翻轉課堂在網絡直播課程中的教學設計和技術實現

（山東大學繼續教育學院 山東濟南 250000）

引言

隨著信息技術的發展，在線學習成為學習者獲取知識的重要方式和手段。我國網絡教育自2000年試點至今，為社會培養了大批應用型人才，但同時也面臨著學生群體數量大、教學質量難以保證的問題。如何在互聯網時代有效利用傳統課堂時間、滿足學生的個性化學習需求，已成為教育從業者普遍關注的問題。而翻轉課堂教學模式的出現，實現了在線學習與傳統課堂的高度融合，客服了傳統課堂灌輸式教學的不足，提高了學生學習的自主性。直播課堂的教學手段則解決了目前遠程教育學生群體數量大、面授教學難以實現覆蓋的窘境，大大提高了教育資源的受益面，實現了面授教學與遠程教學的優勢結合。目前，對于翻轉課堂的研究主要集中在線下面授課堂的教學設計和模型構建，直播課堂的使用基本只是將傳統課程進行了線上同步直播，而針對翻轉課堂模式的網絡直播課程的技術實現手段并沒有專門設計和研究，亟需遠程教育教學工作者關注和探討。

一、翻轉課堂與直播課程

英特爾（INTEL）全球教育總監Brian Gonzalez（2011）認為“顛倒的教室（‘翻轉課堂’的另一種表述）是指教育者賦予學生更多的自由，把知識傳授的過程放在教室外，讓學生選擇最適合自己的方式接受新知識，而把知識內化的過程放在教室內，以便同學之間、學生和教師之間有更多的溝通和交流。本文認為翻轉課堂是在信息化環境中，課程教師提供以教學視頻為主要形式的學習資源，學生在上課前完成對教學資源的觀看和學習，師生在課堂上共同完成作業答疑、協作探究和互動交流等活動的一種新型的教學模式。翻轉課堂的真正本質并不只是課前和課上教學順序的變化，它充分貫徹以學生為中心的教學理念，教學流程和要素都呈現出與傳統課堂不同的特點。學生不再只是知識的接受者，在課前自主學習教學資源，完成課前學習任務，課中參與互動和協作討論；課堂上教師不再只是知識傳授，而是為學生提供個性化的問題指導，進而將對問題的研究引向更深層次，實現知識的內化，并通過互動實現知識再生。

直播課程是將優質課堂利用衛星或地面網絡直播到需要的班級課堂，實現若干課堂的同步教學討論[2]。本文所講直播課程與之類似，認為直播課程是課堂講授+遠程直播相結合，以課堂講授和現場課堂互動為主、遠程互動為輔的教學技術手段，它通過媒體采編設備，將優質課堂教學活動等音視頻信號傳送至流媒體編碼器，壓縮成數據流，通過流媒體服務器經網絡傳送到接收端課堂，從而實現線下面授課堂的遠程同步直播。直播課程作為一種遠程實時的授課方式，它的現場緊迫感、即時互動性、資源共享性等特點，使得學生能夠最大限度的克服心里惰性，即時主動參與課堂學習和互動，并可通過直播后的剪輯和設計，形成視頻資源課件提供給學生，避免了直播時因設備故障、網絡不暢等問題導致的學習內容缺失。

二、翻轉課堂教學模式的直播課程教學設計

針對以上直播課程的可視、交互、共享的特點，綜合分析翻轉課堂教學模式的優勢和規律，本文認為翻轉課堂的教學模式與直播課堂的技術手段的結合，是實現網絡課程翻轉課堂的關鍵。本文根據近二十場次的直播教學，通過學生調研、學習評價數據分析，由教學實踐出發，從課前學習任務和直播課堂活動兩個階段構建了適用于網絡直播課程的翻轉課堂教學模式。

在該教學模式中，以學生為中心和充分利用現代信息技術是網絡直播課程翻轉課堂教學模式的兩條主線。在課前學習活動和直播課堂活動的設計中均貫徹以學生為中心的理念，在教學任務編寫、微課程制作、平臺交流活動及直播課堂協作活動中均以學生的具體情況為出發點，在充分了解學生的基礎上開展相關教學工作，為學生提供個性化的教學指導。同時，在整個教學過程中充分利用現代信息和媒體技術，如在課前學習活動中使用虛擬課程開發設備制作微課視頻，通過線上學習平臺將微課程和課前學習任務發布給學生進行學習并提交任務，在翻轉的直播課堂上通過直播設備和系統與分會場進行交流討論和交互協作等。

