基于SPOC的《線性代數》翻轉課堂教學模式探索與實踐

蘇牧羊　謝彥紅

摘 要：翻轉課堂作為一種新興的教學模式已席卷全球，以教學模式創新為主體的教學改革也迫在眉睫，沈陽化工大學的數學課程教學團隊采用了基于SPOC的翻轉課堂教學模式對《線性代數》課程進行了探索與實踐。文章結合國內外翻轉課堂的教學經驗，對此次教學實踐的可行性、實施過程、教學設計和教學經驗加以分析和總結，并對高校實施翻轉課堂提出了相應的建議，認為應該先試點再推廣、加強對教師的培訓、合理構建評價體系并且加強對網絡平臺和相關配套設施的建設等，為今后的進一步推廣提供參考。

關鍵詞：SPOC；翻轉課堂；線性代數；教學實踐

中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2018）16-0056-04

《線性代數》作為工科院校大學二年級普遍開設的一門重要的公共基礎課程，具有較強的邏輯性、抽象性和廣泛應用性，不僅能培養大學生的科學素養，同時可以作為基礎儲備知識在工程領域得以應用和發揮。隨著教育信息化的飛速發展，計算機、多媒體以及網絡的普及，傳統的教學模式受到了巨大的挑戰，亟需一場適應時代發展的教學改革。在這場教學改革中，教學模式的創新與發展是重中之重，改變以往定點授課、單向交流、以教師為中心的講授制教學，逐漸轉化為運用現代教學技術與手段的以學生為中心、以知識為導向的個性化探究型教學模式。

近些年來，MOOC（Massive Open Online Course，大型開放式網絡課程）以及SPOC（Small Private Online Course， 小型限制性在線課程） 的流行適時地為高校課堂帶來了一種新的教學理念和教學模式，而基于SPOC開展的翻轉課堂（Flipped Classroom）教學模式更是獲得了國內外教師和學生的廣泛認可。同時，教育部出臺了一系列重要文件來鼓勵國內高校開展在線開放課程的建設和應用[1]，創新校內、校際的課程共享與應用模式，提升創新人才的培養。因此，沈陽化工大學沿用了這種基于SPOC的翻轉課堂教學方式，對《線性代數》課程進行了有選擇性的試點。本文對此次教學實踐的先決條件、實施過程以及經驗成果進行分析和總結，為今后翻轉課堂的進一步推廣提供參考。

一、翻轉課堂的概念界定和國內外經驗

翻轉課堂作為一種新興的教學模式，主要是指在網絡信息技術的幫助下，學生通過在線收看由學校教師提供的教學視頻和在線測試完成課前自主學習，完成新知識的架構，而課堂上教師通過交流討論、課題探究等活動驗收學生的學習效果，并進行有針對性的指導，進而完善學生們的知識體系，加深學習效果[2]。

翻轉課堂最初是由兩名美國科羅拉多州林地公園高級中學的化學教師喬納森·伯爾曼（Jon Bergmann）和亞倫·薩姆斯（Aaron Sams）所采用，他們利用錄屏軟件將課件加以講解做成教學視頻上傳到網絡中，為那些因故缺課的學生錄做補習用，結果發現這種補課方式的效果顯著，遂在全校范圍內推廣，逐漸在社會上引起了關注[3]。可汗學院的創辦者——美國的薩爾曼·可汗將自己的教學視頻上傳到網絡上供大家在線學習，并同時提供了習題以便學習者自測[4]?？珊箤W院的翻轉課堂教學模式廣受好評，并被加拿大《環球郵報》評為“2011年影響課堂教學的重大技術變革”。2010年美國密歇根州的克林頓戴爾高中開始實施翻轉課堂，2011年美國明尼蘇達州的斯蒂爾沃特市石橋小學五年級班級也開始應用這種新的教學模式，均取得了不錯的教學效果。在中國，重慶江津聚奎中學的翻轉課堂實驗和江蘇省木瀆高級中學的“問題導向”自主學習系模式實驗，都是對這種新興教學模式的探究與推廣。

