信息技術與課程整合的教學模式研究之六

【摘要】該文是系統研究“信息技術與課程整合教學模式”系列研究論文的第六篇。這組系列研究論文對信息技術與課程整合實施過程中廣大教師必須面對的重要問題——“對信息技術環境下教學模式的內涵與特征應如何正確認識、以及對這類教學模式應如何有效實施”作了較深入的探討；該文則著重對課外整合模式中的另外一個也頗具影響力的代表“適時教學（JiTT）模式”進行研究，并從該模式的產生背景、內涵與特征、實施步驟及實施案例等幾個方面作出比較深入的闡述。

【關鍵詞】信息技術與課程整合；教學模式；課外整合教學模式；適時教學（及時教學）

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097 (2008) 12—0009—05

一 Just-in-Time Teaching模式的產生背景

Just-in-Time Teaching（國內翻譯為“適時教學”或“及時教學”，簡稱“JiTT”）是20世紀末在美國高校本科教學中出現的一種新型的教與學策略。由于這種教與學策略必須在網絡環境下（即要有信息技術手段的支持）才能夠實施，所以基于JiTT的教學過程也被稱之為信息技術與課程整合的一種教學模式，簡稱Just-in-Time Teaching模式（適時教學模式），或JiTT模式。最早提出這種教與學策略的學者是美國空軍學院和普渡大學的一批物理教師，1999年，來自這兩所大學的4位物理教師共同撰寫了有關適時教學的第一本專著[3]——《適時教學：主動學習與Web技術的結合》（Just-in-Time Teaching：Blending Active Learning with Web Technology）（下文簡稱之為《適時教學》）。該書對適時教學的內涵與特征、實施過程與運用方法以及適用的教與學對象（即何種類型的教師與學生較適合于該種教與學策略）等都做了詳細的介紹。

《適時教學》一書的主要作者之一諾瓦克教授（Gregor Novak）是一位有著近40年大學教齡的教師，他在多年的物理教學過程中發現，盡管學生每周只上一次他的課，每次3～4 小時，可是課堂教學常常使學生們感到枯燥乏味，難以激發起他們的學習興趣，因此他一直在思考為什么大學的本科教學會出現這種狀況[4]。他認為，這已經不是某一個國家的特殊問題，而是幾乎所有國家的本科教學都存在的共同問題；如何實現有效的教學也不僅是高等教育所面對的問題，而是整個教育界所面對的難題。在因特網已日益普及的時代，能否利用網絡在信息傳遞上具有的無可比擬優勢（如快捷性、豐富性以及不受時空限制的共享性等等），將它融入到本科教學中，改變原來的教師講、學生聽，以灌輸為主的傳統做法，實現教師和學生之間隨時隨地的溝通與交流，極大地激發學生學習的主動性、積極性，從而變革傳統的教育思想、教學觀念與教學模式，達到有效教學（即有效提升學科教學質量）的目的。這正是適時教學的創造者們當初考慮的出發點，也是Just-in-Time Teaching產生的背景。

二 Just-in-Time Teaching模式的內涵與特征

諾瓦克等人為“適時教學”給出的定義是：Just-in-Time Teaching（JiTT）是建立在“基于網絡的學習任務”（Web-based study assignment）和“學習者的主動學習課堂”（active learner classroom）二者交互作用基礎上的一種新型教與學策略[1][2]。

基于網絡的學習任務要求學生在課前按照教師精心設計的預習要求，在網上完成教師指定的預習任務——寫下自己對預習內容的理解，并通過電子郵件在課前反饋給教師。預習內容事先由教師制作成網頁，放在網絡上，以便學生隨時查看；教師在課前要及時通過網絡檢查學生就指定預習內容所提交的反饋，然后根據這種反饋所了解到的、學生對即將在本節課上講授內容的理解程度和存在問題，對本節課的教學設計做出適應性調整（即根據學生的實際情況對當前的授課內容、方法策略與教學進度做適當的調整），在此基礎上實施有針對性的、切合實際的教學，以達到適應不同學習者的認知發展水平與認知發展特點的目標——這正好體現出適時教學名稱的本意（一種適合時宜的、能適應學習者發展時機與特點的教學）。

