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基于交互式實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件的翻轉(zhuǎn)課堂模式設(shè)計(jì)與應(yīng)用 *
——以“虛擬多媒體教學(xué)系統(tǒng)”為例

2015-11-28 01:13:03蘇仰娜黃映玲
中國電化教育 2015年10期
關(guān)鍵詞:多媒體教學(xué)考核設(shè)備

蘇仰娜,黃映玲

(韓山師范學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院,廣東 潮州 521000)

基于交互式實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件的翻轉(zhuǎn)課堂模式設(shè)計(jì)與應(yīng)用 *
——以“虛擬多媒體教學(xué)系統(tǒng)”為例

蘇仰娜,黃映玲

(韓山師范學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院,廣東 潮州 521000)

隨著微課、慕課所掀起的視頻教學(xué)熱潮,很多人把翻轉(zhuǎn)課堂理解為“教學(xué)視頻、微視頻”的代名詞。對于翻轉(zhuǎn)課堂資源建設(shè),大多數(shù)研究也把重點(diǎn)放在視頻的設(shè)計(jì)與開發(fā)環(huán)節(jié),而忽視了實(shí)踐活動(dòng)交互資源的設(shè)計(jì)。單純的教學(xué)視頻不能滿足技能學(xué)習(xí)型課程翻轉(zhuǎn)課堂的需求,現(xiàn)有的游戲化、交互式視頻、Web交互、互動(dòng)媒體等交互技術(shù),也不適合實(shí)驗(yàn)操作課程的教學(xué)。為探索實(shí)驗(yàn)操作類型的翻轉(zhuǎn)課堂模式,以《現(xiàn)代教育技術(shù)》課程的“虛擬多媒體教學(xué)系統(tǒng)”為例,設(shè)計(jì)開發(fā)出以“交互式實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件”作為主要學(xué)習(xí)資源形式的翻轉(zhuǎn)課堂形式,以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)技能知識的內(nèi)化、提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果與效率。

翻轉(zhuǎn)課堂;交互式;模擬軟件;實(shí)驗(yàn)課;多媒體教學(xué)系統(tǒng)

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020 年)》提出,以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的創(chuàng)新,充分發(fā)揮教育信息化在教育改革和發(fā)展中的支撐與引領(lǐng)作用。在教育信息化的發(fā)展過程中,創(chuàng)新的教學(xué)模式對推進(jìn)國家教育體制的改革起著十分重要的作用[1]。2015年《地平線報(bào)告》高等教育版中指出,預(yù)計(jì)一年內(nèi)越來越多的高校采用移動(dòng)學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí),未來五年的計(jì)劃是:自帶設(shè)備辦公(BYOD)和翻轉(zhuǎn)課堂(一年內(nèi))、創(chuàng)客空間和可穿戴技術(shù)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)等[2]。焦建利在《2013-2014 年度最有前景的教育技術(shù)》中歸納了七條:通過/基于社會性網(wǎng)絡(luò)的教育、教育APP、大規(guī)模開放在線課程(慕課,MOOCs)、顛倒教室(即翻轉(zhuǎn)課堂)、專門性培訓(xùn)、移動(dòng)學(xué)習(xí)、微課[3]。近年來,翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施逐漸成為各高校教學(xué)改革的重點(diǎn)。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新的教學(xué)理念,創(chuàng)造性地改變了教學(xué)的結(jié)構(gòu):將傳統(tǒng)的“課內(nèi)學(xué)習(xí)、課外做作業(yè)”轉(zhuǎn)變成“課外學(xué)習(xí)、課內(nèi)做作業(yè)”。“翻轉(zhuǎn)課堂”在國際上已經(jīng)取得了很多的成功實(shí)踐,近年來翻轉(zhuǎn)課堂在國內(nèi)也掀起一股研究與應(yīng)用熱潮。

一、翻轉(zhuǎn)課堂研究與實(shí)踐現(xiàn)狀

翻轉(zhuǎn)課堂(Flipping Classroom,也稱顛倒課堂)是近年來熱門的課堂教學(xué)組織形式。傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,教師在課堂完成知識的傳遞,學(xué)生在課外通過作業(yè)完成知識的內(nèi)化。而在翻轉(zhuǎn)課堂中,把知識的傳授和知識的內(nèi)化進(jìn)行了顛倒,學(xué)生在課前通過觀看視頻等教學(xué)材料完成知識的傳遞,在課堂中通過各種活動(dòng)來完成知識的內(nèi)化。教師作為課程的設(shè)計(jì)者與學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者,需要為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的環(huán)境,滿足學(xué)生個(gè)性化和協(xié)作式學(xué)習(xí)的需求,并通過激勵(lì)、獎(jiǎng)懲措施提高學(xué)生的積極性。同時(shí),需要對課堂時(shí)間進(jìn)行重新分配,實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)教學(xué)模式的革新[4]。

