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基于MooC的高级程序语言设计教学改革探索
2020-08-31

谷今杰1 黄华1,2 屈喜龙1

1(湖南财政经济学院 信息技术与管理学院, 长沙 410205)

2(中南林业科技大学 计算机与信息工程学院, 长沙 410004)


: 针对当前“互联网+高等教育”环境下的高等教育培养方式的现状,高级程序语言设计课程所面临的教学现状和应用现状,分析高级程序语言设计课程进行教学改革的必要性,提出从教学内容、教学模式、考核方式等方面进行改革的措施, 利用在线MooC资源,对高级程序语言设计课程教学方式、考核方式进行合理设计,最终达到教学目标。

关键词: 高级程序语言;教学改革;MooC;翻转课堂;教育教学论坛

Teach Reform Exploration for High Programming Language Design Based on MooC

Gu Jin-jie1, Huang Hua-jun1, 2, Qu Xi-long1

1(School of information Technology and Management, Hunan University of Finance and Economics, Changsha, 410205, China)

2(College of Computer and Information Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha, 410004)

Abstract: In view of the current situation of higher education training under the environment of "Internet + higher education", the present situation and application status of the advanced program language design course are discussed, and the necessity of teaching reform in the advanced program language design course is analyzed, and the reform is made from the aspects of teaching content, teaching mode and assessment mode. The teaching methods and examination methods of the advanced program language design course should be rationally designed by using the online MooC resources, and finally the teaching goal is achieved.

Key words: High programming language; teaching reform; MooC; SPOC;



1 引言

CC++JavaPython等为代表的高级程序语言,具备功能丰富、表达能力强、灵活方便、应用面广、目标程序效率高、可移植性好的特点大多高校都将高级程序语言设计作为计算机专业的一门学科基础课。该课程对培养学生的算法思维、编程技巧、逻辑分析能力、自学能力都有重要作用。但是,高级程序语言存在概念杂、规则复杂、使用灵活、不易调试等问题,使得教师教和学生学都感到困难,特别是很多高等院校将高级程序语言作为计算机类专业学生进校后首先接触的第一门学科基础课,这种现象尤为明显。而高级程序语言基础学不好将直接影响后续专业课程的学习。因此如何“高级程序语言设计”课程教育,进一步提高教学效果与质量,成为计算机类专业课程建设中的一个紧迫任务。

随着IT技术发展,教育技术进步,以MooC、翻转课堂、微课为代表的在线教育,正在改变各类教育,高等教育更加不例外。我国高等教育已经进入一个“互联网+高等教育”的新历史时期,面临着新的发展机遇。作为MooC课程资源丰富的高级程序语言设计课程,在“学堂在线”、“中国大学MooC”、 “华文MooC”、“好大学在线”、“UOOC联盟”等五大MooC学习平台上的相关课程多达30多门[1][2]。如何合理利用在线MooC课程资源,作为高级程序语言设计课程的补充资料进行相关教学改革的试点是值得尝试的。

本文根据笔者多年在C++高级程序语言设计”课程的教学实践,利用丰富的MooC在线课程资源,对“高级程序语言设计”课程从教学计划、教学内容、教学手段、实践教学和考核方式进行改革,探索“高级程序语言设计”课程新的教学模式。

2 教学计划改革

教学计划改革前 ,“高级程序语言设计”课程安排在大一第2学期,其中理论课程安排在第1周到第16周,每周4学时,共64学时,4个学分;实践课程安排在第2周到第19周,每周2学时,共36学时,2个学分。

笔者通过近10年的教学实践,发现教学计划存在以下3点问题:

1) 学生缺乏编程基础。通常计算机专业学生在大一第1个学期的学科基础课程只开设了“计算机导论”这门课程。学生缺乏计算机编程基础知识。

2) 理论教学跨度过长。“高级程序语言设计”理论课时共64个学时,需要16周的教学时间。这样使得学生在学习过程中忘记前面的教学内容,影响学生的学习热情。

3) 实践教学课时不足。高级程序语言是一门实践要求强的课程。理论教学与实践教学课时合理安排应该是11或者11.5。而 “高级程序语言设计”课程的实践教学课时不足,从而影响学生学习兴趣。

基于以上3点,对“高级程序语言设计”课程的教学大纲进行如下修改:

1) “高级程序语言设计”课程教学内容分为两个部分。面向过程的C++教学内容安排在大一第1个学期进行,其中,理论课时32学时,每周4学时,共8周,2个学分;实践教学课时32学时,每周4学时,共8周,2个学分。

