基于雙元分層教學的翻轉課堂教學模式設計與實踐

劉俊男+左方+時晴

摘 要：針對工程實踐類課程在開展翻轉課堂教學過程中存在的課上與課下協同問題，分析上機實踐課程教學的特點，提出雙元分層教學創新，介紹基于小組分層雙元的翻轉課堂模型設計方法和過程，說明在Linux系統管理與配置課程上實施翻轉課堂并結合分組多元分層模式的教學方法及教學效果。

關鍵詞：翻轉課堂；雙元分層；分組教學；教學改革

文章編號：1672-5913（2017）05-0069-05

中圖分類號：G642

1 背 景

Linux系統管理與配置是高校針對信息化時代開設的一門工程實踐類課程，其教學目的是使學生掌握Linux系統管理基礎，熟悉Linux服務器管理技能。目前傳統的講授教學模式已不能完全適應新形勢下Linux系統實踐課程教學，特別是大數據集群服務器應用所需要的自主學習、團隊協作、相互溝通等能力的培養。如何讓學生掌握企業所需的任職能力并在這個充滿競爭的社會中脫穎而出，是我們課程教學的出發點和最關心的問題。

翻轉課堂（flipped classroom或 inverted classroom）作為一種新的教學方式，可以讓學生更快、更好地進行自主學習。它興起于美國科羅拉多州落基山的“林地公園”高中，他們把結合實時講解和PPT演示的視頻上傳到網絡，讓學生在家中或課外觀看視頻，把課堂的時間節省出來進行面對面的討論和作業，強化學生對知識的消化吸收[1]。隨著慕課與微視頻的廣泛應用，翻轉課堂更加適用于現代計算機軟件編程的實踐教學。邁阿密大學計算機科學和系統分析系的3位教師在他們所教授的軟件工程、數據結構和程序設計基礎等課程中將“教師上課教授，學生課下作業”的教學方式進行反轉，通過65段幾分鐘到十幾分鐘的教學視頻、帶聲過濾的PPT演示文稿、各種軟件工程工具的截屏等素材變為引導者，學生也從接收者變為研究者[2]。課堂上學生可以組成團隊通過相互協作、討論共同解決問題，而教師可以在課堂上直接提供指導、回答問題或觀察學生的決策過程[3]。翻轉課堂的實施，帶來了課堂時間的增加，教師與學生有大量的時間進行增強性的課堂活動，如討論、實驗、互動和基于項目的學習[4]。

翻轉課堂廣泛采用的研討式、項目驅動式的教學模式與軟件開發類課程的強實踐性要求極為吻合，采用翻轉課堂的教學模式有利于提高軟件開發類課程的教學效果。如何根據Linux系統管理與配置教學特點，開展深入的實踐教學，充分調動學生課上、課下的學習積極性，需要我們針對現有教學模式做進一步改革。

2 基于小組分層雙元的翻轉課堂模型設計

2.1 小組分層雙元學習模式

小組分層是根據班級中學生的認知程度、知識基礎、 學習興趣等將學生劃分為多個小組開展教學的方法。這種教學方法立足于課程實踐項目案例，根據學生的興趣與特點，讓他們承擔軟件項目案例開發中不同的學習實踐任務，使他們依據自己的特長充分挖掘潛力，對應自己的學習情況制定不同的學習目標，最終達到更好地提高學習效果的目的。

雙元模式是翻轉課堂教學改進的關鍵，根據翻轉課堂的課上與課下兩個階段，分別采用兩種不同的教學主導元素，充分利用學習資源（網絡空間+微視頻），合理安排雙元（學生助教+教師）教學過程，激發學生的學習興趣，提高教學效果。如圖1所示，學生助教成為整個教學模式的核心與關鍵節點，課上不再“以教師為主”，而是 “以學生為主”，由“教中學”變為“學中教”，提高學生的自我學習能力，讓學生形成自主學習的習慣。

在翻轉課堂的小組雙元分層模式中，學生成為焦點，整體的教學計劃按照學生的項目學習進度靈活進行。教師負責整體的教學目標并在課上安排布置，學生助教協調小組成員在組長約定的時間內完成課下學習任務，并將課下學習與實踐產生的問題通過網絡與教師交流，教師匯總學生的薄弱知識點并通過課堂統一解答，從而幫助學生掌握知識點與技能。

2.2 小組分層雙元學習設計

早在2011年，杰姬·格斯丁構建了一個環形的翻轉課堂4階段模型，包括體驗參與（experiential engagement）、概念探索（concept 3xploration）、意義建構（meaning making）和展示應用（demonstration& application）。隨后，美國富蘭克林學院學者羅伯特·陶伯特在教學實踐的基礎上提出了翻轉課堂的系統結構，將教學實踐環節概括為課前和課中兩個階段：課前，學生學習課程視頻，然后完成有導向性的作業練習；課中，學生首先完成少量的測驗，然后通過解決問題來完成知識的內化，最后進行總結和反饋[5]。我們在借鑒眾多學者構建的學習模型基礎上，根據翻轉課堂的特點，結合傳統課程積累的教學經驗，將小組分層的雙元學習歸結為3個階段和3個節點，具體如圖2所示。

