基于案例驱动的程序设计课程智慧课堂教学研究

高涛　冯兴乐　孙朝云

摘 要：随着信息科学的迅速发展，计算机程序设计的教学变得日益重要。传统的教学模式以教师为主体进行授课，学生被动地学习，缺乏实践性和创新性，教学活力不足，目前出现的案例教学、翻转课堂等新的教学模式已从很大程度上调动了学生的积极性，但还是无法满足企业对学生实践性、创新性的要求。针对上述问题，文章提出了一种新的基于案例驱动的程序设计课程智慧课堂教学模式。主要立足于以实际案例作为主线，形成以学生为主体，师生多元化分阶段互评为标准，有机结合课前预习、课堂学习、课后巩固、多元考核等环节的一套教学流程。最后通过计算机高级编程课程的实践和统计分析，证明了基于案例驱动的程序设计智慧课堂能够以学生为主体，因材施教，能全面提升学生自学能力、团队合作意识、创新能力和实践能力，教学成果有了显著提高。

关键词：案例驱动;智慧课堂;实践能力;程序设计

中图分类号：G642         文献标志码：A          文章编号：1673-8454（2019）12-0048-04

一、引言

自20世纪90年代以来，随着科技的迅猛发展，信息技术也得到了飞速发展和日益普及，程序设计类课程作为信息技术的基础性课程之一，因而在各大高校的教学任务之中占据着非常重要的地位[1][2]。

在传统的课堂教学中，目前最常见的方法就是以教师讲课为主，而学生被动地接受知识。这种传统课堂的上课形式使本就比较抽象的程序设计类课程显得尤为枯燥，难以调动学生的学习兴趣，也无法培养学生实际的程序设计能力，使学生产生畏难情绪，无法更加深入地学习，不利于学生综合能力的培养[3]。因此要想改善和解决目前的问题，就必须要对传统的教学方法进行完善和改革，从而进一步提高教学质量和课堂效率。目前常见的课堂改革的教学方法为翻转课堂和对分课堂。翻转课堂是指重新调整学生与教师的课堂内外的时间，将学习过程中的决定权由教师转移给学生[4]。张金磊认为这样的教学模式可以完成教师与学生角色的互换，使学生在参与过程中能够有更加深层的理解[5]。对分课堂的教学方法最早由复旦大学心理系张学新提出，是指在时间上进行改革，将课堂的时间一半留给教师，一半留给学生进行讨论，分出的一半时间完全交给学生进行安排和主导，这样的教学模式可以使学生的理解层次逐渐加深并且根据自己的节奏进行反复吸收[6]。当然，在教学实践中也发现了翻转课堂和对分课堂存在学生程度参差不齐、无法人人参与讨论、学习主动性不高以及学生交流讨论主动性不高等问题。

本文针对常见的课堂改革的教学方法所存在的问题，提出了一种基于案例驱动的程序设计课程智慧课堂教学模式。案例教学的最大特点就在于在学习的过程中引入一个具体的项目，以该项目总体的流程为主导，以直观形象的例子来解决实际的问题，在案例中学习新的知识[7]。智慧课堂教学是指在教学任务中安排的所有环节都是以促进学生智慧發展为出发点，以突出教师与学生的情智交流为主体，以注重学生的智慧发展为主要评价标准[8]。该教学模式可以在充分利用信息技术的基础上，优化教育模式和方法，不断提高学生的学习主动性，增加学生对于课堂教学的参与度。

二、基于案例驱动的程序设计课程智慧课堂教学流程

基于案例驱动的程序设计课程智慧课堂教学流程如图1所示，主要分为课前预习、课堂学习、课后巩固、多元分阶段考核四个阶段。课前预习阶段主要是教师发布课程视频，学生在线完成视频学习，发现问题并提交课前作业;课堂学习阶段主要是教师对重要知识点进行讲解并提出案例，学生以小组形式讨论完成然后分组进行汇报;课后巩固阶段主要由教师布置企业典型案例，学生分组完成并提交报告;多元分阶段考核阶段将依据学生在各个学习阶段的表现进行评分。

三、案例驱动的程序设计课程智慧课堂教学环节

计算机相关专业的学生对于程序设计已经非常熟悉，面对复杂难懂的程序设计和上程序课“难”的问题，本文提出了基于案例驱动的程序设计课程智慧课堂教学方案，极大地提高了学生的独立思考能力、科研创新能力和学以致用能力。

