遙感學科翻轉課堂教學研究

孫杰

摘要：翻轉課堂作為一種新興的教學模式已經廣泛應用于各個學科，本文針對四門遙感學科課程提出一種新的翻轉課堂教學模式，包括如何結構化課外準備工作、如何創建在線視頻、如何使用課內活動培養學生技能發展和消除學生的疑惑以及如何組織團隊在課堂活動。通過學生反饋證明了這種新的教學模式的有效性。

關鍵詞：翻轉課堂；遙感；教學模式

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）48-0141-02

一、背景

針對遙感學科教育，本文提出了一種新的翻轉課堂教學方法。翻轉課堂教學方法有兩個主要部分：課外知識傳遞（通常是在線）和課內自主學習。這兩個部分面臨四個教學設計挑戰：如何組織學生課前準備工作；如何課前傳遞知識；如何組織課內活動，將學生疑惑進行歸納，培養學生關鍵技能；如何利用社會學習和同伴教學構建學生間的互動。針對以上四個挑戰，本文提出了不同的應對方法。

最早，翻轉課堂被用于經濟學課堂，之后慢慢普及至數學、生物、經濟管理、工業工程和計算機科學。翻轉課堂要求學生在完成課前準備工作后再參與課堂內的自主活動，課前準備工作材料通常包括音頻或者視頻講座，還有PPT、在線教程和電子書等。課內自主活動是翻轉課堂的重要環節，譬如解決疑惑、編寫代碼、設計任務或者討論，這營造了一個學生間互相協作的學習氛圍。眾多研究表明，學生間的交流活動可以促進學習，增強學生的信心，使枯燥的教學內容變得生動有趣。此外，課堂測驗也作為一種有效的手段被應用于課內教學中。制作翻轉課堂教學材料是一個挑戰性的工作，部分教育者將授課內容錄制為在線視頻，時長在15～30分鐘以內比較合適。

本文提出一種面向遙感專業課程的翻轉課堂模式，針對課前準備任務、在線知識傳遞、課內自主活動設計、構建小組任務等對不同的教學方法進行比較。初步討論結果顯示大部分學生能夠受益于翻轉課堂教學模式。

二、遙感翻轉課程介紹

本文針對四門課程進行翻轉課堂設計，這四門課程是遙感專業的傳統課程，見表1。

三、方法流程

課前知識傳播和課內活動的設計有很多種方法，本文提出一種時間流的學習方式，并對學生的課前預習提出要求。

（一）時間流

每周時間安排為：學生首先參與在線教育，然后參加課內小組活動，最后進行每周的編程實踐。在所有的翻轉課程中，學生都要參加諸如角色扮演、設計和批判、問題討論、實際問題解決等活動。含有編程內容的課程一般安排在實際問題解決前以便學生加深理解。

（二）課前準備工作

傳統課前預習中通常會布置一些閱讀任務，因為這些內容在課堂授課中會重復提及，所以學生可能不會去真正完成這些任務；然而在翻轉課堂中教師不會再重復授課，所以學生必須在課前做足準備工作。表1中列出了四門課程所需的準備工作。

（三）經驗總結

在進行深入討論前先讓學生實踐練習，這將使課堂活動討論中的概念變得具體化，更有實際意義。提供詳細的課程安排對新生很有幫助，可以跟蹤更多的課程。起初學生對于課堂討論前進行的專業訓練和活動表示擔心，按照本文提出的教學流程實施后，大家普遍消除了顧慮。

四、視頻教學

本文提出三種視頻指導的方法并對實施過程中的經驗進行總結。

（一）自制視頻

第一種方法是制作自己的視頻，這種方法最耗時間。微波遙感課程的在線課程比較少，所以只能自己錄制相關教學視頻。之前已經提及，在線視頻要求時間較短，重點突出，所以教師需要把講義轉換成簡潔有效的視頻。

（二）搜集編排視頻

搜集并編排已有的在線視頻是一種很好的方法。在計算機高級語言程序設計C++課程中，我們針對每一個知識點剪輯了很多在線視頻，這些視頻來源于優酷、youtube等網站，這些視頻時長5～35分鐘不等。一些額外的資源可以推薦學生自己課下去學習。學生需要對觀看的視頻進行評價，學生的評價能夠讓教師了解到他們對視頻的理解程度，是否感興趣。視頻評價通常要求學生每周提交一次。

（三）封裝MOOC

在遙感圖像處理課程中，在某學者的許可下對其的教學視頻進行封裝，學生可以在校園網內直接訪問，在此基礎上進行了知識點的補充。

五、課內活動

組織課內活動，傳授概念和技能是翻轉課堂的另一個重要環節。如何找到一種刺激學生主動性的方式是這個環節的重點。本文設計了兩種課內活動：小組實踐和靈活測試。

（一）結伴練習

和其他程序類課程相似，C++課程每周會有一次實習。學生通常會布置一些編輯或拓展類的程序，熟練之后則自己獨立構建整個程序。我們試用了很多方法將學生進行配對分組，每周隨機的或者按照性別更換搭檔，頻繁更換搭檔的目的是幫助學生間增進交流了解，并且能夠分配不同的工作扮演不同的角色。結對練習目前看來比較成功，能夠促進學生和不同搭檔協作共同完成任務。

（二）小組實踐活動

這些活動通常涉及學生練習設計和評估技能。例如，在C++課中，一兩個組員被要求扮演用戶，其他組員對其進行采訪。在遙感圖像處理課中，學生使用不同的技術來創建不同級別的原型。在C++課中，學生經常通過編寫偽代碼或者其他練習來實踐。在所有的課程中，我們強調協作和評價，這些活動通常在學生完成他們的作業后布置，在沒有教師監督下可以檢驗學生對于知識的掌握程度。

（三）靈活的測試

在翻轉課堂，教師通常利用測試來刺激學生做好課前準備工作。測試通常包括一些和視頻內容相關的選擇題。和問題實踐相比，測試能夠進一步加深概念知識。

六、學生反饋

學期末學生需要對課程質量進行評價，通常學生會對教師進行評定，教師卻不知道學生究竟學到了多少。翻轉課堂需要對學生對知識的掌握程度進行調研，于是學期末針對這幾門課一共對60名學生進行了調研。調研項目7項，每項滿分10分，調研結果見表2。大多數學生喜歡翻轉課堂，打分在8分以上。大多數項目收到贊成票，呈現出一致性。得分最高的是向其他人講解和在線視頻。大部分評論是積極的，并鼓勵學生親自參與。此外，學生表示需要用更多的實驗室時間來完成作業，一部分人不希望在實驗前進行測試。大部分學生給予了建設性的反饋，一小部分學生希望增加課堂內的講課量。雖然一開始對于減少課堂內的授課量表示擔心，但是到學期末，大部分學生的觀點都發生了轉變。

七、結論

本文提出了一種新的翻轉課堂教學模式：時間流結構、多種視頻資源和多種課內活動方法。課前通過視頻資源進行知識傳遞，課堂上進行結伴學習活動，課內測試幫助消除疑惑。實驗證明，大部分學生對這種模式表示認可。未來的研究方向：探索該方法對學生學習效果的影響，包括比較不同教學模式下學生的成績，通過后續課程的分析結果幫助我們探明這種方法對學生今后學術發展的作用。

參考文獻：

[1]金陵.“翻轉課堂”翻轉了什么？[J].中國信息技術教育，2012，（9）.

[2]盧強.翻轉課堂的冷思考：實證與反思[J].電化教育研究，2013，（8）.