翻轉(zhuǎn)課堂起源于2007年美國 “林地公園”兩位化學(xué)教師使用錄屏軟件錄制教學(xué)視頻,以幫助缺席的學(xué)生補(bǔ)課[5]。 “MOOCs”(“慕課”)的崛起,使翻轉(zhuǎn)課堂迅速發(fā)展為全球教育的一個(gè)熱點(diǎn)。國外的翻轉(zhuǎn)課堂大多應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、護(hù)士專業(yè)的教學(xué),并強(qiáng)調(diào)通過翻轉(zhuǎn)課堂發(fā)展學(xué)生的高階思考技能與創(chuàng)新思維。如美國瓦爾登大學(xué)的Tim J.Bristol博士研究將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于護(hù)士教學(xué),提出翻轉(zhuǎn)課堂的組成部分應(yīng)包括高階思考與意識,翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)評價(jià),要讓學(xué)習(xí)過程學(xué)生的行為與學(xué)習(xí)活動(dòng)與學(xué)習(xí)結(jié)果有聯(lián)系,這樣才能刺激學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程保持積極性[6]。美國賓夕法尼亞大學(xué)Mary Beth Gilboy提出利用翻轉(zhuǎn)課堂促進(jìn)護(hù)士學(xué)生的參與度,并利用布魯姆的教育目標(biāo)分類法對翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行評價(jià)[7]。馬來西亞的Biswadeep Das研究利用翻轉(zhuǎn)課堂提高醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐技能[8];加拿大圣文森特山大學(xué)Jenny Moffett將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于獸醫(yī)專業(yè)教學(xué),提出翻轉(zhuǎn)課堂不是簡單地觀看視頻,更重要的還是教學(xué)內(nèi)容教學(xué)策略的設(shè)計(jì)[9]。

在我國,2011年重慶市聚奎中學(xué)率先開展了翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn),隨后各高校、中學(xué)以及中職院校也相繼開展了翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐。在學(xué)術(shù)界,對翻轉(zhuǎn)課堂的研究主要包括兩部分:一部分是對翻轉(zhuǎn)課堂的定義、內(nèi)涵與模式進(jìn)行設(shè)計(jì),另一部分是翻轉(zhuǎn)課堂在具體課程中的應(yīng)用與實(shí)證研究。張金磊構(gòu)建出翻轉(zhuǎn)課堂的模型[10],隨后又提出了基于游戲化學(xué)習(xí)理念的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式[11];焦建利提出構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂的幾個(gè)關(guān)鍵問[12]。何克抗、楊曉宏為翻轉(zhuǎn)課堂在我國的發(fā)展、本土化策略的研究提出了明確的方向[13][14];鐘曉流提出了“太極形”翻轉(zhuǎn)課堂模式[15];郭紹青引入生物學(xué)“趨同進(jìn)化”理論研究了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)策略[16];翻轉(zhuǎn)課堂在我國的實(shí)踐應(yīng)用主要為高校的信息技術(shù)類課程,如馬秀麟、趙國慶的實(shí)證研究證明翻轉(zhuǎn)課堂對大學(xué)信息技術(shù)公開課具有潛在優(yōu)勢[17];黃琰提出了翻轉(zhuǎn)課堂在《現(xiàn)代教育技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的研究[18];曹育紅構(gòu)建了軟件技術(shù)課程的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)訓(xùn)平臺與資源庫[19];劉曉晶研究了翻轉(zhuǎn)課堂在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[20];曾明星研究了基于MOOC的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式[21];2013年9月,華東師范大學(xué)牽頭成立了C20 MOOC聯(lián)盟,其目的在于借助MOOC平臺,實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的變革[22]。

二、問題的提出

雖然,國內(nèi)學(xué)者對翻轉(zhuǎn)課堂的研究逐漸增多,但多是探索利用視頻資源翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的個(gè)案研究。特別是,隨著微課、慕課所掀起的視頻教學(xué)熱潮,大多文獻(xiàn)在對翻轉(zhuǎn)課堂的定義中都提到以“教學(xué)視頻”為主的資源,因此很多人對翻轉(zhuǎn)課堂的認(rèn)識存在一個(gè)誤區(qū),翻轉(zhuǎn)課堂成為在線視頻、微視頻的代名詞。對于翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)資源建設(shè),大多數(shù)研究也把重點(diǎn)放在視頻的設(shè)計(jì)與開發(fā)環(huán)節(jié),而忽視了其他類型學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)與開發(fā),特別是實(shí)踐活動(dòng)交互資源。

而實(shí)際上,可汗學(xué)院在2007年已經(jīng)對教學(xué)視頻內(nèi)容作了補(bǔ)充——增加互動(dòng)練習(xí)軟件,以便學(xué)習(xí)者進(jìn)行交互訓(xùn)練。單向傳授的教學(xué)視頻播放并非翻轉(zhuǎn)課堂的重點(diǎn),他們最為關(guān)注的還是有利于發(fā)展學(xué)生深層次認(rèn)知能力的交互動(dòng)、實(shí)踐與交流[23]。趙興龍?zhí)岢龇D(zhuǎn)課堂一般由三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成:問題引導(dǎo)環(huán)節(jié)、觀看視頻環(huán)節(jié)和問題解決環(huán)節(jié)。觀看視頻環(huán)節(jié)是知識的第一次內(nèi)化環(huán)節(jié),而實(shí)際課堂中很多知識點(diǎn)僅通過一次內(nèi)化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必須經(jīng)過多次內(nèi)化、不斷地實(shí)踐應(yīng)用才能達(dá)到完成[24]。如實(shí)驗(yàn)操作技能需要在反復(fù)的實(shí)踐中才能夠熟練掌握,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通過微視頻學(xué)習(xí)完成第一次內(nèi)化后,所使用的資源既要能和微視頻相互補(bǔ)充,又要比微視頻有更集中的認(rèn)知聚焦[25]。張瑞芳、張金磊、Zaid Ali Alsagoff、張琳琳等研究者也強(qiáng)調(diào)了互動(dòng)媒體的重要性[26-28]。然而上述研究中所提出翻轉(zhuǎn)課堂中的交互資源,大多是基于社交媒體、Web2.0、游戲等媒體的交互,而實(shí)際上對于實(shí)驗(yàn)操作教學(xué),這種形式的交互媒體是無法滿足學(xué)習(xí)要求的。現(xiàn)行的研究在實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)踐模擬方面,也都是基于單向視頻、交互視頻學(xué)習(xí),缺乏以交互實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件等形式的資源設(shè)計(jì)與開發(fā)研究。

