祖 弦

(合肥師范學(xué)院 計算機學(xué)院，安徽 合肥 230601)

在新工科教育改革背景下，以學(xué)科為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式受到了極大的沖擊。當(dāng)前，高校教育出發(fā)點應(yīng)以學(xué)生為中心，強調(diào)人才培養(yǎng)模式由“先知識后能力”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋饶芰笾R”[1]。伴隨物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息化技術(shù)的普及，促進了當(dāng)今教學(xué)信息化的研究及發(fā)展[2]。因此，傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)融合線上學(xué)習(xí)的智慧化教學(xué)，已成為大多數(shù)高校主要教改方向。慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、微課等新型教學(xué)手段均為智慧教學(xué)模式的典型應(yīng)用[3]，可以更好的激發(fā)學(xué)生主動探究和自學(xué)能力，并將學(xué)生學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)置于教學(xué)活動的核心位置，從而提高教學(xué)質(zhì)量。本文結(jié)合合肥師范學(xué)院計算機學(xué)院軟件工程專業(yè)改革方向，以編譯原理課程為例，將實際授課班級作為智慧課堂教學(xué)試點，詳細探討智慧課堂教學(xué)實踐新思路。

1 編譯原理課程教學(xué)現(xiàn)狀

編譯原理是合肥師范學(xué)院計算機學(xué)院軟件工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，著重介紹編譯理論和方法方面的基礎(chǔ)知識。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅能掌握編譯系統(tǒng)的工作原理和實現(xiàn)技術(shù)，還能具備開發(fā)一般編譯程序的能力[4]。課程以往教學(xué)方式包括理論講授和實驗教學(xué)兩部分，從實際教學(xué)效果來看，學(xué)生對該門課的知識掌握及反饋效果較差，通過分析具體原因有以下兩方面：

(1)編譯原理知識抽象，理論復(fù)雜難懂?？陀^來說，編譯原理是一門“虛”與“實”相結(jié)合的課程，“虛”是指編譯系統(tǒng)和編譯知識邏輯抽象，思想性和方法性較強，“實”是指課程知識最終需落實到編譯程序上，來解決實際工程問題。對編譯知識的學(xué)習(xí)、理解、掌握及應(yīng)用是一個循序漸進、長期實踐、逐步提升的過程，而實際課堂教學(xué)課時的局限性，導(dǎo)致教學(xué)效果較差。

(2)課程知識牽連過多，難以因材施教。編譯前端與高級程序設(shè)計語言對接，如詞法分析、語法分析、語義分析、中間代碼產(chǎn)生、與機器無關(guān)的優(yōu)化等。而編譯后端則與目標(biāo)機有關(guān)，如與目標(biāo)機相關(guān)的優(yōu)化工作、目標(biāo)代碼產(chǎn)生。編譯原理課程通常開設(shè)在三年級第二學(xué)期，學(xué)生對以往相關(guān)專業(yè)課程理解的好壞程度，直接導(dǎo)致對該門課程的掌握程度各有偏差，授課老師無法根據(jù)統(tǒng)一的課堂教學(xué)滿足每位同學(xué)的學(xué)習(xí)進度。

編譯原理課程組鑒于對以上課程教學(xué)的反思，對合肥師范學(xué)院2015—2017級軟件工程專業(yè)6個班共計330名在校學(xué)生進行了詳細調(diào)研，調(diào)研主題為統(tǒng)計學(xué)生獲取知識的途徑方式。調(diào)研發(fā)現(xiàn)學(xué)生可以通過實踐、小組討論、示范、視頻、閱讀、課堂等不同渠道獲取知識。這也表明，為了使學(xué)生獲取更多的知識內(nèi)容，僅通過有限的課堂教學(xué)已遠遠不夠，也無法促進學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此，本文提出在傳統(tǒng)課堂基礎(chǔ)上，部署建設(shè)智慧課堂，實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，以期提升教學(xué)質(zhì)量。

2 編譯原理智慧課堂試點教學(xué)實踐

2.1 智慧課堂教學(xué)平臺的選擇

智慧課堂是指傳統(tǒng)課堂教學(xué)中融入現(xiàn)代智能信息技術(shù)手段，整合豐富的教學(xué)資源，實現(xiàn)教學(xué)的信息化及智能化[5]。另外，通過智慧課堂還能優(yōu)化各類教學(xué)管理工作，能對課堂教學(xué)進行現(xiàn)代化、統(tǒng)一化科學(xué)管理[6]。本次智慧課堂設(shè)計立足于依靠現(xiàn)有的智慧化信息、多媒體技術(shù)手段，借助超星學(xué)習(xí)通軟件和超星泛雅平臺，在軟件工程專業(yè)編譯原理課程日常教學(xué)中，完成智慧課堂試點教學(xué)任務(wù)。