起初，翻轉課堂在高校范圍內應用較少，但事實上，高校學生的自主學習能力相對較強，思維能力和創新意識也較強，更適合進行翻轉教學。因此近年來，國內外的許多大學都開始積極推進翻轉課堂的應用。2013年，美國的數字教育中心曾對全美的高校教師進行了一項調查，結果顯示已有很多高校進行了翻轉教學的實踐，并且83%的教師反饋對教學效果有積極影響[5]。近幾年，我國高校也引入了很多相關理念和案例，在各教育戰線上也進行了不同程度上的教學實踐，在大學數學課程的教學范圍內也屢見不鮮，大部分教師認為學生能夠從翻轉課堂教學中獲益[6]。山東大學于2015年初在愛課程網上線了四門高等數學網絡課程，至今已有10所高校選用了該課程用于面向其校內的混合式教學，選課總人數已逾30萬人，借助慕課團隊的成果，山東大學在本校開設了4輪SPOC翻轉課堂的教學實踐，取得了顯著的效果。

二、翻轉課堂的優勢與挑戰

1.優勢

基于SPOC的翻轉課堂既是對學習流程的重構，又是對教學資源的革新[7]，與傳統教學模式相比有著獨特的教學魅力，它具有以下幾點優勢：

（1）線上教學微視頻有助于學生靈活安排學習時間

教師在制作網絡教學視頻時，會根據主題與知識點將課程分成若干小節，把每個教學視頻都控制在10-20分鐘，能夠避免學生觀看時因為時間太長而注意力下降，教學效果更好。微視頻也更有利于學生靈活調整自己的學習時間和學習地點，如果有聽不懂的地方還可以暫停、倒退、反復觀看。同時，網絡課程會提供試題庫，學生可以選擇性地進行測試，來檢驗自己的學習效果或者鞏固新學的知識。

（2）課堂討論有助于提高學生學習的積極性與參與度

傳統的教學模式下，教師一言堂式的教學容易抑制學生的學習動機和對知識掌握的深度，而課堂上的討論和互動能夠使得每一位學生都參與到教學中來，較之以往的課堂氣氛也更加自由和愉悅。此外，每位學生都有機會在課上提出自己的觀點，在課前已經習得基本知識的基礎上，發現自己的問題，進而在細節上更深入地探討，使得學生的參與度大大提高。

（3）探究式學習能夠增強學生的團隊協作能力與解決困難的能力[8]

團隊合作是翻轉課堂的一個重要的組成部分。通常情況下，課上討論與課下的作業及課題研究都是以小組為單位進行的，不僅能夠培養學生們的團隊協作能力，還能鍛煉他們的溝通能力和自主解決問題的能力。

（4）教師團隊能夠及時為學生提供個性化的指導

相對于傳統教學模式，翻轉課堂更關注學生個體的差異。SPOC網絡平臺能夠提供在線輔導，教師團隊會配備相應的助教在線上對學生進行輔導。學生在觀看教學視頻后有任何困惑的地方都能夠隨時隨地向教師或同伴尋求幫助，盡快地解決自己的問題，提高學習效率。

2.挑戰

翻轉課堂在帶來了更好的學習體驗的同時，也給學生與教師增添了諸多挑戰：

（1）對于學生的學習要求更高

學習是一件并不輕松的腦力勞動，需要高度的自覺性。翻轉課堂要求學生在課前自己進行網絡學習，在課外完成練習、作業及測試，是以學生為中心的相對更加自主的學習模式。對于部分目標不清晰、意志力薄弱的學生，在沒有教師的監督下，難以改變從小被“填鴨式”教學養成的被動習慣，很難合理地安排學習時間、制定學習計劃、積極主動地完成學習任務。因此，翻轉教學對于這部分學生的教學效果大打折扣。翻轉課堂也增添了學生的學習負擔，需要學生花費更多的時間來吸收知識和解決問題，教學軟件的不成熟和網絡的故障等有時也會耽誤學生的學習時間。

（2）增加了教師的教學負擔

對于教師來說，翻轉教學需要提前錄制教學視頻，根據教學內容開發教學軟件，還要花費時間精力去熟悉新的多媒體技術和手段。課前，個性化教學要求教師進行差異化備課；課上，翻轉教學是以問題為導向的教學模式，學生可能會提出各種各樣的問題，這就需要教師具備扎實的基本知識以及靈活的應變能力，對教師的專業技能提出了更高的要求；課下，教師還需要通過網絡進行答疑等等。工作量的加大與產出的不確定性無形中給教師帶來了負擔。

