疫情期间面向对象程序设计课程线上教学实践

杨惠荣，周 珺

（北京工业大学 信息学部，北京 100124）

0 引 言

突如其来的疫情改变了我们熟知的教学模式，虽然之前对线上教学模式有过尝试，但是一夜之间任务变得特别急迫和现实，很多实施层面的困难一股脑摆在了广大一线教师眼前。从直播设备的准备，到线上平台的选择，整体教学进度把控，教学方式、教学内容的调整，学生上课状态的关注，线上上机实验的开展，期末考核内容及形式改革等一系列具体问题，千头万绪应接不暇。

针对这些线上教学普遍存在的问题，基于面向对象课程理论和实践并重的特点，本课程确定以线上直播为主、线下多种形式辅助的教学模式，并做了预案以应对可能出现的网络拥堵。经开学以来10 多次的实践，从师生互动的明显增加及上机实践的结果反馈可以看出，学生的学习兴趣高，教学效果较好。

1 精细化的课前准备及预案设计

在线直播相对于MOOC、视频、PPT 等自主学习方式，更接近于面对面课堂教学，学生能看到教师视频，能通过文本、语音进行互动，且在固定的时间内，集中统一时间进行学习，可对共性问题随时提问，及时获得解答，同学在一起陪伴学习，课堂氛围更好，效率高，是线上学习的首选，但疫情期间开展直播，会出现高峰时段的网络拥堵，流畅性、稳定性难以保障。为保证教学效果，应该充分做好直播课前的各种准备，将课前工作精细化，包括设备调试准备，内容资料准备、上课流程及考核安排等一系列准备，其中最重要的一项工作即直播失败的预案设计。凡是需要通知学生的信息，应提前在群里发布，如在第一节课前，就要向学生发布课程的整体安排及所用平台，以备在某个平台崩掉时，及时选用另一个备选平台，并提前发布课程的时间进度，提前在一个以上平台发布课件及相关上课资料，提前录制相关课程视频并上传，同时在线上管理平台发布相关的作业和讨论。将准备工作做足、做细，就可以从容应对各种网络突发状况。

1.1 线上平台的选择

课程涉及平台及线上线下教学总体安排如下。

1）线上授课方式：直播、录播、微信群+语音、PPT +语音、在线答疑讨论。

（1）线上直播平台：建议选腾讯会议、钉钉、Zoom 会议系统直播、雨课堂等。经检测，腾讯、钉钉和Zoom 基本能保证直播流畅，且疫情期间免费使用，但Zoom 单课限制100 人以内。

（2）教学管理及授课平台：用于PPT 播放、点名、发通知、发作业、上传各种资料。具体可以选择：①北京工业大学日新学堂，有配套的移动端安装学习通APP；②清华大学雨课堂，关注雨课堂微信公众号，或安装雨课堂微信小程序；③课堂派，微信推送公告和私信。

（3）Educoder 上机作业在线测试平台：用于上机实验，系统自动完成实验评测，自动打分。

2）线下自由下载资源观看视频、录播课MOOC、微课，观看PPT/PDF/DOC，上机练习。

3）作业：上机作业（Educoder 线上自动评测）+普通作业（平台发布和收取）。

线上有众多的直播平台、管理平台和上机实验平台。这些平台各有特点，短时间内难以统一，任何一个平台都很难承担全部教学所需功能，如北工大日新平台有任务点设置功能，平台也有完善的学生学习记录，方便跟踪学习动态，可以依此督促学生预习和复习，但因其无法实现微信推送，一些信息很难及时送达学生。雨课堂上课很方便，可以在PPT 中插入随堂练习，有效检验学习效果，还可以上传答题结果，反馈课件学习问题，但学情管理和统计不是它的设计重点。课堂派的通知发布简便及时，资料上传及线上整理功能简单，也很少出现上传资料受阻情况，虽然也可以在平台设计练习题目，但是不如雨课堂更为便捷。实践证明，充分利用各个平台的优势，可以为后期教学提供很多便利。

1.2 课前准备的精细化

网络正常时，学生上课的流程和平时面对面授课差异不太大，但需提前登入直播平台，上课只要紧跟教师节奏，听课、做练习、提问，下课及时完成作业即可。教师则不同，需要做更多、更精细的课前准备。大致分为课前、课后两个环节。上课前，需仔细检测直播设备，测试网络，测试声音是否正常，测试点名系统是否正常。待设备检测后，需启动直播平台，发送会议号，启动录播功能，打开学生沟通界面、视频摄像头、教师声音测试、学生静音，之后开启点名，检查签到人数。如果直播授课期间要做随堂练习，需在直播授课前，提前打开雨课堂等授课系统，启动课件进行在线授课。随堂练习则需课前准备测试题目，方便上课时检查学习效果。课后则要发布相应的作业，及时了解课程掌握情况、作业完成情况，并在线回答学生问题等。

