張樂平 張勁柏 張偉信

摘要：翻轉(zhuǎn)課堂正成為國內(nèi)計算機教育界的改革創(chuàng)新熱點。針對在教改初期程序設(shè)計翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢沒有得到體現(xiàn)的教學實際，文章對僅僅模仿形式的翻轉(zhuǎn)課堂進行反思，指出在醫(yī)科院校開展程序設(shè)計翻轉(zhuǎn)課堂教改應兼顧學生的素質(zhì)差異、專業(yè)要求和課程特點等因素，進而借鑒翻轉(zhuǎn)課堂理念，提出增加醫(yī)科學生編程訓練時間和空間的程序設(shè)計課堂教學模式，闡述相應的任務(wù)驅(qū)動教學策略

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計課程；翻轉(zhuǎn)課堂；任務(wù)驅(qū)動；思維導圖

引 言

同內(nèi)高校計算機教育的翻轉(zhuǎn)課堂教改正日漸興起，一些大學進行了大學計算機基礎(chǔ)課程的翻轉(zhuǎn)課堂實踐，一些院校還構(gòu)建了工程龐大的翻轉(zhuǎn)課堂學習支持系統(tǒng)。翻轉(zhuǎn)課堂顛倒了“課上教師講授、課后學生作業(yè)”的傳統(tǒng)教學流程，課前學生借助互聯(lián)網(wǎng)學習教師制作的授課視頻，課上師生互動探究并完成作業(yè)。翻轉(zhuǎn)課堂是一種“以學生為中心”的教學，學生由被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習，強調(diào)在課堂上高效完成知識的深度內(nèi)化吸收。

1 程序設(shè)計翻轉(zhuǎn)課堂反思

程序設(shè)計基礎(chǔ)的先天差異，使得學生的起跑線不同，翻轉(zhuǎn)課堂的課前學習效果將因人而異。程度好的同學通過十分鐘短視頻就能掌握的，基礎(chǔ)差的學生可能要花數(shù)倍的時間完成，更不要說提出有深度的問題。在課堂上，程序設(shè)計基礎(chǔ)好的學生能與教師積極互動，程序設(shè)計技能得到迅速提升；而基礎(chǔ)差的學生慢慢成了旁觀者，與同學的差距反而擴大了。因此，相比傳統(tǒng)課堂，學生程序設(shè)計基礎(chǔ)的先天差異在翻轉(zhuǎn)課堂上的負面效應更突出。

在醫(yī)科院校，醫(yī)科學生編程學習的時間和氛圍與理工科學生是無法相比的，也不允許編程占用大量時間和精力而影響專業(yè)課程學習 隨著面向?qū)ο蟪绦蜷_發(fā)架構(gòu)平臺的推陳出新，對于非計算機專業(yè)的醫(yī)科學生來說，開發(fā)應用程序的門檻大大降低了，但是程序設(shè)計技能只能通過大量編程訓練才能掌握，因此，除了少數(shù)優(yōu)秀的學生，僅僅翻轉(zhuǎn)課堂上的集中編程時間顯然是不夠的。

南于沒有兼顧醫(yī)科院校學生實際、專業(yè)實際和課程實際，程序設(shè)計翻轉(zhuǎn)課堂相比于傳統(tǒng)課堂的優(yōu)勢沒有得到很好體現(xiàn)。教改初期的實踐表明，翻轉(zhuǎn)課堂通過改變教學流程，最終在課堂上完成知識技能的深度內(nèi)化的理念，有利于推動“以學生為中心”的教學，克服了傳統(tǒng)多媒體教學教師滿堂灌輸?shù)牟蛔恪?/p>

2 借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的程序設(shè)計課程教學改革

在對教改初期翻轉(zhuǎn)課堂實踐反思的基礎(chǔ)上，可以借助于思維導圖，對程序設(shè)計課程知識點進行梳理，進而結(jié)合醫(yī)科院校學生實際、專業(yè)實際和課程實際，實踐并完善借鑒翻轉(zhuǎn)課堂理念的程序設(shè)計課程教學模式：在不增加學習負擔的前提下，改變教學流程，增加學生程序設(shè)計技能訓練的時間和空間，最終在課堂上完成醫(yī)科學生程序沒計技能的深度內(nèi)化。

2.1 程序設(shè)計課程思維導圖

鑒于思維導圖在知識的組織和表征方面的獨特優(yōu)勢，我們借助思維導圖開展程序設(shè)計課程教學改革。教師首先進行教學目標分析，梳理教材中的全部知識點，明確重難點，同時考慮到醫(yī)科學生的計算機相關(guān)知識不足，添加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法等方面的知識點，最終形成教和學的思維導圖如圖1所示。

