多平台协同程序设计类课程网上教学设计与实践

0 引 言

当前各类学校利用各种网络平台进行在线授课，为达到和面授课程同等甚至更好的教学效果，应根据课程特点和学生特点因地制宜地开展网上课程教学，因此非常有必要在网上课程教学设计和实践方式上进行研究探索^[1-2]。在深入分析课程特点和学习者分层教学的基础上，采用多平台协同的网络教学能很好地贴合程序设计类课程的特点和教学要求，因此有必要对多平台协同网络教学的教学设计和实践过程进行详细分析和总结，为后续课程的有效实施提供参考。

1 课程特点分析

C 语言程序设计是计算机基础课程，是工科院校本科学生的必修课之一。由于该课程是应用型课程，其实践性和操作性都很强，因此该课程的特点决定了它的教学设计不同于其他理论性课程。

首先，程序设计不是以概念、理论的学习为主，而是以理论运用为目标，能力培养为主线。对于各知识点的掌握，更多地不是通过理论分析，而是通过对实例的分析和在不同场景下的实践中的运用来掌握。对程序实例要分析建模思想，要读懂代码，总结程序的结构特点，分析算法流程，讨论习题及实时答疑操作等都是教学中的重要环节。对于一些较难理解的设计思想，学习者在具有一定的实践操作经验后才能真正地接受掌握。

其次，程序设计语言与程序设计开发是相辅相成的。程序开发的作用是算法的表达，是开发者的设计思想的呈现，是让机器按照设计者的要求自动执行程序代码，里面的计算思维体现了抽象和自动化的思想。而程序设计语言是呈现设计思想的工具。程序设计语言，以及该种语言的语法规则，是围绕程序设计的需要来进行的。因此，课程讲解重点、练习操作的重点以及评价环节都应该相应改变，应该有自己特色的课程教学设计，而不应该遵循固有的思维，只做微小调整和变化，那么程序设计类课程就会变得极其枯燥和乏味^[3]。

再次，程序设计的实验操作和评价也应该有一套独立的、富有程序设计类语言特色的课程设计方案。实验操作，学生既可以看网上录播的视频课程，也可以自己操作，还可以在线观看直播课程实时听教师讲解。如果以学生小组讨论方式教授该课程，且每个小组分配1~2 名程序设计语言能力较强的同学参与调试程序，则呈现的教学效果非常好，小组讨论解答的内容会让学生印象更深、知识掌握更牢固。

最后，重视过程中的评价，形成过程性评价作为C 语言课程的评价方法。网上教学时师生、生生并不见面，所以评价和被评对象中学生的比重较大，过程性评价更加淡化教师的主导，强化教师的设计和引导，生生互评，学生自评权重增加。这也凸显出多平台协同、数据联动共享的必要性。

2 多平台协同方式

根据线上授课的教学特点和C 语言课程特点，首先应当确定合适的网络教学平台，同时确定各平台协同教学方式。

2.1 网络教学平台

目前广泛采用的教学直播平台有MOOC 视频课堂、ZOOM 视频会议、腾讯视频会议、超星直播平台、雨课堂、蓝墨云等，另外还有企业微信会议、微信视频等。根据课程特点和学生实际情况，我们采用ZOOM 视频会议在线进行直播授课与互动，使用超星学习通PC 或移动端进行点名与课堂测验，再以微信作为答疑的辅助平台。随着各互联网平台的发展，也可以采用腾讯视频会议作为在线实时授课平台，超星学习通依旧作为重要的非实时教学平台，微信作为重要辅助教学工具。为寻找更适合的网络教学平台，我们也应适当地增加学生们的话语权，多方调查并采纳学生们的反馈意见和建议。

2.2 多平台协同方式

网络授课要有一个直播平台，能够实现实时沟通，便于开展课堂教学和讨论，研究表明授课过程中如果学习者设备硬件达不到实时接收信息的要求，则教学效果明显不好。

除了要有实时教学平台之外，主教学平台也是必需的，由于主教学平台支撑教学的全过程，所以要求学生非常熟悉该平台且该平台要非常稳定，最好以学生们以前使用过的教学平台为佳。主教学平台的作用是呈现教学资料，设定讨论及记录，在线抢答，布置作业，线上单元测验，期末考试，课后知识扩展等。

