混合式教学在软件开发设计模式课程中的应用实践.pdf

2023 年 8 月 25 日第 7 卷 第 16 期现代信息科技Modern Information TechnologyAug.2023 Vol.7 No.161941942023.082023.08收稿日期：2023-03-07混合式教学在软件开发设计模式课程中的应用实践王慧芳（武昌工学院 信息工程学院，湖北 武汉 430065）摘 要：随着信息技术的不断发展，传统教学已无法满足师生的教学需求。文章以武昌工学院软件开发设计模式课程的实际教学为基础，开发了线上线下混合式教学的应用实践。线下课堂实践教学结合线上智慧教学平台保留课程资源，开展教学活动，进行课程考核评价，构建以学生为中心的教学模式，使得该门课程的教学更具特色与多样性，提高了学生的学习自主性及课堂参与度。关键词：软件开发设计模式；混合式教学；智慧教学平台中图分类号：TP39；G434 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2023）16-0194-05Application and Practice of Blending Learning in Software Development Design Pattern CoursesWANG Huifang(Information Engineering Institute,Wuchang Institute of Technology,Wuhan 430065,China)Abstract:With the continuous development of information technology,traditional teaching can no longer meet the teaching needs of teachers and students.This paper is based on the actual teaching of the software development and design mode course in Wuchang Institute of Technology,and develops the application practice of blended online and offline teaching.The combination of offline classroom practice teaching and online smart teaching platform preserves course resources,carries out teaching activities,conducts course assessment and evaluation,and constructs a student-centered teaching mode,making the teaching of this course more distinctive and diverse,improving students learning autonomy and classroom participation.Keywords:software development design pattern;blending learning;smart teaching platform0 引 言目前，计算机等高科技设备已在日常教学中广泛应用，传统课堂教学的模式也慢慢被线上线下结合的教学模式所取代。混合式教学模式保留了传统课堂面授的模式，并在其中增加了线上自主学习的部分，更加具有灵活性。使得学生可以根据自己的时间和需求适当地去选取想要学习的内容，获得最优的学习效果1。在传统学习的基础上引入网络化学习，将二者的优势相结合，充分发挥教师在教学过程中的引导、启发和监控的作用，发挥学生作为主体的学习积极性、主动性和创造性2。传统课堂加网络学习的教学模式已成为教学方式变革的必然需求3，广泛应用于众多国内外高校课程中。“软件开发设计模式”是一门讲授编程思想的课程，建立在学好 Java 等编程语言的基础上4，课程难度较大，一般开设于硕士研究生阶段。但是课程对于准备从事软件开发工作的学生来说有着重要DOI:10.19850/ki.2096-4706.2023.16.042的作用，帮助大家更深层次的理解编程的思想，掌握常用的设计模式以简化编程过程，感受编程的乐趣。由于理解难度较大，传统课堂授课会导致在该门课程学习中学生不便于获取学习资源，课上没搞懂的部分不方便及时查缺补漏等。为此，在“软件开发设计模式”的授课中引入混合式教学方法，为教师教学提供辅助，也为学生学习提供便利。1 课程建设发展历程“软件开发设计模式”是武昌工学院软件工程专业的一门专业核心课程，也是软件工程专业的一大特色课程。作为软件工程专业的必修课程，在整个教学体系中起着承上启下的作用。