關(guān)鍵詞：工程認(rèn)證；混合式教學(xué)；知識(shí)圖譜；C程序設(shè)計(jì)

0 引言

工程認(rèn)證要求工科類學(xué)生畢業(yè)時(shí)達(dá)到國(guó)際行業(yè)內(nèi)認(rèn)定的教育培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)[1]，這需要對(duì)工科課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和優(yōu)化。2018年，教育部正式發(fā)布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，為未來信息化教學(xué)發(fā)展奠定了總基調(diào)[2]?；旌鲜浇虒W(xué)作為一種新型的信息化教學(xué)模式[3-4]，通過整合線上線下教學(xué)和資源，為學(xué)生提供了更多的學(xué)習(xí)途徑，幫助他們更好地掌握學(xué)科知識(shí)和技能。混合式教學(xué)與工程教育認(rèn)證之間存在緊密的聯(lián)系。兩者都強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的教育理念。工程教育認(rèn)證強(qiáng)調(diào)工科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，混合式教學(xué)以學(xué)生的需求和發(fā)展為核心，注重學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在工科課程中采用混合式教學(xué)能更好地培養(yǎng)具備工程能力和工程素質(zhì)的學(xué)生，為工程認(rèn)證提供有力的支持。

1 混合式教學(xué)下程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的課程目標(biāo)

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心課程，該課程涉及基礎(chǔ)語法、程序結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)，編碼調(diào)試、工程倫理等大量知識(shí)點(diǎn)，為后續(xù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)等相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供了應(yīng)用編程語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的必要知識(shí)和技能，在專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)中占有重要的地位。該課程目標(biāo)是強(qiáng)化學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。為了適應(yīng)信息化教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，達(dá)到工程認(rèn)證的要求，采用線上線下混合式教學(xué)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

課程的知識(shí)目標(biāo)：學(xué)生能夠列舉程序設(shè)計(jì)的基本概念；描述C程序三種程序結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)；繪制程序的流程圖。

課程的能力目標(biāo)：學(xué)生能夠總結(jié)歸納結(jié)構(gòu)化編程的基本方法和編程技巧；熟練運(yùn)用編譯軟件進(jìn)行程序的編碼和調(diào)試；具有獨(dú)立設(shè)計(jì)程序特定模塊的實(shí)踐能力；展現(xiàn)出溝通交流能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

課程的價(jià)值目標(biāo)：學(xué)生能夠具備人文素養(yǎng)、工程知識(shí)素養(yǎng)，社會(huì)責(zé)任感，形成正確的軟件工程倫理觀，展現(xiàn)科技報(bào)國(guó)的態(tài)度，塑造大國(guó)工匠精神。

2 混合式教學(xué)存在問題

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程采用混合式教學(xué)，充分結(jié)合了傳統(tǒng)面授教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，打破時(shí)間和空間對(duì)課堂的限制，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和拓展學(xué)習(xí)提供了條件，在一定程度上提升了學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力，但與此同時(shí)，在混合式教學(xué)的實(shí)施過程中，出現(xiàn)了一些值得注意的問題，這些問題可能影響到教學(xué)的質(zhì)量和效果。

1） 線上線下教學(xué)融合難度大?；旌鲜浇虒W(xué)要求將線上教學(xué)與線下教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，需要精心設(shè)計(jì)課程教學(xué)流程。由于線上內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)設(shè)置不清晰，造成線上和線下的教學(xué)內(nèi)容可能出現(xiàn)重復(fù)或關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)的情況，學(xué)生學(xué)習(xí)后，不能構(gòu)建出該課程完整的知識(shí)體系，影響教學(xué)效果。

2） 課程設(shè)計(jì)和資源整合問題。為了克服混合式教學(xué)所帶來的空間、知識(shí)的離散效應(yīng)[5]，混合式教學(xué)需要合理整合線上和線下的教學(xué)資源。然而由于課程設(shè)計(jì)不合理、線上資源的設(shè)置通常是以章為單位來設(shè)置，強(qiáng)調(diào)知識(shí)之間的線性關(guān)系，沒有考慮知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)生難以從大量的學(xué)習(xí)資料中找到真正需要的內(nèi)容，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，不能滿足不同學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。