3個階段如下：

（1）課前階段。在此階段中，教師的主要工作為安排教學計劃、規劃教學任務、準備教學素材并上傳到網絡學習空間。此外，由于教師不熟悉學生的基本情況和聯系方式，所以需要聯系教務處選出學生助教。學生助教的主要職責是提前與教師溝通、了解開課內容和要求，并及時向學生傳達需要學習、掌握的知識內容、授課計劃、教學形式。學生可以與助教聯系，提前了解學習內容，調整學習狀態，在網絡學習空間查看教學任務、大綱等信息，通過咨詢平臺與教師進行溝通。

（2）課上階段。這個階段需要組員、組長與助教、教師共同參與。學生首先進行分組分層，然后按照教學安排案例實踐探究方式進行小組討論，小組內部進行具體分工。這樣，教師與學生可以按照教學案例有計劃地進行教學活動，學生也可以充分利用課上的學習時間，提高學習效率。

（3）課下階段。在此階段中，學生的時間是自由的，受自己支配，可以跳躍式學習，也可以反復學習。學生通過觀看教學視頻與小組成員討論項目進程，教師和組長通過引導和答疑，使學生明確學習目標，從而強化知識點，達到更好的教學效果。endprint

3個節點為：

（1）課前預習。所謂“溫故而知新”，學生結合網絡學習空間上的學習視頻與復習題進行上節課的復習工作，回顧知識點，同時提前預習下一章節的內容，根據所提出的問題把握學習重點。網絡學習空間可以充分地體現翻轉課堂中課下學習的創新性，提高學生在課下的學習積極性，同時也體現了大學中學習的個性化，還可以通過學習空間上的學習與答題情況來改進和優化之后的教學進程。

（2）課堂學習。課上的分層分組學習主要以探究式研討為主，每次上課教師都會布置一個新的學習主題，讓學生在學習的過程中發現問題。同時，為了避免課堂上出現教師主導的小組學習參與積極性低、小組內部協作與溝通意識差等問題，引入小組雙元分層模式，以學生組長為第二學習主導元素，組長配合教師負責小組成員的學習程度和進度。組長整體進行項目劃分，根據小組成員的不同學習情況進行分層并明確分工，如代碼、文檔、UI界面。每個分小組都有自己的任務，代碼組主要負責項目的功能實現，UI組負責美工設計，文檔組負責整體項目進度與流程。

（3）課下復習。在課下，組長靈活安排小組的學習時間，通過網絡學習空間的討論室，學生可以在宿舍和老師或組長進行問題討論，以求及時解決問題并提高學習效率。此外，通過教師定期留下的對應階段測試題檢驗自己的學習成果，在掌握所有基礎知識后，可以繼續通過擴充知識學習視頻與練習，進行相關知識的深入學習與實踐。在學習中遇到的問題可以先在小組內或小組間解決，如無法解決可以通過網絡學習空間上的留言板對疑難問題進行描述，由教師來留言解答或在之后的課上進行統一解答。

通過3個階段的3個節點，學生在課下學習教師準備的在線視頻資源并進行在線測試，合理運用網絡學習空間的學習案例和素材源碼等資源進行實踐練習，最后通過網絡答疑室進行互動討論。教師合理設計實驗題目，將總體的任務分配到每節課，根據學生的在線總體學習情況反饋，由助教和小組共同完成每次課上的任務。針對學生在開始階段的實際操作能力有些薄弱的問題，可根據整體教學安排，分階段、持續地實施教學計劃，最終完成課堂上的知識拓展與項目案例的小組協作式深入學習，以培養、提高學生的程序設計能力和分析、解決問題的能力[6]。

3 教學改革的實施與效果

3.1 教學改革的實施重點

1）教學視頻與資源制作。

為了更有效地開展翻轉課堂的教學，需突出教學微視頻短小精悍的特點，且每一個視頻要針對不同的特定問題[6]。首先，明確學生必須掌握的知識點以及視頻最終需要表現的內容、重要性和教學目標；其次，收集和創建視頻，應考慮不同學生和班級的差異，這是個性化教學的要求；最后，視頻的長度控制在學生注意力比較集中的時間范圍內，符合學生身心發展特征，特別是通過網絡發布的視頻，應具有暫停、回放等多種功能，可以由學生自由控制，有利于他們的自主學習，同時應配套對應的練習題和拓展訓練。

2）助教選擇與效果監控。

在翻轉課堂的小組雙元分層教學中，學生助教的選擇對教師來說是一個考驗。因為隨著學生對課程的不斷深入了解，助教要進行不同階段的教學視頻和教學安排，還要根據不同學生的接受程度及時與教師溝通，同時在課下對學生的自學效果進行監控，以便教師針對不同學生的情況安排下一步的學習計劃。因此，需要選取有責任心且有組織、溝通能力的同學擔任助教，以幫助教師進行教學活動的開展。從實踐經驗來看，助教可以從班干部中選取，他們的溝通、協商與解決問題能力一般比較好。我們在教學中使用了河南大學的Blackboard網絡學習空間，通過其中的在線答疑模塊與測試模塊進行階段性測試，及時掌控學生的學習狀況，實現效果監控。