三、交互式實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1.重要性

(1)《現(xiàn)代教育技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂改革的必要性

中田納西州大學(xué)的Justin G.Gardner指出翻轉(zhuǎn)課堂適合以下3 類課程的學(xué)習(xí):強(qiáng)調(diào)批判性思維與問題解決技巧的學(xué)科;理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科;基于實(shí)驗(yàn)的課程[29]。《現(xiàn)代教育技術(shù)》是一門校級公共課程,其目的在于提高師范生的教育技術(shù)能力,促進(jìn)學(xué)校師生信息化教學(xué)能力的提高[30]。該課程實(shí)踐性強(qiáng)、教學(xué)內(nèi)容多而課時(shí)有限,學(xué)生人數(shù)多通常采用大班制授課,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是教師講、學(xué)生聽、學(xué)生實(shí)物操作。教師的主要精力用于實(shí)驗(yàn)的講解和操作演示,缺乏與學(xué)生深度的交流和對問題的反饋,很多學(xué)生反映通常聽完教師的講解后,操作記憶比較模糊,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中只能在有限的時(shí)間內(nèi)機(jī)械地動(dòng)手操作,很少有時(shí)間自主思考問題,從而導(dǎo)致對實(shí)驗(yàn)原理理解不足,有些學(xué)生甚至表現(xiàn)出操作過程混亂,甚至不知所措。加上實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限且價(jià)格昂貴,實(shí)踐操作通常要分組進(jìn)行。學(xué)生在技能不熟悉情況下對真實(shí)設(shè)備操作不當(dāng)極容易損壞設(shè)備,學(xué)生實(shí)驗(yàn)的失敗率高。將翻轉(zhuǎn)課堂模式應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,使學(xué)生有更多的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐技能的操作訓(xùn)練,而老師在學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作過程中,有更充足的時(shí)間為學(xué)生提供指導(dǎo)和幫助。翻轉(zhuǎn)課堂能解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題,更體現(xiàn)出學(xué)生的自主性,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂中更好地完成技能與知識的內(nèi)化。將教師從繁瑣、重復(fù)的教學(xué)任務(wù)中解脫出來,把學(xué)生放置于實(shí)驗(yàn)自主學(xué)習(xí)的中心位置,從而使實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間有更大程度的靈活性,讓學(xué)生有更充足的時(shí)間進(jìn)行思考與實(shí)驗(yàn)探索,以提高實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效率和效果。

(2)交互式模擬軟件應(yīng)用于《現(xiàn)代教育技術(shù)》實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂重要性

在實(shí)驗(yàn)課程的翻轉(zhuǎn)課堂中,如果課前只單純給學(xué)生觀看教學(xué)視頻是很難讓學(xué)生在課堂實(shí)踐操作有限的時(shí)間內(nèi)完成對實(shí)訓(xùn)操作的。一般情況下視頻只是一種單向傳播,無法實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。而目前微課程建設(shè)中所謂的交互視頻,其實(shí)是利用Web功能實(shí)現(xiàn)的一種以選擇題或填空題等簡單形式的交互。這種形式的交互資源只能提高師生的互動(dòng)反饋,卻無法提高實(shí)驗(yàn)操作的動(dòng)手能力。交互式實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件是以2D、3D動(dòng)畫或結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)生成接近于真實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的虛擬實(shí)驗(yàn)情境,在情境中學(xué)生可以對虛擬的物體進(jìn)行操作,完成實(shí)驗(yàn)體驗(yàn),所獲得的效果等同于甚至優(yōu)于在真實(shí)情境中獲得的體驗(yàn),具有仿真性、安全性、沉浸感、交互性等特點(diǎn)[31]。

“多媒體教學(xué)系統(tǒng)的使用與維護(hù)”作為《現(xiàn)代教育技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目重要的組成部分,也是所有教師必須掌握的技能,是教師職前培訓(xùn)必不可少的內(nèi)容[32]。本實(shí)驗(yàn)的主要目的在于通過實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生了解多媒體教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成與各個(gè)設(shè)備的功能,掌握系統(tǒng)的操作與使用的方法,學(xué)會對常見問題與故障的診斷并進(jìn)行簡單的維護(hù)。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生能夠熟練操作多媒體系統(tǒng)中的各種設(shè)備,同時(shí)能夠理解多媒體教學(xué)系統(tǒng)的組成及基本原理,并能夠用學(xué)到的理論與實(shí)踐知識去解決實(shí)際操作中的異常狀況。該內(nèi)容與師范生的職業(yè)結(jié)合緊密,實(shí)踐機(jī)會卻少[33]。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào),學(xué)習(xí)是指從閱讀、聽講、研究、實(shí)踐中獲得知識或技能的過程,這一過程只有通過親身體驗(yàn)才能最終有效地完成。這里的實(shí)踐與體驗(yàn)可以是真實(shí)情境也可以虛擬的場景[34]。交互式實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件仿真性的特點(diǎn),可以模擬真實(shí)設(shè)備的功能與操作。學(xué)習(xí)者通過操作可以掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的功能與操作原理,避免誤操作造成對真實(shí)設(shè)備的損壞或帶來危險(xiǎn)性。更重要的是,其交互性與反饋功能可以對學(xué)生操作的正確或錯(cuò)誤進(jìn)行提醒,又可以從宏觀及微觀不同的角度展現(xiàn)設(shè)備的性能。在翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中,學(xué)生通過觀看視頻,完成知識的第一次內(nèi)化,再利用交互式實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行模擬操作,通過發(fā)現(xiàn)問題、解決問題強(qiáng)化技能的操作,完成技能知識的再次內(nèi)化,而這個(gè)過程通常是反復(fù)進(jìn)行的,最終才讓學(xué)生真正掌握了實(shí)驗(yàn)技能。

