操作系統翻轉課堂與傳統模式比較研究

于 紅，馮艷紅，林遠山，王 芳，黃 璐（大連海洋大學 信息工程學院，遼寧　大連　116023）

?

操作系統翻轉課堂與傳統模式比較研究

于 紅，馮艷紅，林遠山，王 芳，黃 璐
（大連海洋大學 信息工程學院，遼寧大連116023）

摘 要：從理論知識掌握、能力培養、學生評價等方面對操作系統課程中翻轉課堂教學模式與傳統教學模式進行比較研究，指出傳統教學模式在培養學生的歸納總結能力方面效果顯著，而翻轉課堂模式特別對培養學生的問題求解能力和問題分析能力成效顯著。

關鍵詞：翻轉課堂；操作系統；傳統教學模式

0　引　言

由于操作系統課程理論性強、概念及算法較多、知識抽象，需要采用合適的教學模式開展教學，對教師的教學和學生的學習都是很大的挑戰，如何搞好操作系統課程教學，提高教學效果引起學者們的廣泛關注[1-4]。是否可以將翻轉課堂教學模式[5-10]應用于操作系統課程教學？傳統教學模式和翻轉課堂教學模式在人才培養方面的差異是什么？這些問題都值得我們思考。

1　翻轉課堂教學模式概述

對于翻轉課堂的研究很多，但是目前還沒有一個翻轉課堂的通用定義。文獻[11]中給出翻轉課堂的定義，即傳統課堂上課內做的事情在翻轉課堂模式中要在課外做，反之亦然。這個定義過于簡單，其實翻轉課堂并不是簡單地把課內的事情拿到課外做，課外的事情拿到課內做，而是課堂內教師和學生地位的翻轉，傳統教學模式中教師主導課堂，學生被動接受知識；翻轉課堂模式中學生主導課堂，教師輔助學生學習；傳統教學模式學生在課堂內進行知識的學習，通過課后作業完成知識的內化，而翻轉課堂模式學生課前完成知識的學習，課堂內在教師的輔助下完成知識的內化。總而言之，如果把教學過程分為課前、課中、課后3個階段，教學過程中的角色包括教師和學生兩類角色，那么，兩種模式中教師和學生所要完成的基本任務變化不大，差異在于完成這些任務的次序和時間節點以及不同階段師生角色的變化。翻轉課堂模式學生由被動學習變為主動學習，教師則由課堂的主導者變為課堂教學的輔助者。

2　研究方法及過程

合理的研究方法要求研究環境是真實的、數據收集方法是可信的、數據分析方法是科學的。為保證研究結果的客觀性、可信性，筆者以大連海洋大學操作系統課程教學的真實授課環境為背景，收集課程教學中的真實數據，采用定量研究方法進行數據收集和分析。

2.1研究方案設計

最初設計的備選方案有3個。

方案1：采用準實驗設計方案的不相等試驗組控制組前后測準實驗設計[12-13]。2012屆學生（2014—2015學年第1學期修讀操作系統課程）為控制組，采用傳統教學；2013屆學生（2015—2016學年第1學期修讀操作系統課程）為試驗組，采用翻轉課堂教學。最后以兩組學生的單元測試、期中、期末考試成績的定量分析結果作為教學效果評價依據，以學生對課程認知調查問卷的定量分析結果作為學生對教學模式的主觀評價依據。

方案2：與方案1的設計方法相同，只是被測對象不同，以計算機2012—1班為控制組，采用傳統教學；計算機2012—2班為試驗組，采用翻轉課堂教學，評價依據同方案1。

方案3：采用基于教學內容的單組被試測試試驗設計。計算機2012級的全體學生均為被試學生，在操作系統課程中選擇8個單元教學內容，其中4個單元作為試驗單元，另外4個單元作為對照單元，每個試驗單元均有一個對應的、具有可比性的對照單元與之對應。最后以每個單元的單元測試成績的定量分析結果作為教學效果評價依據，以學生對課程認知調查問卷的定量分析結果作為學生對教學模式的主觀評價依據。

