智慧教育背景下“C 语言程序设计”混合式教学模式的研究

褚 真

（东莞理工学院 网络与教育技术中心，广东 东莞 523808）

智慧教育是培养学生依托物联网、云计算、大数据、移动通信、人工智能等新一代信息技术营造的智慧学习环境，在学习活动过程中表现出来的一种认识自我、发现自我、提升自我的综合能力，旨在帮助学习者实现从“知识人”到“智慧人”的飞跃［1］.智慧教育的技术特点是智能化、网络化、数字化和多媒体化等.为更好地实现教育信息化跨越式发展，为国家培养更多的创新人才，2018 年教育部发布了《教育信息化2.0 行动计划》，对学校加快教育信息化的发展做出部署，明确提出智慧教育创新发展行动等具体任务，鼓励各级学校转变人才培养模式，加强智慧教育的理论研究；深入开展智能教育，将人工智能引入学校教育教学、管理等方面，推进以学习者为中心的智慧教育环境建设；努力探索创新经验，利用人工智能技术加快推动教育教学和人才培养模式的改革，为智慧教育背景下的教育教学积累创新经验［2］.

智慧教育时代对教师的教学能力、学生的自主学习能力以及教学环境的创建提出了更高的要求.各级学校以智慧教室、互联网+、物联网和大数据为依托，利用基于智能技术的教学管理平台，广泛探索智慧教学新方法、新模式.智慧教育背景下教育理念的创新与模式的推广，整合学校优质的教学资源、打造优质的智慧教学环境，推进常态化的线上和线下的教学服务与管理.通过现代信息技术对课前、课中和课后的教学全流程管理，实现师生良好的交流互动与教学数据的闭环.以智慧教育为背景，顺应教育信息化发展趋势，根据计算机专业课程教学的特点，提出了一种线上和线下教学实践相合的混合教学模式，为智慧教育时代深入开展课程教学改革、加快培养专业型人才提出了具体思路.

1 智慧教育背景下的混合式教学

传统的课堂教学是以学校课堂为主要教学场所，教师是课程教学的主体，教学过程主要是教师向学生传授教学内容.随着信息技术的发展，网络技术与传统教育教学的深度融合，网络教学平台、大数据、物联网和智慧教室等为当今网络环境下的教学提供了技术基础与教学场所，由此出现了混合式教学模式.该模式没有明确的定义，从教师的角度来看，可以理解为教师为了完成教学目标，选择和运用媒体、教材、信息化设备和平台等进行新型课堂教学的模式，即这种混合式课堂教学模式可以是任何类型的信息技术手段和由教师领导的面对面教学之间的混合［3］.

在智慧教育背景下，混合式教学模式要充分发挥线上和线下两种形式各自的教学优势，充分利用各种教学资源，探索新的教学手段和方法［4］.课前先引导学生利用线上的教学资源开展基础知识的预习；课中通过线上+线下混合式的课堂教学深入开展理论知识的学习与实践，满足智慧教育对个性化人才培养的需求；课后进行针对性的巩固、检测与评议反馈，循序渐进地把学生的学习引向深度学习.

笔者尝试对“C 语言程序设计”课程进行混合式教学改革的探索，将传统的线下教学与互联网教学结合起来，为构建互相融通的学习新生态，推动学科教育质量的提高作出有益的实践.

2 传统“C 语言程序设计”课程教学过程中存在的问题

“C 语言程序设计”这门课程的教学内容很多，知识从浅到深，既有很多程序设计的理论知识，还要求学生掌握设计、开发程序的能力.整个教学周期长，任课教师很难在短时间内完成整个教学任务.但“C 语言程序设计”作为计算机相关专业的专业基础课程，对学生专业理论水平基础与技术水平的提高非常重要，院系都非常重视这门课程教学的开展.目前，其教学存在的问题主要有几个方面.

2.1 教学形式单一，课堂实践机会不足

传统高校的课堂互动模式多数是运用刻板的教师讲授式，通过单一的媒介向学生灌输知识［5］.受教学环境所限，在实际的教学过程中主要由教师一边播放PPT，一边讲述理论知识，并辅以案例通过C++程序进行编写讲解演示.教师是教学的主体，整个教学过程是单向的灌输模式，学生除了听讲，只能对着课本做笔记、划重点，与教师在问题分析与程序编写上缺乏互动.这种单一的学习模式，使学生始终处于被动学习的状态，不能更好地了解和掌握知识的重点难点，也不利于学生学习兴趣与独立分析问题能力的培养，提升课堂教学质量.