2.設(shè)計(jì)與開發(fā)

(1)設(shè)計(jì)理念

a.科學(xué)性

體現(xiàn)在正確性與規(guī)范性。正確性指軟件對實(shí)驗(yàn)設(shè)備的功能模擬都要與實(shí)物一致,各種設(shè)備都以說明書為主要依據(jù),數(shù)據(jù)與參數(shù)正確,誤差值低或不出現(xiàn)誤差,不存在誤導(dǎo)學(xué)習(xí)者或知識性錯(cuò)誤。規(guī)范性體現(xiàn)在每一種設(shè)備的操作,都必須按照規(guī)范的步驟進(jìn)行,多個(gè)設(shè)備組合形成系統(tǒng)的操作順序上,如啟動(dòng)設(shè)備時(shí)必須先打開中控電源,然后再打開電腦和投影機(jī),關(guān)機(jī)時(shí)應(yīng)該先關(guān)閉投影機(jī),再關(guān)電腦,然后才關(guān)閉系統(tǒng)電源。系統(tǒng)的順序性體現(xiàn)在對每一種設(shè)備的操作都嚴(yán)格按照操作規(guī)范和順序,如果違反的操作次序,系統(tǒng)則給出提醒要求學(xué)生按正確的操作步驟進(jìn)行。

b.模擬仿真性

仿真性體現(xiàn)在系統(tǒng)從外觀、功能要最大程度地接近真實(shí)設(shè)備,具有較高的虛擬性和仿真度、體驗(yàn)效果好,讓學(xué)習(xí)者猶如身臨其境的感覺,性能接近真實(shí)設(shè)備效果優(yōu)于真實(shí)設(shè)備。如在操作多媒體教學(xué)系統(tǒng)中的“展示臺”時(shí),通過控制面版上的按鈕與參數(shù),屏幕會出現(xiàn)與實(shí)物操作相同的改變效果。

c.交互性

交互性是系統(tǒng)優(yōu)于真實(shí)設(shè)備或視頻教學(xué)的最大特點(diǎn)。視頻教學(xué)的單向性容易讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生疲勞,無法為學(xué)習(xí)者提供親身操作的體驗(yàn),對真實(shí)設(shè)備操作沒有操作提示,有時(shí)就算誤操作設(shè)備也不會做出反饋,操作不當(dāng)容易損壞設(shè)備。利用交互模擬軟件進(jìn)行操作,系統(tǒng)會按規(guī)范的操作次序提醒學(xué)習(xí)者,操作正確時(shí)給予獎(jiǎng)勵(lì)或得分,操作錯(cuò)誤進(jìn)行扣分等反饋[35]。

d.智能評價(jià)

系統(tǒng)的考核模塊由“理論考核”與“實(shí)踐考核”兩部分組成,理論考核以選擇題、填空題、搭配題為主要題型,各題目均由《現(xiàn)代教育技術(shù)》教研室的教師共同出題,并錄入題庫。實(shí)踐考核主要以規(guī)范操作、故障檢測的模擬操作,當(dāng)所有的內(nèi)容考核完畢,系統(tǒng)會根據(jù)操作結(jié)果自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出不同的等級與評價(jià),包括錯(cuò)題集反饋等。

e.微型化

基于翻轉(zhuǎn)課堂模式下的學(xué)習(xí)資源,無論是視頻教程,還是交互實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件,都必須以微型化為原則,突出“短、小、精、悍”的特點(diǎn)。交互模擬軟件按設(shè)備進(jìn)行分類,即一種設(shè)備以一個(gè)教學(xué)單元來講解,每個(gè)教學(xué)單元又有知識性的聯(lián)系。微型化突出在時(shí)間短,每個(gè)教學(xué)單元講解或操作的時(shí)間控制在3~6分鐘之間;容量小,以便于網(wǎng)絡(luò)傳輸與下載;知識點(diǎn)精簡,富于創(chuàng)新;知識傳授簡潔明快、高效、啟發(fā)思維[36]。

f.移動(dòng)化

移動(dòng)設(shè)備的普及促進(jìn)移動(dòng)學(xué)習(xí)的發(fā)展,使學(xué)習(xí)資源移動(dòng)化成為必然。系統(tǒng)的教學(xué)視頻采用Camtasia Studio軟件錄屏并生成Mp4文件,具有跨平臺通用移動(dòng)設(shè)備支持特點(diǎn),交互式模擬軟件分PC版與移動(dòng)版,移動(dòng)版有 Android與iOS兩個(gè)版本,PC版以網(wǎng)頁在線點(diǎn)播形式,移動(dòng)版以把所有資源整合為一個(gè)APP,在移動(dòng)設(shè)備中安裝后可選擇不同的模塊進(jìn)行點(diǎn)播,學(xué)生可以根據(jù)不同的移動(dòng)系統(tǒng)下載安裝觀看。

