孫樹森　桂江生　馬文娟

【摘 要】 針對程序設計類課程在教學過程中的存在問題，通過分析這類課程的特點以及產(chǎn)生問題的原因，提出了基于三結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式。利用翻轉(zhuǎn)課堂教學，將理論教學和實踐教學相結(jié)合、實踐教學和項目實踐相結(jié)合、項目實踐和科研項目相結(jié)合，達到理論聯(lián)系實際，在實踐中將知識內(nèi)化為能力，把能力用于項目實踐中去，提升綜合素質(zhì)，推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 程序設計;翻轉(zhuǎn)課堂;人才培養(yǎng)模式;教學模式

A Study of Flipped ClassroomTeaching Mode for Program Design Course based on Three-Combinations

【Abstract】The features of program design course and existing problems in the teaching are presented. Based on the analysis of causes resulted in faced problems， we proposed a teaching reform scheme of improved flipped classroom based on Three-Combinations，i.e， combination of theory teaching with experiment teaching， combination of experiment teaching with project training， combination of project training with research project.The details of Three-Combinations are described and the results of carying out are given.

【Key Words】Program Design;Flipped Classrom; Cultivation Mode;Teaching Mode

【中圖分類號】G64.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）15-000-02

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，計算變得無處不在，計算機技能成了所有大學生必須掌握的一項基本技能[1]。通過程序設計課程培養(yǎng)大學生的計算思維是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的重要內(nèi)容。但與辦公軟件應用、網(wǎng)頁設計等計算機課程不同的是，程序設計類課程入門慢、難度大、要求高。對于這類課程，實踐教學環(huán)節(jié)非常重要，學生在實踐環(huán)節(jié)遇到的困難和需要解決的問題更多。美國Woodland Park高中的兩位化學老師Jonathan Bergman和Aaron Sams通過觀察發(fā)現(xiàn)，學生在完成作業(yè)遇到困難時更需要老師幫助，而在學習和復習課程內(nèi)容時不是很需要老師的指導，并在此基礎(chǔ)上提出了翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped classroom）這一教學模式[2]。

從翻轉(zhuǎn)課堂的起源不難看出，翻轉(zhuǎn)課堂這一教學模式中，更強調(diào)課堂上老師和學生之間的互動，如答疑解惑、知識運用等，而知識的學習則主要由學生自己完成。從歷史的視角看，之所以可以進行翻轉(zhuǎn)課堂教學，信息技術(shù)的發(fā)展和應用是重要因素之一，老師錄制視頻、學生通過網(wǎng)絡視頻學習課程內(nèi)容，都離不開多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)。

本文通過分析程序設計類課程的特點和現(xiàn)狀，提出了理論教學和實踐教學相結(jié)合，實踐教學和項目實踐相結(jié)合，項目實踐和科研項目相結(jié)的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式。

1 程序設計類課程的特點及面臨的問題

我校自2007年開設數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)以來，在課程設置和教學實踐中都充分體現(xiàn)了技術(shù)與藝術(shù)、專業(yè)理論與實踐技能相結(jié)合的辦學理念。但在編輯制作類課程和程序設計類課程同時開設時，學生更喜歡非線性編輯、網(wǎng)頁制作等課程，花費的時間也更多，而在C程序設計、C++面向?qū)ο蟪绦蛟O計等課程上投入精力和時間較少，針對這一現(xiàn)象，我們經(jīng)過了多次師生交流和教學研討，發(fā)現(xiàn)程序設計類課程有如下特點：

1.1程序設計類課程知識面廣概念抽象

從內(nèi)容上看，程序設計類課程涉及的基礎(chǔ)理論豐富、知識點多、覆蓋面廣、概念抽象。因為程序設計是用來模擬和解決現(xiàn)實生活中各類問題的，所以知識點較多，概念抽象。受到課堂時間和專業(yè)知識的限制，很難對所有的知識點都通過具體的實例進行講解，難以把多個知識點的具體例子串成一個大案例，而對于一個大的案例進行分解，又很難能覆蓋所有的知識點，或者超出了所學課程的范疇，從而影響案例在學習中的效果。

1.2學習效果曲線有階躍

根據(jù)多年一線的程序設計教學經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)程序設計類課程的學習效果曲線是不連續(xù)的。如圖1所示。有些課程，如Photoshop圖片處理，學習時，學生都能看到處理結(jié)果，只是效果好壞的區(qū)別，用量化的說法就是，處理的效果可以從1分到100分，基本不存在做不出來的情況。但對于程序設計，如果不能排除語法錯誤，則編譯通不過，程序根本就不能運行，在這個層次上，學生付出了，但學習效果相當于0;編譯通過，可以運行后，跟運行結(jié)果是否正確，學習效果可以達到30①到100分。正是0到30這個不連續(xù)區(qū)間，給學生的學習帶來了很大困難，嚴重影響甚至打擊學生的學習積極性。

