面向翻轉課堂的教學輔助系統研究與實現*

盧良進，鄭 民，吳海洪

（義烏工商職業技術學院，浙江 義烏322000）

面向翻轉課堂的教學輔助系統研究與實現*

盧良進，鄭 民，吳海洪

（義烏工商職業技術學院，浙江 義烏322000）

針對翻轉課堂教學模式，分析了采用教學輔助系統的必要性，提出了翻轉課堂教學輔助系統模型，實現了對視頻教學的自主學習監督、基于教考分離模式的測試題庫和課外的經驗交流論壇，并引入競爭激勵機制激發學習積極性。實踐表明，該系統為翻轉課堂提供了強有力的信息技術支持，對翻轉課堂教學的實施具有較大的實用和參考價值。

翻轉課堂；混合學習；教學輔助系統；競爭激勵機制

一、引言

在信息技術的推動下，計算機輔助教學技術得到了廣泛應用。我國高等學校當前的教學實踐中主要采用多媒體集中授課模式，教師事先根據教學目的和內容制作多媒體課件，學生在課堂上以通過教師講解和觀看多媒體課件進行學習。這種灌輸式的教學模式忽略了學生的主動性，使學生處于被動的接受狀態，教師的教學進度和學生的學習進度不能很好地保持同步，導致學生不能有效地實現知識的消化和接收，學習主動性和積極性很難得到發揮，嚴重影響了教學效果。

在行為主義、建構主義等學習理論的指導下，教育工作者開始嘗試創新教學模式，改變灌輸式教學模式為自主學習為主的翻轉課堂教學模式，翻轉課堂的理念被越來越多的教師和學生所接受并且開始引領教育教學改革的新浪潮。[1][2]在翻轉課堂模式中，課外的自主學習和交流成為學習的首要階段，因為是課外的，教師和學生之間的溝通和交流就顯得尤為必要，教學視頻和習題等資料需要方便地傳遞給學生，學生遇到疑難可以找到獲得幫助的平臺，并且教師要跟蹤和掌握學生的學習狀況，這些問題都需要信息技術的支持才能有效解決，因此，一個面向翻轉課堂的教學輔助系統成為實施翻轉課堂的一個前提條件。[3]

二、翻轉課堂概述

翻轉課堂，也稱為反轉教學，是指將課內聽講翻轉為課外視頻學習，把課外作業翻轉為課堂討論，形成“課外視頻學習，課內交流互動”的全新教學模式。[4]教師不再在上課時間講授課程內容，基礎知識的學習由學生在課外完成，課堂變成了討論問題和完成作業的場所，包括答疑解惑、深入探討等過程，從而取得更好的教學效果。翻轉課堂與自主性學習、混合性學習和探究性學習等教學模式在含義上有所重疊，其目的都是要發揮學生的主觀能動性，改變被動學習為主動學習，通過學生自己的努力來完成知識內化的過程。翻轉課堂首先在美國的中小學教育中得到應用，并在互聯網的推動下得以快速流行起來。[5]

翻轉課堂的教學流程如圖1所示，教師按教學計劃制定學習任務表，學習任務表按時間段列出每個學習階段需要觀看的視頻和完成的習題；學生觀看視頻和完成習題后，往往會產生很多疑問，為課堂的討論做準備；在課堂上，教師和學生都可以提出問題，并創建相應的學習環境，通過獨立探索或協作交流的方式解決問題；在課外，學生還可以在網上的討論交流區與教師和其他同學互動交流；階段性的學習完成后，通過系統中的測評模塊對學習成果進行檢驗。[6]

圖1 翻轉課堂教學流程

翻轉課堂通常具有以下特征：

（1）以教學視頻為核心，視頻短小精悍。類似微課教學，翻轉課堂也摒棄了傳統的廣播電視教學中的冗長單調的教學視頻模式，轉而采用圍繞一個特定的問題，具有較強的針對性視頻，視頻的時長也控制在學生的注意力比較集中的范圍內。通過視頻播放器的控制，可以實現暫停和回放等功能，方便學生的自主學習。