程序設(shè)計學習內(nèi)容可分為知識和技能兩部分、知識部分包括面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想、對象三要素（屬性、方法和事件）等（圖la以3個對象為例描述面向?qū)ο蟪绦蚣軜?gòu)）。技能部分為基于三種基本的程序結(jié)構(gòu)（順序、選擇和循環(huán)）進行方法和事件的編程，具體體現(xiàn)為算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這與面向過程程序設(shè)計的要求是一致的（圖lb）二與實際程序項目開發(fā)密切相關(guān)的文件、圖形、數(shù)據(jù)庫，以及各種程序開發(fā)框架等屬于程序設(shè)汁課的高級內(nèi)容，而圖1所示的基本知識和技能是進一步學習的基礎(chǔ)。

計算機語言的語法和界面控件學習很重要，但已不是難點。學生習慣于用自然語言（或數(shù)學語言）描述解決問題的思路（算法），而自然語言（或數(shù)學語言）到由順序、選擇和循環(huán)構(gòu)成的計算機語言的轉(zhuǎn)換，對醫(yī)科學生來說是難點，達到自如轉(zhuǎn)換則需要大量的編程訓練?；谏鲜鰧Τ绦蛟O(shè)計思維導圖的分析，我們將翻轉(zhuǎn)課堂理念引入到課堂設(shè)計中，通過改變傳統(tǒng)教學流程，增加學生程序設(shè)計技能訓練的時間和空間，從而實現(xiàn)在課堂上高效提升醫(yī)科學生的自然語言（或數(shù)學語言）與計算機語言之間的轉(zhuǎn)換能力。

2.2 借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的課堂教學模式

傳統(tǒng)的程序設(shè)計教學是讓學生課后編程，然后教師課外批改，最后僅就共同的問題在課堂上作簡單講評，用課堂的絕大部分時間進行灌輸式教學。為了增加學生程序設(shè)計技能訓練的時間和空間，將“教師課外批改”“翻轉(zhuǎn)”到“師生課堂上共同探究”，利用課堂上師生互動，高效地幫助學生內(nèi)化程序設(shè)計能力，如圖2所示。

課堂的前2/3時間（以3學時一次課為例，其中2學時）用于學生匯報作業(yè)或程序項目。師生互動，答疑解惑，探究如何用計算機語言描述表達解決問題的思路（算法），分享各式各樣的程序設(shè)計技巧，在這種協(xié)作學習環(huán)境中，學生完成程序設(shè)計能力的深度內(nèi)化。

與經(jīng)典翻轉(zhuǎn)課堂的“學習知識在課外，內(nèi)化知識在課堂”的教學模式有所不同，每堂課的后1/3時問（以3學時一次課為例，其中1學時）仍然由教師講授程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識，包括程序設(shè)計基本思想、計算機語言和基本算法等知識性內(nèi)容、、通過這樣的教學安排，幫助醫(yī)科學生從迅速發(fā)展的程序設(shè)計領(lǐng)域中，快速準確地把握程序設(shè)計的主流思想和基本技能，縮小學生之間程序設(shè)計基礎(chǔ)的差異。

在圖2教學流程中，將教師課外批改編程作業(yè)“翻轉(zhuǎn)”到課堂上進行，除了增加編程訓練時間，還提供了一個師生交流編程思想的更大空間——課堂；保留了傳統(tǒng)教學的學生課后作業(yè)這一環(huán)節(jié)，但是其重點是通過編程作業(yè)發(fā)現(xiàn)問題，為接下來的課堂匯報做準備；當然，教師也可以制作補充視頻，方便學生在課余時間進行預習和復習。

2.3 任務(wù)驅(qū)動的課堂教學策略

翻轉(zhuǎn)課堂僅僅是一種教學組織的方式，改變了傳統(tǒng)的教學流程，但是沒有涉及具體的教學策略和教學方法。單純地討論翻轉(zhuǎn)課堂是沒有意義的，在借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的程序設(shè)計教學中，可以采用任務(wù)驅(qū)動的教學策略來實施教學，將發(fā)現(xiàn)學習和白主學習的教學理論滲透到教學過程中。編程任務(wù)設(shè)計是程序設(shè)計教學的關(guān)鍵，課前通過任務(wù)引導學生思考和發(fā)現(xiàn)問題，而課堂上圍繞任務(wù)，在教師的引導下糾正錯誤理解和深化編程技能。教師要為每一堂課精心設(shè)計編程學習任務(wù)，編程任務(wù)不僅要反映基本概念、基本原理，更要強調(diào)知識的應用和程序設(shè)計技能的訓練。

在實際教學實踐中，建議以小組形式共同完成一個任務(wù)。例如，5人為一組，每個任務(wù)有4～5個子任務(wù)，指定小組分別匯報一個子任務(wù)教師組織所有學生參與討論和交流，鼓勵上臺交流同一任務(wù)的不同算法實現(xiàn)。例如，在課堂流中，數(shù)據(jù)排序會出現(xiàn)選擇、冒泡、插入等排序法，而數(shù)據(jù)查找會出現(xiàn)順序、二分法等查合找算法，甚至有學生采用遞歸方式實現(xiàn)二分查找。通過營造這樣的協(xié)作學習環(huán)境，使學習者的思維與智慧被整個群體所共享，在多角度的探究過程中，共同提高程序設(shè)計技能。