圖1 程序類課程學習效果示意曲線

隨著時代的發(fā)展，程序設計類課程的教學也在不斷改進，但仍然存在如下問題：首先，課程目標和學生期望有一定的差距，比如學生希望學了程序設計課程后，馬上可以設計開發(fā)出界面漂亮、功能強大的游戲、網(wǎng)絡應用等程序。其次，不同程序設計課程的實踐環(huán)節(jié)間、學生課外科研創(chuàng)新開發(fā)活動與程序類課程的實踐項目之間存在脫節(jié)現(xiàn)象，影響學生在程序方向縱深發(fā)展，得到更高層次鍛煉的機會。再者，移動互聯(lián)網(wǎng)的普及和發(fā)展，給程序設計類課程提出了更高要求，比如大數(shù)據(jù)挖掘、并行計算、輕應用開發(fā)等，要求程序開發(fā)類課程不但要重視傳統(tǒng)的經(jīng)典理論、知識和技能，同時要與時俱進，及時增補符合時代需求的新內(nèi)容。

2 實施三結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學模式改革的可行性

通過對所存在問題的分析，可以看出，這種情況可以利用翻轉(zhuǎn)課堂這一教學模式來克服程序設計課程固有的不利特點，解決當前存在的問題，且當前的技術(shù)水平和社會環(huán)境，為三個結(jié)合和翻轉(zhuǎn)課堂提供了很好的契機。

2.1移動互聯(lián)網(wǎng)助力翻轉(zhuǎn)課堂

近幾年，學校的移動互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設施和智能手機在學生中的普及為翻轉(zhuǎn)課堂提供了基礎(chǔ)條件。目前，許多大學校園都實現(xiàn)了無線WIFI覆蓋，智能手機在大學生中幾乎人手一部，3G/4G網(wǎng)絡的商用，使移動互聯(lián)網(wǎng)走入大學教學，微課為翻轉(zhuǎn)課堂的順利實施發(fā)揮了積極作用[3]。另外，云服務器的廣泛使用、易用的教學內(nèi)容錄制工具的都極大地方便了翻轉(zhuǎn)課堂的實施。

2.2學生參與項目實踐機會眾多

在此起彼伏移動互聯(lián)網(wǎng)大潮下，國家層面鼓勵大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);教育部面向本科生有“國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目”;各省也有不同的鼓勵大學生創(chuàng)新的項目，比如浙江省的“新苗人才計劃項目”、“挑戰(zhàn)杯”等;各高校也有面向?qū)W生的各種科研創(chuàng)新計劃項目;企業(yè)或者行業(yè)協(xié)會也會組織各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，如：阿里巴巴的百川夢想創(chuàng)業(yè)大賽。大部分的創(chuàng)業(yè)項目都直接或者間接與程序設計相關(guān)。這些項目，一方面極大的刺激了大學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)激情，同時也為大學生應用所學，積極參與項目實踐提供了絕佳的機會。

3 基于三結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學模式改革

在各種有利條件為基于三結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學改革提供了環(huán)境、技術(shù)和資源的支持，基于此，我們制定并實施了基于三結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式改革，內(nèi)容如下。

3.1調(diào)整教學內(nèi)容實現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)

（1）理論教學與實踐教學相結(jié)合，翻轉(zhuǎn)學習動力

當今網(wǎng)絡的普及方便了知識的獲取，許多傳統(tǒng)課堂的教學內(nèi)容，很容易從網(wǎng)絡中找到，而且網(wǎng)絡上的內(nèi)容是結(jié)合了多人的智慧結(jié)晶，知識點的全面性、趣味性等方面可能會超過課堂教學，知識的系統(tǒng)性、完備性等方面會有不足。教學需要充分發(fā)揮現(xiàn)代網(wǎng)絡資源的作用，對于一些簡單的知識，教師只需列舉出來，給出部分參考的網(wǎng)址，讓學生利用網(wǎng)絡自主學習;而對于課程中的難點、需要系統(tǒng)梳理的內(nèi)容，教師把教學錄像、課件等資源放到網(wǎng)上，讓學生利用課外時間進行學習，教師在線組織互助小組進行探討，針對個別情況進行在線指導。引導學生應用所學知識，動手解決實際問題，實踐中遇到的問題可以作為課堂答疑解惑的素材。這樣，課堂上以作業(yè)指導、實驗輔導和答疑解惑為主。不但有助于培養(yǎng)學生的自學能力，學生提出問題、解決問題的能力也會相應提高，解決不了的問題，通過課內(nèi)教師的輔導，減輕學習過程中的挫折感。