在JiTT模式中，還有一種基于網絡的學習任務是在課后開展的“難題探究”（Wrap-up Puzzles），其作用主要是促進學生高級、復雜認知能力的發展。

學習者的主動學習課堂，其主要形式是在教師已經實施上述有針對性的、比較切合實際的教學的基礎上，開展各種各樣的討論與辯論——包括教師和學生之間、學生和學生之間、全班性的或小組的討論與辯論。在這些討論與辯論過程中，通常還要穿插一些角色扮演、操練與練習、甚至是演示或實驗等活動；開展這些討論與辯論以及穿插其他一些活動的目的，不僅是要促進學生對知識與技能的深入理解與掌握，更重要的是力圖真正營造出“學習者的主動學習課堂”，從而充分調動每一位學習者在學習過程中的主動性、積極性乃至創造性，并徹底改變傳統教學中學習者總是處于被動接受和被動灌輸的那樣一種局面。

從信息技術與課程整合的角度看，上述適時教學模式具有明顯的課外整合特征。之所以說具有這種特征，是因為作為適時教學模式第一個實施階段的“基于網絡的學習任務”主要不是在課內完成，而是在課前和課后、也就是在課外完成——從上面關于適時教學模式內涵的介紹可以看到，基于網絡的學習任務包含三方面的內容。一是學生在課前必須通過網絡進行預習并且預習后要用電子郵件向教師提交反饋材料；二是教師根據學生在課前提交的反饋材料，實施有針對性的、比較切合實際的教學；三是學生在課后開展的基于網絡的“難題探究”活動。表面上看，這三方面內容的第一和第三方面涉及課前和課后（即課外），第二方面則涉及課內。但是事實上，在這種模式下教師在課堂上（即課內）的授課內容、方法與進度，以及它所能達到的教學質量與教學效果，在很大程度上都取決于學生在課前通過網絡進行預習的情況和他們在課前通過網絡向教師提交反饋材料的翔實程度，因而就“基于網絡的學習任務”這個階段的信息技術與課程整合而言，我們可以斷言：它主要不是在課內完成，而是在課前和課后、也就是在課外完成；即具有課外整合的特征。

那么，從信息技術與課程整合的角度看，適時教學模式是否還具有課內整合的特征呢？如上所述，除了在“基于網絡的學習任務”這個實施階段的第二個方面與課內有關以外，作為適時教學模式第二實施階段的“學習者的主動學習課堂”也必須要在課內才能完成——體現學習者主動性、積極性的各種討論與辯論以及其他的穿插活動全都是在課堂教學過程中完成的。但是這不過是一種表面現象，事物的本質在于：所有這些討論與辯論以及其他的各種穿插活動，如果想要取得明顯效果、特別是想要達到較高預期目標（即達到充分調動每一位學習者在學習過程中的主動性、積極性乃至創造性目標）的話，在此模式下又與學生在課前通過網絡進行的預習是否認真、是否充分有極大的關系（不要忘記：在這種“主動學習課堂”上，學習者盡管可以自由地、主動地就各種各樣的討論與辯論題目發表自己的觀點，但是這些觀點具有多大的意義與價值以及認知層次的高低，顯然又與學生在課前通過網絡進行的預習和準備是否認真、是否充分直接相關——這是因為預習的內容、要求以及討論與辯論的題目都是由任課教師依據課程的教學目標事先設計好的，這二者之間必然存在密切的聯系）。換句話說， 適時教學模式的第二階段盡管都是在課內完成，但是由于這個階段：第一，不是強調信息技術手段的運用而是強調討論與辯論（即很少涉及“整合”）所以談不上具有課內整合特征；第二，這個階段教學目標的達成也與學生在課前通過網絡進行的預習和準備情況密切相關，既然與“課前（即課外）的網上預習”有關，那么，就“學習者的主動學習課堂”這個階段的信息技術與課程整合而言，在某種程度上我們也可以認為它具有課外整合的特征。

以上分析表明，Just-in-Time Teaching（適時教學模式）就其信息技術手段（網絡）的運用而言，主要是在課前和課后、也就是在課外完成（教師把預習內容和要求制作成網頁，以及學生進行預習和預習后向教師提交反饋材料都是在課前完成；學生自主開展的基于網絡的“難題探究”活動則是在課后完成），整個適時教學模式最終所能達到的教學質量與教學效果（包括在“基于網絡的學習任務”和“學習者的主動學習課堂”這兩個階段中的教學質量與效果），也在很大程度上取決于學生在課前的預習是否認真、是否充分以及他們在課前向教師提交的反饋材料是否翔實；盡管這種教學模式的組成要素和實施環節大部分都涉及到課堂教學（即與課內實施有關），但是與課內有關的部分一般很少涉及（甚至完全沒有涉及）信息技術手段的運用，整個適時教學模式最終所能達到的教學質量與教學效果也是主要取決于課前（即課外）的活動，而不是課內的活動。由此我們可以得出結論：Just-in-Time Teaching作為信息技術與課程整合的教學模式而言，基本上還是屬于一種 “課外整合模式”，或者說是一種“以課外整合為主的課內外結合模式”，而不是一種“課內整合模式”或“課內為主的整合模式”。這是Just-in-Time Teaching的本質特征，對此應有充分的認識。