(2)開發(fā)技術(shù)與功能介紹

交互式實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件以Flash CS6.0繪制素材、制作模擬動(dòng)畫,F(xiàn)lash是最大眾化和普及的動(dòng)畫、課件制作軟件,因操作簡單易于上手,一直以來是教學(xué)課件、軟件、游戲開發(fā)的主流。基于矢量圖形與流式播放技術(shù)的2D動(dòng)畫,具有高清晰度、小容量、傳輸速度快等特點(diǎn)。利用面向?qū)ο蟪绦蛘Z言ActionScript3.0程序與算法,實(shí)現(xiàn)模擬、交互與反饋的功能。Flash CS6.0內(nèi)嵌的AIR又可以將軟件發(fā)布成移動(dòng)應(yīng)用文件,如運(yùn)行于Android系統(tǒng)的apk文件或運(yùn)行于iOS系統(tǒng)ipa文件。

如右圖1所示,虛擬多媒體教學(xué)系統(tǒng)由“教學(xué)講解、模擬實(shí)踐和考核評價(jià)”三大模塊組成,“教學(xué)講解”模塊主要以演示型動(dòng)畫和微視頻形式介紹了多媒體教學(xué)系統(tǒng)各種設(shè)備:包括中央控制器、展示臺、投影機(jī)、擴(kuò)音系統(tǒng)、激光教鞭以及系統(tǒng)的組建方法,每一種設(shè)備按“結(jié)構(gòu)簡介、功能介紹、使用與維護(hù)方法”三個(gè)方面進(jìn)行講解;“模擬實(shí)踐”模塊主要以交互式動(dòng)畫模擬以上各種設(shè)備的功能,讓學(xué)習(xí)者可以直接參與各種設(shè)備的使用操作;“考核評價(jià)”模塊包括理論知識、實(shí)踐操作與結(jié)果評價(jià)三部分,對學(xué)生的設(shè)備組成、操作規(guī)程、常見問題與故障診斷各方面進(jìn)行考核,考核完畢匯總出評價(jià)結(jié)果。

a.教學(xué)講解

在講臺可以選擇中央控制器、展示臺、功放、電腦主機(jī)等設(shè)備,點(diǎn)擊任一種設(shè)備查看該設(shè)備的功能與使用介紹,也可以選擇設(shè)備直接進(jìn)入模擬操作環(huán)節(jié)。

圖1 虛擬多媒體教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

b.模擬操作

對于展示臺、投影機(jī)、擴(kuò)音系統(tǒng)等設(shè)備均采用模塊操作形式。對于各種功能如“縮放、聚焦、正負(fù)片、鏡像、圖像凍結(jié)、同屏對比、色調(diào)與亮度”按鈕,屏幕上就能相應(yīng)顯示與真實(shí)的展示臺操作時(shí)的相同效果,每一步參數(shù)的改變,在提示框都會給出提示反饋。

c.考核評價(jià)

考核模塊包括“理論知識、實(shí)踐操作與結(jié)果評價(jià)”三部分,理論知識主要以選擇題、填空題、搭配題(拖曳形式)進(jìn)行考核,實(shí)踐操作主要以系統(tǒng)提問題,學(xué)生模擬操作方式進(jìn)行考核,最終通過結(jié)果評價(jià)匯總出學(xué)生的考核結(jié)果,以不同的層次進(jìn)行評價(jià)。

四、交互模擬軟件在翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

“多媒體教學(xué)系統(tǒng)的使用與維護(hù)”是一個(gè)實(shí)踐性強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容,其教學(xué)目標(biāo)只有實(shí)現(xiàn)知識學(xué)習(xí)與實(shí)踐技能的有機(jī)融合,才能促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的提升,達(dá)到“知”與“行”的和諧統(tǒng)一。通過在《現(xiàn)代教育技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程中開展翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐,以“虛擬多媒體教學(xué)系統(tǒng)”為例,提供實(shí)驗(yàn)課翻轉(zhuǎn)課堂模式下的交互模擬軟件,提出本“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)流程。如下頁圖2所示,教學(xué)流程包括課前、課中與課后三個(gè)環(huán)節(jié),交互實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件主要應(yīng)用于課前學(xué)習(xí)與課后考核,課中則進(jìn)行實(shí)物操作。

圖2 “多媒體教學(xué)系統(tǒng)”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)流程

1.課前

如圖2所示,在課前一周,教師通過Moodle平臺學(xué)習(xí)發(fā)布教學(xué)資源,并安排學(xué)生的課前學(xué)習(xí)任務(wù)。資源的類型包括“實(shí)物操作教學(xué)視頻”與“交互式模擬軟件”。學(xué)生登錄Moodle先觀看實(shí)物操作視頻,獲得宏觀的認(rèn)識感知,然后觀看利用Camtasia Studio軟件錄制“交互模擬軟件”的操作過程視頻,學(xué)習(xí)細(xì)化的知識點(diǎn)與具體的操作要點(diǎn),完成知識的第一次內(nèi)化,為學(xué)生進(jìn)行下一步的交互模擬實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ),提供操作幫助。最后利用“交互模擬軟件”進(jìn)行實(shí)踐模擬操作,系統(tǒng)對學(xué)生的操作正確與錯(cuò)誤均能進(jìn)行自動(dòng)的提醒與反饋,學(xué)生記錄在操作過程中遇到的問題,自我探索解決問題的方法,完成知識的第二次內(nèi)化。學(xué)生完成課前學(xué)習(xí)后,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),登錄Moodle進(jìn)行學(xué)習(xí)交流,在這里既可以進(jìn)行師生之間的交互,也能進(jìn)行學(xué)生之間的交流,教師根據(jù)問題進(jìn)行分類反饋,學(xué)生也可進(jìn)行同伴之間的互助解決問題。