在課前學習活動階段，首先要進行微課程制作。微課程應遵循成人在職學生的身心發展規律和學習規律，將課程設計為微課的形式，時間長度控制在學生注意力較集中的范圍內（15分鐘以內為宜），且每段視頻內容設計集中到一個特定問題的知識點。接下來由教師制定課前學習任務。翻轉課堂課前學習活動階段并不同于傳統課堂的預習，二者最大的區別就在于翻轉課堂的課前學習是有任務設計的。學生帶著任務進行學習，能夠更好的引導學生積極思考，發現問題并帶到課堂上。將微課程和課前任務發布到教學平臺上，學生自主進行微課程學習，并完成學習任務，同時就遇到的問題在教學平臺社區交流的版塊進行討論，并將共性問題匯總，待課堂上進行集中學習。

在移動直播課堂學習活動階段，通過組織有效的課堂活動來實現主分會場所有學生知識內化過程中效益的最大化。首先對課前學習的內容進行提煉和梳理，提出課堂學習的重點和難點，并根據平臺上學生自學過程中的反饋，挖掘出難點及薄弱環節，確定課堂學習任務。接下來，以問題或任務為導向，設計出科學有效的課堂活動主題，在面授課堂（即主會場）上進行相關學習問題的解決。并且，通過直播交互系統開設多個視頻窗口，充分發揮教師對課堂的把控能力，引導分會場參與主會場的協作討論，針對學習問題或任務，讓主分會場學生主動參與協作學習和發言討論，共同完成學習任務。同時，在主分會場互動交流的過程中，教師應對互動內容和學生進行合理規劃安排，采取適當集中的原則，以便于音視頻采集和處理，形成相對優質的隨堂錄制課程資源。最后，主分會場通過視頻交互，共同進行問題或任務的成果互展，并進行教學評價和反饋。

三、翻轉課堂教學模式的直播課程技術實現

在翻轉課堂模式的網絡直播課程中，知識內化環節即課程直播的現場組織環節。在技術實現上，本文根據實際教學需求、采用目前較為先進的移動直播設備和直播教學系統，設計了支持翻轉課堂教學模式的直播課堂技術方案。

1.技術布局

在翻轉課堂模式下移動直播課堂的技術搭建環節，硬件層面首先依托于實體教室、配備三臺攝像機、導播切換臺以及PC端的直播推送平臺。三臺攝像機一臺布置在教室前端，用于拍攝教學過程中學生聽講及對教師提問的反饋情況；另兩臺攝像機布置在教室的后端，用來拍攝教室的整體環境和抓取教師的特寫鏡頭；三路音視頻信號同時接入導播切換臺中。此外教師端授課使用的文檔、PPT等教學媒體資源作為第四路信息源輸入到導播切換臺中，這樣依托切換臺連接PC端直播平臺，把授課過程推送給遠程學員。

在軟件層面，首先遠程學員利用智能手機下載直播平臺APP，通過輸入課程對應的秘鑰或掃描二維碼加入直播課堂中學習。同時，平臺集成智能交互學習系統，并根據身份不同分為教師端和學生端，教師端可以向遠程學員發送學習任務，學生端可以以音視頻或者文字的形式與教師一對一雙向互動交流，從而打破了時空的隔閡，使針對于遠程學員的翻轉課堂教學成為可能。

2.場景應用

在以上技術布局支持的教學組織中，教師首先可以與面授學生正常開展翻轉課堂教學活動，切換臺導播將授課過程產生的四路音視頻訊號根據教學情境選擇性推送，遠程學員通過直播平臺同步觀看，并與教師進行實時互動。這時依托智能交互學習平臺的準入機制，加入多個遠程教師端形成師資庫，構建“多師同臺”的授課情境。遠程教師作為現場教師的輔助可以共同指導和回答學員的問題，同時每一名遠程教師都可以把自己的學習資料投送到實體教室的大屏或多媒體顯示器上，也可以投送到每一名遠程學員的接收終端上，實現大范圍的資源共享。此外，遠程教師也可以與遠程學員點對點音視頻信號交互，學員自主選擇交流的教師目標，從而大大提高翻轉課堂效果和交互效率。

3.技術優勢

目前新一代的移動直播裝備突出了便捷化和易操作的特點，節約了人力物力且對環境要求較低。如云臺攝像機和切換臺可以采用無線信號傳輸，不再需要HDMI、SDI等線材物理連接；切換臺的多路訊號之間可以智能自動切換；設備的集成度增強使體積越來越小。另外新型智能學習平臺可以實現多點之間的自由交互，顯著提高了遠程教學中教室與學員的交互效率。

