课堂派上的考核和监督机制，实现MOOC平台+移动端+课堂教学相结合的线上线下教学模式.相比于传统的C++程序设计课程，这种形式将教学模式做了更改，从传统的课前预习、课堂学习和课后复习、测试模式转换成课前在线自主知识获取、课堂启发式交互学习、课后在线提问研讨、在线测试和考评，如图1所示.

图1 以学生为中心的基于MOOC和移动端的教学活动

这种教学方式的改变主要体现在以下几点：

（1）教师角色的变化.教师从单纯的知识传授者转变为引导和助力学生学习的导师，其主要任务不是简单的向学生进行单向的知识传递，而是帮助学生更加主动的参与到学习的过程中，从而获得更好的学习效果和学习体验.

（2）教师授课形式的变化.传统的课堂教学，教师在课堂上讲授事先准备好的授课内容，课后通过批改作业的方式考察学生的学习情况.这种方式往往照顾不到学生参差不齐的基础水平，导致的结果是基础好的同学感觉没吃饱，基础差的部分同学又非常吃力.而基于MOOC和移动端的教学模式强调学生和教师之间的互动，这其中包括在线互动、作业的互动、同学之间的互动等.

基于MOOC和移动端的教学模式如图2所示，该混合学习模式主要包括以下几部分：第一部分为前期准备，需要进行学习内容分解、知识点分析、学生分析、学习资源的设计、课堂设计等.第二部分为课堂交互教学，包括课堂问题设计、课堂讲解互动设计、以问题解决为形式的学习活动设计等.第三部分为课后知识巩固，包括与学生的移动端的互动、在线答疑、作业辅导等.

图2 基于MOOC和移动端的混合学习模式

（1）前期准备

前期准备包括根据本节要讲解的知识点以及学生的基础精心设计教学活动，以能够保证第二阶段课堂教学活动的顺利实施.学习资源的准备包括引进、自建和改造三种方式.

针对C++程序设计课程特征，每次上课前，教师将本节知识提炼成若干知识点，在课堂派的公告一栏中进行发布.同时，布置预习任务，学生利用课前时间在线完成视频观看.视频的内容一部分是MOOC平台上的教学内容.由于MOOC平台的在线课程所选用的教材和课堂教学所用的教材不同，教材内容和顺序、以及知识点要求会有不同，因此，教师课前可以提前录制自己的视频课程，所用软件为Camtasia+ppt，期间利用手写板辅助讲解.视频长度以5-10分钟左右为宜，不易过长.视频的内容应以一个或几个问题或知识点为主，让同学通过5-10分钟的学习掌握某个知识点.视频可以以提问-解答的方式来录制，在视频的开始提出问题，从而引出知识点，然后通过知识点或案例的讲解给出问题的答案.

为了督促学生进行课前预习、观看在线视频，在每次布置预习任务，发布新的视频的同时，在课堂派的测试一栏布置适量的测试题.测试题以选择、判断等客观题为主，学生在手机上可以直接作答，答题完成后会自动显示答题成绩.测试题还可重复测试，学生得到满意的结果再提交.测试题必须设置答题截止日期，截止日期需设置在课堂教学之前，以督促学生完成课前的学习.测试题的完成情况可以计入学生本学期最后的平时成绩中.

在课堂派的”话题“一栏，教师可以在每次布置预习任务的同时创建一个讨论话题.讨论话题的题目可以设置为讲课的章节，教师可以实现在讨论区设置一些问题，并向同学说明在预习和观看视频时如有任何疑问，可以在讨论区发出.

（2）课堂交互教学

由于课前已经布置了预习任务和在线讲解任务，教师在课堂上的教学活动与传统的教学活动有所不同.教师可以首先将本节课的知识点做一个简要的说明，对讨论区里比较集中的问题和难点进行讲解.

为了摆脱传统的教师教、学生听的灌输式教书模式，如何组织课堂讨论就十分重要.大部分学生在课前预习和观看视频学习能掌握50-60%左右的知识点内容，部分基础比较差的同学掌握的知识点内容可能更少.而且，大部分同学都是第一次正式接触编程语言，对C++的编程还很陌生，可能是很简单的知识点或者是书上的例题，很多同学依然无法独自在编译器上完成.为了解决这么问题，本课程采取的是以能够完成简单功能的小案例为核心，通过教师的简单讲解来完成.在讲解过程中，不断了解学生的反馈信息，引导学生参与到案例的编程完成过程中.

引导学生参与教学活动的方式有很多，比如在讲解的过程中通过不断的启发式的提问来激发学生的积极性.可以利用课堂派上的”互动“一栏，将互动的内容添加到ppt中，在讲解ppt时，展示互动题目，学生可以通过手机微信里的课堂派进行实时答题、实时互动.对于课前布置的测试题中的难点，教师可以在课堂教授过程中穿插讲解.那么，如何保证学生参加课堂互动的积极性呢？在课堂派中，有”表现“一栏，教师可以将在课堂上互动活跃的同学记录在”表现“一栏，记录的方式是1星到5星，在本学期的最后，教师可以将这部分内容计入学生的平时成绩中.

（3）课后知识巩固

通过教师的课堂讲解，大部分学生已经基本掌握了本节课的知识点.对于仍有疑问的同学，可以通过随时回看视频段落来加深理解.另外，学生可以通过课堂派的”话题“一栏，对有疑问的知识点进行提问.教师应及时回应”话题“一栏学生的问题，以防打消学生提问的积极性.很多时候，对于”话题“一栏中的疑问，会有很多同学主动参与解答，只有比较难的问题才需要教师亲自解答.

