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线上线下混合式程序设计类一流课程探索实践
2024-12-27 10:54

0 引 言

线上线下混合式程序设计类一流课程探索实践

一流课程的建设是高校“双一流”建设中建设一流本科、做强一流专业、培养一流人才的立足点和抓手 [1]。一流课程是高质量的本科课程,如何建设好一流课程,将一流课程的各项要求和任务落到实处,让本科学生真正受益,为一流专业和学科打好基础,是目前如何建设一流课程亟待解决的问题。一流课程应具有“两性一度”内涵,即高阶性、创新性和挑战度 [2]。一流课程应以课堂为核心,涉及课堂内外,课程始终以学生为中心、师生角色转换、多元评价课程为设计原则。2020 年 6 月,教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》,强调要落实立德树人的根本任务,全面推进课程思政建设。可见,新工科与课程思政是当前大学生能力培养及道德教育的新趋势 [3]。那么,如何实现专业教育和思想政治教育“1+1 > 2”的协同效应,提升专业人才培养质量,成为一流课程建设的难点问题。

1 线上线下混合式一流课程教学特征

混合式教学是我国特有的名词,意指教师经过教学设计,使得学生发生了混合式学习行为 [4]。2020 年突发新冠疫情,线上教学被推向了教学方式的最前端。面对无法课堂面授的实际情况,高校教师们转换观念,对教学内容、教学方式和教学资源进行重构,学生开始线上学习。疫情稳定后,学生可以线上学习,教师则主要通过增加课堂互动和讨论,参与线下课堂教学中,以培养学生的团队意识和创新能力。教学过程的转变必然导致课程评价方式的改变,学生线上学习结果被记录下来,作为考核的依据,更加注重过程性评价。相比传统教学,线上线下混合式教学发生了四大转变。

(1)教学方式,从传统的以教师“教”为中心转变为以学生“学”为中心;

(2)学生学习态度,从“学生被动学习”转变为“学生主动学习”;

(3)课程考核,从“考核知识为中心”转变为“考核能力为中心”;

(4)课程评价,从“终结性评价”转变为“过程性评价”。

2 线上线下混合式一流课程建设方案

程序设计类课程是理工类专业的一类重要的课程。目前,可按照不同专业的需求,主要开设C、C++、Python、Java、PHP、R等多门程序设计语言课程。随着人工智能、大数据、云计算等计算机技术普遍应用于各个专业和行业,掌握一门程序设计语言也成为其他专业进行科研和高阶学习的必备技能。程序设计基础一流课程建设方案从课程目标、学习成果、教学过程、教学资源重构、过程性评价机制、思政和创新 6 个方面构建。

(1)制订合理的课程目标。一流课程“两性一度”的高阶性要求在制订课程目标时需要有一定的区分度,即将目标分为基本目标和高阶目标,如图 1 所示。

基本目标包括体验任务、基本任务和拓展任务,分布于课前、课中和课间;高级目标属于提升任务,在课后进行。文献 [5] 作为程序设计基础课程前期成果,介绍了基于“MOOC+SPOC+任务驱动”的教学模式及实践,对课程目标对应的四级任务如何在课前、课中、课间和课后实施,进行了详细说明。

(2)制订基于 OBE 理念的学生学习成果,将学生的学习成果分为线上成果和线下成果,这些成果属于基本目标。

(3)教学过程设计坚持“以学生为中心”,分为 6 个环节,形成闭环,教学过程的实施助力产出学习成果,闭环运行过程中落实一流课程的“高阶性”和“创新性”,如图 2 所示。教学过程的设计与实施是为了帮助学生产出学习成果。根据学情,基于 OBE 理念,设计线上线下一共 74 项学习成果。通过教学实施的OOBL 环节,在教学过程中不断循环,每次循环促使学生产出相应知识学习成果。

(4)基于 TPACK 模型,重构教学模式、教学策略和教学资源,以适应线上线下混合式教学要求,将其应用到教学设计和实施中,如图 3 所示。

重构过程紧扣提升教师教学信息化能力、筛选合适的线上线下教学模式、发掘线上线下教学策略的优势,应用于教学过程实施中。文献 [6]作为程序设计基础课程前期成果,分析说明了泛在移动环境下,图 3 所示教学重构的具体流程和细节设计。

学生的编程能力分为 5 项,分别是程序的编辑、改错、填空、分析和设计能力。5 项能力通过各项评价项目进行考核,采用不同的评价方式,在不同的评价时间展开。文献 [7] 作为程序设计基础课程的前期成果,介绍了基于能力训练的形成评价方案,包括编程能力类型、评价项目、评价方式和评价时间的设计,对评价项目与学生期末考试成绩进行相关度分析,对评价项目与学习效果进行关联分析。