具体教学过程流程如下：直播平台在前台呈现，后面的主教学平台则起到支撑作用，是基础平台。C 语言课程中，把资源分为课件（PPT、MOOC 视频、自有视频）、上机（课内上机、课外上机）、作业（课堂小作业、周作业、趣味作业）、测验（单元测验、章节测验、模拟测验、期中测验、期末测验）、参考资源（程序案例、挑战ACM 等）。所有课程资源集中在超星泛雅教学平台上，作为主教学平台，各种资源和资料都整合在这一个主教学平台上，不再分散在各个平台，避免学生陷入各平台转换的迷茫中，无所适从。MOOC 资源、课前预习和翻转课堂的资料也放在主支撑平台上，需要学生提前完成。教师可设定视频观看进度，记录学生观看，只有学习完规定的视频才能进行下一步的课程和讨论。

微信作为通知和报备等的通讯手段以及备份工具，目前来看比较可靠，可以把微信群作为讨论小组，实时发布通知和发起讨论主题。这种协同方式需要有备份方案，所有通知和备份方案都应当在辅助教学平台上发布，便于学生下载使用。而在前期的实验教学环节，使用实时视频软件即时答疑效果良好。

总之，这几种方式协同合作，根据平台各自特点和教学需要，把教学过程各个环节完整地记录和呈现出来，各平台相互补充、取长补短、联动操作、协同合作，特别适合网上教学。

3 C程序网上教学设计

3.1 教学设计

根据课程特点和多平台协同工作特点，C 语言程序课程设计具体采用1+1+1+1+X 的教学设计模式，课前1 个教学辅助平台，即MOOC 或翻转课堂学习资料（超星平台）；课上1 次直播（ZOOM 或腾讯视频会议）；课后1 次作业和讨论（超星平台）；每个项目进行1 次在线测试（超星平台）；X 次讨论和PBL（Problem-Based Learning）项目学习讨论，由超星教学平台互评、自评并记录。

在超星泛雅教学平台的“课程资料”中，每次上课前至少应提前一周将课前教学任务发布出去，让学生通过超星泛雅教学学习平台下载学习任务或在线完成学习任务。预习和翻转课堂对课程教学资源的要求比较高，所以各类课程资源的建设就显得尤为重要。教师提供学生自主学习指导，引导学生探究新知识，观看视频、MOOC、课件等资料。超星泛雅教学平台能够对学生参与的情况及学习进度状况记录并及时反馈，列出进度表，并告知学生是否可以进行下一步学习流程，如需翻转课堂教学则需要设置视频观看进度条，为后面开展MOOC 讨论和PBL 项目教学作好准备。

课程单元测试则使用主教学平台中的题库资源模块，分单元分组卷，快捷高效。在线组卷的试卷重复率低，基本保证学生试卷难易相当又不雷同，特别适合网上在线教学课程的测验。

由于教学平台不能直播，所以也可以在直播授课平台进行作业即时解答、答疑分析和讨论，以提高效率。因此，按照1+1+1+1+X 的教学设计模式，该课程的内容占比如图1 所示，涵盖了C 语言程序设计的课前、课中、课后讨论测验等各个教学环节，为线上教学实施提供充分保证。

3.2 分层教学设计

3.2.1 分层教学设计实践

所有的教学设计都应该遵循以学生为中心的设计原则，也就是因材施教。根据学生的专业和学习水平，把学生分成A 组和B 组。A 组主要教授基本思路和方法，以及简单的程序设计题目，主要目的是让学生了解程序设计的基本步骤，培养良好的程序设计习惯。在直播课堂中主要讲授例题，学习辅助平台则发送相应班组的教学资料、视频、例题、练习等。答疑最好使用微信加视频直播平台，PBL 则只设立几个知识点的讨论环节，尽量减少后面的讨论和大程序编写。通过实例讲授算法和步骤，介绍简单程序的编写、调试、运行过程和操作步骤，讲授一些基本的算法，主要让学生能阅读和理解例题程序，能参考课本独立完成较易程序的设计即可。

B 组的学生采用对比讲解程序的方法，引导学生深入理解C 语言中的一些重要概念，比如函数的概念就可以尽早引入。实时讲授重要概念，对C 语言中的难点深入分析，进一步深刻讲解程序设计的思路和步骤，数据在内存中的存放调用以及常用算法的实现。相应地在教学法上采用任务驱动教学法，指定一个相对独立的任务模块，让学生独立或小组完成，可以择优作课堂展示，在PBL 中促使学生积极讨论和相互指错纠错，主动提高程序设计水平和能力。同时，应加大学生的题目难度，为学习者提供更好的学习氛围和提升空间^[3]。

