并行交互教学模式在程序设计课程中的应用

摘要：提出在程序设计课程教学过程中采用并行交互教学模式，通过建立无线网络教室实现在教学过程中的同步实践、及时实践和饱满实践，实现教与学的并行交互，通过将教学活动中的各个步骤并行执行，加强课堂互动，实现课堂的多元化知识获取，实现程序设计思维的培养，将教学过程变成“导致学习的交流活动”，最大程度提高教学效果。

关键词：同步实践；无线网络教室；并行交互教学模式；多元化知识获取；程序设计思维

文章编号：1672-5913（2013）01-0073-04

中图分类号：G642

0 引言

程序设计课程是国内外高等院校的计算机基础必修课程。该课程覆盖面广，影响力大，是培养和巩固学生计算思维的重要课程，并为学生参加课程设计、毕业设计、创新实验、科技制作、学科竞赛等活动提供了坚实的实践平台。然而，程序设计语言的学习难度是很大的，很多学生往往“考完即忘”，或者只记住了程序设计的语法词法，却不懂如何有效运用，更谈不上利用程序设计解决实际应用问题。针对这种情况，国内很多专家教师提出了多种教学方法，如案例教学法、项目教学法、兴趣教学法、任务驱动教学法等。2012年7月在西安交通大学召开的第一届计算思维与大学计算机课程教学改革研讨会上，陈国良、冯博琴等各位专家提出了分层分类的教学方法。这些教学方法都有其各自的先进性和优点，如果能够在教学过程中切实贯彻，势必对课程教学效果的提升起到很大的推动作用。

教学方法想要达到预期的教学效果，必须结合恰当的实施方案。而对于程序设计课程这类实践性较强的课程来说，在教学过程中注重实践、加强教学互动无疑是改善课程的教学效果，充分发挥教学方法的先进性和优越性的有力措施。在教学过程中实现同步的、及时的、饱满的实践，并做到教与学的多途径并行交互是克服学生在学习过程中“考完即忘”、“高分低能”的有效途径。因此，作者及课程组的同事在分析了课程教学各方面情况后，提出在教学过程中采用并行交互教学模式。

1 并行交互教学模式的实施前提

分析学生为什么在课程学习中会有学着后边忘了前面、只会语法不会编程等现象，其最重要的原因就是没有通过充分的、及时的实践及教学互动来巩固学习内容。

国内大多数学校的程序设计课程还是传统的几十人或几百人的集中式课堂授课，教师采用板书或者多媒体课件的形式进行讲授。课下，有条件的同学通过各种途径将课堂内容进行实践验证，没条件的同学只能通过阅读教材或者课件进行复习巩固。课下自习过程中遇到的问题需要等到答疑时间再找到教师进行解决。整个学习过程是一个串行的过程，这种串行的学习方式对于大多数理论性较强的课程来说并不存在太大的弊端，但是程序设计课程具有强实践性特征，如果所学的知识没有得到及时的、充足的实践来验证，学生在学习过程中就会出现学完即忘、只会考试不会编程的后果，学生很难领会编程中的一些思维和算法思想。

意识到这个问题的存在，该课程的很多教师也提出应该增加该课程的实践课时，课堂应该搬到机房等建议，这些都是改进教学效果的良好方法。但是由于国内大多数学校的硬件资源、师资力量还不充裕，很多学校根本无法实现在机房里完成整个课程教学。

很多学生都配备了台式计算机或者笔记本计算机，学生中计算机的普及率在60%以上，拥有智能手机和平板电脑的学生人数更多，手机的普及率接近100%。但是，由于没有人针对这些设备的使用进行有效的引导，大部分学生的计算机、手机都只是玩游戏、看新闻、上网聊天等娱乐行为的工具，本来是买来希望有助于学生学习的设备却成了影响学习的有害物品。

另外，美国国家实验室近十年对各种学习方式的学习内容残留率进行调查的结果显示：传统教学中比较注重的讲授方式其学习内容残留率仅有5%，而与旁人讨论、演示以及教授他人才是学习内容残留率高达60%以上的良好学习方式。针对这些现象，西北工业大学程序设计课程组提出在课程教学中充分利用学生拥有的电子设备，并汲取华南师范大学基于交互式电子白板的课堂教学模式等的优点，建立无线网络教室，实现并行交互式教学。这种并行交互式教学模式的实施既解决了加强课程实践、实现教学实时互动所面临的硬件及师资短缺的难题，又能引导学生健康的、优化的使用其电子设备。以下对该教学模式进行详细介绍。

2 并行交互教学环境的构建

并行交互教学模式是一种不同于传统教学的全新教学方式。该模式通过网络将教师的教和学生的学同步起来、并行起来，学生可以针对教学内容进行及时实践验证，教师可以第一时间获得学生的反馈信息，教师和学生在教学过程中可以及时进行交流沟通。因此，该模式将传统的串行教学变成了先进的并行教学。

网络是实现教学实时沟通的主要媒介，是并行交互教学模式的实施基础。为了能在课堂上方便地搭建起并行交互教学环境，可以使用无线路由器在教师机和多个学生的电子设备间建立无线网络教室。其硬件配置包括一台教师机、一个大功率无线路由器以及多个学生端。考虑到每个学生的情况不一样，学生端可以采用多种设备，如平板电脑、手机（Android、iOS、Windows 8操作系统）、笔记本计算机等。无线网络教室的软件配置采用市面上成熟的局域网通信软件，如飞鸽传书、极域电子教室等，节省了课程组的软件开发花费。借助于上述的硬件和软件配置，一个方便快捷的无线网络教室就搭建好了，这就是并行交互教学模式的实施平台。

