C++程序设计混合式教学中分层教学实施策略研究与实践

李家春，冼 进，熊冬青

（1.华南理工大学 计算机科学与工程学院，广东 广州 510006；2.广东机电职业技术学院 电子与通信学院，广东 广州 510515）

0 引言

C++程序设计是华南理工大学计算机基础公共课，由于各专业培养目标、学生学习需求和学习兴趣各不相同，学生的计算机基础、学习能力、学习意愿等也不尽相同。因此，该课程学生个体化差异非常突出，具有鲜明的分层特点。混合式教学［1-2］是将教学资源、教学平台、教学工具、教学模式进行深度混合，从而取得最优教学效果的一种教学模式，是当前主流的教学形式。而分层教学则充分体现面向全体、因材施教的特点，以激发全体学生学习兴趣，提高学习能力。因此，本文以C++程序设计课程为例，研究混合式教学中分层教学设计策略，并开展分层教学探索与实践。

1 相关研究

关于分层教学理论，20 世纪60 年代末，美国心理学家和教育学家布鲁姆创立了掌握学习理论［3］，认为只要提供最佳教学并给予足够时间，绝大多数学生在学习能力、学习速率和继续学习动机等方面的个体差异将变得很小，都能学会学习并取得优异成绩。掌握学习理论采用“反馈-矫正”手段，促进个体充分发展。前苏联著名心理学家和教育家维果茨基提出最近发展区理论［4］，认为学生发展有两种水平：现有水平和潜在水平，两者间差异为最近发展区，即“跳一跳，够得着”的水平。把握最近发展区，不断将“潜在水平”转为“现有水平”，能加速学生发展。前苏联教育家巴班斯基提出教学过程最优化理论和区别教学法［5］，认为传授不同类型新知识时，可采用不同教学方式（比如集体教学、临时分组教学或个别辅导），从而实现教学方式优化结合。分层教学是基于上述多样化理论，充分考虑学生个体差异，在集体教学中有针对地加强对不同个体学生的指导，使每位学生都能得到最好的发展。早在公元前四世纪我国古代的教育论著《学记》就提出了“因材施教”的教育原则，认为让学生看到差距，能激发学生的内在学习动机，使学生的能力获得可持续发展［6］。

近年来，分层教学的发展优势日益凸显，分层教学已成为教育部一流本科课程建设［7］中“两性一度”［8］建设标准重要实现方式。目前，国内对分层教学的研究多集中在中小学英语、数学等基础教育中，大多采用分层分班式［9］或分层走班式［10］显性分层教学模式，人为使学生形成某种偏向，将有限优质资源过度集中在所谓“好班”，忽略所谓“差班”学生的进步和协调发展。目前已逐步转向班内隐形分层教学模式的研究［11-12］，依照学生实际水平和学习能力设定不同发展目标，但传统教学方式大多采用结果性考核评价方式，难以及时动态掌握学生学习情况，不能实现动态分层，应用效果有限。

混合式教学通过使用智慧化教学工具（如雨课堂）［13］产生丰富的过程性评价数据，用于教学过程回溯和教学行为分析改进诊断［14］。在混合式教学中实施分层教学策略的过程中，可以充分利用数据，作出更为科学合理的动态分层，确保分层教学实施效果。本文基于混合式教学进行C++程序设计课程分层教学设计，通过对C++程序设计知识点分层设计和基于过程性评价动态分层策略，激发本课程学生学习积极性，从而提高课程教学质量。

2 混合式教学中分层教学分析

混合式教学案例如图1 所示，将不同教学资源、教学工具、教学平台和教学模式进行深度融合，通过课前预习和前测、课中互动讨论和堂测、课后温习和后测及答疑等活动，提高学生自主学习积极性和课堂持续参与度，以期取得理想的学习效果，促进学生深度学习和个性化学习。

Fig.1 Map of blended teaching case图1 混合式教学案例示意图

选取4个学期观察混合式教学实施，有如下特点：

（1）大一新生各科功课较繁重，课余时间并不充足，故投入到每门课程的学习时间有限。在此4 学期发放的问卷中，有效问卷数为299 份。从调查结果中发现，学生在本课程投入时间集中在0～2小时内，如表1所示。

Table 1 Statistics of students’ study time表1 本课程学生学习投入时间统计

（2）班级内学生差异较大，对学习难度的感知不一致，自学能力、学习兴趣均不相同。在4 个学期的开学5 周后均发放调查问卷，让学生对本课程学习情况进行自评，得到的结果如表2 所示。学生学习状况呈正态分布，具有明显的分层特点：学习轻松、学习略困难但能跟上进度、学习困难。其中，感到学习轻松和学习困难的学生占比较小，能够跟上进度的学生占比较大。两端的学生比例也具有个性化特点，不同学期不同专业不同年级的占比呈动态变化。

