基于ARCS動機模型的程序設計課程翻轉課堂教學設計
——以“遞歸函數”教學內容為例

郭艷燕,楊 軍

（1．煙臺大學 計算機與控制工程學院，山東 煙臺264005；2． 煙臺大學 文經學院，山東 煙臺 264005）

0 引 言

作為新型教學模式的翻轉課堂,是將傳統課堂教學環節中的知識傳授和內化拓展進行轉換。首先借助信息化平臺完成課前知識的線上傳授,隨后通過開展課堂的線上或線下參與式學習活動完成知識的內化,最后通過線上的課后作業、測試、任務或答疑討論實現知識的鞏固和拓展。根據2001新版布魯姆的認知領域教育目標分類,認知過程由低到高分為6個逐步遞進的層次:記憶(Remebering)、了解(Understanding)、應 用(Applying)、 分 析(Analyzing)、 評 價(Evaluating)和創造(Creating)。翻轉課堂包含課前、課堂和課后3個教學環節,每個教學環節與Bloom認知層次的對應關系以及各個實施環節所達到的教學目標如圖1所示。

圖1 新版Bloom認知目標與翻轉課堂實施環節、教學目標的對應關系

1 基于ARCS動機模型的翻轉課堂教學設計

學習動機是直接推動學習者學習的一種內部驅動力,是激勵和引導學習的一種需要,與學習者的學習興趣、學習需要、學習自信心以及學習期望滿足度等緊密相關[1]。ARCS動機模型是約翰·M ·科勒在實踐層面分析動機的生成機制,提出的一種能夠激發并維持學習者學習動機的模型,從注意(Attention)、相關(Relevance)、自信(Confidence)和滿意(Satisfaction)4個具有層次遞進又高度相關的方面為教師的教學設計提供策略指引。

翻轉課堂的設計實施者需要對教學環節、教學任務、教學活動等進行周密細致的設計,不斷激發和維持學生的學習動機,通過多樣化的知識呈現形式和豐富的參與式活動,驅動學生的內在靜態需求,促進學生主動學習,提高學習參與度,增強課程學習效果。翻轉課堂強調教師和學生在知識傳遞過程中的教學互動與共同參與,通過交互、學習反饋可以激發學生的學習動機。將ARCS動機模型引入課前學習任務設計和課堂教學活動設計中,如圖2所示。

2 程序設計課程翻轉課堂設計實例

遞歸思想在程序設計、數據結構、算法分析、人工智能等課程中都占據重要地位。在程序設計基礎課程中,遞歸思想是通過遞歸函數體現。以程序設計課程中的遞歸函數作為一堂翻轉課程的教學知識點,通過對學習內容、學習目標、學習者特征的分析,以ARCS動機模型為理論依據,提出激發和維持學習動機的教學策略,并立足于對教學原理本身的理解進行教學設計,設計框架如圖3所示。

學習內容要突出重點和難點,注重知識結構的關聯性,包括單節學習內容間的關聯、本課程內知識的關聯以及與其他課程之間的知識銜接,體現ARCS動機模型的“相關”。教學內容的呈現方式需多元化,使用不同類型的多媒體素材進行趣味化、準確化、清晰化的表達,體現ARCS動機模型的“注意”。

圖2 基于ARCS動機模型的翻轉課堂教學設計

圖3 翻轉課堂教學設計框架

翻轉課堂設計者需要基于整個課程體系目標對整體學習目標進行有效界定和劃分,實現單節學習目標的設計。多個學習目標之間的關聯性,學習目標與學習者需求的關聯性,是ARCS模型中“相關”在學習目標設計上的體現。單目標指向的明確性、表達的清晰性和多目標間的內在邏輯性,可以幫助學生對學習目標形成合理的預期,并逐步建立信心,體現ARCS動機模型中的“自信”[2]。

2.1 學習者特征

學習遞歸知識前,學生已具備普通函數的基本概念并已掌握循環控制結構。學生對于具有遞推關系的問題,雖然能用循環控制來解決,但是也對其他解決方案有求知欲,遞歸函數則是可以用來解決具有遞推關系問題的另一種解決方案。

2.2 學習內容

將遞歸思想和生活中的例子結合起來,通過學習遞歸函數的定義和使用來感受遞歸思想,并將以前未用遞歸函數實現的程序實例,使用遞歸函數實現。學習的重點是理解遞歸函數是什么以及定義遞歸函數時應關注的兩個方面,學習難點是如何使用遞歸思想分析問題以及什么樣的問題適合使用遞歸函數求解。

2.3 學習目標

根據學習者特征,設計合理的、難度不同的能夠滿足學習者需求的教學目標(見表1)。

表1 遞歸函數學習目標列表

2.4 課前教學設計

1)進行課前學習資料的選材、準備和制作,具體資料見表2。

表2 課前學習資料

微視頻是翻轉課堂課前知識傳授的重要載體。一堂翻轉課程的教學內容通常通過一系列既有獨立性、又有相關性的微視頻來表達。微視頻可以承載多樣化的教學活動,通過多種方式展示,如知識講解、實驗操作演示、多人討論、教師答疑等。為了在微視頻有限的時長內激發學生的學習興趣,使其自主、高效、持續性地學習,在對微視頻的設計上也需要借鑒ARCS模型[2]。

