“程序设计基础”课程面向全校非信息类大一学生开设，大多采用大班授课 (90至120人合班) 的方式，为各项教学活动的开展带来一定的挑战。单向讲授为主的“程序设计基础”传统课堂存在以下四个问题。第一，大班授课导致互动教学较难有效开展，学生学习的参与度不够高。第二，考核方式单一，且作业抄袭无法避免。第三，学生综合运用所学知识编程解决问题的能力有待提高。第四，学生对课程的认识及兴趣不够，影响学习积极性与主动性。

综上所述，传统教学存在的四个问题的核心在于单向讲授的教学模式忽视了学生作为学习主体的作用，大班教学如何利用其多样性的特点及大规模的优势开展教学活动，从而调动学生学习积极性成为教师们在教学设计中必须要考虑的问题。

教学设计是一个系统性的工程，教学目标，教学策略 (包含教学模式与教学方法)，教学考核与评估，教学反思等四个部分具有相对独立、相互依存、相互制约等特点，是一个有机的整体，因此任何教学改革都需系统化地对教学设计的四个模块进行改革。针对大班授课存在的学生积极性差、教师讲授方式单一等问题，笔者认为教学改革应充分考虑大班授课学生背景差异大、班级人数多的特点，从指导教学大方向的教学目标为出发点，设计出具有多层次与多元化的教学目标，针对教学目标设计具有多样性的教学策略，并辅之以有效的考核方案，督促学生学习并检查教学效果。

2015年春季及2016年春季学期，笔者分别在西北农林科技大学生命科学学院生物类14级及15级部分班级开展了大班授课的教学改革试点。强调学生的主体作用，发挥教师的主导作用，针对现存问题，从教学设计中教学目标，教学策略，教学考核与评估, 教学反思等四个环节对教学设计进行了系统化地改革与探索。两轮教学实践之后的问卷调查中学生对所用教学设计方案给予了较高的评价。

教学目标，教学策略，教学考核与评估，教学反思等四个方面是教学设计的四个核心模块。正如上文所述，教学设计是一项系统工程，这四个模块中教学目标决定教学策略，教学策略围绕教学目标设计，考核与评估标准也影响评价方案设计，有效及时的教学反思为教学目标，教学策略，教学考核与评估提供了修正的依据。这四个模块环环相扣，并能根据双环教学的理论^[3]，通过教学反思不断修正教学设计其他环节，以实现循环螺旋上升的教学。因此，提高学生学习积极性的教学改革不能仅从教学模式改革做起，而应该将教学设计的四个模块有机结合、整体改革。下面分别从教学目标，教学策略，教学考核与评估，教学反思四个方面探讨基于大班授课的“程序设计基础”课程如何提高学生的学习积极性及参与感。

教学目标是教学的依据，是教学活动的出发点和最终的归宿，因此教学目标设计应该作为首先要改革的模块。根据学生能力基础及社会需求进行多层次、多维度的教学设计，应对多元化的课堂。笔者从教学目标的两个广度 (3S和3D) 和一个深度 (3L) 对“程序设计基础”课程的教学目标进行了分析，如图 1中三个坐标轴所示。

图 1

图 1 课程的新旧教学目标对比

其中3L轴为布鲁姆认知目标分类从6层简化为理解、分析和创造3层；3D为ASK模型中的知识、技能、态度三个层面，由公式“能力=知识+技能×态度”可知学生的学习态度培养至关重要；3S为科目、学生、社会三个层面，根据科目的培养大纲要求、学生自身的需求及社会对学生能力的需求三个层面描述学生能力培养目标。“程序设计基础 (C)”课程旧的教学目标如图 1中虚线立方体所示。在3S这个广度上只能根据学生的基础及科目的要求完成课程内容，不能满足社会对学生的要求。由于学生对课程的认识不够，在3D这个广度上达不到态度培养这个高度，导致教师一个人努力教学，学生却不积极参与，从而学习效果一般。因此，态度培养应该作为教学改革重点突破的地方。而在3L这个维度上，常规的作业和考试只能达到分析理解的层面，达不到创新的高度，学生创造能力的培养无法取得良好效果。