适用于有一定编程基础的大三学生，学习过 Java 语言与软件工程等基础，具有较强的抽象思维理解能力。本课程旨在帮助学生掌握软件开发中的七大设计原则；掌握单例、工厂、原型等创建型设计模式的使用；掌握外观、适配器、桥接等结构型设计模式的使用；掌握策略、观察者、备忘录等行为型设计模式的使用5。现代信息科技8月下16期.indd 194现代信息科技8月下16期.indd 1942023/8/15 17:38:352023/8/15 17:38:351951952023.082023.08第 16 期本课程将理论与实践相结合，为学生毕业设计提供思路，为将来从事软件开发、项目管理等工作奠定基础6。该门课程从 2019 年开课至今已开设了 4 学期，每年选课人数 120 至 150 人次。线上课程的搭建于2020 年开始，已使用 3 个学期。从线下课程的准备到线上资源的建设，一步步不断完善。截至目前，课程线上平台已搭建好课程章节内容，包含知识点视频讲解、课件、案例解析等。题库中包含各个章节练习题，提供平时练习测验、布置作业以及期末考试组卷。具体资源建设如表 1 所示。表 1 软件开发设计模式课程资源表资源类型资源描述资源数量时长/页数备注教案导学2490 页详细课件教学课件28600 页详细实验程序样例实验课程案例816 页教师自制教学视频本课程微课视频28335 分钟继续补充、丰富在线题库相关练习题280继续补充、丰富2 混合式教学的必要性软件开发设计模式课程主要教授编程思想的应用设计，需要在掌握编程知识的基础上进行。但是部分学生由于前期编程基础掌握不够熟练，导致设计模式分析应用时不能理解透彻，实践时也较困难。由于理论分析较多，课程内容相对枯燥。为此，需要开展混合式教学来进行重点问题的解决，具体如下：1）改进教学方式和教学设计，讲授课程时涉及主要基础的部分帮助学生回顾。线上资源要全面，供学生查缺补漏，有问题的地方及时查询。2）提高学生的兴趣，提升学生学习主动性。兴趣是学习最好的动力，需要教师在课堂教学中以学生为中心7，加强与学生的互动，让更多的学生参与到课程学习中来。真正地进行深入思考，才能更好地掌握知识。同时进一步建设完善线上平台，结合线上工具加强与学生的交流反馈。3）提升学生的动手实践能力。理论知识掌握熟练后，要学习致用。要结合案例进行模式具体思路分析，每种模式学习完后要设计具体任务让学生思考练习，及时在机房加以实践。做到理论与实践相结合。线上提供案例操作演练视频，可以为学生实践过程提供参考引导。4）采用过程性考核与终结性考核相结合的方式8，提高学生课程学习过程中的参与程度，突出以学生为中心的教学理念。过程性考核考查学生在学习过程中的表现，包括课程考勤、课堂问题的回答、小组讨论、知识测验等。3 混合式教学模式的应用3.1 智慧教学支持本课程采用超星泛雅平台作为线上支持平台，学校教室都有网络覆盖，教师机上可联网登录超星泛雅平台进行活动管理。学生在自己手机或电脑上下载安装超星学习通软件，或者通过超星网址登录平台加入课程学习。同时，结合现代化机房进行实验练习，机房授课时每个学生一台电脑进行实践编程。线下理论与实践相结合，每种模式讲解完后学生在机房进行实验，提高掌握度。3.2 教学过程与实施混合式教学的优势是将课堂通过课前课后加以延伸9。本课程注重理论与实践相结合，学生可通过线上视频及章节内容进行自主学习，课堂上教师再进行理论讲解及分析，并且能够及时进行上机实践，提高学生软件开发应用能力。课后通过线上作业、课程视频等对知识点加以巩固。因此，教学过程可总结为课前自学、课中导学和课后巩固三个部分。3.2.1 课前自学本课程已建设好线上平台资源，为学生课前自主学习提供便利。教师课前发布本次课程的授课计划，所需关注的重难点问题，学生根据引导完成课前知识点预习。学生可以通过观看章节建设中的知识点视频讲解来了解本次知识内容。每个设计模式以及设计原则都有对应案例，了解知识点内容后可通过对应的案例解析来加强理解，各个设计模式通过软件开发案例不断提炼。发布课前讨论题目，学生预习后加以思考，图 1 为学生课前讨论截图。学生自主预习中遇到的问题可及时在线上询问老师，针对一些共性问题老师收集好后课堂上重点讲解。图 1 课前在线讨论截图课前自学为课堂教学打下了良好的基础，使得学生对本次课程内容有了大致了解，不至于上课存王慧芳：混合式教学在软件开发设计模式课程中的应用实践现代信息科技8月下16期.indd 195现代信息科技8月下16期.indd 1952023/8/15 17:38:352023/8/15 17:38:35196196第 16 期现代信息科技2023.082023.08在完全听不懂的状态。同时，学生对本次课程中一些自己没有弄懂的地方会更加留意，上课注意力更加集中。此外，老师通过课前的问题收集也了解了学生对此部分内容存在的主要疑问，课上也能更好地加以解答。3.2.2 课中导学课中导学是混合式教学的核心部分，既保留了传统课堂的面授形式，又在其中融合了线上平台的教学手段10。通过线下教室授课的方式讲解课程内容，同时针对学生自主学习过程中的主要问题进行解答，帮助学生答疑解惑，解决线上自学遗留的问题。