3） 評(píng)價(jià)反饋機(jī)制不健全?；旌鲜浇虒W(xué)需要建立完善的評(píng)價(jià)和反饋機(jī)制，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，解決學(xué)生學(xué)習(xí)難題。由于反饋不及時(shí)，無法準(zhǔn)確了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，教師不能及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，造成教學(xué)效果不佳。

3 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程知識(shí)圖譜的應(yīng)用

近年來，知識(shí)圖譜在教育領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注，其強(qiáng)大的語義關(guān)聯(lián)和邏輯推理能力為課程改革提供了新的思路。在程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程建設(shè)中，采用混合式教學(xué)與知識(shí)圖譜相結(jié)合的方式，可以幫助教師更好地組織和呈現(xiàn)知識(shí)，使學(xué)生能夠形成完整的課程知識(shí)體系。通過教師的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，為學(xué)生提供更加精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)路徑，為學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)提供多樣化、個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

3.1 課程知識(shí)圖譜的構(gòu)建

本課程的知識(shí)圖譜構(gòu)建從課程、模塊、知識(shí)單元、知識(shí)點(diǎn)四個(gè)層次出發(fā)，采用自頂向下的方式分五步構(gòu)建課程的知識(shí)圖譜，如圖1所示。

1） 數(shù)據(jù)獲取。在構(gòu)建知識(shí)圖譜前，需要對(duì)本課程涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理。圍繞專業(yè)培養(yǎng)，立足課程目標(biāo)，從本課程的教學(xué)大綱、教材、百度百科中提取課程知識(shí)點(diǎn)。本課程知識(shí)圖譜的構(gòu)造使用學(xué)習(xí)通課程平臺(tái)中的知識(shí)圖譜。通過“智能導(dǎo)入”導(dǎo)入了課程的教學(xué)大綱、導(dǎo)入了程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)《C語言程序設(shè)計(jì)問題解答和實(shí)例解析方法》教材，通過模板導(dǎo)入了百度百科中的課程術(shù)語詞條，共獲取相關(guān)知識(shí)點(diǎn)1 036個(gè)。通過分析發(fā)現(xiàn)在獲取到的數(shù)據(jù)中存在大量的冗余數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)，并且提取到的數(shù)據(jù)信息過短，不能完整表達(dá)知識(shí)點(diǎn)的信息。

2） 知識(shí)抽取。通過以上方式導(dǎo)入的數(shù)據(jù)多數(shù)是從教材目錄出發(fā)，按照“章-節(jié)-知識(shí)點(diǎn)”的層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織知識(shí)點(diǎn)，造成知識(shí)點(diǎn)提取過多和重復(fù)提取的情況發(fā)生。為了合理組織知識(shí)點(diǎn)。本課程的知識(shí)圖譜按照“課程-模塊-知識(shí)單元-知識(shí)點(diǎn)”的層級(jí)結(jié)構(gòu)組織知識(shí)點(diǎn)，如圖2所示。這種結(jié)構(gòu)有助于學(xué)生更好地理解課程的整體框架和知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，便于學(xué)生將知識(shí)點(diǎn)更好地組織起來。

本課程共劃分了“C語言基礎(chǔ)”“設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)”“高級(jí)應(yīng)用”三個(gè)模塊，每個(gè)模塊聚焦一個(gè)相對(duì)獨(dú)立又與整體課程緊密相連的主題，確保知識(shí)點(diǎn)之間的連貫性和完整性。在模塊內(nèi)部進(jìn)一步梳理具體的知識(shí)點(diǎn)，能更好地提取出模塊的核心內(nèi)容和關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。通過對(duì)提取到的知識(shí)點(diǎn)的增、刪、改等操作，以及對(duì)其層級(jí)的調(diào)整，本課程知識(shí)圖譜中共創(chuàng)建了127個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