教师可以以章为单位在课堂派上布置编程作业，对于内容比较多的章，也可以布置2-3次编程作业.布置的作业有截止日期，作业要以cpp或doc格式提交.课堂派”作业“一栏提供给教师作业批改的功能，教师可以在手机上直接点击查看学生提交的作业，查看完成后可以直接给出本题的分数.教师可以选择学生的分数是否向学生公布.使用移动端批改作业的好处是教师不在受到时间和地域的限制，只要有空闲时间，打开手机就可批改学生的作业.

课堂派里有私信功能，选中某个学生后，可以和这个学生私信讨论问题.学生也可通过私信向老师提出问题.由于课堂派的私信功能只支持文字功能，不便于教师和学生之间的沟通，在本学期的实际教学中，教师可在qq上建立了答疑群，学生的问题可以通过拍照、语音等方式发送给老师，教师也可以方便的进行答疑.

4 基于SPOC和移动端的线上线下相结合的考核机制

C++程序设计课程注重实践，因此培养学生的计算思维和编程能力至关重要.基于MOOC和移动端的线上线下教学模式的考核方式分为如下几个方面.

1.课前评价：学生在课前通过预习和观看视频后，需要完成本小节的客观题测试试题，本部分的结果可以直接计入学期最后的平时成绩中，占总评分的5%.

2.课堂评价：教师在课堂上与同学之间的讨论互动的过程，部分参与讨论积极活跃的同学，教师可以在课堂派的“表现”一栏中给出相应的记录.在课后的在线答疑（包括课堂派、qq群）中，教师可以根据答疑的情况，适当的给部分同学以平时成绩的记录，结果可以直接在qq群进行记录，也可以在课堂派上进行记录.课堂评价还包括出勤、课堂参与度、项目成果等，占总评分的5%.

3.课后评价：在每章的最后都会在课堂派上发布本章的编程作业，需要同学亲自动手在编译器里面完成.作业的内容可以参考中国大学MOOC的作业内容，也可以自己补充作业内容.在这部分里，教师可以在手机上对学生的作业直接浏览批改，批改后在课堂派上给出成绩.教师可以在手机上安装cc++编译环境，比如c4android，cppdroid等，这样可以在批改作业的时候验证学生作业的正确与否.当然，大多数时候，学生提交的作业教师可以直接浏览后给出相应成绩.在批改作业的过程中，对于一些优秀的作业，我会在qq群里进行分享，这样可以提高学生学习的积极性.这部分的内容占总评分的10%.

4.实验评价：由于c++是一门实验性的课程，大多数高校在开设C++程序设计课程的同时，都会开设相应的实验课.对于每个同学实验课的表现，教师也可以适当的方式计入到平时成绩中.这部分的成绩占总评分的10%.

以上四个方面的成绩教师都可以计入本学期最后的平时成绩当中.教师可以设定平时成绩的总分，比如30分；教师还需确定上面四个部分在总平时成绩中所占的比例.

5.期末评价：期末考试采用线上测试和线下笔试想结合的方式，线上测试主要考察学生的实际编程能力，而线下笔试主要考察学生对知识点的熟悉情况.这部分的成绩占总评分的70%，以考试的方式进行评分.

5 小结

目前，在C++程序设计课程教学过程中，基于MOOC和移动端的混合式教学模式面临的主要问题是：

1.教师要重视课前的预习布置和视频设计.这是整个教学模式能否成功的关键之一.大部分学生在刚开始接触新的教学模式的时候，具有较高的兴趣，能够基本完成自主学习.但是经过几周学习之后，新鲜感减退，学生很容易逐渐丧失学习的动力.好的课前预习内容能够激发学生自主学习的兴趣，成功的视频内容可以让学生在观看视频后掌握本节的知识点.因此，如何促使学生更加积极的观看视频就成为每个教师必须努力思考和完成的任务.

2.教师在课堂教学中，应最大程度地调动学生参加课堂讨论的积极性.在实际课堂讨论实施的过程中，总有个别学生不参与讨论.教师不能忽视这些学生，要引导他们的兴趣，调动他们的积极性.我们的经验是，教师在课堂教授时，不要仅仅讲授知识点，这样容易造成学生学习兴趣的丧失.教师可以以一个案例为驱动，上课开始时提出问题，在案例的讲解过程中结合知识点的讲解，最后在学生的积极参与下完成案例的编程.这样可以使学生感受到编程解决问题的成就感.

本文基于目前的MOOC发展形势以及优缺点，依托移动端app，尝试完成教学资源的整合和学生自主学习的监督，积极探索程序设计课程教学改革的实施方案，将MOOC理念应用到程序设计课程的教学中来.MOOC在高校教育中是一股不可抗拒的浪潮，已经给传统教学带来了冲击；同时，MOOC形式的在线教育也正在发展过程中，各种基于MOOC的教学模式也在不断出现，包括“MOOC+SPOC”“MOOC+移动端+翻转课堂”等的混合式教学模式，这也是本文下一步将要研究的方向之一.

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G642.0

A

1673-260X（2017）12-0194-03

2017-09-03

2015年10月省教育厅规划课题黑龙江省教育科学“十二五”规划课题：基于信息与计算科学专业的C++实践教学改革探讨(GJC1215010)