四、問題與展望

目前各院校、教育機構開辦的遠程教育中均存在生師比過大、學生學習興趣不高、難以開展切實有效的混合式教學的問題，而翻轉課堂的教學模式通過課前自主學習、課堂討論協作的知識內化過程，引導學生深入思考，學以致用；而直播課程在兼顧師生、生生互動的情況下，最大程度的解決了生師比過大、混合式教學難以開展的局面，對提高遠程教育教學質量具有重要的意義。但翻轉課堂模式的直播課程教學作為一種尚在實踐探討的教學組織形式，也還存在一些需要關注和解決的問題。

1.教學組織環節

首先，對教師業務水平要求較高。翻轉課堂將知識的傳授放在課前，而將課堂變成知識內化的過程，這就需要教師提前制定較為全面的知識框架，搭建完整的學習環境，設計科學合理的教學活動，并善于運用激勵措施和引導手段來提高學生的興趣和動力。同時，由于在課堂討論環節，學生往往是一種頭腦風暴式的發言，在討論課程問題進而構建新知識的過程中，討論內容往往超過當前課程所屬學科的知識范疇，對教師的知識儲備提出了挑戰。另外，直播課程需要最大限度的給收視課堂呈現好的收視效果，教師的普通話水平、講課節奏等都需要盡量標準和穩定。因此，該教學模式對教師的專業素養和教學能力均提出了更高要求。

第二，學生需具有較強的學習能力和素養。翻轉課堂要求學生在課前自主完成基礎知識的學習，學生必須有較強的自主學習能力和探究能力，以達到課堂學習活動的要求。另外，在課堂的知識內化環節，學生應深入思考，積極發言，同時在小組學習活動中應合作分享，具有良好的思考能力、表達能力和團結協作意識。最后，學生還需掌握一定的信息技術應用能力，能夠使用智能終端、掌握平臺操作進行學習。

2.技術實現環節

首先，直播教學系統功能應足夠支持翻轉課堂模式的直播課程。直播教學系統的基本功能應能實現4路高清流（教師影像、學生影像以及電腦教學課件音視頻）同步直播，為保證收視課堂觀看以及隨堂錄制課件的清晰度，直播系統視頻分辨率應滿足1080P。同時應支持多種教學互動，包括本教室互動、跨教室互動、跨校區互動等，本教室能夠收視遠程教室場景，并與遠程教室互動。另外，翻轉課堂為滿足跨學科知識的要求，直播系統應支持多路場外教師視頻接入。

第二，對網絡速度和穩定性要求較高。為保證收視課堂觀看流暢度，面授課堂處的網速應不低于10Mbps，否則將容易出現視頻信號卡頓。同時，為避免面授課堂網絡不穩定、故障等因素對直播課程的影響，應考慮配備流量足夠的無線網卡，并提前對設備、網絡狀況進行檢測，以保證直播課程順利進行。

第三，對直播現場技術人員工作能力要求較高，導播人員和攝像人員要有職業電視從業人員經驗。因翻轉課堂模式的特殊性，為保證收視效果，并避免由多名學生交替發言而導致的現場收聲音頻不統一的狀況，攝像機位的布置應根據現場情況進行統籌安排，每個機位安排專人負責，以在課堂討論過程中及時捕捉信號，保證收視效果。同時，技術人員應提前對教師和學生進行專門培訓和鏡頭指導（如提醒教師注意面對攝像機的眼神和手勢），并對整體直播課程的教學設計進行全盤了解，提前考慮可能出現的問題并做好預案。

翻轉課堂最大的特點是學習的主動性和知識的建構，直播課程的優勢則在于互動性和開放性。在教學實踐的過程中，應防止簡單的將直播技術引入課堂教學，應充分進行教學設計并發揮直播技術的優勢，在保證直播順利進行的前提下，將適用于成人在職遠程學習的教學策略和方法引入課堂，并將電視藝術表現手法與教學活動相結合，構建出符合成人學習規律的、能夠激發學生學習興趣并切實提高教學質量的教學組織形式。在今后的實踐中，將繼續開發虛擬背景拍攝制作手段，使直播課程呈現更加情境化的虛擬立體場景，能夠在成人在職遠程學習領域中實現更好的應用。

[1]Brian Gonzalez.“教育變革——全球趨勢和經驗”[R],2011

[2]趙建.構建網絡同步直播課堂,促進教育均衡發展[DB/OL].