基于混合教学模式的“C程序设计”课程教学改革实践

吴丽娟, 李 柳, 申 海, 张浩华, 潘庆超

(沈阳师范大学 物理科学与技术学院, 沈阳 110034)

教育部制定了《关于一流本科课程建设的实施意见》(教高〔2019〕8 号),强调课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养的质量。为了贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神,落实新时代全国高等学校本科教育工作会议要求,必须深化教育教学改革,把教学改革成果落实到课程建设上[1]。

课程的教学质量直接关系人才培养的质量,以传统的知识讲授为主的教学模式已不能满足以知识、能力、素质为培养目标的教学要求,也不能满足学生的个性化学习需求,达不到课程的教学目标。围绕“C程序设计”课程,高校教师从教学理念、教学模式、实践体系等提出了很好的教学改革方案。围绕学生应用能力培养,全面进行课程教学改革,形成了系统科学的教学实施方案和资源,对提高学生的计算机应用能力具有重要的意义[2-8]。

线上线下混合式一流课程主要指,基于慕课、专属在线课程或其他在线课程,运用适当的数字化教学工具,结合专业实际对课程进行改革,安排出20%～50%的教学时间实施学生线上自主学习,与线下面授有机结合开展翻转课堂、混合式教学,打造在线课程与课堂教学相融合的混合教学模式。“C程序设计”课程经过多年的教学改革实践,完成了教学内容的重构、“课程思政”元素的融入、混合教学模式的探索、多元化考核评价的实践及与信息技术的深度融合[9-14]。

1 课程教学目标

“C程序设计”课程是沈阳师范大学物理科学与技术学院物理学专业的必选课程。目前,该专业已通过教育部师范类二级专业认证,依据师范类专业认证标准,课程目标需支撑毕业要求和专业的培养目标。因此,将理论教学与实践训练紧密结合,制定了该课程的培养目标:以学生为中心,以知识学习、能力培养、素质提升、持续发展为目标,通过学习,学生可以掌握本课程的基本知识和程序设计方法。培养学生计算思维及用计算机作为工具解决专业问题的能力,为进一步深入学习奠定基础,为专业研究服务;通过知识点“思政元素”的融入,培养学生的合作、创新精神和家国情怀,让学生在潜移默化中接受爱国主义教育,树立正确的价值观和人生观;以实践项目为出发点,让学生在动手实践的过程中发现问题、分析问题、解决问题, 培养学生实践能力及科学、工程素养。同时,基于课程的培养目标对课程教学改革进行了实践探索。

2 课程改革实践

由于C语言数据类型丰富、表达力强,使用方便灵活,涉及计算思维的养成和算法设计,具有实践性强、应用广泛的特点,学生普遍反映课程内容难以掌握。经过多年的实践,课程以学生能力培养为核心,从教学内容、教学资源、教学模式、学习评价、达成度分析5个方面统筹考虑、设计[15],对课程进行了全面改革探索,课程改革总体思路如图1所示。

图1 课程改革总体思路Fig.1 General idea of curriculum reform

2.1 教学内容全面重构

依据教材内容,以程序设计训练为主线,对教学内容进行了理论、实践一体化、主题式设计,并融入“思政元素”。课程分成5个主题内容,包括:

1) 基本数据类型,输入输出;

2) 程序结构设计----顺序、分支、循环;

3) 复杂数据类型----数组、指针、结构体、共用体;

4) 模块化设计----函数的定义、调用等;

5) 文件。

课程以案例为引导、任务为驱动,精讲重点,分解难点,拓展知识点。实现快速入门、逐步深入,充分体现课程的“两性一度”。

2.2 混合式教学模式探索实践

融入信息技术手段,利用学习通平台及资源,实施以学生为中心,自主学习为主的混合式教学模式,实现课前、课中、课后联动,线上、线下的无缝衔接。

在课前,教师设计教学内容,引导、督促学生完成教学任务点,学生按照学习任务单,在平台上学习、自测、讨论。

在课中,教师讲解重点、难点,学生讨论、展示学习成果;在课堂教学中采用“四步”课堂教学方式,包括线上学习导入、线上学习效果反馈、“教、导、学、做、研”五位一体的课堂精讲及课后拓展训练导引。“四步”课堂教学模式如图2所示。

图2 “四步”课堂教学模式Fig.2 “Four-step” classroom teaching mode

“教、导、学、做、研”五位一体的课堂精讲方式,要求教师既要教知识,又要育人,要引导学生学习思考,提升学习能力。同时,要以实践为导向,培养学生勤于实践,提升其解决问题的能力。“教、导、学、做、研”五位一体的课堂精讲方式如图3所示。