由于不同年級學生的入學成績有差異，兩屆學生的基礎、學習能力等也有較大差異，方案1不符合不相等試驗組控制組前后測準實驗設計中“只有當兩個組在考證問題上原有水平相接近時，才能進行該種準試驗研究”這一基本條件。同樣，由于計算機2012—1班和計算機2012—2班學生前4學期的平均成績、不及格率等差異較大，因此方案2也不符合不相等試驗組控制組前后測準實驗設計“只有當兩個組在考證問題上原有水平相接近時，才能進行該種準試驗研究”這一基本條件。在方案3中，由于采用單一組，因此不存在被試對象之間的差異。方案3通過比較同一組學生用不同的教學模式學習不同內容的學習效果，只要進行比較的內容難度相當、特點相近，就符合“只有當兩個組在考證問題上原有水平相接近時，才能進行該種準試驗研究”這一基本條件，因此只有方案3從理論上講是可行的。所采用的方案設計如下：

1）選取試驗內容。

為保證試驗結果的可信性，試驗單元和對照單元的內容類別相同，難度相當，考查的能力一樣，同時為了測試教學內容與教學模式的適應度，分別選擇了概念類和算法類教學內容。為了避免偶然性因素對試驗結果的影響，每類內容選擇兩個單元，試驗內容和對照內容各選4個單元，所選擇的教學內容見表1。

在表1中，同一組的兩個單元D1與S1、D2與S2、D3與S3、D4與S4對應，二者內容類別相同，考查的能力一樣，難度相當，因此具有可比性，從而保證試驗結果的可信度。

2）組織教學，收集數據。

為了保證教學的正常進行，按照課程教學大綱組織教學。在教學過程中，對表1中的8個知識單元分別按照表1約定的教學模式組織教學，并在每個單元教學結束后進行單元測驗，以收集定量分析數據。一方面，單元測驗可以考查學生學習的總體效果，據此對兩種教學模式進行比較；另一方面，單元測驗試卷可以分別考核學生的概念理解能力、問題分析能力、歸納總結能力、問題求解能力，從而全面、客觀地比較兩種教學模式在各種能力培養效果上的優劣。在學期結束后進行教學模式評價調查問卷，收集學生對教學模式的主觀評價數據，該問卷主要考查教學模式的人性化程度、滿足學生個性化學習需求程度、學生的課堂參與度、學生的課堂注意力集中度、學習知識的系統性、學生對教學模式認可度等無法通過單元測驗獲得的指標。

表1　操作系統教學模式比較研究試驗教學內容

3）數據分析。

采用統計的方法對收集到的數據進行定量分析，并在數據分析的基礎上得出結論，提出下一步工作計劃。

2.2研究過程

1）研究目的及內容。

定量研究的目的是通過對研究對象的定量分析得出一般性結果，揭示研究對象的一般規律；要客觀地評價兩種教學模式，需要揭示兩種教學模式的一般性結果，因此需要進行定量研究。本文主要通過對試驗單元和對比單元中對應內容的單元測試成績進行比較分析，得到兩種教學模式對每一類教學內容的適用性；通過分析問卷調查結果得出學生對兩種教學模式的認可度。

2）數據收集。

收集測試成績的目的是評價學生的學習效果。傳統教學模式的課后作業能起到鞏固知識的作用，也作為單元知識學習的一部分。因此，在每一個單元知識講解結束后，下一次課上進行上一單元內容的測驗，D1、S1、D4、S4的試卷題型為選擇題和填空題；D2、S2、D3、S3的試卷題型為選擇題和算法題，每張試卷的滿分均為100分。

調查問卷的目的是考查學生對兩種教學模式的接受程度，主要從人性化程度、滿足學生個性化學習需求程度、學生的課堂參與度、學生的課堂注意力集中度、學習知識的系統性、學生對教學模式認可度幾方面對學生進行調查。由于學生對兩種教學模式的評價并不是非黑即白的，而是對每一個指標都有一定的認可度。因此，問卷參考CUCEI五級量表進行設計[6]，每個指標都是按照從5（認可度最高）到1（認可度最低）的順序設置選項，如教學模式的人性化程度選項分別為：非常人性化（5分）、比較人性化（4分）、人性化（3分）、不太人性化（2分）、不人性化（1分）。每個指標的最后評價結果是計算所有學生對該指標的評價得分均值。考慮到學生在學習過程中對兩種教學模式的認識會有波動，因此在學期結束的時候做一次調查問卷能全面了解學生對兩種教學模式的評價。

3　研究結果

3.1單元測試成績分析

各個單元測試成績平均分如圖1所示，其中試驗單元采用翻轉課堂教學模式，對照單元采用傳統教學模式。從圖中可以看出，除了第1組外，其他各組中翻轉課堂教學模式的單元測試成績平均分均高于傳統教學模式，說明翻轉課堂教學模式的教學效果總體上優于傳統模式。圖2給出了各個單元測試成績的標準差。從圖中可以看出，翻轉課堂模式的標準差均高于傳統模式，說明翻轉課堂模式的測試成績兩極分化的情況比傳統模式嚴重。