Table 2 Characteristics of students’ study status表2 本课程学生学习状况特点

（3）同一学期同一班级学生层次不断变化，每层学生人数呈动态变化，选用平时成绩量化分层，A 层为80-100分，B 层为60-80 分，C 层为60 分以下。任意选取某学期12次平时测试（课堂测试或OJ 实验成绩）进行统计，得到分层动态分布示意图如图2 所示。1～8 次为课堂测试，讲解新知识点后即随堂测试，因此A 层学生占比偏低；9～12 次为OJ 实验成绩，多为每章节授课完成后的课后测试，学生可对所学知识进行温习，因此A 层学生占比上升。

Fig.2 Dynamic change diagram of formative evaluation data图2 形成性评价数据动态变化示意图

线上学习或线上为主线下为辅的模式并不适合大一新生，线下为主线上为辅的教学模式才是其最佳学习模式。学生学习状况分层及其动态变化特点也对开展灵活分层教学提出了迫切需求，设计良好的分层教学设计方法有助于激发每位学生的学习兴趣，使其“现有水平”向“潜在发展水平”转化，从而促进全体学生共同发展。

3 混合式教学中分层教学设计

混合式教学中分层教学设计思路如图3 所示。按照布鲁姆教育目标分类认知理论［15］，将教学目标分为3 层：基础目标（记忆、理解）、提高目标（应用、分析）和提升目标（评价、创造），分别对应3 种层次的学生群体，即A 层、B 层和C 层。教学活动包括课前、课中、课后及线上线下活动，每一类活动均基于教学目标进行分层设计，并根据过程性评价数据进行动态调整。

具体教学活动分层设计策略如表3所示。

Fig.3 Design ideas of stratified teaching based on blended learning图3 混合式教学分层教学设计思路

Table 3 Stratified strategy for teaching activities表3 教学活动分层设计策略

教学目标根据课程知识点难易程度及学生学习基础进行设定，由学生主动选择和教师鼓励引导共同完成分层，以帮助学生找到自己的“最近发展区”。课堂教学活动采用共性+个性的教学组合方式进行分层，通过提炼出课前预习阶段学生反馈的共性问题，在课堂中进行讲授、发布堂测或组织学生讨论互动，对于个性问题则采用课堂提问、作业回复或课后一对一答疑辅导解决。对照教学目标分层标准，将C++程序设计课后作业知识点考核分层为3类，即必做题、选做题和开放题，如表4所示。

Table 4 Stratification of knowledge point in C++programming course表4 C++程序设计知识点分层

将课程知识点划分为11 个教学模块，其中概念、语法和独立模块的简单应用作为必选题的分层标准；结构化编程、面向对象编程的多个教学模块组合应用及前面两种组合与文件操作的综合应用是选做题的分层标准；每个教学模块中的难点（比如递归算法、链表、指针数组、动态二维数组、虚继承、异质链表等）、创新应用（如String 类、标准模板、窗体程序）优化程序及得到图形界面等作为开放题考虑要素。

4 混合式教学中分层教学实施效果评价

以2021-2022 年第2 学期C++程序设计课程为例，对共计70 名学生进行调查，从课堂活跃度（互动参与人数占比）、学习兴趣、学习能力、编程能力、学习收获和满意度6 个维度评价混合式教学中分层教学实施效果。课堂活跃度数据通过长江雨课堂的形成性评价中统计得到，其余5 个维度数据通过问卷调查统计（其中有效问卷数为57 份）得出。前4 周（1-4 周）未使用分层教学，第5 周开始使用分层教学，任选其中4 周（7-10 周）的分层教学数据，如图4 所示，采用混合式分层教学后，学生参与课堂互动人数明显增加，即互动占比增加，课堂活跃度明显提升。

Fig.4 Comparison of classroom activity图4 课堂活跃度对比

如表5 所示，混合式分层教学方式能有效提高学生学习能力（赞成率96.49%）和编程能力（赞成率92.99%）；较好地提升教学满意度（赞成率85.97%）；在一定程度上提高学生的学习兴趣（赞成率82.45%），并让学生觉得学有所获（赞成率80.71%）。

考虑到撰写本文时2021-2022 学年第2 学期并未结束，因此采用过去3 学期（2020-2021 学年，2021-2022 学年第1 学期）期末考试平均成绩数据，比较混合式分层教学班和平行班之间的学习效果。如图5 所示，采用混合式分层教学后，学生平均成绩均大幅提升。

Table 5 Other evaluation dimensions of stratified teaching effect表5 其他分层教学效果评价维度

Fig.5 Comparison of learning effect图5 学习效果对比

5 结语

混合式教学模式下分层教学方式是教育部一流本科课程“两性一度”建设基本原则的重要体现之一，也是促进学生发展的教学改革方式。本文研究混合式教学中学生学习特点，设计C++程序设计课程混合式分层教学设计思路和分层策略，并在一线教学活动中验证实施效果。后续研究将增加问卷调查样本数量、丰富样本多样性，设计更合理的分层，实施对比教学周持续时段，以提高分层教学效果评价有效性。