3 借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的教改成效及分析

3.1 程序設(shè)計課程的教改成效

近年來，第二軍醫(yī)大學相繼開展了培養(yǎng)醫(yī)科學生的信息素養(yǎng)和計算思維能力的系列教學改革。應用程序開發(fā)既是醫(yī)科學生信息素養(yǎng)的更高要求，也是“讓思維具有計算特征”教改中培養(yǎng)醫(yī)科學生計算思維能力的基本要求。丁醫(yī)科院校的特殊環(huán)境，程序設(shè)計課程的教改是在困惑和挑戰(zhàn)中前行，并逐步形成了適合醫(yī)科學生的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式。

第二軍醫(yī)大學程序設(shè)計課程處于“1+X”培養(yǎng)體系的第二層次，以必修課的形式面向生物技術(shù)、衛(wèi)生管理等專業(yè)開設(shè)，并且以選修課的形式面向全校開設(shè)了VB.NET、Visual C#等計算機語言課程。在必修課和選修課上，對于借鑒翻轉(zhuǎn)課堂理念的教改，同學們的反應是“程序設(shè)汁沒有想象那么難”“計算機選修課變熱門了。一部分學生主動要求參加上海市和全國的計算機設(shè)汁大賽。由于參賽的程序設(shè)計項計生物醫(yī)學專業(yè)特色明顯，2013年首次參加中國大學生計算機設(shè)計大賽就獲得了1個一等獎，2個二等獎；在2014年7月沈陽結(jié)束的第7屆中國大學生計算機設(shè)計大賽中，榮獲3個一等獎，2個二等獎和大賽優(yōu)秀組織獎。

3.2 借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的教改分析

雖然我們的教改不是經(jīng)典的翻轉(zhuǎn)課堂教改，但是在借鑒時貫徹了翻轉(zhuǎn)課堂的核心理念，即通過改變教學流程，最終在課堂上實現(xiàn)知識技能的深度內(nèi)化吸收。將教師課外批改編程作業(yè)“翻轉(zhuǎn)”到課堂上進行，大幅壓縮了教師的課堂授課時問，但增加了學生程序設(shè)計技能訓練的時間和空間，最終在課堂上幫助學生完成編程能力的內(nèi)化提升。在學生時間和精力方面，這樣的教改設(shè)計，沒有明顯改變程序設(shè)計課程和醫(yī)學專業(yè)課程之間的原有分配比例，這種相對獨立性，將其對其他課程學習的影響降到了最低。

在程序設(shè)計學習中，醫(yī)科學生的最大困難是用計算機語言來描述解決問題的思路，但是這種能力需要反復訓練才能獲得。在借鑒翻轉(zhuǎn)課堂理念的程序設(shè)計教學中，每一個教學內(nèi)容至少有四次“進入”：每次課的后1/3時間段的教師授課是初次“進入”；學生課外完成編程任務(wù)是第二次“進入”；學生帶著問題在課堂上匯報完成情況，并在師生互動中解決了問題，這是第三次“進入”；第四次“進入”是通過學習其他同學就同一任務(wù)的不同算法來實現(xiàn)。這樣的教學流程增加了學生程序設(shè)計技能訓練的時間和空間，而且其要求是逐步提升的。

在翻轉(zhuǎn)課堂上，教師由講臺上的圣人移步為旁邊的指導者，學生由被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習。教師要真正起到組織者、引導者和幫助者的作用。在借鑒翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學中，教師根據(jù)思維導圖組織教學，精心設(shè)計每一堂課。在每次課的前2/3時間段，教師通過精心設(shè)問，引導學生質(zhì)疑，最終在課堂上完成醫(yī)科學生程序設(shè)計技能的深度內(nèi)化。另外，在每次課的后1/3時間段，教師根據(jù)學生程序設(shè)計基礎(chǔ)的差異和教學過程中反饋的問題，補充程序設(shè)計必需的知識技能，及時幫助學生調(diào)整學習。

4 結(jié)語

教改不應是一味模仿的拿來主義，否則先進的教學理念容易落入水土不服的窘境。就程序設(shè)計課程而言，經(jīng)典的翻轉(zhuǎn)課堂教學也許對理T科學生是適合的，但實踐表明，對醫(yī)科學生不能直接應用。與其他教學改革一樣，翻轉(zhuǎn)課堂的教學改革也必須考慮學生的素質(zhì)差異、專業(yè)要求和課程特點等因素，在把握翻轉(zhuǎn)課堂核心理念的基礎(chǔ)上靈活組織教學，而不應脫離實際，簡單地依葫蘆畫瓢模仿經(jīng)典。