实境编程教学 智慧学习交互 学生即学即练

2011-05-06 产品研发

一、背景

随着计算机科学技术的发展,特别是互联网、移动互联网、大数据、人工智能、VR等产业的发展,各行业对于计算机技术方面的专业人才需求持续增加,尤其是优秀的程序设计开发类技术人员面临缺口巨大。

计算机语言类编程是计算机专业的必修基础教育类课程,在高校计算机专业教学中占据重要的地位。如何开展高校计算机语言类编程教学,增强计算机专业学生的专业技能,对于培养人才方面具有重要的意义,而高校编程教学存在的很多问题,严重阻碍了编程人才的成长。具体体现在:

(一)缺乏互动教学场景

现阶段高校普遍采用传统的教师讲授法与学生上机实践结合的单线教学方式,师生互动和生生互动之间的思维碰撞特别少。老师在课堂给学生讲解编程的理论知识,无法直观的给学生展现整个编程过程、呈现编程的效果;老师在编程上机课实践教学课上带领学生进行上机练习,受制于指导时间有限,效率低,追求的只是编程运行的结果,效果差,无法真正解决学生在实际操作中出现的问题。

(二)实战技能训练不足

编程类课程是实践性很强的课程,掌握编程语言的语法并不等于学会编程,这就要求编程教育中有较多的实践性内容。而现阶段的高校编程教学受制于机房场地、教学工具、实战资源短缺的限制,无法给学生提供实战工具,让学生有更多的实战机会来巩固所学内容,缺乏更多的实战资源让学生跟上编程的前沿信息及公司需求,以至于多数高校仍以课堂讲授为主要方式,实验性和实践性环节并不占多数。同时单一的笔试考核方式也使教师和学生忽视实践课环节。

(三)教师结构不合理

现阶段高校普遍存在着理论性教师多,而具有优秀编程实战经验的教师却匮乏,无法满足不断涌现的新语言和新技术的学习需求,比如适合非计算机专业学生学习的Python语言、大数据专业的R语言的教学, VR专业的Unity、U3D、Javascript等语言;而随着高校的扩招,学生人数的增加和学生层次的多样化更是增加了解决这一问题的难度。而单纯的只是引进MOOC、微课等信息化教学方式,只能解决部分问题;学生的练习,实践教学等无法从根本上得到解决。

因此,在现有条件下,如何提升教学效果与教学质量,让高校培养的计算机编程相关人才更符合企业和社会的需求,成为编程教学中迫切需要解决的问题。

二、产品理念

(一)实境编程教学平台总体介绍

实境编程教学平台是高校邦自主研发的国内首款集教、学、练、测、评于一体的在线编程教学与学习系统,通过搭建基于在线的实境编程课程设计和访问环境,使得学生能够更专注于编程本身,而非其它相关因素(比如,程序运行环境,编译运行工具等等);学生在学习过程中直接关注代码书写中的思想和技巧,通过模仿和学习优秀编程案例的书写代码的技术,附带自己的即学即练的实际操作,快速稳固的编程学习,为未来在实际项目中的开发打下坚实的基础。

实境编程教学平台是面向现代化的编程学习平台,我们为授课老师提供在线的教学轻视频制作工具,老师可以快速的生成实际的功能性代码,并可以方便的共享给学生,帮助学生快速理解和应用相关的代码编写技巧和进行最佳的编程实践。

(二)设计理念

1、学练一体的全新编程学习体验

在实境编程教学平台学生可以直接看到老师写代码的整个过程、思路、容易出现的问题等等,全方位get老师讲授过程;学生可以直接在老师讲解的轻视频上进行代码的修改编辑与运行校验代码,亲自体验操作代码的编译过程,学生的作业可以通过录制视频的方式上交,老师可以在学生提交的代码轻视频上进行扩展性的点评与批改录制,学生最后看到老师审批的过程,及其帮助学习修改代码的过程,会达到学生毕业后在工作中执行的“code review”一样的体验和尝试;学生和老师的编程作品会直接汇入代码库,而这些资源可工平台所有老师及学生调用。