對(duì)確定好的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步對(duì)其屬性進(jìn)行設(shè)置。按照布魯姆教育目標(biāo)分類法為知識(shí)點(diǎn)設(shè)置“記憶”“理解”“應(yīng)用”“分析”“評(píng)價(jià)”“創(chuàng)造”等6種認(rèn)知維度。按照知識(shí)點(diǎn)的難易程度和思政元素，為其添加“重點(diǎn)”“難點(diǎn)”“考點(diǎn)”“思政知識(shí)點(diǎn)”等標(biāo)簽。同時(shí)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)也進(jìn)行了詳細(xì)描述，這樣有效地把教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生工程能力培養(yǎng)、課程思政融入知識(shí)點(diǎn)中。

3） 關(guān)系描述。按模塊確定好課程的知識(shí)點(diǎn)后，知識(shí)點(diǎn)之間已經(jīng)具備了初步的層級(jí)結(jié)構(gòu)。如圖3所示。還需要進(jìn)一步通過關(guān)系設(shè)置確定知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系和相互依賴關(guān)系，本課程知識(shí)點(diǎn)之間設(shè)置了“前置”“后置”“關(guān)聯(lián)”三種關(guān)系。如在“while語句”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，設(shè)置了前置知識(shí)點(diǎn)“表達(dá)式”，只有在掌握“表達(dá)式”的使用后，才能理解“while語句”的執(zhí)行過程，寫出正確的“while語句”?！皐hile語句”的后置知識(shí)點(diǎn)為“循環(huán)嵌套”?！皐hile語句”的關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)為“空語句”“死循環(huán)”“轉(zhuǎn)移語句”，這些知識(shí)點(diǎn)之間存在密切的關(guān)聯(lián)性，只有通過完整地學(xué)習(xí)以上知識(shí)點(diǎn)才能形成完成的有關(guān)“while語句”的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

4） 資源掛接。課程的知識(shí)圖譜構(gòu)建完成后如圖4 所示，該圖譜包括概念、原理、應(yīng)用等多個(gè)維度，形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)、層次分明的有關(guān)C語言程序設(shè)計(jì)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。為了進(jìn)一步為學(xué)生提供更為便捷和高效的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。立足工程認(rèn)證和畢業(yè)要求，將優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源與知識(shí)圖譜中的實(shí)體進(jìn)行深度整合。在知識(shí)點(diǎn)上可以掛接相關(guān)的微課視頻、課件、題庫、課程資料、試題、思政資料等。有效組合信息化資源，學(xué)生通過知識(shí)圖譜學(xué)習(xí)，不僅可以了解實(shí)體和關(guān)系，還可以直接訪問相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)和探索。同時(shí)在資源掛接上，為了開闊學(xué)生的科學(xué)視野，進(jìn)一步提升課程內(nèi)容的高階性，有選擇性地設(shè)置了前沿技術(shù)資料和ACM競(jìng)賽題目，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

5） 持續(xù)優(yōu)化。為了確保知識(shí)圖譜的準(zhǔn)確性、完整性和時(shí)效性，需要對(duì)知識(shí)圖譜持續(xù)優(yōu)化。不斷收集有關(guān)行業(yè)的最新信息和學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取和更新，為實(shí)際應(yīng)用提供更加準(zhǔn)確、全面的支持。同時(shí)對(duì)已識(shí)別的知識(shí)點(diǎn)和關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證和修正，保證其準(zhǔn)確性和一致性。

3.2 知識(shí)圖譜在教學(xué)上的應(yīng)用

1） 教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)。在教學(xué)內(nèi)容方面，結(jié)合知識(shí)圖譜，重構(gòu)了傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語言課程內(nèi)容。在新的課程體系更加注重知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性、連貫性和拓展性，使線上線下教學(xué)更有針對(duì)性。線上教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置上注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，通過視頻和課件，學(xué)生能夠?qū)A(chǔ)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行記憶和理解。通過知識(shí)圖譜，學(xué)生還可以高效地獲取其他學(xué)習(xí)資源輔助學(xué)習(xí)，保證了線上學(xué)習(xí)的有效進(jìn)行。