2.課中

在實(shí)驗(yàn)課的課堂上主要以分組協(xié)作形式進(jìn)行。教師對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要講解,再根據(jù)課前Moodle平臺上學(xué)生提出的問題進(jìn)行分析,再提供多組實(shí)驗(yàn)設(shè)備供學(xué)生動(dòng)手練習(xí),學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)物操作訓(xùn)練。由于學(xué)生在課前的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)已經(jīng)通過視頻教學(xué)詳細(xì)了解了設(shè)備的原理與操作過程,利用“虛擬多媒體教學(xué)系統(tǒng)”進(jìn)行模擬操作又強(qiáng)化了動(dòng)手實(shí)踐技能,因此,在真實(shí)設(shè)備操作的實(shí)踐環(huán)節(jié),學(xué)生更加有目的性、正確性、自信地操作,學(xué)生通過真實(shí)的實(shí)踐,掌握了實(shí)驗(yàn)操作技能。在操作過程中,各小組的同學(xué)之間可以互動(dòng)交流,遇到問題以小組的形式向教師請求助,教師巡回對各小組進(jìn)行指導(dǎo),并根據(jù)出現(xiàn)的問題進(jìn)行匯總與解答,使學(xué)生的知識得到內(nèi)化,技能得到強(qiáng)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后教師對下一次課程的安排進(jìn)行簡要介紹。

3.課后

課后學(xué)生通過分組到多媒體教室進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用強(qiáng)化技能,教師再通過學(xué)習(xí)實(shí)踐操作過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行歸納與總結(jié),并發(fā)布到Moodle平臺上,再通過“虛擬實(shí)驗(yàn)平臺”進(jìn)行考核。“虛擬實(shí)驗(yàn)平臺”具有對真實(shí)設(shè)備的仿真模擬操作,通過“設(shè)備組成與功能、操作流程、常見的問題與故障診斷與維護(hù)”各模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)考核,考核完畢系統(tǒng)會對學(xué)生的操作以“優(yōu)秀、良好、合格、不合格”不同結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。考核之后,教師再根據(jù)考核結(jié)果和出現(xiàn)問題對學(xué)生進(jìn)行個(gè)別化輔導(dǎo)。傳統(tǒng)的實(shí)物考核需要對每位學(xué)生逐一進(jìn)行,考核時(shí)間長,教師工作量大。通過網(wǎng)絡(luò)虛擬系統(tǒng)的考核,基本能客觀地評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,有效地針對不同層次的學(xué)生進(jìn)行個(gè)別化的輔導(dǎo),節(jié)省了考核時(shí)間,大大地減輕教師的工作量,提高了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效率與效果。

4.學(xué)習(xí)評價(jià)

對翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)生的學(xué)習(xí)評價(jià),包括學(xué)習(xí)過程的形成性評價(jià)與期末的教學(xué)考核的總結(jié)性評價(jià)。形成性評價(jià)指整個(gè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的態(tài)度、表現(xiàn)、能力與參與度進(jìn)行過程性評價(jià)。評價(jià)的主體包括學(xué)生互評、學(xué)生本人自評與教師評價(jià)等多元化方式。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的參與度可通過Moodle平臺的測試、互動(dòng)評價(jià)功能統(tǒng)計(jì)出學(xué)生之間互評與教師評價(jià)的結(jié)果,也可以通過報(bào)表功能統(tǒng)計(jì)出學(xué)生在線參與某個(gè)模塊的時(shí)間、訪問次數(shù)等活躍度。總結(jié)性評價(jià)指學(xué)生利用交互式模擬軟件進(jìn)行考核的結(jié)果。

五、效果分析

為了證明交互式模擬軟件在實(shí)驗(yàn)課翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用的效果,2014年11月份我們在《現(xiàn)代教育技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程中開展翻轉(zhuǎn)課堂試驗(yàn),對圖2所提出的教學(xué)流進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)對象為某高校三年級的師范學(xué)生中文專業(yè)的兩個(gè)自然班級(每班人數(shù)約60人),隨機(jī)設(shè)為實(shí)驗(yàn)班和對照班,實(shí)驗(yàn)班和對照班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)由同一位教師擔(dān)任。實(shí)驗(yàn)班學(xué)生應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,以Moodle為學(xué)習(xí)活動(dòng)組織平臺,課前提供“虛擬多媒體教學(xué)系統(tǒng)”為交互式實(shí)驗(yàn)?zāi)M資源,并提供學(xué)習(xí)指引的教學(xué)視頻;課中分組實(shí)驗(yàn),教師巡視指導(dǎo);課后學(xué)生利用虛擬軟件進(jìn)行技能考核,強(qiáng)化提高,對于不達(dá)標(biāo)學(xué)生再次安排進(jìn)行實(shí)物操作。對照班學(xué)生采用傳統(tǒng)教學(xué)法,布置課前預(yù)習(xí),學(xué)生利用傳統(tǒng)資源進(jìn)行學(xué)習(xí),認(rèn)識多媒體教學(xué)系統(tǒng)但不利用虛擬軟件系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練,課中先由教師講解演示實(shí)驗(yàn)操作、注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)易出錯(cuò)之處,再分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),課后全部學(xué)生利用實(shí)物進(jìn)行考核。