针对存在的问题，笔者设计了新的课程教学目标如图 1中实线立方体所示，包含以下5个方面：(1) 掌握教学大纲要求的编程基础知识 (对应教学目标三个维度中的科目、理解、知识)；(2) 掌握利用程序设计语言解决问题的流程，并能独立完成分析问题、建立数学模型、得到算法、编写程序、调试运行等利用计算机解决问题的全过程 (对应教学目标三个维度中的科目、分析、技能)；(3) 通过结合专业、自拟命题的课程小组作业培养团队协作、资料查找、口头表达等能力 (对应教学目标三个维度中的社会、技能)；(4) 通过参与式学习活动培养学生口头表达以及学习的积极性 (对应教学目标三个维度中的学生、社会、技能)；(5) 通过课程综合大作业和案例分析提高学生对课程的兴趣与参与度，提高学生综合运用所学知识创造性地解决与自己专业或生活相关问题的能力，从而理解课程在专业学习乃至学业生涯的特殊地位 (对应教学目标三个维度中的态度、创造、学生)。

新的教学目标在课程培养目标的基础上，借助课堂多元化的特点培养学生能够直接应用到具有多样性社会生活中的态度与技能。

教学策略主要由不同的教学模式和方法组成，是教学设计的主体部分。作为教学设计的核心环节，教学模式对教学目标是否实现、教学效果的好坏有决定性的作用。翻转课堂能够激发学生学习的积极性和自主性^[4]，但对学生自学能力及学习时间的安排有很高的要求，且其多应用于小班授课。

混合教学模式将翻转课堂与传统课堂相结合，充分体现了“互联网+”时代数字化教学的优势与传统课堂的魅力。其中，翻转课堂部分将学生能够自学的内容，配合相关教学资源、线上教学交流平台，辅之以有效的考核方式了解并监督学生课前自学情况；学生掌握学习的主动权，安排自己学习的时间、空间、节奏及学习方式等^[5]，为具有不同基础的学生个性化学习及分层教学提供了可能；课堂上教师引导学生思考、讨论，体现学生学习主体地位，提高学生学习主动性、积极性、创造性与批判性思维能力，同时发挥教师引导、启发、监控教学过程的作用。作为翻转课堂的完美搭配，传统课堂精讲的模式采用注重学生参与的教学方式完成某些较难自学的教学内容的讲授，毕竟教学课时及学生课后学习时间有限。教师经验丰富对知识掌握的更加透彻，配合高质量的教学设计和教师特殊的人格魅力能够帮助学生快速掌握知识点。因此，笔者认为大班授课的“程序设计基础”课程的教学模式改革应避免从“以教为中心”这个极端走向“以学为中心”这一极端，即不能将课程内容全盘翻转，从而违背了学习的规律。“学生主体、教师引导”的混合教学模式更加适合课时紧张、大班授课的公共基础课。

充分利用班级规模大的特点，根据新的多层次、多维度的能力培养目标所设计的教学策略如下。首先，将课程教学内容打乱、重新揉合，重新建立课程内容体系，如将文件、指针和函数三个章节的内容贯穿教学始终，避免学生孤立地理解这些知识点。然后，根据课程内容特点采用混合教学模式，配合小组综合大作业与免试软件设计，激发学生学习热情，全面实现学生不同层次能力培养的要求，而且为学有余力的学生提供了高层次学习的机会。小组学习百家争鸣、同侪互导，成员间互相学习。图 2列出了理论教学以及实践教学环节所采用的教学策略。

图 2

图 2 教学各环节教学策略组成

(1) 采用混合教学模式，将翻转课堂与课堂精讲相结合并辅之以相应的教学方法。将理解、识记等层面的基础知识录制成视频，采用翻转课堂的教学模式，发挥大班授课优势，采用小组学习的方式，同侪导学，利用预习任务单及学习单督促并考核学生课前学习，通过教师课堂的引导，完成小组实作、讨论、口头汇报及作品展示等任务，提高学生学习参与度，培养学生口头表达、团队协作等方面的能力，启发学生思维。这样，既发挥了教师的主导作用，又体现了学生的主体地位。

