Java程序设计课程混合式“金课”建设研究与实践

摘要：积极研究与实践线上线下混合式“金课”建设，探讨了线上线下混合式“金课”建设思路、建设要素和教学设计，并对线上线下混合式教学媒体工具进行了分类研究。文章以Java程序设计课程“金课”建设为例，给出了基于翻转课堂的线上线下混合式教学设计方案、O2O多位一体的综合教学平台整合方案以及基于任务驱动、理实并重的教学单元设计思路，为程序设计类课程“金课”建设提供借鉴。

关键词：混合式教学;金课;翻转课堂;Java程序设计

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）25-0142-04

开放科学（资源服务） 标识码（OSID） ：

2018年8月，教育部发布《关于狠抓新时代全国高等学校本科教学工作会议精神落实的通知》，明确提出：“各高校要全面梳理各门课程的教学内容，淘汰‘水课’、打造‘金课’，合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度，切实提高课程教学质量” [1]。“金课”具有高阶性、创新性和挑战度“两性一度”的内涵，是在现有课程成果基础上的进一步提升，强调以学生为主体，增加互动，增加难度，教师辅助，学生真正投入学习。

目前，“金课”建设已成为各大高校“双一流”建设中的立足点和抓手，大力研究开展“金课”建设的方法。“金课”有线下、线上、线上线下混合式、虚拟仿真和社会实践等多种形态[2]，文献[3-6]对“金课”建设过程中线上线下混合教学模式进行了探讨，研究表明：“金课”建设的要求和混合式教学模式的特点相似，都是“以学生为中心”，关注学生的“学”和学习的效果，全面培养学生的能力;混合式教学模式紧扣了“金课”“两性一度”的内涵要求，是构建“金课”的一个有力途径;线上线下混合式“金课”，为满足学生有意义的学习体验、推动实现大学教育效率和效益的最大化、彰显教育的内在价值提供了有效途径，混合式“金课”具有个性化、开放性和交互性等特征，对新时代的人才培养具有独特价值。

1 Java程序设计课程教学分析

1.1 课程教学现状

Java语言是一门面向对象程序设计语言，Java程序设计课程是一门理论与实践并重的计算机编程类课程，是计算机相关专业的专业基础课程。该课程的教学目标是通过Java语言基本语法、Java面向对象基础、Java面向对象高级编程等相关知识的学习，掌握Java语言的基本语法知识、理解面向对象编程思想，掌握Java面向对象编程方法，培养学生扎实的Java理论基础和编程素养，具备运用Java语言解决实际问题的编程能力和团队协作沟通能力。

我校计算机专业的Java程序设计课程总学时是64学时，其中理论学时48，实验学时16，传统教学模式是全程线下授课，在前期的课程教改中（Java课程群建设） [7]，为培养学生实践编程能力，理论课和实验课都安排在机房上课。理论课采用边讲边练、以讲为主的教学方式，教师在讲授知识点的同时，一些语法验证性的小程序直接在课堂演示或安排学生当场验证实践;实验课安排了基于任务驱动的与理论教学进度相应的小应用程序项目，实验课以学生上机实践为主，教师讲解、指导为辅。

1.2 教学中存在的问题分析

（1） Java语言是目前IT产业最主要的软件开发语言之一，其技术升级迅速，全程线下授课，受制于教材等纸质教学资源的约束，教学内容更新滞后，不符合“前沿性、时代性、先进性”金课建设目标要求。

（2） 教学内容多，线下教学学时限制，采用“以教为核心”的传统教学思想，无法更多地开展“互动性”“挑战性”“探究性”为主的“以学生为中心”的教学。

（3） 学生个体学习能力、自我学习意识有差异，传统线下教学难以满足学生“个性化”教学的要求。

（4） 传统线下教学不能系统地组织管理“课堂内外”“课程始终”“师生角色”以及“考核评价”等教学过程性信息以及教学过程中产生如程序代码、讲解板书以及教学视频等教学资源信息，不利于学生学习回顾、教师教学反思以及教学文档管理。