2)制訂循序漸進、由易到難的課前學習任務(見表3)。

表3 課前學習任務

3)基于ARCS動機模型,設計可以激發和維持學生學習動機的教學策略(見表4)。

表4 基于ARCS動機模型的教學策略

4)設計好課前任務與課堂教學活動的良好銜接,具體策略見表5。

表5 課前任務與課堂教學的銜接策略

2.5 課上任務設計

課堂活動流程設計(見表6)中,導入是興趣激發和關聯性產生的重要環節;檢測是學生課前任務完成情況的反饋,可以幫助學生認識到成功是靠自己的能力實現的,是努力的結果,更利于信心的保持;協作是翻轉課堂參與式活動的重要環節,不僅能激發學生的學習興趣,提升學習的主動性,而且通過采取豐富多變、難易程度不同的參與式活動(課堂提問、小組討論、頭腦風暴等),交替進行學生與教師間的互動以及學生間的交流互動,提高學生學習知識的參與度,增強其自信心和滿意度,有利于學習動機的維持。教師要善于在教學中不斷滿足學生的認知需求,如果一堂課設置了問題情境,就應該讓學生得到滿意的答案,主要發生在檢測、展示和小結環節。小結在教學結束時是非常重要的,不僅能讓學生的知識形成一個系統,更重要的是讓學生驗證在這堂課上的收獲[3]。

表6 課堂活動流程設計

2.6 課后教學活動設計

課后教學活動的設計用來實現學生知識鞏固和拓展的教學目標,包括鞏固和延伸學習內容的任務設計、用于學生自我評價的在線評測系統設計、實現查漏補缺的在線交互討論和答疑題目設計。

學以致用可以帶來內部滿足感,合理表揚和獎勵能夠帶來外部滿足感,合理的學生評價帶來積極的滿足感,這些都可以通過在線評測系統實現。在線評測包括內部評測與外部評測,內部評測可以評測出學習者對學習內容的掌握與應用程度,評測出學習者的能力通過階段性學習是否有提高,從而增強其自信心和滿足感;外部評測可以通過一些競賽活動,在維持學習動機的同時培養學生的評價和創造能力。

3 基于ARCS模型進行翻轉課堂教學設計時應注意的問題

(1)轉換傳統課堂中的師生角色,引發學生的注意。教師在翻轉課堂中充當學生學習的引導組織者、學習環境的搭建者、知識框架的構建者、學習情景的規劃者、學習任務的設計者、參與式活動的設計者、學習反饋的調查者等角色。學生在翻轉課堂中充當自主學習時間和進度的控制者、學習內容的選擇者、自主學習方式的實施者、知識的研究探索者、交互式活動的參與者等角色。學生角色的轉換,能夠更好地吸引學生的注意,激發學習動機。

(2)避免學習知識點的碎片化,加強知識的相關性。教學設計過程中要避免知識碎片化,不應該為追求知識點的短小精悍而忽略知識體系的連續性和完整性。一堂翻轉課堂知識點的設定應遵循知識內在的結構和傳遞規律[4],從有邏輯關聯的具有點線面特征的知識網絡中,分解得到知識樹,最后拆分得到知識節點。這樣確定的知識點是有序、有內在邏輯的,不僅有利于學習者知識體系的構建,而且有利于學習動機的激發。

(3)遵循因材施教,增強學生的自信和滿足感,避免人才培養的兩極分化。制訂學習目標時,不僅要符合Bloom認知規律,而且要充分考慮到學習者原有的知識能力水平,合理設置難度適當的學習目標和學習任務。教師應充分分析學習者特征,了解其學習情況和學習需求,尊重學生間的差異,接受學生學習能力、學習方式、學習效率的不同,通過對學生學習過程的監控、學習過程統計、及時的教學反饋和教學互動,幫助學生制訂符合自身的學習計劃、調整學習方法、正確歸因成功,增強學習的自信心和滿足感,以維持學習動機,保證學習的順利進行。

(4)健全和完善科學化、全面化的學生考核評價體系,提高學生的自信心和滿足感。合理公正的評價能夠給學生帶來學習的滿足感,有利于學習動機的維持,因此對學生學習的評價和考核,應重點關注學生的發展性評價和過程性考核,通過對學習過程的全程化考核,制訂多元化的評價標準并設置多樣化的考核方式,以此加強對Bloom認知模型中評價、創造高級認知能力的考核。

4 結 語

通過ARCS動機模型優化翻轉課堂的教學設計,能夠幫助教師構建科學、有效的教學全過程,引導學生積極參與教學活動中。通過設計教學策略,提高學習者的學習興趣和注意力,加強學習目標、學習內容與學習需求的相關性,能夠激發學生的學習動機。通過建立學生的自信心,體驗學習帶來的滿足感,能夠維持學生的學習動機,最終達到增強學生的自主探究能力和學習遷移能力、提高翻轉課堂教學質量的目的。

[1]謝幼如, 張惠顏, 吳利紅, 等. 基于ARCS的在線開放課程自組織學習模式研究[J]. 電化教育研究, 2017(7): 43-50.

[2]劉爽, 鄭燕林, 阮士桂. ARCS模型視角下微課程的設計研究[J]. 中國電化教育, 2015(2): 51-56.

[3]崔美玉. ARCS學習動機模型在課堂教學中的運用[J]. 延邊教育學院學報, 2007(5): 70-73.

[4]趙俊芳, 崔瑩. 翻轉課堂的內在意蘊及高校教學改革的未來走向[J]. 中國高教研究, 2016(6):105-110.