翻轉課堂教學模式在大學計算機基礎課程中的應用研究

袁紅麗+李艷+呂建紅+張晗

（軍械工程學院 信息工程系，河北 石家莊050003）

摘 要：針對大學計算機基礎課程的教學現狀，對比翻轉課堂和傳統課堂的不同，以大學計算機基礎課程中的枚舉法為教學設計案例，分別從學習目標分析、課前任務設計和課上任務設計3方面進行設計，說明課堂實施效果，最后指出翻轉課堂教學模式是一種具有研究價值的新型教學模式。

關鍵詞：翻轉課堂；傳統課堂；大學計算機基礎

1 大學計算機基礎課程的教學現狀

大學計算機基礎課程是為了培養學生的計算機認知能力，讓學生理解計算機是如何表達、處理、實現與用戶的交互，加強學生對計算機基礎知識的掌握，注重培養學生掌握獲得知識的方法，養成科學思維的習慣，提高學生的信息化素養。該課程是計算機專業課程的“大雜燴”，囊括了操作系統、信息表示、體系結構、數據結構、算法、數據庫等多門計算機課程的內容。目前，大學計算機基礎課程的主要教學方式仍然是傳統的以教師講授為主的教學模式。這種模式在實施過程中存在以下幾點不足。

（1）忽略學生個體之間的差異，不能滿足學生的個性化需求[1]。

大學計算機基礎課程是大一學生的第一門信息類課程，學生來自全國各地，由于地域性差異，學生的計算機基礎不同，在這種情況下，教師仍然按部就班地在相同時間內以相同方式講授相同的教學內容，這就難以滿足不同學生的需求，影響學生的學習興趣和積極性。

（2）理論性太強，實踐比較少，知識不能很好地內化。

大學計算機基礎課程是計算機專業5門課程的“大雜燴”，但課時卻只有40學時，教師很難在短時間內將這么多又廣又深的內容介紹給學生，部分內容可能還得由學生自學，而這就取決于學生學習的自主性。大部分學生感覺只是死記硬背了一堆概念，并不能夠理解這些概念，只是為了考試而學習該門課程，因此學習積極性、主動性比較差，不能夠學以致用。

（3）學生參與度低，課堂上不能激發學生探究和創新的熱情。

教師是知識的傳授者，他們在課堂上為了完成授課任務而趕進度，因此并不會注意到學生知識掌握情況之間的差異，對待學生的學習情況“一視同仁”，加之學生缺乏自主活動，很難激發學生探究和創新的熱情。

因此，在傳統授課模式下，大學計算機基礎課程不能為后續課程打下良好的基礎，迫切需要進行教學模式的改革。

2 翻轉課堂教學理念

1971年，聯合國教科文組織在一份關于世界性教育問題的報告中指出：未來的學校必須把教育的對象變成自己教育的主體。翻轉課堂的理念最早在2007年由美國科羅拉多州的兩位化學老師提出并應用于教學，取得了令人滿意的教學效果，隨后在國內外得到了廣泛的應用。翻轉課堂“課前傳授+課堂內化”的形式一改傳統課堂“課堂傳授+課后內化”的形式，把一些基本概念放在課前學習，給課上留下足夠多的時間開展生生討論和師生討論，使學生能對概念進行充分理解和深層加工，以達到知識內化的程度。

傳統課堂即老師在講臺上講，學生一邊聽一邊不斷記錄筆記，利用課下時間完成老師布置的作業和任務，這種形式從工業時代開始，幾百年沒有變過。這種形式對于所有學生來說，學習進度是一致的。長此以往，那些聽不懂課堂講授內容的學生，由于長期跟不上課程進度，逐漸產生消極情緒，對學習不自信，從而放棄該門課程的學習。從這點來看，翻轉課堂的好處是顯而易見的，能滿足不同層次學生個體的需求。翻轉課堂中，學生課前進行基礎概念的學習，學習能力差的學生可以根據自己的需要，反復觀看視頻，直到自己聽懂為止；學習能力強的學生可以很快學習完課前內容，并且去探究更深層次的應用。翻轉課堂的課上部分則進行生生討論和師生討論，成果展示部分將問題進行深度剖析，不僅能解答學生的疑惑，還能增強學生的學習自信心，激發學生探究和創新的熱情，成功完成學生知識的內化過程。