(6)一流课程的建设目标是为了培养能力全面的高素质本科人才,专业教育和思政教育需要有机融合,因此,通过培养学生七大综合能力和融入四大实践创新项目,以落实课程“挑战度”,如图 5 所示。

思政教育从计算机文化、学科前沿、科技自强、自主创新、批判思维和工匠精神 6 个方面出发,助力培养学生主动参与、探索意识、协作共赢等七大综合能力。从学科竞赛、研教结合、项目开发和校企合作 4 个方向,助力完成课程的高阶目标,落实课程的“高阶性”。

一流课程建设中,以上 6 个方面相辅相成,互相支撑,在运行过程中形成良好的节奏。程序设计语言中, C 语言、 C++ 语言是基础性语言,包括 Python 语言,如果学生能够掌握基础性语言,那么对于后续根据专业需要学习 Java 语言、PHP 语言、 R 语言等都能达到触类旁通的效果,而数据结构、算法设计与分析这一类需要用程序设计语言实现的课程,只有学生具备编程能力和计算思维,才能顺利地实现各类复杂的算法,甚至做出算法改进。

3 线上线下混合式程序设计类一流课程建设实践

在程序设计基础一流课程前期建设中,对方案中的课程目标、教学资源重构和过程性评价 3个方面已通过文献 [5—7] 进行了详细介绍,因此本节着重介绍建设方案中的教学过程实施模型、思政教育 2 个部分。

3.1 OOBL

OOBL(Online Offine Blended LearningClosed Loop,线上线下混合式教学闭环)包括 6个环节:MOOC 引导、线上线下课堂一体化、分组讨论、翻转实验、 OP 测试和过程化评价,如图 6 所示。教学过程设计遵循“以学生为中心”的原则, 6 个环节形成闭环。在教学实施过程的第一阶段不断运行此闭环,助力完成已制定好的学生线上线下学习成果,即达到课程的基本目标;第二阶段,运行闭环时融入六大项思政教育和四大实践创新项目,助力完成课程的高阶目标。

环节一,选用慕课版教材,搭建慕课平台,课前推送 MOOC(共 222 课时),学生随时扫码学习;环节二,线上线下课堂一体化,使用雨课堂助力课堂教学,提升课堂教学质量,提高学生课堂学习积极性和效率;环节三,分组讨论协作,根据任务,学生自由分组,组员通过讨论协作完成任务,并由组长分享任务完成结果,以培养学生的团队合作意识和能力;环节四,编写切合本地本校学生学情的阶梯式实训指导书,进行翻转实验教学,学生自由完成实验,教师点评或答疑;环节五,使用北京大学在线编程 openjudge 平台,学生随时随地训练编程能力;环节六,采用基于能力训练的形成性评价方案,通过学生、教师、第三方测试平台,根据评价项目,对学生学习过程进行记录和过程化评价。

3.2 融合课程思政教育

科学和技术进步是一把双刃剑,它们在为世界进步提供机会的同时,也创造了新的伦理危机 [8]。思政教育是一流课程建设的难点问题,这是对大部分非思想政治教育教师提出的一项挑战。过去,学生掌握一门程序设计语言,能从知识和技能方面应用一门语言即可。如今,高等教育提出了更高要求,要求教师把立德树人作为根本,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,因为学生良好的综合素质和性格品质可以帮助他们明确人生方向,树立正确的价值观和人生观。这样的学生除了能应用程序设计语言,还能担负起科技自信、科技自强、科技强国的历史使命,承担起中国公民的义务和责任。程序设计基础课程将学生学习效果、思政教育和实践创新 3 者结合起来,同时从理论教学和实验教学入手,见表 1 和表 2。

4 线上线下混合式程序设计类一流课程建设成果

从 C 语言程序设计到程序设计基础,历经20 多年教学改革与实践;从 2016 年课程团队赴北京大学信息学院学习 MOOC、 SPOC 和开放在线程序测试平台(即 openjudge 平台)的使用,到 2017 年全面展开线上线下混合式程序设计课程的教学实践;经过 5 年建设, 2020 年程序设计基础课程被认定为云南省首批一流本科课程。总结一流课程建设期间取得的成绩、遇到的困难和存在的不足,为打造线上线下混合式一流课程提供借鉴。

4.1 教学痛点和难点得以解决,学生成绩提高

课程建设前,存在课堂时间少、学生动手能力弱等问题;课程建设中,针对性地采取“教学涉及课堂内外,以赛促学”等措施,使得问题得以解决。实施 OOBL 的班级,比实施传统教学法的班级低分数段少,且成绩呈正态分布;同样实施 OOBL 的班级, 70分以上占比逐年提升, 2019 级和 2020 级由于增加了试卷挑战度,因此 90 分以上人数降低,但70 分以上占比仍达 72.1%,如图 7 所示。