实境编程学练一体的全新编程学习体验.png

实境编程学练一体的全新编程学习体验1.png

2、提供完善的题库和考试系统

便利的实战工具——学生可以直接在老师讲解的轻视频上进行代码的修改编辑与运行校验代码,而不用自己搭建编程环境,学生能够快速的进行编程实践,充分的感受到实际编写代码过程中遇到的一些棘手的问题,或者思考的方式。

实境编程完善的题库和考试系统1.png

强大的资源库——题库+在线考试系统,灵活匹配为学生提供实战练习。题库中包括试题库和案例库,试题库为客观题,完整匹配知识点,为学生提供有针对性的练习;案例库为编程题,主要知识点案例、综合案例,主要锻炼学生的编程实操能力。学生所有通过资源库的练习,都可以即时得到反馈,以便学生能了解自己的真实学习情况。平台上老师和学生的优秀作品都会直接汇入代码库,每个学生都可以调用这些资源,为自己所用。老师可以通过在线考试系统,依托强大题库资源,通过平台自主组卷,自动评分,把控、了解学生的学习情况,有针对性的调整教学进度。

 3、紧跟时代的课程体系

实境编程教学平台能够支持所有主流编程语言的在线编程,首批上线课程包括C/C++、Java、Web前端、Python、R语言等五大语言体系。

来自一线企业实战大咖和知名高校的学院派名师强强联合,合力打造阶梯型课程体系。从基础课程(知识)、实战课程(案例)到项目实践(项目),全面涉及学生的知识学习、技能训练、职场应用的全过程。递进的教学内容设计,环环相扣的知识渗透、技能训练,更加贴合学生的学习路径,符合高校计算改革的发展趋势。

(三)产品特点

1、学练一体,全新的实境编程学习体验

  1. 闯关式学习流程,循序渐进

  2. 方便的编程思维共享和技术传达,代码可分享

  3. 传递面向过程的编程思维,逻辑可视化

  4. 自带编程实践环境,学练一体

  5. 可在学习课件上二次编辑代码,即学即练

实境编程实境编程学习体验

2、测评自动化

  1. 题库(客观题、编程题),随用随取,自动评判

  2. 支持记录学生编程作业全过程,教师批复

  3. 支持语音、文字等多样化的批改方式,随时随地可改

  4. 在线考试系统,自主组卷,自动评判

实境编程测评自动化

3、制课自主化

  1. 便捷的录制过程,轻松打造自有资源

  2. 人性化的录制环境,无须任何专业人员或专业设备

  3. 支持“边写代码边讲解”和“先写代码后讲解”

实境编程制课自主化

(四)优势

1、国内首款集教、学、练、测、评于一体的在线编程教学和学习平台,串联整个教学活动的全过程,是MOOC时代翻转课程的全新尝试,已为很多计算机类院校解决人才培养落地问题,为企业输送大量可用人才。

2、整合BAT、IBM等企业编程大咖,参与课程录制,课程前沿性、实用性、可用操作性极强。

3、详尽的学生学习情况分析和全方位考核系统,让老师能够完整掌控学生学习情况、学习进度、作业完成情况等信息。

4、强大的资源库和众多实习机会,让学生真正做到疑有可查,学有所用。

三、使用模式

针对不同高校的实际需求,高校邦实境编程课程为各大高校提供以下三种使用模式:

(一)翻转课程模式

此模式主要针对高校计算机编程课程中,教学方式单一、教学安排忽视实战技能、教学效果不甚理想等问题,顺应高校计算机教学改革的趋势,利用实境编程教学平台,融入翻转课程理念,为高校提供一套完整的教学方案。此模式下高校教师只需要根据教学进度安排,提前督促学生完成高校邦线上编程课程学习;在课堂教学中,老师则侧重实践技能的学习和编程思维的训练,充分利用课堂时间来解决学生学习过程中的问题,使教学更具针对性。

(二)在线学习模式

此模式主要针对高校计算机实战教师缺乏,课程体系不够完备,学生实战技能训练没有平台支持,实训数据不好监控等情况。高校可以在高校邦实境编程平台引进一门或者几门编程课程,委托给高校邦平台进行托管,高校邦的辅导老师会利用平台实时监控学生的基础知识学习进度;通过资源库和在线考试系统,为学生提供实操练习;学生结课之后,为学校提供结课报告。高校通过结课报告就可以了解学生的实际学习情况。