1.课前主动预习

课前预习对于学生来说至关重要，直接影响着学生能否全身心投入程序语言课程的学习中。兴趣是最好的老师，授课教师需从引起学生兴趣角度考虑，提供合理的课前预习方式，本文选取在线观看学习视频。教师制作或收集学习视频，指定网址，让学生课前观看学习，并相应地配有思考题及课前小任务。学生通过观看视频首先接触即将学习的内容，记录预习过程中出现的问题，在随后的课堂教学中，学生带着预习时记录的问题进行学习，更加有针对性，学习效果会更理想。此举意在激发学生内在主动学习的能力，教师也能通过学生预习情况的反馈具体了解他们的掌握程度和能力，从而对症下药，为随后的课堂教学做铺垫，完善教学。

2.课中教师讲授

（1）针对预习存在的疑问讲解具体知识点。教师在对学生讲解基本知识点上，由于有了课前预习存在的疑惑，可以更加有针对性，从而避免了浪费多余时间，投入更多精力在学生疑惑的地方，进而极大地提高了课堂学习效率，真正做到学有所得。

（2）教师精选案例。在以案例驱动的智慧课堂教学环节中，案例显得极其重要。案例选择一般要遵循以下几条原则：①要具有代表性。要与所讲内容密切贴合，紧靠授课路线，紧扣授课重难点，案例涉及范围广，影响程度深，具有全面性和可靠性。②要具有深刻性。要由浅入深，层次明确，不能局限于某一方面，而是具有延伸知识点和拓展认知的作用。③要具有实际性。案例应是存在工作学习中，并且紧扣学生所学专业与特长，这样就可以学以致用，发挥特长，激发学生学习的兴趣，更好地利用案例加深巩固知识点。

（3）教师案例分析。通过选择实际案例，经由授课教师充分提炼案例涉及的知识点与重难点，分析整理之后呈现在课堂上。教学过程中，从最简单的需求入手，讲解对应的程序设计，逐渐提升要求，讲解更深层次的代码以及程序的运行和调试。授课过程中遇到的疑惑可以暂时交给学生思考解决，待学生思考阻塞时教师可以对其进行点拨，推动对问题的理解。当学生考虑不周时，教师应及时提出补充，师生共同协作完善解决方案，此举不仅加强师生之间的关系，也培养了学生理论知识与实践知识的结合能力，自己提出问题自己解决问题，拓展了学生的独立思考能力与科研创新能力。

（4）小组案例实现。课堂中，教师将班级学生分为若干小组，责任细化到人。不同小组学习不同或相同的实际案例，明确组内个人任务，案例实现、程序设计、代码运行、调试问题等对应不同组员，学生可以加入自己的想法，充分发挥创新创造能力，遇到问题统一汇总，积极思考解决。此举避免了在大班授课中出现的个别学生偷懒现象，做到真正让每个学生动手去做，在案例实现的基础上发挥组内协作力量，使得案例更加尽善尽美，也培养了学生之间的团队协作能力。

（5）案例分组汇报。在每个小组实现案例之后，由组长以PPT的形式在班级进行汇报。

（6）提交小组成果。小组成果不仅要包含案例实现具体方案，也要展现成果表现出的改进点以及过程中出现的问题和解决问题的方案。这样做一方面提高学生手脑并用能力，另一方面激发学生奋发拼搏的精神。

（7）学生和教师进行案例评价。各个小组成果展现结束，由不同小组成员和教师对案例实现进行评价，评价主要遵循以下三个方面：①案例的实现。案例是否能达到预期目的。②案例的改进。在案例实现的基础上，是否有更好的改进方法。③案例存在的问题。案例的实现是否存在问题和不足。通过其他学生和教师的评价，每个学生都能客观清楚地认识到自己的定位，从而更好地有针对性地进行学习。

3.课后经典案例的实践

为了使学生更好地吸收和理解课堂上讲解的知识内容，课后实践与运用就显得尤为重要。授课教师需要针对课堂上所教授的知识点有针对性地为学生选择典型的企业案例用以实践，目的是让学生将所学知识应用于实际生活，培养学生独立思考的能力，使其对课堂内容有更加深入的理解和更牢固的掌握。学生以组为单位，通过组内不同分工实现案例，与课堂案例分组类似，仍需总结改进方案以及存在的问题与不足。最后授课教师将学生在经典案例中所遇到的问题在课堂上统一进行解答，确保学生案例实践真正落到实处。

4.多元分阶段考核

仅以考试成绩来判断学生学习情况的好坏早已不能满足当代各大高校的教学要求，正是因为过于单一化的考核方式，让众多学生陷入了只重视考试的误区之中。本文提出的多元分阶段考核方式在很大程度上杜绝了这一现象的出现。所谓的多元分阶段就是指对于学生学习中的每一个阶段均给予相应的分数。本文主要考察课前预习、课中案例完成情况、课后企业经典案例完成、考试和平时纪律5个方面，其中课前预习占5分，考试主要采用笔试和上机操作两大形式共占20分，除此之外平時纪律占5分，这些都由授课教师给出。其他的课中案例完成情况占20分以及课后企业经典案例完成占20分是由教师和学生共同给出，各项成绩的综合为学生的期末总成绩。