由于適時教學模式的實施要以學生在上課前先進行基于網絡的充分預習為前提，這無疑對學生的學習自覺性與自主學習能力提出了較高的要求，所以，一般說來這種模式比較適用于中專或高中以上具有網絡環境的信息技術與學科教學的整合（特別是高等院校的本科教學最為適合）；而不太適用于初中和小學階段的信息技術與學科教學的整合。這是Just-in-Time Teaching的另一個重要特征。 此外，還應注意這種模式一定要有網絡環境才能實施，否則一切無從說起。

三 Just-in-Time Teaching 模式的實施步驟

如上所述，適時教學模式是通過網絡技術的應用將“基于網絡的學習任務”和“學習者的主動學習課堂”二者有機結合的一種新型教學模式。該模式的實施涉及三個階段共五個步驟[5]，其中第一、二、三步驟用于完成第一階段的“基于網絡的學習任務”（預習和上課）；第四個步驟屬于第二階段，用于實現“學習者的主動學習課堂”（討論和辯論）；第五個步驟則用于完成第三階段的“基于網絡的學習任務”（難題探究）。

1 教師在網上發布課前預習內容（Warm-up Questions）

教師按照下一節課的教學目標仔細設計好學生應事先預習的內容，并由教師制作成網頁形式放在網絡上，學生可以隨時查看。預習內容包含與下一節課相關的閱讀資料、思考題、練習題等。為便于學生預習，教師不僅要提出預習內容、要求，還要提供多種形式的、內容豐富的資源性網頁。在這類資源性網頁上包含有與本課程相關的論文、專著、課件、教學案例和實踐活動，此外還列出了許多相關鏈接；其中一些文章從不同角度介紹了將要學習課程的意義及價值。

2 學生在課前要認真預習并向教師反饋

學生應在課前按照教師布置的預習要求，利用上述資源性網頁認真完成以下三項預習作業：① 看完與下一節課相關的閱讀資料；② 寫出自己對閱讀內容的理解并做完指定的思考題和練習題；③ 在下節課上課之前把上述預習收獲（對閱讀內容的理解、對指定問題的思考和對練習題的解答）通過網絡用電子郵件反饋給任課教師。

3 教師根據學生的反饋對教學做出適應性調整并加以實施

教師應通過網絡在上課前及時地查看學生的反饋材料，根據這些材料所了解到的、學生對即將在本節課上講授內容的理解程度和存在問題對本節課的教學設計做出適應性調整（即根據學生的實際情況對當前的授課內容、方法策略與教學進度做適當的調整），在此基礎上實施有針對性的、切合實際的教學，以達到適應不同學習者的認知發展水平與認知發展特點的目標。

學生把課前的預習情況通過網絡反饋到任課教師那里，教師再依據學生的反饋，對本節課的教學內容、方法、進度進行調整——這是一個“反饋環”（Feedback loop）。正是由于有如上所述的基于網絡的反饋環存在，才使教師能夠及時對當前的教學做出適應性調整，達到適應不同學習者認知水平與認知特點的目標。所以基于網絡的反饋環是適時教學模式中的核心組成要素。

4 創設“學習者的主動學習課堂”

在實現上述反饋環的基礎上，Just-in-Time Teaching 還要求教師利用課堂開展各種各樣的討論與辯論——包括教師和學生之間、學生和學生之間、全班性的或小組的討論與辯論。在這些討論與辯論過程中，通常還要穿插一些角色扮演、操練與練習、甚至是演示或實驗等活動；開展這些討論與辯論以及穿插其他一些活動的目的，不僅是要促進學生對知識與技能的深入理解與掌握，更重要的是力圖營造出“學習者的主動學習課堂”，從而充分調動每一位學習者在學習過程中的主動性、積極性乃至創造性。