线下课堂结合超星平台记录学生平时表现，发布课堂活动，提升课堂趣味性，提高学生参与度。使用线上签到功能，免去了教师上课点名的时间。课堂提出问题，使用选人功能随机选取本班学生来进行回答，保证了公平性。还可以选用抢答功能，设置抢答积分，提升学生积极性。设计性问题可以发布课堂讨论，收集学生思考结果，同时学生之间也可以共享成果。使用随堂测验功能发布知识点测验，可以了解学生知识点掌握情况，如图 2 所示。使用案例式教学结合实践，增强理解。授课过程中每个设计模式结合实际案例加以分析讲解。如在讲解简单工厂模式时，可以把简单工厂比作一个水果农场，农场中种植的各类水果就是不同的产品，购买水果的客户就是程序中的客户端，客户需要什么水果只需要说出水果的名字，就可以购买到对应的水果产品，这就是简单工厂模式的设计思想。对应到程序设计中，简单工厂的应用场景就是在客户端提供不同的参数，对应得到不同的返回结果。结合案例的讲解方式更有益于学生的理解。在分析模式思想的同时，模式的代码实现也很重要。所以，采用理论实践相结合的授课方式。图 2 随堂测验功能发布截图理论学习完后，及时在机房进行上机实验。以案例的形式布置实验任务，根据模式思想加以应用，以Java 代码的形式在 Eclipse/Idea 软件中编写各个模式角色类，并加以测试运行。通过上机实践，进一步掌握对各个模式的应用。3.2.3 课后巩固课后及时在超星平台发布课后作业，省去了线下收作业发作业的步骤。作业可布置知识检测习题类型，也可以布置代码设计或代码实践类型，学生完成作业后直接提交，或者完成后以截图的方式上传，方便老师批阅，也便于成绩的统计收集。本课程线上作业布置及完成情况如图 3 所示。图 3 线上作业布置及完成情况截图课后学生对于课上还有掌握不足的地方可以通过线上资源加以补足，视频案例等资源可以多次观看。3.3 课程考核与评价本课程考核采用过程性考核与终结性考核相结现代信息科技8月下16期.indd 196现代信息科技8月下16期.indd 1962023/8/15 17:38:362023/8/15 17:38:361971972023.082023.08第 16 期合的方式，将学生线上线下的学习情况统一起来。平时成绩占总评成绩的 60%，期末成绩占总评成绩的 40%，改变了以往重期末的考核方式，能更好地督促学生注重学习过程，使得学生能够积极参与，更具有学习热情。过程性考核由超星平台记录导出，包含学生平时参与课堂互动、课堂练习、讨论、签到、实验等情况的分数记录，注重学生课堂参与情况。图 4 给出了线上平时成绩统计示例。终结性考核同样利用超星平台发布线上考试，每个学生随机分配不同试题，学生在电脑上实践操作，编写程序调试并运行结果，最后将程序及结果上传。此种考核方式将线上平台与现代化机房相结合，更能考查学生对各种设计模式知识的掌握程度，不仅仅是理论知识的理解，更重要的是将理论能应用于实践编码中。这种考核方法能更好达到学习目标。图 4 线上平时成绩统计截图4 混合式教学的成果与反馈本课程于 2020 年开始在超星泛雅平台开课，截至目前已应用三个学期。教师在探索线上线下教学模式的同时不断积累，不断提高教学水平与教学能力。同时，学生对于课程知识的掌握也更加深入。近三学期线上平台累计访问量 610 527 次，累计互动次数 13 033 次，统计结果如图 5 所示。混合式教学方式学生普遍反映课程教学效果较好，在这种授课模式下学生也取得了不错的成绩，最高分接近于满分，不及格较少。近三学期各班级成绩对比图如图 6 所示。图 5 课程线上应用成果统计截图软件2003-（专升本）2201软件2001-2002软件1903-（专升本）2101软件1901-1902软件1802-1803软件1801-（专升本）2001最高分平均分最低分1251007550250图 6 近三学期各班级成绩对比图王慧芳：混合式教学在软件开发设计模式课程中的应用实践现代信息科技8月下16期.indd 197现代信息科技8月下16期.indd 1972023/8/15 17:38:362023/8/15 17:38:36198198第 16 期现代信息科技2023.082023.085 结 论混合式教学模式已成为高校授课主流方式，在软件开发设计模式课程应用混合式教学方法，保留传统课堂的优势，可以面对面解决学生问题，辅导学生机房进行实践编程练习。结合信息化手段使得学生学习知识更加便捷，将课堂延伸，增加了课前课后自主学习环节，使得知识学习更加牢靠。混合式教学使得软件开发设计模式课程线上有资源，线下有活动，学习过程有依据，考核更适用，真正达到培养学生计算机学科的科学思维方法和工程设计方法的目的。参考文献：1 边洁，肖桂勇，庄光山.基于 MOOC 的材料科学基础混合式教学设计与实践 J.中国冶金教育，2022，213（6）：14-18.2 周卉，徐琳，孙云.基于 BOPPPS 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