3 大學計算機基礎翻轉課堂教學設計案例

3.1 學習目標分析

我們選擇的教學內容是大學計算機基礎課程的枚舉法，旨在告訴學生計算機解決問題的思路與人解決問題的思路有什么不同，計算機為什么會傾向于用這種方法；有助于學生掌握計算機工作的特點以及提高用計算機解決問題的能力，培養學生的計算意識。

教師可參考大學計算機基礎的課程標準以及美國教育學家本杰明·布魯姆的目標分類法，制訂本部分的學習目標。本杰明·布魯姆將教育的目標從低到高分為識記、理解、分析、應用、評價和創造。其中，識記是指認識并記憶，這一層次所涉及的是具體知識或抽象知識的辨認；理解是對概念的領會，可以用自己的話將概念解釋清楚；應用是指運用某流程執行或實施；分析是指將資料分解成概念和碎片，整理出碎片間的關聯；評價是指通過核查和評論，在一定標準與規則指導下作出判斷；創造是指把多種元素集合在一起，形成一個連貫的或整體的功能。

大學計算機基礎課程的枚舉法部分要求學生掌握枚舉法的思想及思路，掌握枚舉法解決問題的方法，畫出用枚舉法解決某問題的思路流程圖，構建出枚舉法解決某問題思路的BYOB程序，給出流程圖并能夠根據所學枚舉法知識找出錯誤、總結枚舉法的特點。我們將該部分內容的知識點按照BLOOM分類法逐一分解并配以具體的活動，促使學生學習目標的實現，見表1。

3.2 課前任務設計

翻轉課堂教學模式下，教師的任務更加繁重[2]，教師除了要在課堂上為學生答疑解惑以外，還要為達到既定的教學目標而精心設計課前任務環節，這對課堂上是否實現真正的翻轉至關重要，因此，翻轉課堂對教師提出了更高的要求。

我們在設計枚舉法的翻轉課堂部分時，充分考慮教學目標的要求，為學生準備了充足的課前學習資料，不僅有教程或者參考書中關于枚舉法算法思想的一部分、算法的表示形式——流程圖的部分以及算法的三大結構，還準備了教學視頻，如從網上精選國防科技大學劉越老師《大學計算機基礎》關于枚舉法的教學視頻、電影《終結者2》中主人公破解密碼的視頻；此外，我們還根據枚舉法的應用場景，準備了關于密碼慘遭暴力破解的網頁；最后，我們還給學生留一個作業，用枚舉法解決實際問題：百錢買百雞。

完成課前任務后，有一部分學生反映“計算機怎么這么笨啊，一個一個試，太慢了”；大部分學生明白了枚舉法的思想，但是對于BYOB實現還不能完全掌握。針對學生存在的這些疑惑，我們設計了課堂的內容。

3.3 課上任務設計

課前任務設計雖然重要，并且視頻的質量直接影響學生學習的興趣和課堂活動，但是在整個翻轉課堂中，對學生最有益的改變并不是課前的學習，而是課堂中的學習[2]；因此，教師需要在掌握并分析學生課前任務學習情況的基礎上，對課上任務進行設計，讓學生在高質量有針對性的教學活動中完成知識的內化。

（1）開頭。

俗話說“興趣是最好的老師”，每位教師在講課的一開始都希望能迅速將學生的注意力吸引到自己所要講解的內容上，讓學生隨著自己的思路走；對此，教師可以采用很多方法，如放音樂、放視頻、講故事等，也就是知覺喚醒，努力讓學生產生好奇，注意也就產生了。我們制作一個有密碼的壓縮包，告知學生密碼是一個兩位數的數字組合，請學生破譯該密碼；學生很感興趣，爭先恐后地說著自己的解決方案，但是答案基本上是一個個試。這個案例很快就將學生的注意力吸引到課堂的主要內容——枚舉法上，并且讓學生知道枚舉法的具體應用場景。這種把新知識與學生的實際生活相關聯的方法，讓學生感覺學習該算法是有實用性的，與我們的實際生活息息相關，學生也會把知識記得更牢，學得更好。