(三)基于题库的课堂教学补充模式

此模式主要针对某些高校实战资源缺乏、没有实战练习平台的情况,为高校开通高校邦平台,学生可以登录实境编程平台,利用平台题库中丰富的练习资源库进行自主练习,老师可以使用平台在线考试系统,组织学生在线上进行考试。此模式可以作为高校计算机课程的补充。

实境编程教学产品,实境编程教学产品基于可编辑的双向代码互动轻视频技术开发,能够解决高校编程教学目前存在的理论与实践脱节,编程实践缺失,编程能力难以评价等问题。

是一款集教、学、练、测、评于一体的实境编程教学产品

实境编程教学产品基于可编辑的双向代码互动轻视频技术开发,以解决高校编程教学目前存在的理论与实践脱节、编程实践缺失、编程能力难以评价等问题,帮助培养学习者的编程思维、提高高校计算机编程教学的能力、推动高校计算机教学模式创新。 

目前,实境编程教学产品可以支撑 10 大程序语言,提供完整的 Web前端、Java、C/C++、PHP、Python、R语言首批 6 门实境编程课程及测评系统。实境编程教学产品将在北京城市学院、贵州大学、三江学院等多家高校投入使用。 

据介绍,实境编程教学产品拥有便捷的在线编程课程制作功能,教师可利用分享和协作工具来进行教学活动设计和教学过程管理,通过创建章节及详情、录制代码编写过程以及添加语音讲解三个步骤即可完成在线编程课程制作。学生可以在具有双向互动特性的“轻视频”上进行二次编辑代码,实现即学即练。 

三步完成编程课程制作

实境编程教学产品打破了传统的视频单向输出的惯有模式,重点增加交互、即时反馈等功能,相较于传统的编程只给出编程结果、缺少完成过程的传统教育模式,实境编程提供面向过程的侧重传递编程思维、逻辑可视化的教学方式,帮助学生追根溯源,了解整个编程的脉络,形成自己的编程思维。 

实境编程教学产品的交互式作业批改模式,可以记录学生编程作业的全过程,既规避作弊抄袭,又方便教师以语音、文字等多样化的方式进行即时批改和辅导。 

自带编程实践环境 让学练融为一体

不同于传统的视频或录屏课程,实境编程学习提供一种内嵌编程实践环境,它让学生边听老师讲解边看代码编写过程,在学习过程中可随时暂停并基于老师的代码进行练习,实时体验代码运行效果,这样的学习体验有助于教育者提高教学效率,增强学习者的实践操作能力,培养其编程思维体系。

除实境编程教学产品外,还为高校提供开发建设实境编程的教学课程、建设实境编程教学实验平台等服务,针对教师提供完整的教师发展培训服务,针对学生定期举办编程类设计大赛等,与此同时,建立省级实境编程教学课程联盟,探索和推进中国高校教育模式的创新发展。

在人工智能和认知技术急速发展的今天,场景感知的学习体验尤为重要。高校邦实境编程教学产品自带编程实践环境,为学生打造全新的实境编程学习体验。高校邦实境编程教学产品打破了传统的视频单向输出的惯有模式,重点增加交互、即时反馈等功能,学生可以在具有双向互动特性的“轻视频”上进行二次编辑代码,实现即学即练。

相较于传统的编程只给出编程结果、缺少完成过程的传统教育模式,实境编程提供面向过程的侧重传递编程思维、逻辑可视化的教学方式,帮助学生追根溯源,了解整个编程的脉络,形成自己的编程思维。

此外,实境编程得天独厚的交互式作业批改模式,可以记录学生编程作业的全过程,既规避了作弊抄袭,又方便了教师以语音、文字等多样化批改方式的即时批改和辅导。每种行为都会产生相应的和教学相关的数据,形成多样化的教学流数据。

利用大数据和信息技术深度探测、关联和挖掘,对学习习惯、讨论焦点等显性和隐性教学数据进行精准分析,建立基于数据的课堂洞察力,帮助教师更准确地把握教学节奏和教学评估,智慧地指导学生的学习行为,提升其学习效率和精准度。

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