（2）重構學習流程。傳統的教學模式中教師在課堂上講授知識，學生在課后通過完成作業來完成知識內化。由于缺席、注意力不集中以及講授方式等諸多因素導致學生跟不上教學進度，使教學效果大打折扣。翻轉課堂將流程顛倒后，通過學生的自主學習和課堂的討論強化，學生的學習有了更強的主動性和針對性。[4]

（3）以學生的“學”為中心。在翻轉課堂模式下，學生可以掌握自己的學習過程，在遇到疑難點可以反復觀看教學視頻，可以根據自己的實際情況調整學習的投入和進度，接受能力較強的學生可以較快地完成任務而擁有更多可自由支配的時間，學生的主人翁意識得到充分發揮，這對學生來說是一個有效的激勵措施。翻轉課堂也強調了師生互動和生生互動的重要性，帶著問題的課堂討論變得更有成效，也培養了學生自主發現問題和解決問題的創新意識。

（4）網絡平臺成為不可缺少的教學載體。翻轉課堂中的視頻、作業、交流信息等都需要通過互聯網來存儲和傳遞，學生學習過程需要網絡來進行記錄和統計。資源的積累將成為課程的寶貴財富，對于后續的教學和提升教師教學能力方面將起到有力的促進作用。

三、系統模型

針對翻轉課堂實施的流程，設計了有針對性的教學輔助系統的模型，如圖2所示。該模型分為三個層次：數據層、業務層和表現層。

圖2 翻轉課堂教學輔助系統模型

數據層是各類基礎數據和教學資源的集合，基礎數據包括教師、學生和課程等信息，由系統管理員進行維護管理。數據層的教學資源包括以下幾方面。

（1）教學資料庫：包括教學計劃、教案、課件等資料；

（2）視頻資源庫：教師完成視頻錄制后，上傳到系統中，形成視頻資源庫；

（3）測試題庫：課程的測試題按章節、知識點進行組織，統一上傳到測試題庫，用于課前練習和測試模塊；

（4）經驗庫：日常師生交互中形成的常見問題解答等經驗資料匯總到經驗庫中；

（5）教學過程數據庫：學生觀看視頻、完成習題、參與互動的記錄寫入教學過程數據庫。

業務層按照翻轉課堂的各個階段，完成功能性業務的處理，圖中矩形的業務是由教師完成的，橢圓形的業務是由學生完成的。表現層用于顯示各類業務執行的結果和相關統計數據。教師根據統計數據掌握學生的學習進度和效果，并根據實際情況進行教學過程的優化。

四、系統實現

系統采用基于WEB的三層架構實現，這里對翻轉課堂中的幾個核心過程進行敘述。

1.視頻資源庫與課外自主學習

視頻是翻轉課堂的核心內容，是傳授知識的主要渠道。視頻的錄制主要有兩種方式：一種方式是教師在教室里上課，通過攝像機進行錄制；另一種方式是教師在電腦前上課，通過屏幕錄像軟件進行錄制。第二種方法實施方便，花費的成本相對較低，得到廣泛采用，當下非常流行的可汗學院的教學視頻就采用了第二種方式，取得了較好的效果。

視頻錄制完成后轉化為H.264標準的FLV流媒體格式，由教師按課程知識體系上傳到系統的教學資源庫中，并發布到學習任務表中。

學習任務表中有視頻和習題的鏈接，學生可以直接點鏈接進入學習。網上自主學習需要學生具備較強的自覺性，對于自覺性較差的學生，會想辦法投機取巧，比如，打開播放器觀看，但實際上卻在做別的事情。為適應網上自主學習，對觀看視頻的過程實施監督。[7]采用Flash自主開發了視頻播放器，并做了以下幾個方面改進：