這樣，在教學內(nèi)容上，簡單的學生通過網(wǎng)絡自學;教師重點放在答疑解惑，對知識的系統(tǒng)梳理上，同時對學生實驗實踐中知識點覆蓋情況進行把關(guān)。把課堂由過去的知識傳遞主戰(zhàn)場翻轉(zhuǎn)為答疑解惑、系統(tǒng)梳理、研究討論的主陣地;教師由過去知識的傳播者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R點的提供者，學習指導者和答疑解惑者;學生由過去被動的知識接受者、作業(yè)完成者，轉(zhuǎn)變?yōu)橹R獲取者、問題的提出和解決者。

（2）實踐教學與項目實踐相結(jié)合，翻轉(zhuǎn)實踐方式

改革實驗實踐教學，要求每個同學除了完成針對知識點的課內(nèi)實驗，還必須加入一個學生小組，每個小組完成一個實踐項目，通過這個項目將理論教學與實踐教學有機結(jié)合起來。這既是翻轉(zhuǎn)課堂的一部分，同時有助于發(fā)揮組內(nèi)協(xié)調(diào)與個別指導兩者的優(yōu)勢，使學生在項目實踐中，培養(yǎng)鍛煉協(xié)調(diào)協(xié)作能力，提高分析問題、解決問題的能力。

（3）項目實踐與科研項目相結(jié)合，翻轉(zhuǎn)創(chuàng)新方式

對于課程中完成的小組項目，并不是意味著結(jié)束，而是鼓勵學生將小組項目與畢業(yè)設計、其他課程的項目、實際問題相聯(lián)系，整理提升，通過分析問題，提出解決問題模型，然后通過申報學院、學校、省和國家的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項目，來推動項目繼續(xù)進行。這樣做，有以下好處：（a）有效解決了一門課程實踐項目做完后，另一門課程再完全從頭開始的不連貫問題。項目接續(xù)進行，方便提升擴展，把不同課程的內(nèi)容吸納進來，起到縱向發(fā)展，橫向聯(lián)合的作用。（b）在項目整理提升申報新項目的過程中，復習消化了項目涉及到的課程內(nèi)容，達到溫故知新學以致用的目的。（c）對于申請到的項目，學生的學習動力得到了提升，變被動為主動，遇到問題也會積極和老師聯(lián)系。對學生而言，申請到項目是一種榮譽，是也一種責任和壓力，所以他們會比較主動地去完成項目;由于經(jīng)歷了項目申請的過程，學生已經(jīng)對自己項目要解決的問題，經(jīng)歷了文字化梳理，理解更深入，思路更清晰，在項目進行過程中，能夠做到心中有數(shù);最重要的是，對于做項目的同學，是一種“驅(qū)動力”翻轉(zhuǎn)，由學完知識去創(chuàng)新，到創(chuàng)新帶動知識學習，培養(yǎng)了終身學習的創(chuàng)新型人才。

3.2關(guān)注實踐過程，重視答疑解惑

教育的目的除了傳授顯性知識，更重要的是隱性能力的培養(yǎng)。而能力的培養(yǎng)需要在日常學習過程（包括犯錯改錯）中不斷積累。根據(jù)行為心理學研究，多數(shù)人都有拖沓的惡習[4]，所以改革中我們采用自我約束和外界約束相結(jié)合的方式，來降低拖沓對學習效果的影響。

程序設計類課程，需要學習者親自動手來理解消化掌握，做的過程中遇到問題解決問題也是學習的一部分。注重對學生遇到的問題進行合理引導、答疑解惑，是實踐過程中必須關(guān)注的重要內(nèi)容。

為此，針對實驗課、項目作業(yè)分別進行了改革。

（1）課內(nèi)實驗過程化管理。要求學生在實驗課之前，必須預習實驗內(nèi)容，完成基本的設計和代碼編寫;在實驗課上，主要以完善設計、修改程序中錯誤、老師協(xié)助解決編譯調(diào)試中的問題為主;課后的實驗報告，強調(diào)實驗內(nèi)容上的整體性，從分析、設計、代碼編寫到編譯調(diào)試，重視實驗中的學習、體驗和問題解決。為此，在布置實驗時，實驗內(nèi)容采用分步驟，難度遞進方式給出，便于學生循序漸進、逐步完成。

