支持翻轉課堂的E—learning平臺模型構建探究

【摘 要】從翻轉課堂特征和教學模式出發，基于支持翻轉課堂的E-Learning平臺需求，構建和設計出支持翻轉課堂的E-Learning平臺模型。該平臺模型在個性化的教學路徑設計的指導下，通過教學資源推薦和檢索服務為學生提供適合的教學內容，同時在學習過程的跟蹤和監控機制下，經過一系列的學習活動最終完成一個學習任務，從而為翻轉課堂教學模式在高校教學中的應用提供了信息技術支持。

【關鍵詞】翻轉課堂 E-learning平臺模型 構建

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2015）10C-0070-04

信息技術推動了教育改革的進程。在信息化環境中，學校教育的教學理念、教學對象、教學目標、教學模式、教學過程、教學手段等諸多方面都發生了重大變革。這場變革的核心是信息化環境下教學模式的創新，即將原有的基于班級授課強調知識傳遞的教學模式，轉變為基于信息化環境，以強調知識內化和自主學習為特征的整合探究型教學模式。在這場變革的過程中，翻轉課堂成為教育界關注的熱點。從翻轉課程最初的創意看，翻轉源于“以學生為中心”的基本思考。其結果不僅創新了教學方式，而且翻轉了傳統的教學結構、教學方式和教學模式，建立起比較徹底的“以學生為中心”的教學模式。在這種模式下，知識的傳授階段在課下進行，而知識的內化則在課堂上通過教師對學生作業的答疑、同學間的協作探究及師生間的深入交流等方式來實現。教師轉變成了教學活動的“引導者”，主要職責是輔助學生學習及控制教學的總體進度。翻轉課堂整個的教學過程需要信息技術的支持。在信息化的教學環境中，教師可以有效組織和呈現教學資源，動態地記錄學生學習過程的信息，及時了解學生的學習狀況，將課堂上的互動交流拓展到網絡空間。同時，信息化的教學環境為學生提供了完善的學習支撐服務和良好的學習環境。學生可以方便地獲取教學資源，進行自主學習，通過網絡建立起學習共同體，協同完成學習任務。

目前，有關翻轉課堂的研究其主要議題集中在翻轉課堂的教學設計與實施策略、翻轉課堂的理念及一般特征、翻轉課堂與傳統課堂的對比研究等方面。對支持翻轉課堂實施的信息技術的研究較少。而在翻轉課堂中，信息技術和信息資源是學生學習的基礎。如果信息技術服務支持力度不夠，將會增加翻轉課堂實施的難度，限制翻轉課堂實際效果的發揮。支持翻轉課堂實施的E-Learning平臺用于構建實施翻轉課堂的信息化教學環境，以支持在線學習，進行教學資源整合，監控學習的進度和檢測學習效果為主要功能，是翻轉課堂得以開展的基礎性平臺。因此，對支持翻轉課堂的E-Learning平臺進行研究是很有必要的。

一、支持翻轉課堂的E-Learning平臺需求分析

依據翻轉課堂的教學理念，參考翻轉課堂教學模型的實施要求，我們把平臺的使用角色劃分成學生、教師、教務人員、系統管理員四種角色。根據各種角色對平臺的需求，系統應提供的功能見表1。

表1 針對各角色的系統功能表

角色用戶需求系統提供功能

學生課前選擇課程，觀看教學視頻、課件，有針對性地練習。獨立學習工具（1）同步/離線學習支持：支持在線學習，以包括在線觀看教學視頻、課件，根據教學進度進行在線的測試等。

（2）教師在線幫助：學生能通過實時聊天、論壇留言、e-mail等方式尋求教師幫助。

（3）學習表現評價工具，具有測試功能與作業編輯、提交與評分功能。并與總體成績進行比較，把相應的結果反饋給教師。

（4）學習記錄工具。

課上參與教師設計的學習活動，包括：答疑、小組討論、實驗、實際操作。協作學習工具（1）小組協作支持：自由加入小組協作完成任務。

（2）文件交換共享：資源可以在個人或小組的博客、Wiki、郵箱或是討論組中共享。

（3）BBS：支持分組討論，論壇可跨課程小組共享。

教師 根據教學目的進行學習路徑設計，并據此設計上傳教學資源，指導學生學習，解答學生在學習過程中遇到的難題。（1）學習路徑設計工具：根據教學目的、學習任務，選擇課件創建學習內容包，安排各種學習活動，并將這些轉換成學習路徑序列。