（1）為保證學生看完視頻，在第一次播放時進度只能向后拖動，不能往前拖動。

（2）為支持多次觀看，系統會自動記憶上次播放的位置，打開播放器時自動跳轉到當前學生上次觀看的位置。每過一分鐘播放器會自動向系統提交當前播放位置。

（3）為防止打開視頻播放器但不實際觀看，系統自動檢測鼠標和鍵盤動作，如果超過3分鐘未檢測到任何動作，則播放器會暫停，直到點擊繼續播放按鈕后繼續播放。

（4）教師可在視頻播放的特定時間點，設置一個問題，在播放過程中，播放器會暫停并彈出問題，學生需要回答完問題后，才會繼續播放。問題一般與視頻中前面所講內容相關，學生回答問題的正確情況作為學習表現記錄在教學過程數據庫中。

2.測試題庫與教考分離

測試題為激發學習者思考和檢驗學習效果提供了很好的工具。系統中的測試主要包括三個部分：課前練習、階段測評和作業提交。課前練習指在觀看完視頻后，學生需要完成指定的練習題，在完成練習的過程中，會產生問題，以便在課堂中有針對性地進行交流學習。階段測評用于檢驗學生一段時間的學習成果，作業提交主要用于主觀類和作品類題目的提交和評分。每種測試的成績最終都將計入教學過程數據中，作為綜合評價的基礎數據。

由于目前主觀題的自動批閱還較難實現，系統對客觀題和主觀題采用兩種不同的處理策略：

（1）對于答案比較固定的客觀題，可以由系統自動判斷評分，測試結束后學生可以立即知道對和錯，并加以糾正；

（2）對于主觀題型，需要由教師進行手工批閱和評分，系統提供作業模塊完成相關功能。由教師布置作業，學生將完成的作業文件或作品提交到系統中，由教師下載批閱。

測試題按章節和知識點進行組織，同一知識點可以有多個對應的題目。每個題目都有參考答案和答題幫助信息，為增強學習效果，在完成練習或測評后，系統采用分步給出答案的方法，先給出答題的提示，如果學生在看完提示后還無法完成，再給出參考答案。[8]

在階段測評中，系統采用教考分離模式，教師的任務是添加和改進測試題庫，并指定抽題的章節、抽題的比例，測試試卷的生成和批閱全部由系統自動完成。由于采用隨機組卷的方式，每個學生的試卷都不相同，有利于實施公平公正的測評，避免了學生的猜題和押題的僥幸心理；另一方面，通過同專業教師的共同努力，通過不斷增加和完善試題，測試題庫將作為教學積累對提高教學效果和質量起到重要作用。

3.經驗庫和協作交流

系統為每個課程都開辟了一個在線的課程學習論壇，論壇針對在課外時間學生和教師之間以及學生之間的交流提供了平臺支持。

學生在觀看視頻中累積的疑問，以及在做練習時遇到的問題，都可以在論壇上交流，具有指導價值的精華帖子將被選為經驗加入到經驗庫中。經驗庫一方面幫助學生快速找到需要查找的信息，避免在大量信息中漫無目的搜索；另一方面，往屆學生的學習經驗也會在論壇中不斷積累，可以讓學生充分運用“他山之石”開闊眼界和思路。為鼓勵學生參與交流，并積極幫助他人，系統采用活動積分制。每個發表的帖子都有“是否有幫助”的打勾選項，由其他學生的打勾數據來決定帖子的積分。

4.競爭激勵機制

社會生產領域的實踐證明，引入市場競爭機制以后，人們明確了勞動的目的，其勞動積極性和效率有了空前提高。在教學領域通常采用排名和獎勵的方法來激發學生的學習積極性，但競爭機制在平時的教與學過程中未得到充分發揮。在翻轉課堂教學模式中，學生的大部分學習經歷都被系統捕捉和記錄，因此可以充分運用教學過程數據庫中的記錄來生成對學生的綜合評價：