5 促進學生高級、復雜認知能力的發展

為了促進學生高級、復雜認知能力的發展，在通過上述主動學習課堂進行充分討論與辯論，從而使學生普遍對概念有較深入理解、對知識有較牢固掌握的基礎上，Just-in-Time Teaching 還要求在課后自主開展基于網絡的“難題探究”（Wrap-up Puzzles）——要求學生將某些較復雜、困難的問題作為專題在網上進行探究。為了使這一環節的學習更有成效，教師應對“難題探究”（Wrap-up Puzzles）的主題和探究內容事先做精心的設計。這種探究的主題和內容應緊緊圍繞前一階段所學過的重要概念和某些知識點；而且在設置主題和擬定探究內容時必須注意以下幾點：

① 表述要有一定的模糊性以便引發爭辯與思考；

② 暗藏某種玄機故意引導概念不清者誤入歧途；

③ 盡可能選用具有開放性的題目以培養發散思維和創新思維。

顯然，要想正確回答按上述方式設定的難題（Puzzles）是有一定挑戰性的。這種設置了陷阱的題目，若是出現在正規考試的試卷上可能會引起爭議，甚至遭到一些學生的抱怨和反對， 但是若出現在課后的探究性活動中則可幫助學生形成更科學、更嚴格、更清晰的概念，并留下難以忘卻的深刻印象。實踐證明，“難題探究”（Wrap-up Puzzles）對于促進學生高級、復雜認知能力的發展確有較好的作用。

四 Just-in-Time Teaching模式的實施案例

美國杜克大學的 Tammy Bailey 和 Jeffrey Forbes教授在他們于2004年夏天所教的“計算機科學導論”課程中曾較成功地運用Just-in-Time Teaching模式，取得較好效果。由于成功實施適時教學模式的關鍵是課前的預習——教師必須事先為下一節課精心設計好預習的內容和要求（既要符合下一節課的教學目標，又要具有很強的啟發性和科學性；這樣才能有效地激發學生對下一節課的學習興趣，又能為下一節課的教學提供必要的知識準備），所以對“預習內容和要求”的設計既是適時教學模式成功實施的重點也是難點。下面介紹的就是Bailey和Forbes兩位教授在他們的課程中如何設計“預習內容和要求”的幾個優秀案例（在關于密碼技術課的案例中還包括有創設“學習者主動學習課堂”的設計內容）[3]。

1 關于“算法設計課”的預習內容和要求

① 要求學生先閱讀George Polya 著作中有關“問題求解”的基本概念[6]。

② 然后完成下面的思考與練習題：

“在湯姆的倉庫里有三只水果箱。一只箱里裝蘋果，一只箱里裝橙子，另一只箱里既有蘋果又有橙子。箱子上有標簽注明其中所裝水果的名稱，但是這些標簽全都貼錯了（所標注的水果名稱與其中所裝水果不符）。試問湯姆能否只從一只箱子中取出一個水果就判斷出每只箱子里裝的是什么水果？”

在課堂上教師對這一問題進行講解時，應特別強調問題求解策略。對于當前面臨的問題，從策略上說可以分兩步求解：第一步先確定其中一只箱子的內容，這一步很簡單，可以直接判定（因為是從一只箱子里直接取出水果）。第二步再判定另外兩只箱子分別裝什么水果，這就只能采用間接判定策略——因為這時不允許再從箱子里直接取水果（規定只許取一次）。如何間接判定呢？可以從給定的已知條件去分析；給定的已知條件是“箱子上有標簽注明其中所裝水果的名稱，但是這些標簽所標注的水果名稱與其中所裝水果全都不符”；于是，我們可以把注意力集中到另外兩只箱子的標注情況——這兩只箱子的不同標注情況只有三種可能，對這三種情況作簡單的辯別，問題即可迎刃而解。

之所以要特別強調問題求解策略，其目的是要引出本課的主題“算法設計”，并要為本課主題的講授做好鋪墊。這是因為“算法設計”的具體內容就是問題求解策略的一步步貫徹與落實；只要問題的求解策略搞清楚了，算法設計的關鍵問題或核心問題也就解決了。由此可見，上述有關本課預習內容和要求的設計，對于本課（算法設計課）教學目標的達成來說，非常貼切、而且有效。