（2）教學資源發布和組織：分類組織各種資源，形成資源庫。支持將多個資源組織為一個教學單元進行發布。

（3）學習活動設計工具：支持各種學習活動的設計和發布、跟蹤。

（4）學生跟蹤評價工具：將學生從學習課程開始的一切學習活動都進行記錄。

（5）教師在線幫助。

教務人員 教學及教務的一些管理工作。學生、教師信息管理，學生選課管理，學生成績管理，教學計劃管理，專業、課程管理功能。

系統管理員 用戶管理，權限分配，系統初始化等工作。 用戶管理、權限管理、模塊管理、系統初始設置等功能。

二、支持翻轉課堂的E-learning平臺模型設計

（一）支持翻轉課堂的E-learning平臺整體結構

根據對系統角色需求的分析，結合翻轉課堂教學模型，我們可以得到支持翻轉課堂的E-learning平臺的整體結構如圖1所示：

圖1 支持翻轉課堂的E-learning平臺整體結構

整個系統分為學習子系統、教學管理子系統和系統管理子系統三大部分。其中，學習子系統主要實現教師制訂學習計劃、學生自主學習和學習跟蹤評價等與在線學習相關的核心功能。在該子系統中，由教師通過學習路徑設計模塊進行教學任務描述、學習目標設定、教學活動安排等。學生所有的學習活動都是在學習路徑的指導下進行的。并且教師可以根據學習跟蹤評價模塊反饋的信息進行路徑調整以配合學生的自適應學習。根據翻轉課堂的教學模型在學習子系統中將學習活動分成課前學習模塊和課堂活動管理模塊兩部分。在學生進行課前自主學習時系統會根據教師制定的學習路徑組織教學資源并進行發布。通過教學資源發布和組織模塊會將相關的教學資源組織成一個學習單元提供給學生學習。學生在課前進行網上學習、作業、測試等學習環節，完成一個學習單元的學習后進入課堂學習部分。在翻轉課堂教學模式中，課上學生主要通過參與完成教師設計的學習活動來進行知識的內化。因此，在課堂活動管理模塊教師先通過學習活動設計模塊進行學習活動的設計，安排、設計課堂上要進行的學習活動，然后學生才能開展這些學習活動。系統為配合學習活動的進行，提供了小組協作支持、文件共享、活動或作品評價等功能。學生課前和課上的學習信息都將進入到學習跟蹤評價模塊，并通過該模塊反饋到教師處，作為教師進行學習路徑設計的依據。

教學管理子系統是學習子系統的輔助系統。主要負責管理所有的專業及專業以下的課程設置，可根據實際教學需求開設專業學科。可以對專業和其對應的課程進行新增、修改、刪除等操作，可對專業和課程進行信息檢索查詢。管理學生的學籍信息、學生學籍檔案管理、管理學生注冊之后的選課環節。以及對教師信息的管理。并且這些信息都與學習子系統相關聯，為學習子系統的運行提供基礎的數據。

學習子系統和教學管理子系統是建立在系統管理子系統基礎上的。用戶的注冊管理、角色權限分配、及系統的初始化配置都在系統管理子系統中進行。在系統管理子系統中通過模塊管理功能細化系統所提供的所有功能。并在權限管理中對所有的用戶根據角色分配系統各功能的使用權限。用戶管理則用于處理用戶注冊和檢索權限等功能。

（二）支持翻轉課堂的E-learning平臺核心模塊及實現

依據翻轉課堂的教學理念，自主學習是其核心。因此，在設計支持翻轉課堂的E-learning平臺時，應克服不利于學生自學的因素，設計適合學生自主學習的核心模塊。

1.個性化教學資源推薦和檢索服務。為配合翻轉課堂中學生自主學習和個性化學習，在教學資源的整合上E-learning平臺設置了教學資源發布和組織模塊，并在該模塊的設計中引入了知識服務的概念。所謂知識服務是根據用戶提出的明確要求提供服務或通過具體的用戶個性、使用習慣的分析主動向用戶提供所需要的服務。因此，個性化是知識服務的基本特點。

在教學資源組織和發布模塊中，系統首先進行用戶特征提取。用戶的特征從其日常操作中獲得。這包括用戶對教學資源的瀏覽、下載次數，以及對其評價和用戶對教學資源的檢索行為等。提取用戶感興趣的學習資源的特征后，建立用戶個性特征庫，把收集到的特征信息進行存儲并及時跟蹤和更新。根據用戶的個性化特征構建個體用戶模型，然后將學習資源根據個體用戶模型進行過濾，最后根據過濾結果實現個性化推薦服務和個性化檢索服務。并將這些資源以個性化分方式呈現。該模塊的工作過程如圖2所示：

圖2 個性化教學資源推薦和檢索服務模塊工作流程

2.學習過程的跟蹤和監控機制。在翻轉課堂中，無論是課前的知識傳授還是課堂活動的學習，都大力倡導學生自主學習、協作解決問題，這就需要學生自己控制學習活動。為確保學習效果，提供學習質量，就需要對學生網絡學習活動進行跟蹤和監控。E-learning平臺管理學生的學習活動，對學習過程的跟蹤和監控，是通過存儲學生表現數據以及課程結構、學習行為和課程內容并通過E-learning系統間的通信來實現的。