圖1　單元測試成績均值比較

圖2　單元測試成績標準差比較

學生各種能力測試結果如圖3所示。從圖中可以看出，翻轉課堂模式學生的問題分析能力和問題求解能力強于傳統教學模式，而傳統教學模式學生的歸納總結能力要強于翻轉課堂模式，兩種模式學生的概念理解能力基本一致。

3.2調查問卷結果分析

單元測試的成績反映學生的學習效果，而調查問卷則反映學生對兩種教學模式的主觀態度，調查問卷數據的分析結果如圖4所示。從圖4可以看出，學生對翻轉課堂模式的人性化程度、滿足學生個性化學習需求程度、課堂參與度、課堂注意力集中度、教學模式認可度等方面的評價均高于傳統教學模式，但是對于學習知識的系統性評價則不如傳統教學模式，說明翻轉課堂模式缺乏系統的教學過程，使學生產生知識點零散、不夠系統的感受。

圖3　四種能力測試結果比較

圖4　學生對兩種教學模式的評價結果比較

4　結　語

無論采用哪種教學模式，都需要對該教學模式進行進一步研究，有針對性地解決存在的問題。對于翻轉課堂模式，一方面需要深入研究產生兩極分化的根本原因，并從根本上解決問題，使所有的學生都能從中受益；另一方面，需要精心設計教學過程，提高對學生歸納總結能力的培養，注重知識的系統性，使學生的能力得到全面提高。對于傳統教學模式，需要通過教學方法和教學手段的改革提高對學生分析問題和解決問題能力培養的效果。下一步的工作就是對兩種教學模式進行深入研究，提出適合于普通本科計算機專業操作系統課程教學的教學模式，努力提高計算機專業教學水平。

參考文獻：

[1] 袁紅麗, 李艷, 謝志英. 以計算思維為導向的計算機操作系統教學設計[J]. 計算機工程與科學, 2014, 36(增刊1): 205-207.

[2] 葛艷, 杜軍威, 江守寰, 等. “操作系統原理”層次化試驗教學環境的構建[J]. 實驗室研究與探索, 2012, 31(6): 59-61.

[3] 葉俊民, 李源, 周偉, 等. 操作系統原理理論與實踐課教學研究[J]. 實驗室技術與管理, 2010, 27(9): 171-173.

[4] 于紅, 何南, 馮艷紅, 等. 在操作系統課程教學中培養學生創新能力[J]. 計算機教育, 2010(6): 12-14.

[5] Bishop J L, Verleger M A. The fl ipped classroom: a survey of the research[C]// 120th ASEE Annual Conference and Exposition, Washington D C: ASEE Publications, 2013: 1-18.

[6] Bishop J L. A controlled study of the fl ipped classroom with numerical methods for engineers[D]. Utah: Utah State University, 2013: 41-53

[7] Katie Ash. Educators evaluate 'flipped classrooms' benefits and drawbacks seen in replacing lectures with on-demand video[J]. Education Week, 2012(10): 6-8.

[8] Bland L. Applying flip/inverted classroom model in electrical engineering to establish life-long learning[C]//Proceedings of the ASEE Annual Conference & Exposition, Washington D C: ASEE Publications, 2006.

[9] 何克抗. 從 “翻轉課堂” 的本質，看 “翻轉課堂” 在我國的未來發展[J]. 電化教育研究, 2014(7): 5-16.

[10] Bergmann J, Sams A. Remixing chemistry class[J]. Learning and Leading with Technology, 2008, 36(4): 24-27.

[11] Lage M J, Platt G J, Treglia M. Inverting the classroom:a gateway to creating an inclusive learning environment[J]. The Journal of Economic Education, 2000, 31(1): 30–43.

[12] 駱大森. 準實驗設計(一)[J]. 教育科研情況交流, 1984(3): 53–56.

[13] 駱大森. 準實驗設計＜續完＞[J]. 教育科研情況交流, 1984(6): 46–49.

（見習編輯：趙盼；編輯：宋文婷）

第一作者簡介：于紅，女，教授，研究方向為高等教育教學、數據庫、數據挖掘等，yuhong@dlou.edu.cn。

基金項目：遼寧省普通高等教育本科教學改革項目（UPRP20140492）。

中圖分類號：G642

文章編號：1672-5913(2016)04-0143-04