根据实际情况，无线网络教室的软件可采用不同的通信软件。但一般来说，并行交互教学平台至少应该具有以下功能才能最大程度地体现并行交互教学模式的优越性。

1）屏幕广播。

教师可以根据需要将教师机或者某个学生端的内容广播给全部或部分同学，使学生能够清晰地看到教师机上教师的每一步操作，增加教学的直观性，提高示例的演示效率，同时可以实时了解一些学生的典型思想，方便学生之间相互学习和讨论。

2）监控转播。

通过教师机，可以监控所有学生端，方便教师实时掌控每个学生的学习情况和理解程度，可作为调整教学进度和评价教学效果的良好辅助手段。

31屏幕录制。

教师机可以通过屏幕录制功能将课堂上的一些实例讲解等演示过程直接录制成视频文件，方便学生在课下随时随地进行复习巩固，同样这些视频文件也是一种难得的教学资源积累。

4）远程设置。

远程设置功能可以设置学生端的配置，如频道号、音量等，方便教师控制每个学生端的状态，成功搭建无线网络教室。

5）远程命令。

远程命令为教师提供了远程开启、重启、关闭学生端的功能，同时可以远程关闭学生正在执行的应用程序，方便管理学生端，督促学生学习。

6）分组管理。

分组管理可以新建、删除、重命名分组，同时可以添加和删除分组中的成员，分组信息会得到保存，下次上课可以直接使用保存的分组。

7）随堂小考。

使用此功能，教师可以启动快速的单题考试或随堂调查，并立即给出结果，这使得教师可以很方便地检查学生对每个知识点的接受情况。

8）学生演示。

教师可以选择一个或多个学生端将其屏幕操作演示给全部或部分学生，方便学生之间及时的交流学习，形成激励式学习。

9）网络影院。

网络影院可以让教师在课堂上方便地播放一些教学资料片。它支持很多格式，如MP4、MOV等。网络影院支持脱机工作，以便老师在课前确认准备的片源是否可用。网络影院支持暂挂功能，以便老师让一节课未播放完的片子暂停，下节课自动从上次停止的地方继续播放。

10）黑屏肃静。

黑屏肃静可以将全部学生端控制成黑屏无权操作的状态，方便教师在教学过程中实现一些需全部学生同步的操作，如随堂考试等。

11）文件分发。

文件分发功能可以实现将教师机上的文件分发到全部或部分的学生端，方便学生实时共享教学资源。

12）远程消息。

无线网络教室内可以互相发送文字消息，方便学生之间进行学习讨论，同时老师可以允许或阻止学生发送文字消息，以严肃课堂纪律，提高教学效果。

以上罗列了并行交互教学平台应该具备的一些功能，教师可以根据自己的需要选择合适的软件实现更多更方便的功能，如电子点名、作业提交、分组教学、分组讨论等。

3 并行交互教学模式的优点

并行交互教学模式将笔记本计算机、平板电脑、智能手机等先进的移动媒体工具引入教学，探索多元思维并行的教学模式。它颠覆了传统教学过程中“课堂理论讲授-复习-提交理论作业-实验-提交实验作业”的串行模式，实现了教与学各环节的并行进行。在这种并行的教学模式中，课堂理论教授、复习、提交理论作业以及实验等环节可以同时进行，克服了教学过程中的诸多弊端。并行交互教学模式的主要优点总结如下。

1）实现了课堂多元化获取信息。学生获取知识的途径从原来的单一讲授到多渠道获取，不仅能够从教师那里获得讲授的内容，与同学相互切磋讨论，同时可以通过网络了解相关的其他资源。

2）实现了同步实践、及时实践、饱满实践。学生能够通过携带的电子设备对教师讲解的知识点、示例等进行实时的验证，加深知识记忆和知识理解。

3）加强了课堂互动。教学过程中老师可以随时分发问题，学生即时在线回答，方便教师及时掌握学生的知识理解和掌握程度；同样也培养了学生学习过程中的质疑精神和批判精神，使得学生由传统的被动接受变为主动学习，课堂变成“师生讨论、思考、相互教授的研究场所”。

4）实现了编程思维的训练。教师讲授完一个知识点或示例后可以及时设计一些题目让学生尝试运用该知识点或示例进行新的问题求解。

并行交互教学模式将传统教学中的学生“学会”变成了学生“会学”，充分调动了学生学习的积极性和兴趣，将“厌学”、“难学”变成了“爱学”、“学难”，课堂上不再是单纯的教师传授知识，而是教师和学生共同学习、共同研究的知识交流场所。

4 结语

并行交互教学模式是一种不同于传统教学的全新模式，它针对程序设计课程强实践性的特点，实现了教学过程中及时实践、同步实践和饱满实践的课程要求，并实现了教学过程中教与学的实时互动。它通过将教学活动中的各个步骤并行执行，实现了教学过程课堂的多元化知识获取，加强了课堂互动，实现了程序设计思维的培养，将教学过程变成了“导致学习的交流活动”，最大程度上优化了课程的教学效果。因此，并行交互教学模式是一种值得在更大范围内进行推广的教学模式。后期将进一步优化该模式，改进并行交互教学环境的稳定性和兼容性，克服该教学模式中的不足之处。