2) 面向对象C++的教学内容安排在大一第2个学期,其中,理论课时32学时,每周4学时,共8周,2个学分;实践教学课时32学时,每周4学时,共8周,2个学分。

这样改革的好处在于:1)可以充分利用在线MooC课程资源,笔者采用学堂在线平台上的程序设计类课程资源进行课堂教学内容的补充;2)时间跨度为1年,能够充分调动学生自主学习能力,让学生学会利用在线课程资源,学会学习。

3 教学改革

3.1 教学内容改革

根据新版教学计划,对“高级程序语言设计”的教学内容进行改革。首先调整教学大纲内容。最初的教学大纲是按照64学时编制的,内容涉及到C++面向过程编程和面向对象编程思想。新修改后的教学大纲分为两个部分:第1部分是C++面向过程的程序设计思想。其中理论学时安排48,课外观看MooC课程资源32个学时,课程资源为学堂在线上清华大学郑莉教授讲授的《C++语言程序设计基础》,实验课时安排32学时;第2部分是C++面向对象的程序设计思想。这个部分理论32学时,课外观看MooC课程资源32个学时,课程资源为学堂在线上清华大学郑莉教授讲授的《C++语言程序设计进阶》和32学时的实验教学。

在面向过程的教学内容中,重点介绍C++的基本语法、规则和编程思想。详细介绍数据类型、变量、运算符、表达式、语句、控制语句、数组、函数、函数重载、参数传递的关键知识点,弱化了指针的知识点。同时对一些知识进行归类教学,采用“翻转课题”教学方法对关键知识点进行归纳和总结。

在面向对象的教学内容中,重点介绍C++中类、对象、成员函数、数据成员、构造函数、封装性、信息隐藏、继承性和多态性等知识点进行详细介绍,弱化运算符重载的内容。通过对教学内容的改革,使得学生在具体的教学过程中,不会产生迷惑。从而避免学生在接触到程序设计时,区分不了面向过程与面向对象的编程思想。面向过程程序设计思想重点是C++基本语法、规则和编程思路的形成。而面向对象的教学则可以为学生后续学习目前流行的开发语言JavaPython这些面向对象程序设计语言提供帮助。同时,采用在线MooC平台上优秀的MooC课程作为学生课后补充,可以为学生提供一个极好的学习方式,可以充分调动学生课后自主安排学习进度与难度,并对课堂学习中不熟悉的知识的进行再次的复习与训练,增加了学生学习兴趣,避免因初次学习程序设计的难度。


3.2 基于MooC的翻转课堂的教学方法设计

翻转课堂主要是颠倒传统课堂上的知识内化和知识传播这两个阶段,使教师成为学生学习的指导者和帮助者,让学生由被动学习变为主动学习 [3]翻转课堂能够有效传授和内化知识,在课前完成课堂中需要学习的知识,并将课后作业转移到课堂学习中,提高学习效率和教学效果[4]。翻转课堂教学模式的应用,其能够改变传统的教学模式,是学生课外学习基础知识、课内完成知识的迁移与深度的重要体现,能够丰富课堂教学活动,强化师生互动,激发学生的学习兴趣,保证学生学习的深入和高效,提高教学效果。基于在线MooC课程资源,笔者设计了高级程序语言设计课程的翻转课题教学方案,主要步骤如下所示:

(1) 设计教学问题,实现内化

问题式教学是以教师设问为基础来将解决学生的疑难问题,使学生掌握新的知识点,实现教学的目标。因此教师在翻转课堂教学过程中,需要从知识体系、课程内容和课程目标等方面出发,结合MooC课程资源,积极设计和分析具有一定探究意义的问题,便于学生构建、理解与运用知识[5]。比如在讲解面向过程中的函数问题,我们在课前准备时浏览和提炼MooC课程的训练题与内容,将其进行归纳整体后设计三步教学法,提出“定义函数、声明函数和调用函数”过程,让学生从不同的角度来学习函数这一知识点,保证课堂活动的丰富多彩。

(2) 整合在线MooC课程资源,优化利用

MooC具有学生跟踪和自动测试评分的功能,可以提供优质高效的课程资源,为学习者的共同交流和学习提供有效平台,也可以让学生结合特定知识点的视频讲解来进行即时测试,促进学习对象与学生交互性的提高。同时任课教师可以借助MooC网络平台查找和浏览MooC课程信息,引导学生使用和学习相关的课程资源我们要求学生必须按照MooC平台上的课程资源课前观看视频,完成平常训练,有效提高教学质量和效果。

(3) 借助网络工具,深化交流

MooC可以借助某一领域的讨论或共同的话题来连接学生和教师,网络教学平台是其发展的技术前提,常见的技术平台如下:借助QQ群、微信和微博等快速交换信息资源和对学生疑难问题的解答学生可以通过论坛进行交流或发表话题利用课程日报邮件或RSS等工具分享学习者生产的内容以及教师发布的课程内容。