图3 “教、导、学、做、研”的课堂精讲方式Fig.3 “Teaching, guidance, learning, doing and research” five-in-one intensive classroom teaching method

在课后,学生完成拓展训练、反思总结后,对学习效果进行即时评价并改进。

学生通过循序渐进的学习实践,获得了更真实的学习感受,通过反思、总结,掌握了知识体系,实现了教学过程的迭代构建,保证了课程目标的达成。

2.3 课程资源建设改革实践

通过共建资源、共享平台的方式进行课程资源与平台建设。教学资源包括采用适应混合式教学需求的新形态教材、共享的国家精品在线开放课程、课程思政资源库、实验平台、自制的课件、重难点讲解视频、线上学习统计等(图4)。线上教学资源作为线下教学的拓展和补充,可以满足学生个性化的学习需求。实践教学课程构建了“四年联动、逐层递进”的实践教学链,主要包括课内基础实验、设计性实验、小学期课程设计、专业综合设计(各类比赛训练)和毕业设计。

图4 教学资源建设Fig.4 Teaching resource construction

2.4 多元化考核评价改革实践

混合式教学的考核评价根据课程目标制定教学考核环节,“C程序设计”课程采用形成性评价和终结性评价相结合的评价方式。其中,形成性评价包括课堂表现、线上学习、课后作业、阶段测试、基础实验,占总成绩的50%。终结性评价包括理论考核、实践考核,占总成绩的50%。其中,理论考核基础知识和程序设计思想,以试卷为主;综合实践考核学生分析问题、解决问题的能力,以综合项目设计开发调试为主,侧重考核评价学生利用所学知识解决复杂问题的能力。课程采用多元化考核方式,考核内容涵盖线上线下、课内课外、理论实践、个人、小组;考核形式包括自测与统测、课堂随测与分组阶段测试、上机测试等。通过学习通平台,做到即时评价、及时反馈和改进。

2.5 课程目标达成度分析与改进

课程目标支撑着毕业要求相应的指标点,按照培养方案的设计,课程从 “综合育人、知识传授、能力培养、学科素养”这4个子目标描述了“C程序设计”课程预期培养目标和对毕业要求的支撑度。将课程目标分解成若干子目标,对每个子目标的完成情况进行评价,基于各个子目标的达成度计算课程目标的达成度Reach,计算公式如式(1)所示:

(1)

按照课程支撑的毕业要求指标点,将课程目标分解成m个子目标,Rj是子目标的达成度,wj是子目标在课程目标中所占的权重。课程子目标占课程目标达成度的权重分别为45%,30%,15%,10%。

设课程总共引入n种评价方式,则课程子目标达成度评价计算公式如式(2)所示[16]:

(2)

其中:Sj是课程子目标j的考核成绩(加权平均分);Tj是对应子目标j的预期子目标值;Sij表示在考核方式i中对应课程目标j的考核成绩(加权平均得分);wj表示考核方式i在总评成绩中的所占权重。

达成度定量分析以2022—2023学年第2学期物理学专业“C程序设计”课程为例,对2个教学班62名学生的平均成绩进行计算分析,达成目标评价阈值设为60%。通过线上、线下的教学考核,超星学习平台数据统计,依据式(1),计算课程目标达成度。其中,“综合育人、知识传授、能力培养、学科素养”各子目标达成度分别为82.26%,70.02%,88.0%,81.0%,课程目标达成度为82.47%,课程子目标和总目标的达成度均在70%以上,并且根据式(2)对子目标考核项进行了计算分析,达成度均在64%以上,分析结果表明,课程目标“达成”。

3 改革成效

“两性一度”是教育部提出的“金课”建设标准。课程充分利用互联网技术和资源,优化教学设计,搭建全方位的教学支撑环境。通过以程序设计能力培养为核心的课程教学重构进一步提升了课程的“两性一度”。通过理论实践一体化的主题式设计,教学内容、教学模式的改革实践及学习评价机制的构建,使“C程序设计”课程在人才培养目标达成中发挥了更大的作用。课程改革实践和课程目标的达成,对人才培养起到了一定的支撑作用,近两年本专业学生考核成绩的优秀率逐年提高,省级以上大赛的参赛率和获奖率,以及考研率、就业率等均稳步提升。

致谢感谢2021年沈阳师范大学教学改革重点项目(JG2001-GD005)的支持。