4.2 学生和专家评教满意度提升

教学改革前,通过问卷调查收集学生的意见建议。针对这些问题,教学改革后,再次通过问卷调查追踪学生反馈,落实“以学生为中心”的实践原则 [6]。学生评语中,认为课程教学方法注重学生完成任务的能力,教学方式新颖,为学生提供思考的空间。教学督导听评课中,认为课程教学手段丰富,充分调动学生参与实践,注重启发式和讨论式教学。

4.3 教师信息化能力提升,学生成果丰富

建设一流课程,课程是对象,学生是受益者,教师是组织实施者,教师信息化能力决定着一流课程建设的质量。程序设计基础课程团队教师通过参与教学竞赛与同行交流,检验自身的教学能力,获“教学成果奖”“课程质量奖”“基于OBE 理念的教学设计竞赛”等 10 余项;通过指导学生参与各级各类学科竞赛,把握最新的时代需求,以学生成果为导向不断重构教学模式、方式和资源;通过带领学生参与科研项目,与学生交流,帮助学生明确未来发展方向,从而在日常生活和学习中自然地融入思政教育。学生通过完成项目,由理论转向实践,不断产生奇思妙想,激发了创新能力。经过 5 年建设,学生参与各级各类学科竞赛,包括“云南省创新创业大赛金奖”“全国蓝桥杯程序设计大赛”等学科竞赛,共有 116 名学生获奖,参与教师科研项目或系统开发 11 项,投入使用 4 项,获得软件著作权 3 项、大学生科研基金项目和优秀毕业设计多项。

5 未来课程建设

(1)构建程序设计语言生态圈。本校包括程序设计基础在内的 7 门程序设计类课程,贯穿于大学本科 1—4 年级,学生必须学完其中 5 门课程才能进行毕业设计、科研训练与实践;在后续的课程建设中,力求促进程序设计语言教学质量的持续提升,构建多门语言相互支撑、相互促进和竞争发展的程序设计语言生态圈。

(2)课程应用。程序设计基础一流课程建设的成果和经验将作为其他程序设计类课程的参考和借鉴。鉴于目前各个专业交叉融合的大环境,在课程应用方面,参考新型“工理农医文”学科的人才培养理念,拓宽课程改革范围。

(3)教材建设。随着线上线下混合式教学的展开和深入,已出现“慕课”“微课”版等新形态教材,如何在教材里体现“教学内容做‘减法’,教学效果做‘加法’” [4],自然渗透思政教育,引导学生进行混合式学习,是一流课程教材建设面临的挑战。

(4)课程大数据分析。线上线下混合式教学过程数据有 3 方面的用途:①调整教学节奏和微调教学内容;②增进对学生的了解,对学生进行学习过程的积极干预;③为日后教育大数据分析做准备,根据大数据分析结果,对学生学习心理、学生认知过程加以关注和研究,从更广阔的方向打造一流课程。

6 结 语

随着后疫情时期混合式教学的开展,各高校对于“保证在线学习与线下课堂教学质量实质等效”的理解和体会将不断深化,这也是一个持续改进的过程 [9]。后疫情时期,线上线下混合式教学是比较适宜的教学方式,对线上线下混合式一流课程进行持续改进,才能加快建设高水平本科教育,全面提高人才培养能力,也能加速教育资源的均衡分布和高效利用。


参考文献:

[1] 王瑞娟.“金课”建设过程中的混合教学模式研究[J]. 计算机教育, 2021(6): 163-166.

[2] 吴岩. 建设中国“金课” [J]. 中国大学教学, 2018(12): 4-9.

[3] 王赛娇. “课程思政+实践创新”的计算机专业课程教学改革研究[J]. 计算机教育, 2015(7): 60-65.

[4] 于歆杰. 论混合式教学的六大关系[J]. 中国大学教学, 2019(5): 14-18, 28.

[5] 赵榆琴. 基于“MOOC+SPOC+任务驱动”程序设计教学模式研究[J]. 计算机教育, 2017(8): 125-128.

[6] 赵榆琴, 黄和飞. 泛在移动教学:TPACK下的教学重构与实践[J]. 大理大学学报, 2020(6): 18-22.

[7] 赵榆琴. 基于能力训练的程序设计形成性评价研究[J]. 大理大学学报, 2019(6): 22-26.

[8] 李薇, 黑新宏, 王磊, 等. 课程思政教育在C语言程序设计课程中的应用[J]. 计算机教育, 2019(11): 20-23.

[9] 于歆杰. 初谈在线学习的实质等效[J]. 中国大学教学, 2020(4): 36-38.


基金项目:云南省首批一流本科课程项目“程序设计基础”(云教发 [2020]98 号)。

第一作者简介:赵榆琴,女,大理大学讲师,研究方向为教育大数据分析、机器学习,mygod569@163.com。


引文格式:赵榆琴,杨邓奇,羊海潮. 线上线下混合式程序设计类一流课程探索实践[J].计算机教育,2022(6):163-169.


(完)

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