1.教學(xué)效率比較

對教學(xué)效率進(jìn)行比較:傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),教師以課堂講解(兩學(xué)時(shí),每學(xué)時(shí)約40分鐘),實(shí)驗(yàn)課分組操作,教師在一旁指導(dǎo)(兩學(xué)時(shí)),考核(逐一考核,每位學(xué)生至少5分鐘。如果以每班60人計(jì),考核時(shí)間至少為7學(xué)時(shí)),完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與考核過程,教師總共需要投入至少460分鐘(約11學(xué)時(shí))的工作量,為不影響整門課程的教學(xué)進(jìn)度,通常情況下,教師會利用課余時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)操作考核。以交互實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件為學(xué)習(xí)資源的翻轉(zhuǎn)課堂,教師在課堂活動(dòng)與參與學(xué)生的課后互動(dòng)討論時(shí)間大約為3學(xué)時(shí),由于采用了模擬系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考核,所有學(xué)生可以同時(shí)進(jìn)行考核,這就大大節(jié)省了考核時(shí)間,完成考核約為10分鐘(約0.25學(xué)時(shí)),教師總共需要投入約3.25學(xué)時(shí)的工作量,兩種模式的教學(xué)效率比較如圖3所示。對于考核不過關(guān)的同學(xué),則可以再對實(shí)物進(jìn)行更有針對性的學(xué)習(xí)和操作。這樣,可以大大減少教師的工作量,當(dāng)然,但有一個(gè)環(huán)節(jié)容易被忽略的是,翻轉(zhuǎn)課堂模式下教師課前準(zhǔn)備資源的時(shí)間比傳統(tǒng)課堂準(zhǔn)備的時(shí)間更長,需投入更多的精力,也需要教師學(xué)習(xí)掌握現(xiàn)代信息化教學(xué)的技術(shù)才能夠開展。在本實(shí)驗(yàn)中,由于虛擬軟件具有可重復(fù)應(yīng)用性,可以在不同班級和不同年級應(yīng)用,還是極大提高教學(xué)效率。

圖3 教學(xué)效率比較

2.教學(xué)效果比較

對教學(xué)效果進(jìn)行比較:傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,由于學(xué)校教學(xué)的規(guī)律性,通常是上一周由老師進(jìn)行講解演示,相隔一周后學(xué)生進(jìn)行實(shí)物操作,實(shí)驗(yàn)過程大部分學(xué)生操作生疏,情緒緊張以至于不知道從哪里開始,甚至出現(xiàn)恐懼感,通常碰到問題都急于向老師求助,教師輔導(dǎo)工作量大。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間與硬件設(shè)備的限制,很多學(xué)生往往在實(shí)驗(yàn)課中無法反復(fù)進(jìn)行操作練習(xí),達(dá)到熟練掌握程度,通常在考核的時(shí)候還需要教師進(jìn)一步的提示引導(dǎo)才能夠完成。對于實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂模式的班級,由于課前學(xué)生通過觀看教學(xué)視頻,利用交互軟件反復(fù)模擬操作,實(shí)驗(yàn)過程大多數(shù)學(xué)生均表現(xiàn)出操作技能較為熟練,學(xué)生也對自主操作更有自信,在操作過程中遇到問題,學(xué)生則更傾向于獨(dú)立探索解決問題,學(xué)生還可以用手機(jī)或電腦打開教學(xué)視頻自主尋求解決的方案,從而大大減輕了老師的實(shí)驗(yàn)課輔導(dǎo)壓力。對兩個(gè)班級實(shí)驗(yàn)考核成績進(jìn)行比較,也發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)班與對照班的成績存在明顯的差異,實(shí)驗(yàn)班的成績要明顯高于對照班。

3.學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的認(rèn)可程度

對實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查,調(diào)查結(jié)果如圖4所示:95%的學(xué)生表示對翻轉(zhuǎn)課堂模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更感興趣;91%的學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂模式有助于在實(shí)物操作之前更好地理解實(shí)驗(yàn)的原理;93%的學(xué)生認(rèn)為通過模擬操作提高了動(dòng)手實(shí)踐技能,并且課前學(xué)習(xí)資源中最有效的是“交互模擬軟件”,為后面的實(shí)物操作打下基礎(chǔ);89%的學(xué)生認(rèn)為這種模式提高了實(shí)驗(yàn)效果,但有47%的學(xué)生認(rèn)為這種方式占用了太多學(xué)生的課余時(shí)間,8%的學(xué)生認(rèn)為自己在課前預(yù)習(xí)的自覺性、自律性還有待提高。

圖4 學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂認(rèn)可度調(diào)查

但由于利用真實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行考核與虛擬系統(tǒng)進(jìn)行考核還是存在一定差別,對完成虛擬系統(tǒng)考核的學(xué)生進(jìn)行真實(shí)設(shè)備考核,在系統(tǒng)評價(jià)結(jié)果為“優(yōu)秀、良好”的學(xué)生,基本較熟練地通過;評價(jià)為“合格”的學(xué)生中,有個(gè)別學(xué)生操作技能仍不太熟練;系統(tǒng)評價(jià)“不合格”的學(xué)生,個(gè)別經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶崾疽材芡瓿刹僮鳌?shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)對學(xué)生的考核從總體上還比較符合客觀事實(shí),但由于系統(tǒng)與真實(shí)設(shè)備存在一定差別,加上學(xué)生理解能力和接受程度的不同,仍存在一定的差異,但這一點(diǎn)是可以通過調(diào)整改進(jìn)的。