“C 语言程序设计”课程拥有许多知识点，但是教师仅将教学重心放在讲解程序语法与分析知识点，在项目中的具体应用却没有相应的案例，给予学生实操机会较少［6］.常常是教师先讲解一遍理论知识，辅以程序设计编辑的演示，但是学生没有条件同步进行实践操作，未能加深对知识点的理解与运用，只能先在教材上做笔记、记录重点难点.课后，再利用课余时间还原教师在课堂上的讲解和操作.这样的教学模式，不利于学生实践能力的培养，不能达到提高学生独立分析问题与编写程序的培养目标.

2.2 学生基础存在差异，专注力不够

受学生的成长环境及求学过程的影响，有些学生在中小学阶段就已经接触了程序设计语言，在高中阶段已经可以设计和编写简单的程序.而有的学生却是在进入大学才开始学习程序设计.计算机基础的差异，使得学生在程序设计的学习过程中体验差距巨大.已经学习过程序设计语言的学生，会觉得自己已经学过，很多知识已经掌握了，不必再花过多精力去听课、做练习，从而放松了对自己的要求，没有再进一步地学习更有挑战性的知识.而有一些计算机基础较弱的学生在经过努力学习后，掌握了牢固的基础知识，实践能力也有了明显的进步，从而促进了他们进一步学习和实践的积极性.但也有部分计算机基础较弱的学生感到学习程序设计语言很吃力，遇到难以理解的知识容易放弃，实践能力没有明显的提高，出现了“掉队”的现象.如果仅仅是运用惯例的讨论、考试、作业等方法去教学，对学生的考察不够详尽，不利于把握学生的学习情况，不能达到个性化发展的要求［7］.

部分学生对学习过程不够重视，专注力不够.教师在讲授程序设计时，因为有大量的理论性知识都需要使用PPT 进行讲解，学生只能做笔记、在教材上划重点，师生之间的知识缺乏交流互动，课堂上学生常出现玩游戏、聊天、睡觉等情况.课后他们也不会主动复习课堂知识的难点重点，时间久了就不能跟上教学进度.

2.3 上机实验效果不佳

这是传统教学不佳的最主要问题，占比高达70%，因为任何复杂的工程代码都是由一行行代码和算法组成，所以“C 语言程序设计”课程不仅安排有课堂教学，也会制定一定课时的上机实验.但是在实际的上机实验课上，存在几个问题.

（1）因为在课堂教学中，学生只是观看了老师的讲解和演示，无法精准地还原程序设计的过程，导致与教师教授的程序编写方法不同，出现调试出错的问题.若教师不能及时解答并指导，可能导致学生无法按时完成实验任务.

（2）部分基础较差的同学，不能理解上机实验的教学任务，尽管教师努力引导，但效果不佳，这部分学生只能等待教师直接给结果，自己再慢慢理解.

（3）部分同学在上机时打游戏、看视频、聊天，教师安排的实验任务不能独立或者按时完成，甚至抄袭其他同学的程序.

2.4 特殊时期使得现有的教学模式发生了改变

受特殊时期的影响，部分学生不能及时返校，理论知识的学习及上机实践完全由学生在家中自主完成.根据“停课不停学、停课不停教”的要求，需积极找寻课堂教学转型升级的新思路、新方法.

在传统的“C 语言程序设计”课程教学过程中，单纯依靠教师课堂讲解与实验课开展教学活动，不利于课堂上的师生互动，教师不能及时带领学生开展程序设计实践，学生的学习兴趣、专注力不高.因此，需要对现有的“C 语言程序设计”课程教学进行改革，引入一种更科学合理的教学模式.

3 混合式教学在“C 语言程序设计”课程中的应用

“C 语言程序设计”的混合教学模式，强调以学生为中心，在课堂教学中师生能够实现线上+线下的交流，整合教学资源，对学生进行多方位的教学辅导.整个教学过程，分为课前准备、课中混合式教学、课后巩固与提升、线上评价及反馈4 个阶段.

3.1 课前准备

考虑到学生计算机基础水平差异，教师先在线上进行引导学生进行课前预习，可以减轻学生在课堂教学中的学习压力，培养和提升他们自主学习的积极性. “C 语言程序设计”的教学过程中，教师在课堂教学开始前一天，将课程的教学目标、课程计划、教学课件、实践案例等教学资源发布至“优学院”平台.它可以将线上和线下的教学环节有机地衔接起来，便于学生随时随地获取学习资源、自主有效地进行学习［8］.学生可以随时随地登录“优学院”平台查看，下载教学任务与教学资源，进行自主预习，将预习中遇到的问题，与教师在平台进行沟通.