3.3 实践教学的改革

“高级程序语言设计”是实践性很强的一门课,培养学生的编程能力是教学的首要目的。因此,在授课的同时,如何引导学生利用上机实验来加强实践也是教学中的一个重要环节。实践课程的主体是上机实验课程,但仅仅在上机实验课上编程是不够的,学习效果将大打折扣。为此,对实践教学进行了如下改革:

1) 对实践课程教学方式进行改革。传统的实践教学方法是学生上机实验课,发现问题后由老师答疑,写实验报告,最后由教师批给实验报告。在这个过程中,我们发现一个问题。由于现在的教材编订,许多的实验内容都有标准的答案,这样就造成学生在实验课程中,按照标准答案写程序,使得学生的编程思维没有得到有效地训练。为此,我们对这一教学方法进行改进。首先在理论课堂上给出下次实践课程的实验内容,要求学生必须先写好实验报告;然后在实验过程中,由邻桌同学对事先写好的实验报告进行调试和批改。这样做的好处是学生事先对实验内容进行预习,并设计相应的程序。

2)以MooC课程实践带动实验课程教学,提高学生编程兴趣。学堂在线平台上,清华大学徐明星副教授的《程序设计基础》课程提供了许多可以借鉴的小程序[6]。如买菜问题、电子秤模拟、猜数游戏、谁做的好事等问题,用C++语言实现起来也简单,对刚学习计算机编程的学生来说,既有娱乐性,又简单易编程,实现后有成就感,增加兴趣。在实现这些小项目的过程中,练习和巩固C++语言的基础知识。其次设计与学生的年龄特征与学生生活内容相关的小型系统开发,如学生信息管理系统、课堂点名、签到系统等。

3)采用综合设计实验增加学生团队合作协调能力。通过布置或由学生结合本人的兴趣,从实际应用中选择有具体应用背景的实验题目,安排学生分组共同完成。综合设计型实验建立起以学生为中心的教学模式,这样既锻炼学生的动手能力,也加强他们交流与团结协作的精神,全面提升学生的程序设计与软件开发能力。


3.4 考核方式改革

传统教学模式中高级程序语言设计理论课程的考核往往通过考试一个环节,显得不太合理。基于此前改革,笔者对“高级程序语言设计”理论课程的考核分以下几个部分:平时环节占总成绩的20%, 主要考查学生的出勤、作业、课堂表现等;课后MooC观看效果占总成绩的20%, 主要考查学生的自主学习能力;期末考试占总成绩的60%, 主要考查学生的基本知识点、程序阅读能力与程序编写能力。如果学生能够在MooC平台上通过自学获得相关课程的认证学习证书,考核成绩可以直接认定为本课程的最终成绩。

对于实践教学,考核以考察为止,主要是考查学生在实践过程的中编程开发的能力。实践课程的考核分4个部分,包括:平时环节(占总成绩的20%),实验过程(占总成绩的40%),实验报告(占总成绩的20%),团队协作(占总成绩的20%.

4 结 语

程序设计课程的教学目的是要通过一门程序设计语言的教学,使学生掌握程序设计思维,包括基本结构和基本算法等,从而掌握程序设计的一般方法。

为此,笔者在多年的教学实践过程以及对多届学生进行了调研,结合当前最新的IT技术和MooC课程资源,对“高级程序语言设计”课程进行了教学改革探索,修改教学计划,调整教学内容,采用翻转课题的教学方法和多种形式的实践课程的教学方式,对“高级程序语言设计”这门课程进行改革。通过这些改革,使计算机专业的新生编程能力有了一定的进步,提高了学生的学习热情与信心。


参考文献

[1]郑莉.C++语言程序设计基础.学堂在线,http://www.xuetangx.com/courses/course-v1:TsinghuaX+00740043X_2015_T2+sp/about,2018-5-30.

[2]郑莉.C++语言程序设计进阶.学堂在线,http://www.xuetangx.com/courses/course-v1:TsinghuaX+00740043_2x_2015_T2+sp/about, 2018-5-30.

[3] 曾明星,周清平,蔡国民,王晓波,陈生萍,黄云,董坚峰. 基于MOOC的翻转课堂教学模式研究[J]. 中国电化教育,201,04:102-108.

[4] 刘珺. MOOC翻转课堂教学模式的构建与实验研究——以高校武术选项课为例[J]. 广州体育学院学报,2016,02:121-123.

[5] 崔木花,侯永轶. 基于MOOC的翻转课堂在高校教学中的应用研究[J]. 北京经济管理职业学院学报,2016,01:54-57+70.

[6]徐明星.程序设计基础. 学堂在线, http://www.xuetangx.com/courses/course-v1:TsinghuaX+30240233X_2015_T2+sp/about, 208-5-30.

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