3）任務劃分與交流討論。

由于翻轉課堂的小組雙元分層教學是一種新的教學方式，而學生之前接受的都是被動的講授式教學，這導致在上課初期有部分學生無法適應并融入學習，所以要盡快幫助學生適應新的教學方式。在學期開始的第一次課，需要詳細地給學生闡述清楚翻轉課堂的小組雙元分層教學的教學目的與開展方式，然后對學生進行小組劃分，選擇出助教與組長并進行各自的任務劃分，讓助教與組長協助學生了解并逐步接受新的教學方法，這樣才能提高學生在課上的學習效率，保證教學效果。

對于學生在學習中遇到的問題，主要采用小組間討論的方式來解決。由于每個學生的基礎知識、能力、思維都不同，實踐過程中遇到的問題也就不一樣。我們會定期組織一次小組交流，小組中的成員在課上相互交流、溝通經驗，各小組在課下進行問題交流，以求來解決組內無法解決的操作問題。

4）項目協作與考核。

隨著課程教學的進展，特別是課程中期開始開展項目案例實踐，依據每個任務組不同的進度與難度，開展小組協作式教學[7]。如編程實踐類課程，可以選取小組中學習能力強的同學負責具體的代碼實現，其他同學進行文檔與UI界面輔助工作。到課程后期，隨著項目實踐知識體系的擴大，學習進度可以變慢，以便開展對項目總結與實踐過程中出現問題的交流。在整個項目協作過程中，助教與組長輔助教師進行過程性考核。

5）評價考核機制。

鑒于過去以上機或期末卷面成績為主的應試教育評價機制不能有效地評測學生的團隊協作能力、實踐能力、創造能力、溝通能力的弊端，我們采用3級評測方法，具體為期末綜合考核（40%）、平時成績（40%，包括課堂作業、課堂案例、階段性測試、小組作業）、課堂參與（20%，包括課堂討論、教學實踐活動、考勤）3部分。

3.2 教學改革的評價效果

為了調研此次教學改革的評價效果，我們對實驗班的同學進行問卷調查，結果見表1。

調查結果顯示，大多數學生在課前預習花費的時間在1小時之內，有超過93%的學生對這種教學模式的效果表示認可，且大多數學生能夠快速地適應這種教學模式。

通過一學期的實踐，學生的出勤率基本上達到全勤，學習主動性明顯提高，最終考核的綜合成績全部在及格以上，其中94.5%的學生的成績集中在70～90分之間，成績段分布具體見表2。endprint

以上數據顯示，基于翻轉課堂的小組雙元分層的教學模式能夠提高學生的自主學習意識，學生在課下通過視頻主動學習課程知識點，在助教和組長的協助下積極參與課下討論，團隊協作與溝通能力顯著提升，教師能把更多精力放在課堂教學設計與探究式引導學習討論中，達到了預期的效果。

4 總 結

翻轉課堂結合分組多元分層的教學模式，通過sakai網絡空間輔助教學系統和傳智播客的“博學谷”網絡平臺，利用學生小組形成的自主學習環境，靈活調整學習進度，通過在實踐中發現并提出問題、自我研究、小組討論、師生互動、問題講解等步驟最終實現學生主導的自主學習模式。調查問卷的結果顯示，實行了翻轉課堂之后，學生們的學習積極性明顯提高，學習認真且積極討論老師布置的問題，形成了良好的學習氛圍，還在一定程度上解決了學生基礎知識薄弱與操作能力差的問題；助教和組長分工明確，幫助學生解決問題，幫助教師更好地了解學生的學習進度；教師也能夠利用課堂討論和答疑解決理論教學中的各種問題，提高教學效果。實踐證明，此教學模式特別適用于軟件開發類與上機實踐性課程的教學。

參考文獻：

[1] 趙呈領， 徐晶晶， 劉清堂. 基于微視頻資源的翻轉課堂教學模式設計與應用探究[J]. 現代教育技術， 2014（12）： 71-75.

[2] 邁阿密大學官網[EB/OL]. [2016-09-22].http：//miamioh.edu/.

[3] 何朝陽， 歐玉芳， 曹祁. 美國大學翻轉課堂教學模式的啟示[J]. 高等工程教育研究， 2014（2）： 148-152.

[4] 楊剛， 楊文正， 陳立. 十大“翻轉課堂”精彩案例[J]. 中小學信息技術教育， 2012（3）： 12-14.

[5] Bergmann J， Sams A. Flip your classroom： reach every student in every class every day[M]. NewYork： ISTE and ASCD， 2012： 13-19.

[6] 王覓， 賀斌， 祝智庭. 微視頻課程：演變、定位與應用領域[J]. 中國電化教育， 2014（10）： 71-75.

[7] 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.

（見習編輯：張 勛）endprint