三、基于SPOC的《線性代數》翻轉課堂試點教學

1.可行性分析

（1）技術手段的完全支持

近年來，互聯網的普及以及計算機技術在教育領域的廣泛應用，使得翻轉課堂在高校的實施變成現實。學校配有設施充足的機房供進行翻轉教學的學生們免費使用；學生寢室全部具有網絡連接的入口，學生可以選擇在寢室進行自由學習；同時學校已經達到了無線網絡的全覆蓋，通過手機App在校園的每個角落均可以觀看教學視頻和使用其他教學資源。以上技術手段的支持，使得學生可以更加靈活地安排時間來完成翻轉課堂的學習任務。

（2）課程選擇的合理性

理科（技術類）課程相對于文史類課程更適合翻轉，因為文史類課程更需要學生近距離感受教師的語言魅力，并且知識點并不集中，教師在上課時有極大的發揮余地，不適合錄成一致的網絡視頻。因此，沈陽化工大學的教學團隊選擇《線性代數》進行翻轉教學的試點。

（3）學生選擇的合理性

沈陽化工大學此次選擇材料優創班級進行試點，這個班級的學生是通過入學選拔成績較好的群體，相對于其他學生能更快地適應新的教學模式，應對新的挑戰。高校學生相對中小學生更加具有學習的自覺性和學習熱情，也有更好的組織能力、創新能力、溝通能力和團隊協作能力，能夠更好地與教師和同學進行交流和探討。

2.資源平臺的構建

沈陽化工大學的《線性代數》翻轉課堂的實施依托于超星爾雅教學平臺，該平臺致力于以課程資源系統完整和適應網絡傳播為基本要求，實現課程資源的最大共享，向高校學生和社會學習者提供優質的課程教育資源服務。學校的《線性代數》教學團隊首先在超星工作人員的協助下錄制教學視頻，其次在平臺上上傳教學視頻、教學課件、知識點總結、章節測驗以及試題題庫等一系列資源，然后由教師導入所授班級的學生名單生成學生賬號，通知學生通過電腦網頁或移動客戶端登錄自己的賬號進行學習。教師可以通過教師賬號對學生的學習進度進行有效監督，也可以在系統中發布作業、測試等。同時，平臺提供了討論區供學生和教師進行溝通。

3.《線性代數》翻轉課堂的教學設計

（1）教學過程

沈陽化工大學作為工科院校，所開設的《線性代數》課程共32學時，此次試點每周2課時，共16周。教學內容主要包括：行列式、矩陣、矩陣的秩與線性方程組、向量空間、特征值問題與二次型以及線性代數的MATLAB應用。

①課前準備

任課教師在課前做了大量的準備工作，包括課程內容分析、學習目標分析、學生特征分析、課前任務設計（發布導學方案）等。具體來說：課程內容分析類似于傳統意義上的備課過程，任課教師提前熟悉所有知識點；學習目標分析是指確定學生在學習階段結束后應該達到的水平和應有的能力，有利于對教學的控制和評價；學生特征分析是指以所授班級學生的專業基礎來說，作為《線性代數》的初學者容易缺乏的理論基礎及容易出現的理解錯誤和計算錯誤等，對課堂上學生可能提出的問題進行預估，并做好相應的考察和解決方案；課前任務設計主要是指在課前發布導學方案，導學方案的主要作用是對教學視頻的內容（平均一周3-4個視頻）進行簡要的介紹，告知學生本節課的學習任務、學習進度、方法技巧、重點難點等，并提前發布習題，以便對學生進行評定。

②課堂教學

翻轉課堂教學是以學生為中心的教學模式。課堂上，學生要講述對本節學習內容的理解，對自己掌握的內容進行詳解，對自己困惑的地方提出問題。任課教師則根據學生的課堂情況和習題完成的情況進行有針對性的輔導，對學生理解錯誤的地方進行糾正，對遺漏的內容進行補充，對他們理解不充分的地方向更深更廣的方向展開。任課教師還會提出一些有挑戰性的問題或是應用性的問題讓學生們分組討論，試點班級共20人，以4個人為一組進行小組討論，組員間在課下也可以進行組間討論和互幫互助。在課堂教學過程中，教師對課堂節奏的把握非常重要，判斷對哪些共性的問題進行集中講解，而對那些簡單的、個別的問題進行課下一對一講解，使得學生的困惑得到充分的解答。