（1）教学内容的准备.课前教学内容的准备，主要包括教师在教学平台上备课，上传并设置课程的知识点，标注重点难点，师生在线上进行课程内容学习的讨论等.以“优学院”为例，教师在备课时将课程的教学目标、课程计划、教学课件、实践案例等教学资源上传至“优学院”平台，使用“优学院”的聊天程序在班群里发布公告，引导学生在上课前进行预习，培养学生的自主学习积极性.学生登录“优学院”开展自主预习，并对知识点中的难点和疑问进行标注或留言，也可在班群里与教师和同学进行讨论，让教师及时掌握学生遇到的疑难点，对课堂教学的内容进行再规划与调整.

（2）课前准备目标.考虑到学生计算机基础水平差异，教师在线上引导学生进行课前预习，将预习内容标注难度，难度由低到高标注一星到三星.每个学生都能找到适合自己学习的内容进行自主学习，如计算机基础较弱的同学可以从一星的基础理论知识开始学习，逐渐提升难度.已经有程序设计基础的同学可直接选择从三星难度的案例开始学习，参考案例自己设计开发程序.教师还可专门为某些学生量身定制教学内容，减轻学生在课堂教学中的学习压力，提升他们的思维创新能力，真正达到以学生为中心、因材施教的教学目标.

（3）课前预习可能出现的问题.线上预习虽然有利于学生自主学习，但也存在教师监督难的问题.“C语言程序设计”的学习与实践，需要对知识的理解及一定时间的上机练习才有可能掌握程序设计的能力.线上教学虽然改变了传统的线下教学形式，但正常的教学形式也不能放松，否则由于教育制度和模式的漏洞，部分学生进行线上学习时会想蒙混过关，出现对学习不负责等现象，影响线上教学的效果［9］.对于这种可能出现的情况，教师需要对教学任务进行详细的量化，对学生线上学习的进度进行跟踪.这些督促工作，无疑是加大了教师课前的工作量.

3.2 课中混合式教学

“C 语言程序设计”课程是在智慧教室进行授课的.教师可先根据教学大纲的安排，重点讲解程序设计的理论知识，对实际案例进行具体分析，并结合理论引导学生开展程序设计实践，通过实践重点培养学生理解、分析的能力及与同学、教师交流沟通的能力.

首先，教师提醒学生登录“优学院”平台，进入“C 语言程序设计”课程后进行签到.学生签到完毕后，教师将教师电脑屏幕上的内容共享到学生电脑屏幕，先共享的内容是学生在线上预习时收集到的部分问题，并针对问题引入当天课程的教学内容.教学内容分为理论知识学习与案例教学，理论知识学习重点讲解程序设计语言中的语法、算法、数据结构等，教师在讲解后引导学生进行程序编辑练习.例如，在讲解循环语句这个内容时，教师先列出3 个能够实现循环控制过程语句，讲解语句中的变量及表达式的涵义，循环语句实现的过程.通过讲解，学生能大致理解简单的循环语句的写法.教师再提出请学生参考这3 个循环语句的写法，设计一个简单的循环语句，用于计算101 至109 之间的所有单数之和.教师收集学生的反馈，将学生设计的循环语句发布至班群的聊天区，学生可以参考教师发布的，自己在电脑上进行编辑.如果发现还有其他的程序设计方法，学生也可以自己直接发布在班群聊天区，互相交流自己的学习成果.师生针对这些不同的程序设计方法，进行线上+线下的交流讨论.整个“输出”过程，教师需要进行即时评价，也可引导学生进行互评［10］.

其次，教师对程序的编写进行点评与归纳，形成最佳的程序案例，在C++程序中进行编译.学生在自己的电脑上进行同步操作，若发现问题可立即向教师进行反馈，教师针对学生提出的疑问进行解答，并将问题汇总后发布至班群的聊天区，方便学生在线上查阅，在课后的复习和实践中也可以作为参考.

在一节课结束之前教师再次归纳和总结教学内容的重点难点，结合本节课的知识内容发布实验作业或者测试至教学平台，并对作业与测试的完成提出要求，例如必须在哪个时间节点内上传作业和完成测试.