四、教学实践应用和效果分析

1.实施过程

选取笔者所任教的《计算机高级编程技术》课程，进行基于案例驱动的程序设计课程智慧课堂教学研究。对于传统课堂和智慧课堂这两种教学模式，都要以提升学生编程素养、提高学生学习兴趣并结合客观环境为原则来开展。对电子信息工程专业的学生，开展相应的智慧课堂教学模式的实践，具体的教学过程以及教学内容如表1所示。

2.效果分析

对电子信息工程系进行为期14周的基于案例驱动的程序设计智慧课堂教学，并且在此期间根据学生上课的表现、课下的反馈以及教师的随堂总结实时调整方案。

在期中教学评估时，教师组织学生独立编程解决实际问题，测试结果显示，两个班级分别有70%以及72%的学生能够取得及格以上的成绩，同时在系统中统计学生完成编程题目的平均时间大约为46.5分钟。在完成14周的课程以后再次进行编程测试，题目难度稍大于期中测试，结果显示，两个班级取得及格以上成绩的人数分别上升到了74%以及77%，并且完成题目的平均时间缩短了5分钟左右。根据平时课下企业案例完成情况以及打分情况来看，随着智慧课堂的推进，学生的编程能力不断增强，算法思路更加简洁，兴趣更加浓厚，这表明，智慧课堂的实施对于提升学生的学习能力有成效。

电子信息工程系每半个学期组织一次教学测评，让学生分别从课堂氛围、教师负责程度、教学效果以及对自我提升这四个部分进行打分，本学期进行智慧课堂的综合平均分为94.28分，同比去年的89.88分有了较大提升，并且自我提升以及教学效果两部分分数提升较多。这表明绝大多数学生更喜欢智慧课堂的教学模式。

14周教学结束之后，组织班级学生填写了网上的调查问卷，此次问卷调查共发出问卷25份，回收25份且均有效。问卷共包含五个问题：①你认为基于案例驱动的程序设计课堂是否有利于你对算法的理解？②在小组讨论、共同解决问题过程中，你的团队意识是否有所增强？③这种教学模式是否有利于提高学习积极性？④你认为课堂中选取的案例如何？⑤你认为课前预习查找资料是否有利于课堂？对于五个问题分别设置了A-D四个选项，分别对应非常有利、比较有利、一般有利以及不利。调查结果见表2。结合表2来看，大部分学生认为基于案例驱动的程序设计智慧课堂对算法的理解以及个人自主学习能力的提升都有很大的帮助。

综上所述，结合测评以及调查问卷的结果，基于案例驱动的程序设计智慧课堂与传统的按书讲解算法的模式相比，能够从学生的角度出发，结合学生的特点进行教学，能提升学生自学能力和团队合作意识，教学成果有了显著提高。

五、分析及结论

通过在电子信息工程專业学生中运用智慧课堂对程序设计课程进行教学，对比学生不同阶段成绩以及往届学生成绩，学生的实践水平和对知识的接受掌握能力都有了很大的进步。在使用这种智慧课堂教育新理念过程中，学生反应普遍良好，既提高了学生的水平，也保持了编程课程的吸引力，消除了学生对编程课程的恐惧心理，很大程度上实现了该有的教学效果，不仅在编程课程中可以使用，未来也可以在更多课程中进行推广。

参考文献：

[1]王世蓉，高腾刚，黄政.程序设计课程混合教学模式改革与实践[J].大学教育，2017（5）：29-30.

[2]卢瑾，张健，顾东袁.基于混合学习的教学模式设计——以《程序设计基础C》课程为例[J].中国教育信息化，2017（20）：37-39+60.

[3]陈瑞丰.对分课堂：生成性课堂教学模式探索[J].上海教育科研，2016（3）：71-74.

[4]Zhu T， Zhang L. Flip classroom design and implementation of the literature retrieval course network teaching platform[C].// International Conference on Computer Science & Education. IEEE， 2015： 1005-1008

[5]张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012，30（4）：46-51.

[6]张学新.对分课堂：大学课堂教学改革的新探索[J].复旦教育论坛，2014，12（5）：5-10.

[7]胡韵，陈伟龙.基于《WEB程序设计》课程的案例化教学模式的实践与研究[J].中文信息，2018（10）.

[8]李祎，王伟，钟绍春，等.智慧课堂中的智慧生成策略研究[J].电化教育研究，2017，38（1）：108-114.

（编辑：鲁利瑞）