要求B 组除进行第一轮平台作业提交外，还要进行第二轮在线程序设计作业提交，仿照ACM 形式，学生自主编写代码、提交作业；A组自愿做第二轮作业。但是事实证明，2 组学生都积极参与在线测试作业。

3.2.2 分层教学资源建设

由于学生原有的程序设计水平不同，所以在进行多平台协同网上教学的时候首先需要分层教学，分层教学的基础是教学资源模块分层，因此逐步有序建立适合自己需求的课程资源是首要工作。

课程资源应以已有的平台为基础，取长补短，引进优秀资源模块，融合进已有的平台中来，为课程授课建立丰富的储备资源。我们以中国大学课网站这些在线开放的精品课程为引领，融合建设适合自己需求的课程资源^[4]。首先尽量使用优质的已建MOOC 资源，实际使用时有些MOOC 资源和任课教师的教学重点并不一致，有些知识点视频只能选取部分作为参考。因此应根据知识点选择使用MOOC 资源。教师也可以使用录屏软件等自行补充录制自有教学视频，丰富课程内容。

3.2.3 整合平台协同教学

在教学实践中，我们发现资源不能分散在不同平台上。根据认知心理学原理，如果学习资源大于或等于3 个不同平台，则会严重分散学生的认知能力，降低学生的认知水平。对数据来源不同的异构资源，我们主要采用一种教学平台，由于学校原先使用泛雅超星教学平台，根据最邻近认知原理，应尽可能使用该平台整合资源。有的教师在讲授其他课程时使用雨课堂、蓝墨云作为平台，一共2 个主要教学支撑平台，基本符合认知心理规律。

3.3 上机辅导和课程考核

上机根据学生实际情况也分成AB 组分层上机教学，采用视频会议软件来进行直播讲解主要习题，采取投屏分享的形式，学生在电脑端或者手机端能够观看PPT，课堂在线讨论可以在小窗口同时进行。这种直播形式更立体、连贯，学生感觉就如同教师面对面授课，实时会议有的有录屏功能，学生可以看录屏回放。

但是目前这种形式缺少对学生的后台控制。目前，钉钉的后台管控能力很强，能够监控学生上课的参与情况、学生听课情况，听课时长等，都能一目了然。后续课程如需后台监控，可以采用钉钉，这样一来，上课数据可及时反馈到群内，后台控制的功能让学生在听课时不敢松懈，集中精力于课堂内容和讨论。

C 语言程序设计应加强学生上机操作的内容。网上授课，上机实践往往不能实现面对面辅导。所以有时候课堂授课直播虽然顺利，一旦上机实操却会出现大量问题。主要是因为学生初次学习程序类课程，上机时界面不熟悉，输入输出格式出现的问题较多。教师在网上辅导上机时虽不能实时面对面解答问题，但可通过视频语音、微信语音或图片方式答疑，纠正学生代码中的错误。教师线上授课时，还应及时调整教学内容，更多地讲解学生的上机学习内容。从第四章开始，应增加课间讨论话题和课后小组作业，并鼓励学生线上提交测评，建立专用微信群让学生们交流分享，协作完成作业。

对于C 语言程序设计课程的考核，应作出以下的调整：考核方式由传统的闭卷笔试转变为线上开卷机考形式。考核内容由以程序语法知识为主转变为以编程能力为主。最终考核成绩由4 部分组成：平时考勤成绩、完成作业成绩、实验成绩以及上机考试成绩。在线教学平台系统自动评判考勤、作业、实验和上机考试成绩，因此成绩更加客观公正^[5]。

3.4 在线测试程序设计类题型

超星教学平台引入在线测试程序设计类模块后，补充了平台测试功能。程序设计类题型的在线测试模块，具有选择自动批阅学生程序代码、自动提交作业、打分并输出成绩表单等功能。结合教学实际情况，超星平台的程序题型是针对程序设计类课程的在线测试系统。该系统不但可以用于上机作业评测，也可以用于平时的章节测试、期中考试、期末考试。系统的关键部分是识别程序代码和给出测试数据，运行学生代码，根据输入数据、输出数据匹配，给出学生成绩分析。为学生提供C 程序设计的模拟考试环境、成绩查询和答案解析查询等功能。该系统可以充分发挥网络的优势，实现随时随地测试，降低测试成本，使学生端的测评更正确、更客观，教师也可方便地对系统进行管理。目前，超星教学平台的程序类题型均已在C 语言课程出现，作业上传批改效果良好。