2 线上线下混合式“金课”建设探讨

2.1 线上线下混合式“金课”建设思路

线上线下混合式“金课”是线上和线下有机结合的精品课程，吴岩司长在第11届中国大学教学论坛的报告中提出了线上线下混合式“金课”的建设思路：“翻转课堂”是线上线下混合教学的有效策略和方式，充分应用线上“金课”进行本地化改造，探索线上“金课”的多种应用模式，打造适合校本学生特点和培养需要的“金课”[2]。

MOOC（Massive Open Online Course） ，即大规模开放在线课程，简称慕课，是在互联网大背景下发展起来的一种在线免费课程，其目的是使学习者不受地域、年龄、学习时间和学习地点的限制，能够根据自己的兴趣自主地、有系统地进行学习[8]。学堂在线、中国大学MOOC等多个中文MOOC学习平台提供了千余门名校课程资源，都是优质的线上“金课”。

有研究者对基于MOOC+SPOC的线上线下混合式教学模式进行了探讨[9-11]，SPOC （Small private online course） ，即小规模限制性在线课程，其目标是将优质的MOOC资源与线下的课堂教学有机结合起来，借助翻转课堂的实施手段，变革传统教学结构，从而实现教学质量的显著提高。相较于MOOC纯粹的线上教学方式，SPOC采用线上线下混合教学模式，知识单元教学过程被分为“课前”“课中”和“课后”三个阶段，在这三个阶段，师生以不同角色参与“教”和“学”：“课前”以学生线上自我学习为主，“课中”是师生互动的线下课堂教学，“课后”则是对学生知识拓展和能力提升的训练，在三个阶段中融入过程性评价构成了一个循序渐进、迭代式螺旋上升教学闭环。

基于MOOC+SPOC的线上线下混合式教学模式将传统教学与在线学习的优势很好地结合起来，既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生作为主体的主动性、积极性和创造性，符合吴岩司长提出的线上线下混合式“金课”的建设思路。

2.2 线上线下混合式“金课”建设要素

线上线下混合式“金课”建设包含四个要素[8]：

（1） 生本取向的教学理念：混合式“金课”在教学设计、教学资源选择以及教学活动的安排等方面，都应体现“以学生为中心”的理念。

（2） 统整取向的教学资源：在选择和组织混合式教学资源时，要妥善协调教学资源的丰富性与学习者认知加工容量的有限性、碎片化学习中知识的浅表化与系统学习知识的结构化之的关系。

（3） 融合取向的教学设计：教学目标应满足学习者知识的深层次掌握、高阶能力发展以及情感升华三个层面的要求，教学设计要确保“金课”目标达成和教学活动顺利开展。

（4） 过程取向的教学评价：强调学生高思维水平的课堂参与，其评价需关注学习者的学习经历与思维过程，而不仅仅是关注学习结果。

2.3 线上线下混合式“金课”教学设计

“教学准备”→“教学实施”→“教学考核”→“教学总结”四个阶段构成了“金课”一轮教学过程的闭环，其中教学实施又是由若干个“课前”→“课中”→“课后”三个阶段的按知识点划分的单元教学闭环过程的迭代，每一轮教学的数字化过程资源将成为新一轮课程教学改进提高的重要参考，整个教学呈持续良性优化发展态势。

在“金课”教学设计中，除了可以发挥线上线下教学在教学内容优化、教学方式创新等方面的优势外，也为教学考核方式的改革提供了便利，在单元教学过程中，教师可以分别在“课前”“课中”和“课后”三个阶段安排“随堂测验”“交流讨论”作为过程性学习评价，考查学生知识掌握情况、知识拓展能力水平，并及时得到学生测验成绩和讨论参与数据。在学生课程考核成绩中，更详细、客观的过程性学习评价成绩占比加大，可以更好地激发学生学习积极性和主动性。