2 關于“密碼技術課”的預習內容、要求和主動學習課堂

① 先讓學生閱讀“凱撒密碼”產生的歷史和介紹美國RSA實驗室（該實驗室以研究加密算法而著名）的有關資料。

② 思考下列問題：

A．為何這種密碼要以凱撒大帝的名字命名？什么是“密鑰”？凱撒密碼的密鑰是多少？

B．RSA如何與因特網一起對文明社會的方方面面（如商業、科技、教育……等領域）產生影響？

③ 做下面兩個練習題：

A．右邊引號中的消息“CTKTG IGJHI P SDV LXIW DGPCVT TNTQGDLH”已經過密鑰為15的移動密碼加密，請將它解密。

B．假定你接收到右邊引號中的消息“XII VLRO YXPB XOB YBILKD QL RP”，請將它解密；但你只知道該消息是用移動密碼加了密，卻忘記了密鑰，你將怎樣找出該密碼的密鑰？

④ 關于創設“學習者主動學習課堂”的設計

基本設計思想是，通過提出富有啟發性且具有一定難度的問題讓學生在課堂上進行討論（或辯論），在此基礎上再讓學生分小組開展合作探究，從而能在較大程度上調動學生在課堂上的主動性與積極性。所提出的問題是，如何對一段經過疑難密碼加密的消息進行解密；已知條件是，這是一種字母表可隨機變換的移動密碼（但事先并不知道替換的模式）。讓學生首先進行課堂討論（或辯論），然后再分成小組，通過合作探究去找出答案——希望學生通過自身的努力找到解密的辦法，哪怕有26的階乘（26！）那么多的可能替換模式。教師給出的提示是：只要善于利用字母、詞匯出現頻率和上下文等語言特征去縮小求解空間，就有可能使密碼相對容易破解。

3 關于“人工智能課”的預習內容和要求

① 先讓學生閱讀有關Eliza智能軟件（這是首批嘗試用人類的自然語言和一位模擬心理醫生進行對話的人工智能程序）和“圖靈測試”的資料，使學生初步了解什么是人工智能與圖靈測試。

② 為學生提供一種用Java語言實現的Eliza智能軟件，然后讓學生思考并回答下面的練習題：“花些時間和Eliza聊天。你能相信你是在和一個人交談而不是在和機器交談嗎？你花了多長時間才確信自己不是在和人交談？闡明你做出的回答。”

這種預習問題既可用于課堂教學之前，也可用于實驗課之前，但實施效果不太一樣。對于前一種情況，在隨后的課堂討論中，學生們一般會認為，Eliza軟件之所以“漏餡”是由于其會話模式和人類有差異——他們可以用自然語言和語法分析方面的知識來說明這個問題；對于后一種情況，在隨后的實驗課中，學生們有可能自己編寫出Eliza程序——那只不過是由Java程序解析的一個文件。Eliza程序在1966年剛被開發出來時相當簡單，只使用了一個小型數據庫用于存儲單詞、短語，并應用了一系列的匹配規則，借助這些規則可以形成人類回答時所要求的表達方式。但自那以后，已研發出許多更為復雜的程序用于仿真對話——這些復雜程序被稱之為“Chatterbots”（“饒舌者”或“愛嘮叨的人”）。研發這種程序的目的是要使人們相信：“Chatterbots”能和人類進行交談（至少是簡短的交談）。目前較有代表性的一種Chatterbots程序叫Alice。下一個預習題就與Alice有關。

③ 為學生提供Alice智能軟件，然后讓學生思考并回答下面的練習題：“花些時間和Alice聊天，她會告訴你她是一個機器人。當你和Alice聊天時，你花了多長時間才確信自己不是在和一位假冒成機器人的人進行交談？對你的回答加以說明。”

“饒舌者”Alice提出了一種和圖靈測試相反的測試——在測試中被測對象力圖以“計算機”而不是以人類的面目出現。這個練習題所起的重要作用是，可以把現代人工智能及其應用，包括在日常生活中的應用（例如語音識別、信息過濾、智能代理、網絡游戲等等）引入隨后的課堂討論中，從而有效地破除學生對人工智能的神秘感，并激發起對學習人工智能的極大興趣。

參考文獻

[1] Gregor M.Novak.Just-in-Time Teaching[EB/OL].

[2] G.M.Novak， A.D. Gavrin，W. Christian， and E.T.Patterson. Just-in-time Teaching: Blending Active Learning with Web Technology[M].Prentice Hall，1999.

[3] T.Bailey and J.Forbes.Just-in-Time Teaching for CS0. [EB/OL].

[4] 田莉.及時教學的特點及對我國高校本科教學改革的啟示[J].外國教育研究，2005，(11).

[5] 劉粵湘等.及時教學法:一種現代教學方式及高校教學改革示范[J].中國地質教育，2006，(3).

[6] G. Polya.How to Solve It?: A New Aspect of Mathematical Method[J].Princeton University Press，1957.