綜合評分=視頻得分×α+習題得分×β+課堂表現分×γ+階段測評分×δ+作業得分×ε+活動積分×ζ

其中α、β和γ等參數是各個分項在總分中所占的比例，參數可以由教師自主設置。視頻、習題在添加時根據難易程度都已設置相應的分值，每完成一項都增加相應的分值；課堂表現積分由教師根據學生考勤、參與討論以及回答問題的積極性和正確程度給分；階段測評分由系統評卷后自動加分；作業分由教師手工評分；活動積分根據發帖數和其他學生給予的評價進行計分。

為方便比較，每個分值項的分值采用歸一化得分，針對綜合評分中的每個分項，歸一化得分的計算方式是按積分規則先計算當前班級每個學生的得分，某個學生的歸一化得分的計算公式為：歸一化得分=當前項得分×100/當前班級當前項的最高得分。

綜合評分按分值從高到低顯示在排行榜中，排行榜實現了學習成果的公開化，對優秀學生起到了表揚和鼓勵作用，同時對落后學生起到了督促和提醒的作用。學生在傳統的教學模式中經常會與學習優秀者進行對比，但由于沒有量化的進步考核方法，認為其不可能超越其他人，從而產生懶惰心理甚至惡性循環。在系統中，每個學習環節和習題的完成都會有相應的成績累加，每個問題的解決都會激發學生的成就感，激勵其繼續深入學習。實踐中發現學生對排行榜的有效性普遍比較認可。對于教師來說，排行榜一方面為教師提供了學生平時成績參考，減輕了工作量；另一方面使教學工作也更有目的性，可以針對落后學生進行個別輔導和幫助。

五、結語

翻轉課堂的教學模式適應了大眾化學習、個性化學習、隨時隨地學習和終生學習的要求，能有效彌補傳統教學模式的不足，為教育教學改革提供了新的思路。信息技術使翻轉課堂的實施更加方便有效，但是翻轉課堂不是用視頻教學來取代課堂教學，教師在翻轉課堂中還是全局的掌控者。系統從課外的自主學習到課內的師生交互，以及測試評價整個流程為教學提供支持，并采用了競爭機制激發學習積極性。系統中教學視頻的錄制采用的是第三方軟件，視頻的發布需要手工完成，需要研發更適合翻轉課堂和微課形式的視頻錄制軟件，以達到與教學系統的無縫銜接。系統現已用于大學計算機基礎和計算機信息管理專業的C#程序設計教學中，學生的學習主動性和積極性有了明顯提升，取得了良好的教學效果。

[1]Baker J.W.The"Classroom Flip":Using W eb Course Management Tools to Become the Guide by the Side[C]. The 11th International Conference on College Teaching and Learning,2000:9-17.

[2]Mary B.G.，Scott H.，Gina P.Enhancing Student Engagement Using the Flipped Classroom [J].Journal of Nutrition Education and Behavior,2015,47(1):109-114.

[3]曾貞.反轉教學的特征、實踐及問題[J].中國電化教育,2012(7):114-117.

[4]徐進.翻轉課堂在高職院校中的應用與思考[J].中國教育信息化,2014(12):27-30.

[5]張金磊,王穎,張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志,2012(4):46-51.

[6]鐘曉流,宋述強,焦麗珍.信息化環境中基于翻轉課堂理念的教學設計研究[J].開放教育研究,2013(1):58-64.

[7]閔宇鋒.網絡教學系統中的可視化學習監控機制[J].現代教育技術,2010(1):92-96.

[8]張新明,何文濤.支持翻轉課堂的網絡教學系統模型探究[J].現代教育技術,2013(8):3-20.

（編輯:王天鵬）

G434

A

1673-8454（2015）15-0083-04

義烏工商職業技術學院科研項目 “基于WEB的網絡化教學輔助平臺建設研究”(2014009)；義烏工商職業技術學院課堂教學改革項目“基于微課型案例的C#程序設計教學改革研究”(2013016)。