学生知识结构的优化，来源于教师和学生的互动［11］.在“C 语言程序设计”课程中采用混合式教学的模式，师生可实现线上+线下的良好沟通，培养和提升学生分析能力，并将理论知识运用到实践中去.通过在班级聊天区发布知识点，加深了学生的记忆，也可以及时发现和回复学生提出的问题，激发学生学习的积极性，活跃课堂学习气氛.

3.3 课后巩固与提升，评价与反馈

（1）巩固与提升

教师通过课前、课中学生在线上+线下学习的情况进行总结，并对教学过程中出现的问题进行反思，不断改进和优化教学方案，持续提升教学效果，实现教学的良性循环［12］.

在“C 语言程序设计”的课堂教学结束后，教师再次将课堂上出现的重点、难点和易错知识点发布至“优学院”平台，并提醒学生按时提交作业或者测试.根据学生计算机水平参差不齐的情况，教师会设置一些有针对性的学习内容及相应的练习提醒，满足智慧教育对个性化人才培养的需求.教师根据学生访问教学平台、观看教学课件、完成作业与测试的情况，从总体上把握学生的学习水平与学习偏好，并进行针对性的引导.教学平台是智慧教育的延伸，基于对学生学习情况的分析，教学平台为学生统计需要巩固的学习任务，借助网络媒介，挖掘和推送更优质的教学资源.

（2）评价及反馈

传统的“C 语言程序设计”教学都会安排一到两次有针对性的考试，以考试的分数来衡量学生的课程学习情况.这种评价方式既限制了课程的教学内容，也容易造成学生在考前只围绕考点进行突击复习.程序设计是需要大量积累、实践的课程，仅依赖考前的突击难达到检测学习效果的目的，会导致学生只能掌握一些简单程序设计方法，无法形成使用C 语言解决实际问题的能力.

智慧教育背景下的评价体系不能仅局限于一次两次的考试成绩，应更注重学生学习过程中能力的培养，将学生在线上和线下学习成果、学习态度结合起来定量分析，令评价体系更客观和全面. “C 语言程序设计”教学的学习成绩主要由出勤率、随堂练习、课后作业、实验、线上测试、期中期末考试6 个部分组成，其中随堂练习需要线上和线下相结合，在课堂上由教师给出评价.因此，课程的评价体系可以设置为：出勤（5%）、随堂练习（10%）、课后作业（10%）、实验（25%）、线上测试（20%）、期中期末考试（30%），线上和线下评价的发布方式由教师决定.通过对学生在整个学习过程中的学习成果进行分析与统计，充分体现了智慧教育对学生评价的目标和要求.在线实验平台积累了学生在课前、课中、课后的学习行为数据，并提供智能分析工具方便教师对教学过程进行全方位监督，不仅为教学评价提供多元化衡量指标，更重要的是，教师可以掌握更多精准“线索”，对学生在学习过程中存在的问题做到早发现、早干预，切实践行“因材施教”原则［13］.

其中，实验部分尤为关键.在混合式教学中，通过引入Online Judge（在线评测系统），每个班级作为一个团队，课余定期举行团队内和团队间的编程竞赛，自动评测并实时公布排名结果，同时每道题附有其他成功解答的不同解法供赛后学生参考，并可以在线互动交流评论.此外，鼓励学员在校内常规竞赛之余，还可参加校外竞赛或认证，如蓝桥杯、CSP 专业认证、ACM-ICPC 等等，对竞赛胜出的学员，不同规格的比赛排名给予不同的积分，累计积分折算反映在课程评价体系的25%实验分中，这样，对学员真正理解并实操掌握C 语言编程是非常有实际效果的.

在混合式教学中，教师在每一节课的课前、课中、课后教学过程中，针对每个学生在线上和线下的学习情况及时给予个性化的反馈，引导学生发现学习过程中的问题，并加以改进及提升.学生的努力在获得教师的肯定后，进一步激发学生学习编程的积极性，努力提升自己的综合素质.采用混合式教学方法后，学生真实掌握C 语言的比例明显提升，从近几届学校计算机专业学员获得蓝桥杯大赛决赛奖项人数也可看出（见表1）.

表1 第九~十二届蓝桥杯大赛决赛奖项

4 结束语

在传统的“C 语言程序设计”的教学注重教师的主导作用，整个教学活动主要围绕着教师教学在线下展开.在智慧教育背景下，课程借助现代信息技术，围绕学生开展线上+线下的混合式教学，激发学生自主探究的积极性，培养和提升学生自主创新的能力.不断探索与创新教学新模式，为学科教学的发展注入活力，也为智慧教育环境下的教学改革提供借鉴.