1.3 网络异常时的预案准备

网络直播正常时，如1.2 节所述，教师上课除课前准备工作较多外，和平时教室面对面授课几乎没有区别。学生课前仅需提前登入直播平台，完成线上点名签到。上课时则只需要跟随教师节奏，下课及时完成作业即可，和在学校没有区别，但网络异常时，师生间则沟通不畅，因此，需要在课前制订相应策略并告知学生备选方案，一旦出现网络拥堵不能直播，马上启动预案。当直播不顺利时，第一个预案设计是教师通过微信群+语音进行授课，群里发布课件资料、答疑；第二个预案是学生通过事先下载的视频、课件等资料自学，并通过提前布置的线上作业，检测学习效果，教师也可通过微信或线上平台的讨论区和学生展开互动，答疑解惑。预案做好，同样可以很好地完成预期教学任务。

2 线上教学设计

2.1 明确教学目标，突出重难点

直播不同于面对面授课，学生不能看到教师的肢体动作和表情，更多关注的是屏幕中的课件内容，容易产生疲劳；而教师对着屏幕讲课，没有一张张生动的面孔，很难通过表情及时判断大多数学生的课程掌握情况。因此，疫情期间的线上直播教学，首先关注课程的重点、难点，通过精简课件中的文字，配以图示、动画、图表，并结合多种方式进行有效讲解，增加典型案例，以互动、提问、设计讨论、设置任务等方式，保证课程核心内容达到教学要求；其他部分则通过发布MOOC 视频、微课、PPT 等，供学生自学；将重点内容明确到每一章、每一节、每一次课，并在每次课前，向学生讲述本次课的教学任务和目标。

另一方面，面向对象程序设计课程属于典型的工程设计类课程，除了理论部分外，课程强调在运用面向对象原理的前提下，实践Java 编程。作为企业级应用的首选，Java 语言在学生的就业环节占比很重，学生对Java 语言的热情很高，但不喜欢学习面向对象理论知识。教学过程中，若将该课程作为一门语言课去讲授，有点舍本逐末。课程的毕业要求是培养学生掌握面向对象的软件开发方法，运用面向对象方法分析问题，提升解决复杂工程问题的能力。因此，在课程内容的安排上，除了突出重点和难点，还需将晦涩难懂的原理融入实践，以实践促进理论理解，只有亲自动手实践，才能自觉运用面向对象基本原理去解决实际问题。

2.2 多样性设计教学活动

在明确课程重点的基础上，可以设计多种教学活动，以激发学生的学习兴趣，如课程历史探究讨论、典型案例讲解、作业问题讨论、实践题中预埋典型错误等，不仅活跃课堂气氛，还能引导学生通过自我调研去解决问题，有效地激发学生的学习兴趣。学生在调研过程中不仅可以丰富知识，还学会运用多种手段查找文献，搜寻答案。例如，Java 语言的前身一题（如图1 所示），引发了学生对Ada 和Oak 的探究。在寻找答案的过程中，学生不仅找出了Java 语言的前身Oak 的诞生过程，还对Ada 语言及Ada 本人产生了强烈的好奇，这位“穿孔机程序创始人、世界上第一位软件工程师”，不仅是位数学家、计算机程序创始人，还是著名诗人拜伦的女儿，一个漂亮且具有传奇色彩的女性，她对计算机程序设计的突出贡献，使得美国军方花10 年时间设计的语言，最终为了纪念Ada，而以她的名字命名。一个题目的探究，引发了连续几天的讨论，激发了学生浓厚的学习兴趣，还拓展了知识。虽然是个看似与课程不相关的问题，但是却加深了对Java面向对象特性的理解，这样比课堂的反复强调效果要好得多。图2 所示为在平台发布的相关阅读资料，供学生探究学习使用。

2.3 强化线上教学管理

图1 单选题目设计

图2 Java 前身及Ada 探究学习

学习有监督，才能保质保量。疫情期间，学生长时间宅在家里，难免有松懈。为保证课堂效果，要求8 点开始的第一节课打开摄像头，学生虽然有些不情愿，但是多数能理解并接受。无意间发现，有些学生却在躺着听课，直播系统已经进入，手机开着视频，是听课状态，但事实上只是签个到，人则继续睡觉，因此，后续加强课堂管理，不通过APP 签到，而是通过会议的直播屏幕刷签到二维码，加上开启摄像头，这样既能将进入会议和签到二合一，又能避免在家直播上课睡觉偷懒的问题；同时，在开课前10 分钟，增加对上节课重点知识的复习测试，借助于雨课堂的练习功能，通过是否参加互动答题测试来了解上课的真实状态，对连续不答题、不上线的同学，私下交流警告，确保出勤率。