2.4 线上线下混合式教学媒体工具

在计算机和通信技术迅猛发展的今天，基于互联网技术和信息技术的教学辅助平台、工具层出不穷且功能强大，我们对支持线上线下混合式教学的主流媒体工具进行了分类总结，见表1。

3 Java程序设计“金课”建设实践

3.1 基于翻转课堂的线上线下混合式教学设计方案

在Java程序设计“金课”建设中，我们按照2.1节中探讨的线上线下混合式“金课”建设思路，在中国大学MOOC“爱课程”平台上搭建了《Java程序设计》SPOC课程，配以线下授课实现该课程的线上线下混合式教学。翻转课堂主要来源于浙江大学翁恺老师的《零基础学Java语言》（国家精品课程） 、《面向对象程序设计——Java语言》，以及大连理工大学耿祥义老师的《Java2实用教程》微课（课程选用教材） 。

依据线上线下混合式“金课”建设的四个要素，将课程建设的重点放在课堂教学上，充分考虑学生的思维方式和认知特点，将知识学习过程在时空上延展，分为“课前自主学习”“课中集中学习”“课后作业巩固”和“能力拓展提升”四个阶段，并加强过程性学习评价和及时教/学反馈，为学生提供更具个性从的教学服务和深度学习体验，体现“以学生为中心”的课程建设理念。Java程序设计课程教学设计方案如图1所示。

3.2 基于O2O多位一体的综合教学平台以及教学资源建设

教学资源是打造“金课”的重要载体，“金课”的“金”在于教学资源的前沿性、创新性和支持性，融合知识、能力和素质的培养，能够促进学生的深度学习和深度体验[8]。教学资源建设是实施翻转课堂教学的基础，我们构建整合了基于O2O（Online To Offline） 多位一体的综合教学平台（图2） ，包括SPOC课程网站（中国大学MOOC爱课堂） 、在线评测平台（清览题库） 、在线实验平台（蓝桥实验楼） 、在线编程竞赛平台（杭电OJ） 以及贯穿整个教学始终的课程答疑交流互动QQ群和课堂管理平台（云班课） ，该整合平台不仅是课程网络教学资源和教学过程资源的载体，也是线上线下混合式教学的重要媒体，为基于翻转课堂的线上线下混合式教学提供必要的信息化手段和管理支撑。

3.3 基于任务驱动、理实并重的教学单元设计与实施

Java程序设计是计算机专业Java课程群建设中的一门基础课程[7]，Java课程群建设的理念是“以能力培养为导向，注重实践教学，探索能力培养教学方法”，在课程群建设中，我们已将课程知识划分为关键知识、重点知识和必要知识三个层次。在“金课”建设中，我们再次梳理课程教学内容，将各层次知识点划分到教学单元中，为每个教学单元设计了详细的单元自主学习任务和拓展实践任务，单元自主学习任务主要是Java基础语法知识点的学习和上机语法验证性实验，需要学生在课前在SPOC课程网站上学习理论知识、在蓝桥实验楼平台上完成实验任务;拓展实践任务是在学生完成了自主学习任务以及完成线下课堂交互学习基础上达到知识拓展和能力提升训练目的实训任务，该任务一般是小型应用程序项目，以项目组的方式协作完成，任务的物化成果提交到GitHub软件项目托管平台上向班级同学展示共享。课堂教学以师生互动交流形式，是对自主学习任务的答疑解惑和小结，也是拓展实践任务的启发点，教师在课堂上演示实践任务的功能，启发、引导学生讨论程序框架，程序进一步讨论和实现由项目组课后完成，教师可以参加项目组后期讨论，并随时QQ群指导、验收。

在教学单元学习任务的过程中，O2O综合教学平台不仅让学生接触到了丰富的具有“前沿性、时代性和先进性”的学习资源，也记录了学生完成每个单元学习任务的过程数据，包括学习时间、测验成绩、讨论交流参与记录等，这些过程性学习评价数据成为学生课程总评成绩的重要参考。