4 教学效果分析

4.1 网络教学效果对比

网络教学优势：学生讨论效果比面对面好，做作业的积极性高，教学内容可以反复学习，师生交流氛围融洽。录屏和直播的方式比较灵活，可以不受周边环境影响，学生从被动学习转变为自主学习。

网络教学弊端：线上教学存在个别学生失联、上课签到后就潜水的情况。有些学生习惯性地不主动参与互动类教学活动，因此教师难以真实地了解这部分学生对课程内容的掌握情况。学生完全靠自律，缺少当面督促，且缺乏学习氛围。

传统线上授课，课堂互动会比较少，且师生隔着屏幕互动，学生的参与度不高。但是采用多平台协同网上教学后，我们发现通过各平台相互补充，师生沟通及时，问题解决更迅速，教学效果比较好，网上课堂气氛活跃，学生参与度和互动性比传统面授更好，学生自主学习意识得到明显的提升。

4.2 学生满意度分析

网络教学中实施的分组讨论，使教师从另一个视角重新感受到了学生主动学习的潜力。课堂面授时讲授的时间占据大半，即便是留有互动讨论时间，由于时间空间的限制，学生多半只是和相邻同伴讨论，缺乏主动参与的积极性。而采用网上视频会议和微信群讨论的方式，学生参与讨论的积极性提高，分组讨论和超星教学平台建构自主学习情境和环境后，学生们的主动性、创新性思维被激发，主动思考问题，对问题的理解和认知达到更深一个层次。表1 和表2 分别是授课方式喜爱情况和网络学习满意情况的统计分析。

从表1 中可以看出，线下授课喜爱的情况大于线上授课，但是线下与线上混合授课的方式受到了大部分学生的青睐，说明线下授课方式的学习习惯短时间难以改变，但对于线上授课方式同学们也愿意接受和体验。同时，从表2 可以看出，网络学习的满意度较高，且建议长期应用，说明采用网络教学后，学生们真正体验到了学习中思考的乐趣，也进入了主动学习的状态。

5 结 语

前期的课程实施情况表明，依托网络教学平台协同工作方式，灵活利用微信群和视频会议软件，能够很好地做到师生的及时沟通、文件共享。同学们能够及时完成课程作业，确保了学习的顺利进行。通过多平台协同线上教学，激发了学生的自主学习意识，加深了教师和学生之间的互动程度，提升了学生对程序设计类课程的兴趣。如何更好地利用各教学平台协同工作，上好程序设计类课程是我们的目标；提高教学效果，形成适合的教学设计是我们的研究内容。

评价与反馈是教学中不可或缺的环节，它用来总结经验教训，发现不足和方向，网络教学过程是否达到教学目的还需要一套评估体系和评价工具。网络教学评价系统设计需实现自我评价、同学互评和教师评价的闭环处理。以教师为引导、以学生为中心的评价体系可从多方面、多角度，对教学活动进行更全面、更客观、更科学的评价，这是下一步的研究内容。

参考文献:

[1] 吴岩, 沈记全, 唐朝生, 等. 基于MOOC的数据库系统原理课程混合式教学设计与实践[J]. 计算机教育, 2019(11): 81-85.

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[3] 尹宝林. “C语言程序设计”课程建设的思考和实践[J]. 计算机教育, 2009(23): 129-131, 141.

[4] 嵩天. 以在线开放课程为引领的大学课程改革新模式[J]. 中国大学教学, 2019(11): 13-17.

[5] 郭小荟, 梁银, 杜明. 基于在线网络教学平台的程序设计课程混合学习模式及实践[J]. 计算机教育, 2018(9): 140-144.

基金项目：北京建筑大学优秀主讲教师培育计划（21082718041）；北京建筑大学教研项目（Y1731）；教育部2018产学合作协同育人项目（201801113001）；市属高校基本科研业务费（30850919027）；北京建筑大学研究生创新项目（PG2020051）。

作者简介：张昱，男，北京建筑大学副教授，研究方向为大数据、人工智能，[e-mail]；张勉（通信作者），女，北京建筑大学副教授，研究方向为计算机基础教育、智能网络，[e-mail]。

引文格式：张 昱，刘开峰，张 勉. 多平台协同程序设计类课程网上教学设计与实践[J].计算机教育，2020（9）：优先出版.

（完）

（微信编辑：史志伟）

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