2.4 关注个体差异，进行个别化教学

通过雨课堂的答题情况分析及线上实训平台的统计功能，可以清楚地关注到表现最优和相对落后的学生。表1 是雨课堂统计的对同一次课程题目的回答情况，可以看出题目间正确率的差异很大，如题目2、4 的正确率较高，接近90%，而题目9 的正确率不到10%；全体学生的答题情况差异也比较大，最高分为19 分（总分20 分），而有的学生得分很低，甚至为0；但总体课堂参与度较高，接近100%。答题情况基本能反映学生的真实听课效果和知识掌握情况。表2 为上机实训平台Educoder 的统计数据，前4 行为效率最高学生用时统计，后4 行为效率较低学生用时统计，数据显示，有些学生知识掌握好，有些吃不饱，而有些学生则明显跟不上。效率最高的学生用时6 分多钟完成线上上机的全部测试题目，而慢的学生用时接近90 分钟，有的学生甚至没有通过一关。

表1 雨课堂答题情况统计

表2 上机实训平台实验完成情况统计

参考在线平台的统计数据，应展开个别化教学：对个别优秀的学生，提出更高的要求，推送难度较高的题目，并提供机会与教师一同参与课程实训题目的设计；而一些重修和转专业的学生，基础相对比较弱，通过主动联系，鼓励其勇敢提问，提高自信心，这部分学生在慢慢追赶，作业完成度也明显提高。另外，通过结对子、同学间一帮一、组成互助小组等形式，可大大提升学习效率，帮助落后的学生。

3 线上实践教学的开展

面向对象是实践性很强的一门课程，仅仅听讲是不够的，必须加强上机实践。目前，本课程采用的是一个开放的线上实训平台www.educoder.net，可以达到实践教学的基本要求。EduCoder 在全国很多高校开展了线上实践教学课程。课程组在2018 级本科计算机专业学生中，就曾经开展了一个学期的Educoder 线上实践教学，以弥补教学计划中上机课时严重不足的问题。这次疫情期间，在2019 级学生中再次启用。因此，线上实践教学活动开展比较顺畅，准备工作也相对轻松。

开学4 周，在实践平台发布的上机作业及其完成情况较好。上机题目根据难度分为入门篇、基础篇、提高篇、挑战篇和测试篇。每个实训题目均由几个小题目组成，每个小题目为一关，是一个具体的任务，如求奇偶是一关的任务。发布的部分题目，完成人数已过半。实训平台的测试篇，设计用于限时的线上上机考试，要求学生在规定的时间内，调试1～4 个难度适中的题目，以考查学习效果。从已完成的几次测试情况看，目前只有个别学生因各种原因没完成测试任务，其他近90 位学生都已完成。实训的入门篇紧跟课程授课进度，适合入门级别的初学者，没有太严格的时间要求，一般是7 天左右提交，过期也可以补交，但会扣3～5 分。提高篇适合基础较好的同学，题目有一些难度。挑战篇不仅有难度还兼具复杂度。

4 线上教学效果

4.1 直播教学效果

前期做了大量的直播调研，因此在直播期间，通话功能、屏幕共享功能、群讨论功能及点名签到都比较正常。学生经过几次线上课程学习，基本适应目前的线上教学形式，并积极参与互动，提问讨论踊跃。每次直播课即将结束时，学生的提问还是很踊跃，不想结束直播，提问不断，每次都会出现通过直播会议的群聊功能和微信群积极讨论问题的情况，性子急的学生甚至开启了弹幕功能和语音功能提问。

课下学生也经常通过微信群进行讨论，或私下发微信答疑。北京工业大学日新平台的作业完成度也比较高，半数学生能自觉进行下一章节课程的预习。还有一位曾经学过Java 的学生主动建立了班级的面向对象的微信公众号，发布学习心得体会，在班级内展开学习讨论。

4.2 利用雨课堂开展线上测试效果

利用雨课堂在PPT 中插入的一些习题，在直播讲解相应知识点后，增加练习环节，不仅能检验学生的掌握情况，还能激发学生学习热情，增加课堂讨论气氛，令学生上课习题作答踊跃。

4.3 线上实践教学效果

目前，已在线上实训平台发布15 道必做的上机题，共计30 多关，每关对应一个具体问题。除了最新发布的题目，其余题目已完成90%以上。除了必做题目，还在平台发布了自我练习题目，供学生自己练习，也有一半学生完成。从实践题目的完成度可以看出，学生学习兴趣普遍较高，大部分学生能接受并认可线上实训，能跟上教学进度。

5 结 语

经过这段时间的线上教学，总体感觉是线上教学有一定优势，但难以最终取代面对面授课。线上平台都有优点，但都不完美，不尽如人意，实际教学过程中，需在各种平台间测试，在需求和便利之间进行权衡，同时还要考虑学生的承受能力。这一教学方式不仅对学生，对全国的各大直播平台都是一个严峻考验，同时也是对教师职业素养的考验。希望疫情尽快过去，早日恢复正常教学，我们也可以自由呼吸。