翻转课堂部分主要通过以小组形式提交的预习任务单来对学生进行过程考核，其中包含学习内容，不同的学习资源及其对应的学习目标，思考题，拓展案例，学完相关资料之后的讨论主题，实验内容以及实验报告的要求等。要求在每次预习任务单中提供小组成员互评打分表并附详细打分依据，上课时教师会随机提问任何小组的任意一位学生，以“连坐制”的方式考核小组学习效果并进行打分。

(2) 采用BOPPPS教学设计模型^[6]对传统课堂的精讲内容进行教学过程设计。BOPPPS教学设计模式强调以学生为中心，实现基于参与式学习的有效教学，案例教学法为本课程BOPPPS教学设计中提高学生参与度的主要教学方法。学生课前思考问题、搜集资料，课堂上教师则通过精心设计的教学活动帮助学生阅读、思考、理解、分析、讨论，从而建立起严密的思维方式，帮助学生提高分析问题、解决问题的能力。

为保障大班教学效果，采用的适合大班教学的参与式教学活动有：(1) 提问，精心设计的一系列问题，按照认知能力层次不同，层层递进、由浅入深、由难而易，如从理解识记慢慢衔接到高层次的批判性思维能力培养。(2) 小组讨论，通过小组讨论的方式激荡学生思维，也一定程度上缓解了班级规模大，教师难以顾及每位学生的问题。(3) 让学生 (个人或小组) 上讲台实际操作，边操作教师边通过提问的方式启发全体同学思考。(4) 使用问卷星等即时反馈系统让学生参与学习过程并能快速了解学生学习情况。(5) 同侪导修的方式，课堂上学生以小组的方式互相辅导，保证没有学生掉队。

实践教学所采用的教学方法主要包含单元实作小作业、小组综合实作与个人综合实作。实验课时内，学生完成单元实作小作业，采用在线机器判题的方式实时给出作业评判结果。实验课时外，课程进行一半的时候以小组形式根据自己的兴趣或结合专业问题自拟小组综合大作业题目，以小组合作的形式完成分析问题、编写程序、撰写软件设计说明书的工作，并于课程结束后进行答辩，教师针对小组内每位学生进行单独提问并对组内成员区别打分。此外，学生还可通过免试软件设计 (即个人综合实作) 展示课程所学，此方式可以鼓励学生学习书本外的高阶知识与技能，通过展示、汇报与答辩，合格的免试软件设计作为课程免试的依据。

小组综合实作让学生成为学习的主导者，教师则成为促进者，针对课堂学生背景多样性的特点给学生提供结合自己兴趣综合运用所学知识解决问题的机会，鼓励学生自学大纲之外的内容并有所创新，为学有余力的学生提供提高自己、展示自己的机会，从而实现分层教学。

有别于过去采用与专业无关的纯数学问题、简单的生活问题作为考核题目的方式，实践教学环节的各项任务让学生真正感觉学有所用，这样学生才会全身心地投入到各项任务中，真正意义上改变学生认为本课程对自己专业发展无用的想法。教学策略的执行细节如表 1所示。

表 1

表 1 教学策略执行细节 教师做什么 学生做什么 课前 1.准备案例及学习资料 2.准备学习单 3.采用BOPPPS模型设计教案 1.看视频 2.查资料 3.完成学习任务单 课中 1.抛出问题引发思考 2.带领学生分析、讨论，发散学生思维 3.针对精讲内容开展参与式教学 1.积极思考 2.上台汇报、发言 3.小组讨论、有质疑精神、积极参加参与式教学 课后 1.总结学生提交材料，并提高延伸，为下次课做准备 2.给学生及时的评估反馈 3.反思并改进教学设计 1.思考总结课堂内容 2.小组学习 3.查资料验证猜想 4.制作小组汇报所需材料

表 1 教学策略执行细节

依据新的教学目标及教学策略所设计的多元化的考核方案主要包含三部分，即平时成绩、小组综合实作成绩、期末考试成绩。各部分成绩比例、考核方式及考核的具体细节如表 2所示。其次，学生也可以将学习笔记以及免试软件设计作为免试依据。

