基于PMCP的混合式教学“金课”建设----以数据结构课程为例

孙 笑 微

(沈阳师范大学 软件学院, 沈阳 110034)

0 引 言

教育部吴岩副部长曾提出要建设线上、线下、线上线下混合式、虚拟仿真、社会实践5种类型的“金课”,并将“金课”的内涵归结为 “两性一度”,即高阶性、创新性和挑战度。自此,“金课”建设成为全国高等学校课程教学改革与建设的主要目标[1-2]。目前,各大高校都在大力研究开展“金课”建设的方法,截至目前,很多文献都探索了线上线下混合式教学“金课”的建设[3-7]。数据结构课程是沈阳师范大学软件学院计算机科学与技术、软件工程和网络工程专业的基础必修课,也是报考研究生和计算机软件工程师等专业技术技能的考试科目。2020年,沈阳师范大学软件学院数据结构课程被评定为辽宁省省级一流“金课”,为了适应“金课”课程建设的需求,提高高校教学质量,需要对该课程的实践教学方法进行改革[8-10]。 PMCP是目前线上线下“金课”教学中采用的一种新型教学模式,其中P是课前(pre),M是慕课(massive open online course,MOOC)[11-12],C是课堂(class),P是程序设计类实验辅助教学平台(program design class experimental auxiliary teaching platform,PTA)[13-15],基于PMCP的线上线下混合式教学基本上吻合“金课”建设的要求。本文以数据结构课程为例,将PMCP应用到线上线下混合式“金课”教学改革中,对一流课程建设举措等进行了初步的探索与研究,提出具体的线上线下教学设计、实施过程,并对教学效果进行了总结与思考。

1 线上线下混合式教学“金课”建设

1.1 课程架构

线上线下混合式教学“金课”分为线上教学和线下教学2个部分。

1) 线上教学部分

线上教学分为MOOC、 讨论区、 雨课堂和PTA等。 MOOC主要是利用超星学习通、 学堂云等现有网络教学平台发布线上资源, 包括视频、 题集、 测试等, 从而节约线下课堂时间, 实现课前预习和翻转课堂。 讨论区可以由老师或学生发布开放性问题, 大家一起进行线上讨论, 从而打破原有传统课堂时间空间的局限性, 让学生主动提出问题、 思考问题、 解决问题。 雨课堂连接了教师与学生的智能手机端, 可以通过移动端微信发布课前教学课件让学生进行课前自主合作学习, 课后还可以发布课后测试题进行考核等, 从而使线上教学更加智能化、 数据化、 个性化。 PTA是程序设计类实验辅助教学平台, 教师可以创建并分享自己的题目集, 布置作业、 统计成绩并进行数据分析等。 学生可以登录系统根据教师布置的相关任务完成作业, 查看习题完成情况和自己所得分数, 并且查看自己在班级中的排名, 及时调整学习态度和学习计划。 PTA的OMS监考系统还为平时线上测试和期末机考提供了技术支持。

2) 线下教学部分

线下教学部分以课堂讲授为主, 辅以智慧课堂、 翻转课堂、 线下讨论和答疑等。 线下教学部分不能单纯地理解为传统课堂的延续, 它是在传统课堂上的创新和进阶, 比如将雨课堂引入到线下教学中, 课堂上可以进行签到、 随机点名、 发弹幕、 投稿等一系列实时交互。 同时,利用雨课堂在课前发布预习课件, 可以进行翻转课堂, 让学生们在课前自主学习基本的知识点, 课上进行讨论, 教师也可以对课前知识点进行扩展和延伸, 利用学校职业技能实训中心的智慧教室进行案例式课程教学, 用雨课堂发布教学内容后, 课上让学生进行头脑风暴, 分组进行分析和讨论, 再利用智慧教室进行直播、 手写板答题、 投屏讨论结果等, 在完成教学任务的同时, 可以调动课堂气氛, 激励学生的创新和挑战意识。 课下答疑、 验收和答辩也是线下教学不可分割的一部分, 虽然线上也有讨论区, 但是某些复杂内容和逻辑点很难在线上讲清楚, 可以让学生将课后的研究报告在课上进行答辩和演示, 从而对知识点有一个全面的理解。

总之,线上教学和线下教学并不是独立分割的两部分,而是相辅相成、互为统一的:线上教学为线下教学提供了资源,节省了时间,打破了空间的局限性;线下教学对线上资源进行扩充和提升,在保留传统课堂讲授核心知识点的基础上,进行课堂翻转,以学生为中心,强调了创新性、进阶性和挑战性。这与“金课”的内涵不谋而合。

1.2 教学组织

线上线下混合式教学“金课”的教学组织形式分为课前准备、课中教学和课后考核和总结3个部分。

1) 课前准备

课前准备即为PMCP中P和M的部分,利用中国大学MOOC资源库中的课程资源进行课程建设,采用超星学习通或学堂云发布任务节点(视频)和课前测试题,学生们可以在讨论区进行讨论,也可以采用雨课堂进行语音PPT的发布,配合学堂云的视频对知识点进行巩固。雨课堂还可以对学生的预习情况进行汇总,例如,用PPT观看完成情况、测试题得分率和错误率等,从而帮助教师在课堂授课之前就能够掌握学生的学习状态,并对知识盲点进行诊断,为课中教学进行预案,做到真正的以学定教。

2) 课中教学

课中教学即为PMCP中C的部分,运用雨课堂在一体化教室或智慧教室进行线下授课。根据课前统计的学生预习情况,课中对预习内容进行串讲。课中对知识重点、难点进行讲解,并不间断地抛出讨论主题,借助雨课堂适时推送习题,完成课堂测试,增加互动效果,创新性地采用翻转课堂、智慧课堂、案例式教学等多种方式相结合的教学方法。