（2）頭腦風暴。

在課堂中，為了讓學生的知識能夠很好地內化，我們安排學生4人一組，討論用枚舉法解決百錢買百雞的問題并畫出流程圖，制作BYOB程序。為了避免學生的討論偏離方向或者沒有針對性，我們給他們列舉出幾個問題，引導他們通過討論逐步解決每個問題。隨著討論的進一步擴展，學生們最終解決了所有問題，也掌握了枚舉法。在學生們的討論過程中，我們在每組都稍作停留，對各組遇到的問題進行針對性地點撥，順便解決學生課前學習反饋的問題。這樣學生在討論過程中，不僅可以解決自己心中的疑惑，還能夠逐步進行探索和創新。

學生討論完后，指派每個小組的學生展示學習成果。學生還可以對其他組的展示成果進行評價，該部分中，學生作品中存在的問題主要包括：①確定每個對象的取值范圍；②能畫一個變量循環的流程圖，但是不會畫兩個循環嵌套在一起的流程圖；③枚舉的思想是一一嘗試，直到最后一個可能的結果為止，所以輸出正確結果后，還應該繼續循環，這一塊最容易出錯，流程圖如圖1所示。

（3）新工具BYOB。

大學計算機基礎課程中有涉及算法的內容，但是大部分學生都沒有編程語言的基礎。為了讓學生掌握算法的精髓，又考慮到學生的實際情況，我們引入了BYOB。BYOB是一款MIT設計開發的簡易編程工具，該軟件采用模塊化編程環境，界面形象生動，使學生可以輕松快樂地繞過編程語言來編寫和實現算法，理解算法的內涵，培養計算思維能力。

從學生展示的BYOB學習成果來看，學生存在的問題有：①循環結束條件的表示，和的結合；②循環過程中，循環變量自增語句容易丟失；③最后結果的表示，該問題有多個結果，因此需要一個list來存儲，以及結果形式的表示，需要將文字和變量值連接，BYOB程序如圖2所示。

隨著課上活動的開展，學生在激烈的討論中完成學習任務，我們對表現好的小組進行表揚，告訴他們通過自己的努力，還是能夠很好地完成學習任務的，以培養學生的自信心，讓學生越來越愛學習這門課程。此外，我們對于學生容易出現的問題也一一進行點評，鼓勵學生再接再厲，在以后的學習過程中要避免出現同類問題。

4 翻轉課堂的評價

從課堂氣氛上來看，學生表現比較積極主動，不但都特別想將小組討論的成果展示出來，而且都愿意主動分析其他小組的展示成果，氣氛活潑，也沒有出現學生打瞌睡或開小差的情況。

從教師的感覺上來看，翻轉課堂上，對于教師的每個問題，學生都積極踴躍回答，感覺比傳統課堂上的積極性要高很多，因此教師授課心情也十分愉悅，對課堂教學效果非常滿意。

從學生的考試成績上來看，實施翻轉課堂教學模式的學生對本部分內容掌握得非常好，知識記憶時間長，真正實現了知識的內化，而且大部分學生能夠做到舉一反三。我們采用鑫e評網上評卷系統，該年級大學計算機基礎課程的考生共586個人，實驗班96個人，其中，枚舉法這個題目滿分為10分，從考試情況可以看到，全體學生的平均成績為6.17分，我們將該題目的成績分成5等，包括優秀：9～10分（包含9分）；良好：8～9分（包含8分）；中等：7～8分（包含7分）；及格：6～7分（包含6分）；不及格：6分以下。實驗班和普通班的考試成績對比見表2，可以看到，實施翻轉課堂教學模式的學生成績要明顯好于實施傳統課堂教學模式的學生。

5 結 語

通過在大學計算機基礎課程中采用新的教學模式——翻轉課堂的形式對枚舉法部分教學內容進行教學，我們深切感受到翻轉課堂以學生為主體的教學方法順應學生的認知規律，能夠很好地做到因材施教，能激發學生的探索和創造能力，是一個非常值得研究和探討的新型教學形式，值得在大學計算機基礎課程中嘗試應用。

第一作者簡介：袁紅麗，女，講師，研究方向為計算機應用， yuanhongli607@163.com。

參考文獻：

[1] 劉小晶， 鐘琦， 張劍平. 翻轉課堂模式在“數據結構”課程教學中的應用研究[J]. 中國電化教育， 2014 （8）： 105-110.

[2] 張金磊.“翻轉課堂”教學模式的關鍵因素探析[J]. 中國遠程教育， 2013 （10）： 59-64.

（編輯：宋文婷）