在信息化環境中，我們通過網絡使用計算機來輔助學習的各類學習資源，如視頻、PPT、虛擬仿真實驗等，我們都可以稱其為CBT（Computer-Based Training）課件，即基于計算機培訓的課件。E-learning平臺和CBT課件之間必須交換標準類型的數據。這些數據包括：（1）學生學習經歷信息，這些信息會影響學生學習CBT課件的效率和效果。（2）在一節CBT課中學生的表現信息，E-learning平臺需要這些信息以更新學生的學習記錄，調整下面的學習內容安排。（3）模擬練習中的表現，這些信息能用于判斷每節課的進展情況，精確顯示學生表現。

因此，E-learning系統間的通信包括下面的數據流：（1）E-learning平臺和CBT課之間的數據流（見圖3）。當每節課開始時，系統將數據發送到CBT課，課程結束時再由CBT課傳送到系統。這樣E-learning平臺可以記錄學生的表現，決定下一節課的內容安排。（2）從CBT課到分析工具的數據流（見圖4）。從每節CBT課獲得的課程數據可以為多種課程評價工具使用。當在web上傳送學習內容時，因為CBT課不具備向分析工具發送信息的能力，所以必須將信息發送到E-learning平臺，由系統做進一步發送。

圖3 E-learning平臺和CBT課之間的數據流

圖4 從CBT課到分析工具的數據流

我們可以將學生學習CBT課的時間、練習或學習活動中任務完成情況等信息轉換成二維表的形式，將學生的學習動態直觀地展現給教師和學生。在平臺內，每一個學習動態二維表對應一個CBT課，學生登錄平臺后，平臺會自動生成如圖5所示的二維表。

圖5 學習動態一覽表

其中，Y軸表示每一個學生，X軸表示平臺所需要記錄的屬性，即上述E-learning平臺需要和CBT課之間交換的信息。X軸和Y軸交叉處表示學生的學習表現情況。我們將這些表通過E-learning平臺發送到分析工具，即可獲得學生學習表現的相關信息并對其進行學習過程的跟蹤和監控。

3.個性化的學習路徑設計。由于學生的性格、學習能力、興趣、習慣、基礎等都存在差異，因此學習本身是一個個性化的過程。在這一過程中需要進行一系列的學習活動。并且，這些學習活動是以教學目標、內容為指導沿著一定的路線或者序列來排列的，這就形成了學習路徑。學習路徑為學生提供了明確的學習路線，可避免迷航，提高學習效率，為學習過程管理和評價提供依據。在翻轉課堂中，知識的內化也是在課堂上通過一系列的學習活動來實現的。因此，我們可以將翻轉課堂教學模式中課堂教學開始前進行學習路徑的設計，學生依據此路徑進行學習。并且此路徑是根據學生的情況個性化的學習路徑。

通過學生學習過程的跟蹤和監控機制，我們已經獲取到了學生的學習行為信息。這些信息除可用來檢驗學生的課程表現及學習情況外，還可以作為教師制定教學策略進行學習路徑設計的參考。

在E-learning平臺中，我們將學習路徑設計為樹狀結構，稱為活動樹。將學習活動定義為該樹上的節點。活動樹中的葉子節點即沒有子活動的節點稱為學習活動單元。一個標準的學習活動單元包括兩個組件，一個是資源文件清單，用于描述該活動單元對應的教學資源結構、類型、位置，一個是活動單元屬性文件，其中包括活動對應知識點屬性、活動層級與活動排序屬性、活動單元權值屬性。其中活動單元權值屬性所體現出來的是一個學習單元對學生的適應程度。圖6為學習活動路徑結構圖：

圖6 學習活動路徑結構

當學生與活動樹所表示的活動單元進行交互時，學習路徑的設計只需要跟學習過程跟蹤和監控機制來確定活動及活動的相關順序，從而形成學習活動樹。學生根據活動樹進行遍歷即可走完整條學習路徑，完成所有的學習活動。在E-learning平臺中，活動樹并不是靜態的，它可以根據學生的學習行為信息配合學習單元的權值屬性動態地調整。

三、小結

支持翻轉課堂的E-learning平臺模型，在個性化的教學路徑設計的指導下，通過教學資源推薦和檢索服務為學生提供適合的教學內容，同時在學習過程的跟蹤和監控機制下，經過一系列的學習活動最終完成一個學習任務。

該E-learning平臺模型為翻轉課堂教學模式的順利實施提供技術方面的支持，使翻轉課堂的教學優勢得以充分發揮。

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【基金項目】教育部職業院校信息化教學指導委員會2015年度職業院校信息化教學研究課題（2015LX042）

【作者簡介】劉 茗（1979- ），女，廣西南寧人，廣西機電職業技術學院工程師，工程碩士，研究方向：web應用；黃冬妮（1980- ），女，廣東汕頭人，華南理工大學設計學院研究實習員，工程碩士，研究方向：高等教育教學管理。

（責編 何田田）