③在線輔導與考察

為了減輕任課教師的負擔，在線輔導由一位助課教師協助主講教師來完成。助課教師可以登錄自己的賬戶在線監督學生觀看視頻的完成度，并在學生有問題的時候進行在線答疑。學生可以通過網絡教學平臺的自帶討論區或是QQ群上傳文字和圖片來表達問題，教師會及時地給予答復。助課教師還負責批改學生的作業，并考察學生的學習情況，包括學生答疑、作業中出現的問題、學生對知識點的掌握程度，將其反饋給主講教師，以便下次上課時據此作出課程內容和進度的調整。

（2）考核辦法

翻轉課堂的學生成績評定不同于傳統教學模式，重視過程性評價與發展性評價，并兼顧結果性評價。這種考核方式更能真實客觀地反映學生的學習能力和學習水平?！毒€性代數》翻轉課堂的總成績由6部分（見表1）構成，考核方式中平時表現與最后期末考試的成果驗收各占50%。

四、總結與建議

通過一學期的教學實踐，學生們切實體會到了翻轉課堂的魅力與優勢，他們表現出來的學習積極性很高，不僅增強了自主學習的能力，還拉近了與教師之間的距離，為以后的繼續學習和科研創新打下基礎。但同時這次教學實踐也反映出一些問題，比如，一般的成績呈正態分布的情況，即中位成績較多，兩端成績較少，但試點班20位學生的總成績分布稍顯反常，出現低分和高分的獲得者較多而中間分數較少的情況，這說明翻轉課堂極易加重“馬太效應”，即這種教學方式更適合于本來就學習態度好、學習成績優秀的學生，而學習自主性差、基礎薄弱的學生會感到學習過程越發困難，使得強者愈強、弱者愈弱。因此，結合此次翻轉教學實踐的經驗，對高校進行翻轉課堂的應用與推廣提出以下幾方面的建議：

1.先試點再推廣

由于高校的信息技術配置水平不一、教師的教學素養差異以及學生的接受度不同等，翻轉課堂這種新型的教學模式需要進行差異化的宏觀設計。因此建議高校先在某一課程或某一班級進行翻轉課堂教學試點，在接受學生反饋、總結教學經驗、評價教學效果后，確定本校確實具備實行翻轉教學的各方面條件，再制定合適的教學方案，推廣到全學科或全年級使用。推廣時要加強宣傳力度，促進教師和學生們的觀念轉變。

2.加強對授課教師的培訓

翻轉課堂中教師扮演著重要的角色，授課教師不僅需要提前做好大量的準備工作，還要有扎實的基本功以應對課堂的各種突發問題，這就對授課教師的教學技能提出了較高的要求。同時，翻轉教學需要師生借助網絡平臺進行信息傳遞，授課教師必須熟悉各種新媒體手段。因此，學校在實施翻轉教學改革前，需要對授課教師的教學水平加以測試和培訓，并聘請專業人員對授課教師，尤其是一些年紀大的教師進行網絡平臺使用方法的輔導。

3.合理構建評價體系

為了促進高校翻轉課堂的深入發展，避免事倍功半，對翻轉課堂的教學效果評價具有及其重要的價值。因其教學流程、教學方式和教學結構均與傳統的教學方式有顯著差異，傳統課堂的教學評價方式不再適用，亟需構建翻轉課堂的教學效果多元化評價體系。翻轉課堂的評價指標應綜合考慮學習過程和學習效果，突出發展性評價、強調過程性評價、體現表現性評價，科學評定學生的學習能力與學業水平[9]。

4.加強網絡平臺和相關配套設施的建設

基于SPOC的翻轉課堂是依托于網絡技術平臺的教學方式，完備的網絡教學平臺是做好翻轉教學的關鍵。網絡平臺的構建不僅包括教師參與下的模塊設計、視頻錄制、題庫編寫、提供參考資料等多方面的內容，還包括構建完善的、個性化的溝通渠道。比如，除了公開的討論區外，添加便捷實用個人賬戶私信功能，避免學生因為不敢公開問問題而放棄請教。學校還應重視相關網絡配套設施的建設，為翻轉教學提供保障，確保學生可以隨時隨地方便地進行網絡學習。

參考文獻：

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[8]Elizabeth M..5 Reasons Flipped Classroom Wor[J].University Business，2012（11）： 26-29.

[9]蔣立兵，陳佑清.翻轉課堂教學質量評價體系的構建[J].現代教育技術，2016，26（11）：60-66.

（編輯：李曉萍）