線下教學(xué)內(nèi)容側(cè)重講授于核心知識(shí)點(diǎn)，在授課中融入最新的編程技術(shù)和實(shí)踐案例，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)識(shí)進(jìn)行應(yīng)用、分析和創(chuàng)造，解決了課程內(nèi)容多，重理論輕實(shí)踐的問題。

2） 教學(xué)形式的多樣化。在線上學(xué)習(xí)中，通過每次課前發(fā)布任務(wù)點(diǎn)，學(xué)生必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定任務(wù)。在完成基本學(xué)習(xí)任務(wù)后，可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度、能力和興趣，通過知識(shí)圖譜自主選擇學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)資料，知識(shí)圖譜的應(yīng)用為學(xué)生提供了個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和路徑。在線下課堂教學(xué)中，注重課堂的針對(duì)性和高效性。教師通過測(cè)試和翻轉(zhuǎn)課堂的形式了解學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度；通過引導(dǎo)、討論和實(shí)踐等形式，加深學(xué)生對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的編程思維。同時(shí)教師可以通過數(shù)據(jù)分析，了解知識(shí)點(diǎn)的平均掌握率和平均完成率，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，也可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，為他們提供有針對(duì)性的指導(dǎo)和反饋，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)提升。

3） 教學(xué)評(píng)價(jià)的有效性。建立基于知識(shí)圖譜的教學(xué)評(píng)價(jià)體系有助于混合式教學(xué)的評(píng)價(jià)反饋機(jī)制的進(jìn)一步完善。對(duì)知識(shí)圖譜相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)掌握情況、學(xué)生任務(wù)點(diǎn)的完成情況、知識(shí)點(diǎn)的完成率和掌握率、課程資料閱讀數(shù)等數(shù)據(jù)分析，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，構(gòu)建學(xué)生的學(xué)習(xí)畫像，為學(xué)生的學(xué)習(xí)過程性評(píng)價(jià)提供客觀、全面的評(píng)估依據(jù)。

3.3 應(yīng)用效果分析

經(jīng)過課程改革實(shí)踐發(fā)現(xiàn)把知識(shí)圖譜應(yīng)用于混合式教學(xué)有效地提升了教學(xué)效果。通過知識(shí)圖譜，學(xué)生對(duì)于該課程有了較深刻的認(rèn)識(shí)，知道了該學(xué)什么，該怎么學(xué)。學(xué)生在線上學(xué)習(xí)中能高質(zhì)量完成相關(guān)任務(wù)，并主動(dòng)去學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)；在線下學(xué)習(xí)中，學(xué)生能更好地投入課堂學(xué)習(xí)中，學(xué)生的程序設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力得到了有效培養(yǎng)。

4 結(jié)論

混合式教學(xué)與知識(shí)圖譜的結(jié)合為程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革提供了新的思路。知識(shí)圖譜的應(yīng)用能有效解決目前混合式教學(xué)中存在的一些問題，讓原本復(fù)雜的專業(yè)課程的知識(shí)體系系統(tǒng)化和可視化，把知識(shí)點(diǎn)與課程資源結(jié)合，為課程的學(xué)習(xí)構(gòu)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，滿足了學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，幫助他們更好地掌握編程技能并解決實(shí)際問題。未來我們將繼續(xù)深入研究知識(shí)圖譜在專業(yè)課程群的應(yīng)用潛力，進(jìn)一步拓展專業(yè)課程群知識(shí)圖譜，挖掘?qū)I(yè)課程之間知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新思維。進(jìn)一步完善和優(yōu)化專業(yè)課程改革方案，以期更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和發(fā)展需要。