另外，此次智慧課堂依托合肥師范學(xué)院計算機學(xué)院2016年度自主搭建的大數(shù)據(jù)——云平臺，與超星泛雅平臺結(jié)合起來，使數(shù)據(jù)管理變得有據(jù)可循，充分實現(xiàn)教學(xué)大數(shù)據(jù)的作用。該平臺詳細提供了實時監(jiān)測教學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)，如教學(xué)評價、教學(xué)預(yù)警、質(zhì)量診斷、決策交流、教學(xué)監(jiān)控等，以確保智慧課堂建設(shè)的順利展開。

2.2 智慧課堂教學(xué)模式設(shè)計

2.2.1 主要教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

在整個編譯原理課程教學(xué)過程中，通過增加多個師生、生生之間的互動，智慧課堂將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)延伸至“課前”“課中”和“課后”三個階段。

課前環(huán)節(jié)，重在互動學(xué)習(xí)。由教師在泛雅平臺中設(shè)立編譯原理課程信息，上傳本節(jié)課相對應(yīng)的章節(jié)資料、多媒體材料、視頻、慕課信息等，發(fā)放任務(wù)，發(fā)送通知，學(xué)生在完成預(yù)習(xí)任務(wù)后，可在學(xué)習(xí)通平臺上反饋其學(xué)習(xí)進度及疑問。教師通過瀏覽這些記錄，及時調(diào)整授課內(nèi)容，有的放矢，突出重點。另外，對于重難點知識章節(jié)，教師可引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)通平臺上進行小組討論，通過拋出問題或見解，讓學(xué)生自行討論并尋找答案。例如，在第五章自下而上語法分析的課堂教學(xué)之前，引導(dǎo)學(xué)生思考并討論自下而上語法分析與之前章節(jié)的自上而下語法分析思想有何不同，使學(xué)生在自行鞏固前續(xù)知識點的同時，為本次課程學(xué)習(xí)做好鋪墊。

課中環(huán)節(jié)，重在合作學(xué)習(xí)。教師和學(xué)生使用各類客戶端，如手機、平板等，通過學(xué)習(xí)通平臺進行有效互動，以簽到、小組討論、搶答、投票等方式激活課堂，并實時對學(xué)生給予指導(dǎo)和反饋。課上教師設(shè)計任務(wù)項目時，通過學(xué)習(xí)通為學(xué)生指定或隨機分組，學(xué)生小組討論、協(xié)作學(xué)習(xí)。另外，教師根據(jù)學(xué)習(xí)通平臺實時測評反饋結(jié)果，找出本節(jié)課學(xué)生知識欠缺點和薄弱點，對薄弱環(huán)節(jié)補充講解，重點進行相應(yīng)知識的講解與補充，通過多樣化的互動交流解決學(xué)生在教學(xué)新任務(wù)中遇到的問題。

課后環(huán)節(jié)，重在自主學(xué)習(xí)。為強化本節(jié)課程知識點以及驗收學(xué)生學(xué)習(xí)效果，教師根據(jù)每位學(xué)生課堂表現(xiàn)及知識掌握程度，發(fā)布個性化和差異化的課后作業(yè)，推送不同的拓展知識和學(xué)術(shù)資源，從而實現(xiàn)每位學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)通軟件或在學(xué)習(xí)小組中發(fā)布感想與疑問，與老師、同學(xué)在線討論交流，進行反思。另外教師可提供不定時的課下在線指導(dǎo)，及時監(jiān)測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

2.2.2 智慧課堂模式下不同角色的應(yīng)用場景

在智慧課堂教學(xué)部署下，有不同的參與角色，主要分為教師、學(xué)生和教學(xué)管理者。教師的角色安排是擔(dān)任智慧課堂的教學(xué)組織者，承擔(dān)組織課前、課中及課后的所有教學(xué)活動。課堂資源及呈現(xiàn)方面，教師利用投屏操作即時呈現(xiàn)Word、Excel、PPT、視頻、電子書、圖片和網(wǎng)頁等各類教學(xué)資源，豐富教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)活動方面，教師實現(xiàn)課堂線上線下教學(xué)活動(如簽到、投票、選人、搶答、分組討論、測試、問題等)無縫連接；教學(xué)評價方面，教師能及時查看每位學(xué)生對課程活動的各類評價及課后反饋，以便及時調(diào)整教學(xué)方案和教學(xué)方式。

智慧課堂設(shè)計的初衷是調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性，使學(xué)生成為課堂參與的主體。課前，學(xué)生通過預(yù)習(xí)、觀看教學(xué)視頻、完成課前測試等活動完成預(yù)習(xí)準(zhǔn)備；課中，每位學(xué)生通過參與討論、成果展示、平臺互動等方式實現(xiàn)交互學(xué)習(xí)；課后，學(xué)生利用線上學(xué)習(xí)拓展資源、測試、班級討論、反饋問題等方式實現(xiàn)課下復(fù)習(xí)閱讀，促進對課堂教學(xué)知識的吸收。

另外，通過智慧課堂，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，收集整合各方面教學(xué)數(shù)據(jù)信息，重構(gòu)已有教學(xué)信息系統(tǒng)，實現(xiàn)智能數(shù)據(jù)融合，為學(xué)校的教育教學(xué)過程和管理決策提供參考依據(jù)，如線上評教評學(xué)活動，方便學(xué)校針對教師教學(xué)進行監(jiān)督、檢查、評估和指導(dǎo)。