表 2

表 2 考核与评价设计 平时成绩 (30分) 1.在线单元实作小作业。(15) 2.课前测验考核基础知识 (5分) 3.通过预习报告书、课堂提问及回答问题、课堂讨论、同伴互评等四个方面来考核翻转课堂中学生学习态度、课堂讨论参与度及学习效果。(5) 4.在BOPPPS教学中，通过实名小纸条计分法考核学生课堂参与程度。(5分)，并采用提问、即时回馈系统等方式了解学生基础并变相点名； 小组综合实作成绩 (20分) 5.通过小组综合大作业答辩 (10分) 及软件设计说明书 (10分) 考核学生小组合作学习中口头表达、团队合作能力、文字组织能力以及利用课程所学知识解决生活乃至专业问题的能力。 期末成绩 (50分) 6.期末的闭卷机试采用选择、填空、看程序写结果、程序填空、编程题等题型考核学生对基础知识及基本的程序设计技能的掌握程度。(50分)

表 2 考核与评价设计

通过学生预习报告书、课堂及课后提交的作业反思翻转课堂教学内容、方式及资源是否合理；依据BOPPPS教学设计中的前测及后测环节修正BOPPPS设计方案，根据学生课堂参与程度修正互动教学设计；根据学生反馈修正综合大作业的管理过程等。同时，经过反思教学过程，根据学生考核结果、课堂表现、学生感受，不断地改进教学策略和方法，在下一个教学循环中重复反思并修正的过程，使教学设计由机械重复变成循环螺旋上升的过程。

经过两轮的教学实施，以学生为中心、调动学习积极性的教学设计方案得到了学生的肯定和好评。在对教学新方案的整体性评价中，有68.3%的学生认为此方案有助于学习；有20.3%的学生认为方案对学生带来更多的压力，没有足够的时间配合教师，但是确实可以帮助自己学习；只有11.4%的学生因为需要付出更多的努力去学习而不喜欢。

课前测验督促学生及时复习和预习，课堂发言小纸条、小组汇报、小组综合大作业都从不同角度提高了学生分析并解决问题的能力、培养了学生主动思考的习惯、培养了小组合作及动手能力，最重要的是改变了学生对课程的看法，大大提高了学习的效率。免试软件设计则为学有余力的学生提供了另外一种考核的方式，两轮教学实践证明免试软件能极大激发学生创造力与自学能力，学生设计软件的水平大大超过了教师的预期，人工智能算法、C语言调用windows API函数等都成为学生自学的内容。在申请免试软件设计的学生中，有91.99%的人表示下次会继续申请，因为这个软件设计让自己“痛并快乐着”，自己的能力得到了质的飞跃。而未申请免试软件的学生中有23.77%的人愿意下次尝试申请锻炼自己、激发潜力。

由问卷调查数据可知，绝大部分学生对所用教学方案持肯定态度，但由于课程繁多，有一些学生没有足够的时间完成学习过程中的任务，疲于应付各环节的考核，这就要求教师再次修正考核环节，将各部分的考核内容再次梳理、减少重复，细化每个考核环节的考核重点、减少在线作业的数量，并将学生课程开课时间向前调整2周，为学生预留足够的时间完成考核各环节的任务。最后，应提高过程考核 (平时成绩及小组综合实作) 所占的比重，进一步激发学生学习的积极性。

针对大班授课“程序设计基础 (C)”课程存在的课程规模大、课时有限、学生学习积极性较差等几个关键问题提出以学生为中心的混合教学模式改革方案。从教学目标，教学策略，教学评价与考核，教学反思四个教学设计环节着手进行系统化改革。经过两年的教学实践，针对大班授课、调动学生学习积极性的教学设计方案得到了学生的广泛好评，在分层教学、学生创新能力培养、团队协作能力培养等方面取得了良好的效果，已在“程序设计基础”课程组内进行了小范围的推广，具有可操作性与可复制性。本文所述框架为大班授课的教学设计各环节提供参考，但营造一个全纳性的环境支持并接纳所有的学生也至关重要，包括物理环境，社会环境，教师及学校提供的情感环境^[7]，这就需要社会、学校及教师共同努力为学生学习的各环节服务。