（2）項目作業(yè)過程化督導。項目作業(yè)以小組為單位進行，在管理上，要求每個小組有組長負責，組員明確分工，任務文檔化。項目的選題可以在老師給定的題目中選擇，也可以自己設計項目，經(jīng)老師同意后，作為項目選題，不論采用哪種方式，選題必須在一周內(nèi)完成。為了培養(yǎng)學生的責任心和規(guī)劃能力，項目的進度不論是按照老師的時間表進行，還是按照自己制定的時間表，但都必須嚴格遵守，否則會在成績中體現(xiàn)懲罰。規(guī)劃設計、原型版本的實現(xiàn)、設計改進、升級版本的完成、文檔撰寫、視頻錄制、展示匯報都制定具體的時間節(jié)點，并且在每個時間節(jié)點上采用項目隨機抽查，項目組匯報人隨機選取，這樣既節(jié)省了檢查的時間，也可以讓每個小組、小組中每個組員除了完成分內(nèi)工作，還必須充分了解整個項目。

3.3改進考核方式和方法

目前，程序設計課程考核方式大多采用期末閉卷理論考試、平時成績和實驗成績相結(jié)合的方式。實際上，程序設計本身是一項實踐性很強的工作，理論考試只能檢驗學生對基本概念、基本方法的掌握程度[5]，而忽略了學生對綜合利用所學知識解決實際問題能力的考核，不利于科學思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

改革后，體現(xiàn)對過程和項目的重視，加入項目相關(guān)的考核內(nèi)容。考核由平時、實驗、項目、期末考試四部分組成，各部分在考核中的比例設置如下，平時成績由作業(yè)和上課表現(xiàn)組成，占10%;實驗成績占20%;項目的考核占總分的30%;期末考試占40%。對于平時表現(xiàn)，除了出勤情況和作業(yè)完成情況，還關(guān)注主動提問、錯誤改正情況;對于實驗，同時考核實驗前準備情況、實驗中進展情況和實驗完成情況;對于課程中的項目，采取過程跟蹤和結(jié)果雙考核，兩部分的比例時1：1。這樣，考核不但有理論和實踐，而且關(guān)注結(jié)果又重視過程。

4 效果與成效

通過在我校數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)2012級和2013級學生中推行基于三結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式改革。學生負責的國家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、省新苗項目、校外的競賽項目以及學校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的數(shù)量上有了明顯的增加，而且學生的對程序課程的興趣、熱情和能力也得到了很大提高。

當然，在看到成績的同時，也發(fā)現(xiàn)了一些問題。例如，在以小組為單位的實踐項目中，存在著投機取巧，渾水摸魚的現(xiàn)象。針對發(fā)現(xiàn)的問題，我們也采取了相應的措施，如：各小組所做項目的成績由學生和老師兩部分組成，學生部分由各組代表進行排序打分;對小組內(nèi)的各成員，一方面在平時檢查和展示時，采取隨機抽取組員的方式，另一方面要求組長對組內(nèi)成員的表現(xiàn)進行排序打分，多種措施相結(jié)合，效果得到了明顯改進。

5 結(jié)語

本文總結(jié)了程序設計類課程教學心得，觀察分析了學生學習該類課程的特點，創(chuàng)造性地實施翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，采用理論教學與實踐教學相結(jié)合，實踐教學與項目實踐相結(jié)合，項目實踐與學生科研項目相結(jié)合，用理論指導實踐，實踐鍛煉能力，能力激發(fā)創(chuàng)新項目，并采用學生分組的形式，組內(nèi)協(xié)調(diào)與個別指導并用，從而使翻轉(zhuǎn)課堂這一教學模式，更加適合大學生，達到培養(yǎng)懂理論、能實踐、善合作的高素質(zhì)人才的目的。

注釋

①這里的30分，只是為了說明學習效果的曲線有一個階躍，具體分數(shù)可能不同。

參考文獻

[1]劉遠軍，黃同成，謝兵，牛莉.程序設計課程教學中計算思維能力的培養(yǎng)[J]，計算機教育，2014（3）：75-78

[2] Min Kyu Kim， So Mi Kim， Otto Khera， Joan Getman. The experience of three flipped classrooms in an urban university：an exploration of design principles[J]， Internet and Higher Education， 22（2014）： 37-50

[3]郭紹青，楊濱，高校微課“趨同進化”教學設計促進翻轉(zhuǎn)課堂教學策略研究[J]，中國電化教育，2014（4）：98-103

[4]DanAriely[美]，趙德亮，夏蓓澤譯.怪誕行為學[M]，中信出版社，2008，北京.

[5]劉在英，楊平，張麗曉.程序設計課程實踐教學模式的探討[J]，實驗室研究與探索，2014，32（10）：155-158