2.3 智慧課堂教學(xué)考核評價的方案設(shè)計

合肥師范學(xué)院以往編譯原理課程最終考核成績由過程性成績和期末考試成績按3:7的比例構(gòu)成。本次智慧課堂教學(xué)在制定課程考核方案時，遵循“考”為輔、“評”為主、以“評”促“改”的基本方針，即提高過程性考核成績比例，課程學(xué)習(xí)過程中持續(xù)給學(xué)生提供個性化改進意見，允許學(xué)生提供改進后的作業(yè)等成果作為日?？荚u依據(jù)。增強并完善日常過程性考核機制，能有效發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)能動性，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。因此，研究將過程性成績和期末考試成績比例調(diào)整為5:5，詳細的各項考核內(nèi)容及所占比重如表1。

表1 編譯原理課程考核方案

2.4 智慧課堂教學(xué)效果及分析總結(jié)

2.4.1 實際教學(xué)效果反饋

本次對合肥師范學(xué)院計算機學(xué)院2016級軟件工程專業(yè)兩個班進行了編譯原理智慧課堂試點教學(xué)，對比班級為上一學(xué)年度采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式授課的2015級軟件工程專業(yè)兩個班。研究對這兩個年級學(xué)生編譯原理課程的期末考試成績進行了對比，詳細比對結(jié)果如表2。

表2 編譯原理智慧課堂實施前后的對比數(shù)據(jù)

從表2中可以看出，智慧課堂教學(xué)實施后，學(xué)生成績獲得提升，尤其體現(xiàn)在80分以上的學(xué)生比例大幅度上升。從實踐效果來看，此次智慧課堂試點教學(xué)取得了顯著效果，不僅提高了學(xué)生課前、課中、課后的學(xué)習(xí)能動性，有效提升了教學(xué)質(zhì)量，而且受到學(xué)生一致好評。

2.4.2 智慧課堂分析總結(jié)

本次智慧課堂試點教學(xué)借助超星泛雅平臺與超星學(xué)習(xí)通軟件，立足于大數(shù)據(jù)背景下的智慧課堂教學(xué)，教學(xué)手段全新，教學(xué)內(nèi)容先進，教學(xué)過程新穎，主要特色創(chuàng)新體現(xiàn)在：

(1)基于智慧教學(xué)系統(tǒng)，變革傳統(tǒng)課堂形式。實際教學(xué)中，利用現(xiàn)代智能信息技術(shù)手段，讓枯燥的課堂教學(xué)發(fā)生質(zhì)變。課堂中師生、生生之間的溝通交流更加立體化，學(xué)生能充分利用課后碎片時間，進行知識補充與跟蹤學(xué)習(xí)。教師亦可以學(xué)定教，因材施教。通過智慧課堂模式教學(xué)，使課上所需的學(xué)習(xí)資源實現(xiàn)多媒體化、智能化、碎片化，按需推送、實時同步。

(2)基于大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)與設(shè)計。基于大數(shù)據(jù)的智能評測系統(tǒng)能準(zhǔn)確生成課前學(xué)情數(shù)據(jù)，并將分析后的數(shù)據(jù)反饋給授課教師，使教師及時獲取本班級學(xué)生的學(xué)情和數(shù)據(jù)分析，繼而快速對學(xué)生的學(xué)習(xí)全過程作出診斷評價，為教師的備課提供了及時、準(zhǔn)確、立體的信息，為課堂設(shè)計提供相應(yīng)依據(jù)。另外，基于大數(shù)據(jù)的分析成為教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的依據(jù)，以結(jié)果為導(dǎo)向，實現(xiàn)因材施教。

(3)匯聚教育資源，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)共享。此次智慧課堂在實際實施中，同時采用虛擬仿真技術(shù)、流媒體、電子教案、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等方式，實現(xiàn)了面向?qū)W生的網(wǎng)絡(luò)教育。同時，把教學(xué)過程、教學(xué)管理、教學(xué)支持領(lǐng)域中收集到的少量數(shù)據(jù)信息，進行整合、存儲和分析，有效實現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)的教育大數(shù)據(jù)共享，優(yōu)化了課程學(xué)習(xí)環(huán)境，旨在提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量及教學(xué)效果。

3 結(jié)語

本次編譯原理智慧課堂試點教學(xué)，實現(xiàn)了課堂形式的變革，將傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)轉(zhuǎn)為探究式學(xué)習(xí)。另外，融合基于教學(xué)大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)分析，實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)和設(shè)計，從而構(gòu)建大數(shù)據(jù)時代的編譯原理課程教學(xué)模式。通過本次智慧課堂的實施，培養(yǎng)以學(xué)生為主體的教育核心理念，旨在提高學(xué)生動手操作能力，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識與實踐知識相結(jié)合的綜合素養(yǎng)。