3) 课后考核和总结

课后考核和总结即为PMCP中P的部分,应用PTA实验平台发布课后作业集和实验任务,学生和教师可以随时在平台查看所有学生的学习进度和学习效果,以及最终的排名和分数,从而促进学生更正自己的学习态度,改进学习方法。同时,也可以帮助教师了解学生对知识点的最终掌握程度,为过程性考核评价提供依据。雨课堂也有课后发布习题的功能,既可以以单节教学课程为节点发布与本节课有关的习题,又可以以章为节点发布章节测试习题集进行单元测试,此部分建议在PTA习题集后面进行,限时考试,并以此作为单元测试考核的依据,以检验学生对章节知识点的掌握情况,从而方便教师随时调整教学内容和教学进度。对于综合性课程,还可以结合线下课堂,进行分组线下答辩和PPT演示等,以考查学生的综合素质和创新能力。

课程结束后, 要进行课程总结, 比如MOOC课程内容安排是否合理、线下课程是否对线上内容给出有力的补充、发布的教学任务的难易程度是否适宜、相关教学资料是否充分等。 对于一些具有挑战性和创新性的课题, 对学生的完成度进行评估后,评估结果还可以为后续制订更贴切的任务指标提供一定的依据。

2 数据结构课程“金课”建设的具体实施

沈阳师范大学软件学院数据结构课程2020年被评定为辽宁省省级一流“金课”,针对软件学院计算机科学与技术(师范)专业2021—2022年度第一学期的61人进行教学实践,具体实施如下。

图1 学堂云讨论Fig.1 School cloud discussion

2.1 数据结构课程课前准备

教师课前用学堂云发布任务,设置任务节点(开始和截止时间),课程视频资源采用的是西安电子科技大学张小艳老师授课团队的慕课资源,该视频资源与课程选用的人民邮电出版社出版的严蔚敏老师编写的《数据结构(C语言版)》教材的教学内容完全吻合,从难易度上来看,也符合师范专业的教学计划和教学大纲的要求。教师可以在雨课堂中发布调查问卷,同时查看学生的反馈情况,并根据反馈情况对教学计划做出及时调整,图1所示为学堂云的讨论情况,图2所示为后台查看的学生预习课件的完成情况。

图2 学生完成情况Fig.2 Student completion status

2.2 数据结构课程课中教学

利用雨课堂进行线下教学,课中根据课前学生点击“不懂”的课件和错误率比较高的习题,有针对性地对重难点知识点进行加强和巩固,可以通过随机点名的方式随时检验学生的课上学习效果,利用弹幕、投稿和学生进行实时互动,还可以对课上表现好的同学进行红包奖励。学生课堂习题的完成情况和课堂综合表现情况如图3、图4所示。

图3 课堂习题完成情况Fig.3 Completion of classroom exercises

图4 学生课堂综合表现Fig.4 Students’ comprehensive classroom performance

除了使用雨课堂,还可以利用智慧教室进行翻转课堂和案例式教学的实践和应用,有效地调动学生学习的积极性。

2.3 数据结构课程课后考核

数据结构课程课后考核主要采用的是PTA题集,题集分为作业集和实验集2个部分,作业集由大量客观题构成,主要考查学生对基本知识点的掌握情况,实验集主要是为了完成实验教学内容,PTA自带的编译器和评分准则保证了实验数据的准确性,在减少了教师工作量的同时,也保证了实验的整体性、完备性和差异性。

在PTA后台可以查看所有题集的成绩单、答案、得分代码、试卷分析和正答率等,从而了解学生的课后学习状况。图5所示为试卷得分率分布情况,图6所示为各个分数段的人数分布情况。

图5 得分率分布Fig.5 Score rate distribution

图6 人数分布Fig.6 Population distribution

2.4 数据结构课程教学总结与反思

数据结构课程考核主要由平时成绩(40%)和期末成绩(60%)2个部分组成,其中,平时成绩包括学堂云中的MOOC视频、学堂云的讨论、雨课堂的课前预习、雨课堂的课中表现和PTA题集几个部分,在学堂云里的成绩管理中设置权重,根据统计得到综合成绩作为平时成绩,如图7所示。期末成绩是用PTA的OMS监考功能进行线上考试的成绩,学生的期末得分和排名情况如图8所示。

图7 平时成绩权重分布Fig.7 Average score weight distribution

图8 期末成绩得分和排名Fig.8 Final score and ranking

对沈阳师范大学软件学院计算机科学与技术(师范)专业2020级学生的数据结构课程进行了线上线下混合式教学尝试,并与2018级、2019级2个年级学生的教学效果进行了对比,结果见表1。

表1 数据结构课程实践教学改革教学效果对比Table 1 Comparison of teaching effect of the practical teaching reform of data structure course

经过对3个学期的线上线下混合式教学成果的比较和分析,发现基于PMCP的线上线下混合式教学“金课”模式有以下2个方面的优势:一是改变了教师的“教”,将教师从繁忙的批作业、卷子等工作中解放出来,从而有更多的精力去关注学生的学习过程和学习态度;二是改变了学生的“学”,该教学模式使得学生的学习态度有很大转变,参加竞赛的学生人数明显增加,期末总成绩的通过率和优秀率也得到大幅提升。

3 结 论

本文采用基于PMCP的线上线下混合式教学模式,利用线上资源实现了资源共享,教师根据平台大数据分析学生对知识点的掌握程度, 从而有针对性地开展教学和指导,提高了学生分析问题和解决问题的能力。本文为促进未来高校的教学改革提供了新的依据和方法。