六、結(jié)束語

基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的實(shí)驗(yàn)操作課程,更應(yīng)該注重實(shí)踐能力的培養(yǎng),設(shè)計(jì)開發(fā)出具有實(shí)踐性、高效性、適合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下自主學(xué)習(xí)的交互式模擬軟件、資源,從而彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)操作的不足,解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)存在的主要問題,發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性,最大程度地解放教師,使教師把時(shí)間投入到更有效的學(xué)生引導(dǎo)中。當(dāng)前的微課與視頻熱潮過分地強(qiáng)調(diào)了教學(xué)視頻的重要性,而忽略了交互式模擬軟件在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性。實(shí)驗(yàn)課是操作性、實(shí)踐性強(qiáng)的課程,需要為學(xué)生提供盡可能多的動(dòng)手機(jī)會,交互實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件對于啟發(fā)學(xué)習(xí)者的思維、提高學(xué)生動(dòng)手、實(shí)踐能力起相當(dāng)重要的作用。翻轉(zhuǎn)課堂模式的實(shí)施不能以千篇一律的機(jī)械化模式進(jìn)行定位,應(yīng)根據(jù)不同課程的特點(diǎn),有針對性地設(shè)計(jì)教學(xué)資源與模式,不可一刀切、以視頻資源代替所有資源。翻轉(zhuǎn)課堂模式仍處于研究、發(fā)展和探索階段,很多模式、資源形式仍不標(biāo)準(zhǔn)、不規(guī)范化,教育者在實(shí)施翻譯轉(zhuǎn)課堂過程仍需要不斷地完善與創(chuàng)新[37]。

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[16][24][25]趙興龍.翻轉(zhuǎn)課堂中知識內(nèi)化過程及教學(xué)模式設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究,2014,(2):55-61.

[26]張瑞芳.信息技術(shù)環(huán)境下翻轉(zhuǎn)課堂中的問題導(dǎo)學(xué)策略研究[D].廣州:華南師范大學(xué),2013.

[28]張琳琳.互動(dòng)媒體支撐下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[D].大慶:東北石油大學(xué),2014.

[29]趙麗娟.計(jì)算機(jī)軟件類課程“翻轉(zhuǎn)課堂”學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)的研究[D].廣州:華南師范大學(xué),2014.

[30]趙紅喜.虛擬實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].鄭州:河南大學(xué),2013.

[31]楊九民.基于微視頻資源的翻轉(zhuǎn)課堂在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2013,23 (10):36-40.

[32]黃映玲.構(gòu)建三位一體的師范生教育技術(shù)能力培養(yǎng)模式研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2013,23 (7):49-53.

[34]高慎英.體驗(yàn)學(xué)習(xí)論[M].桂林:廣西師范大學(xué),2008.

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[36]蘇仰娜.微型移動(dòng)學(xué)習(xí)視覺下的小學(xué)數(shù)學(xué)口算訓(xùn)練系統(tǒng)[J].現(xiàn)代中小學(xué)教育,2015,(3):41-46.

[37]John Moraros,Adiba Islam.Flipping for success: evaluating the effectiveness of a novel teaching approach in a graduate level setting[J].Medical Education,2015,(15):27-29.

蘇仰娜:副教授,研究方向?yàn)榻换フn件、教學(xué)軟件開發(fā)(8198635@qq.com)。

黃映玲:教授,研究方向?yàn)樾畔⒒處熃逃?ylhuang@hstc.edu.cn)。

2015年6月27日

責(zé)任編輯:宋靈青

Design and Application of Flipped Classroom Based on Interactive Experiment Simulation Software—Take Virtual Multimedia Teaching System As an Example

Su Yangna,Huang Yingling
(College of Education Science,Hanshan Normal University,Chaozhou Guangdong 521000)

Along with the micro class,MOOCs set off the video teaching boom,a lot of people take the flipped classroom to understand as the pronoun of teaching video,micro video.For the construction of resource of fl ipped classroom,most of the research focuses on the design and development of the video,while ignoring the design of practical activities and interactive resource.Teaching video alone can’t meet demand of fl ipped classroom which is skill learning model.Existing games,interactive video and web interaction,interactive media interaction technology are also not suitable for experiment course teaching.In order to explore the type of experimental operation,with the example of virtual multimedia teaching system in modern educational technology,Design and development of the interactive simulation software as the main learning resources,to cultivate students’ hands-on practical ability,promote the experimental skills and knowledge internalization,improve experiment teaching effect and ef fi ciency,promote the diversi fi cation of the fl ipped classroom form.

Flipped Classroom; Interactive; Simulation Software; Experiment Class; Multimedia Teaching System

G434

A

1006—9860(2015)10—0060—08

* 本文系2013年教育部人文社會科學(xué)研究規(guī)劃青年基金課題“移動(dòng)學(xué)習(xí)教學(xué)游戲積件的設(shè)計(jì)與開發(fā)研究”(項(xiàng)目編號:13YJC880056)、全國教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2011 年度教育部重點(diǎn)課題“構(gòu)建‘三位一體’師范生教育技術(shù)能力培養(yǎng)模式的創(chuàng)新研究”(項(xiàng)目編號:DMA110314)階段性成果。

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