翻轉課堂在軟件類課程教學中的創新實踐探索

吳海霞 馬瑞敏 李慧玲

摘要：介紹了翻轉課堂的國內外發展現狀，概述了計算機專業教師團隊在一系列軟件類課程中開展基于項目案例驅動進行翻轉課堂嘗試的總體思路和實施過程，結合課程改革和教學改革的效果，給出應用型本科院校開展創新教學和提升教學質量的有效途徑。

關鍵詞：翻轉課堂；項目案例驅動；慕課；創新實踐

中圖分類號：TP301；G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）11-0170-02

1 背景

在計算機相關專業的課程體系中，軟件類課程群占近一半的比例，包括離散數學、匯編語言、高級語言程序設計（C/C++/JAVA/Python）、數據結構、算法設計與分析、軟件工程、操作系統、數據庫原理等核心主干課程，對學生的知識、技能、思維、方法、應用等綜合要求都較高，對后續專業發展也起到決定性作用。因此，有效的課堂教學對于學生的專業學習和發展十分重要。

本教學團隊在過去兩個學年中，采用基于項目案例驅動的教學思路，開展大膽的翻轉課堂嘗試，進行創新性地教學研究和實踐改革，不僅提升了師資團隊的能力和素養，還優化了課堂教學效果，提升了學生的專業水平和實踐能力。

2 翻轉課堂教學研究現狀

隨著BYOD和移動終端的普及，數字化成為青年學生的重要生活學習方式。各種社交平臺、微信小程序、APP移動應用工具愈發活躍和豐富，為遠程教育、在線MOOC、虛擬社區學習提供了技術平臺。

近年來，翻轉課堂和MOOC教學已在各國的高等教育和中等職業教育中逐漸推行。國內外出現了Coursera、edX、CMOOC、超星爾雅等多種課程形態和教育平臺，我國各類學校和教育機構也陸續開設新的教育服務產品及教學資源平臺，使傳統的課堂教學模式發生了改革，推動著教育的創新發展和高質發展。

由于翻轉課堂教學模式更適合學業內容廣深、思維活躍敏捷、自主性和適應性較強的大學生群體，所以在本科生和碩士研究生的專業課程中嘗試應用最多。

3 基于項目案例的教學模式

基于項目案例（PBL）的教學是廣受師生推崇的一種教學方法，特別受到應用型本科院校的高度重視，對計算機等工科專業的應用型人才培養起到較好的促進作用。

通過在翻轉課堂上實施項目案例教學，激勵學生明確學習目標、培養學習自覺、掌握科學有效的學習方法。以軟件類課程為例，該教學模式主要考慮以下幾方面的目標：兼顧數據結構、程序設計、算法分析等課程的知識要求、能力要求，完善相關案例和項目內容，構建立體化教學資源體系，包括講義、課件、視頻、微課、作業、題庫、項目、實驗集等。通過對學生的跟蹤測試和問卷調查，實現對翻轉課堂、項目案例教學等創新教學模式的有效運用和評價。

4 翻轉課堂教改思路和方案

4.1 翻轉課堂教學模式探索

翻轉課堂教學實踐主要有課堂實施、小組活動、項目實驗三個重要環節?；诖?，采用過程化考核方式，結合平時成績和實驗成績，以小組為單位評測，個人附加成績參考在團隊的參與度和專項表現加權考量。

課堂實施：在探索式創新初期，課堂翻轉的時間安排把握在40-60%之間，如開設17周共68課時的課程，創新模式的課時控制在25-40課時；每節課完全翻轉的時間不超三分之二，如學生自主講述交流約20分鐘，討論提問互動約10分鐘，教師點評或測試、強化輔導或答疑10分鐘，下節導學/實驗準備/項目布置10分鐘。

小組活動：根據班級人數分成若干個3-5人一組的團隊，各成員在課前自主完成資料查找、內容自學、研究討論、項目分工，通過團隊或小組等學習聯盟完成規劃、建模、分析、設計、實驗、調試、錄制、拓展等，達到自主學習和深化學習的目的，還會產生意外的靈感和收獲。

項目實驗：合理設置驗證型、設計型、綜合性實驗的比例。按照實驗大綱進度提前1-2周明確項目任務，各小組自行準備，課前一天提交實驗任務書，實驗過程中利用50分鐘完成基本實驗要求，20分鐘完善實驗報告，教師實時監控和巡視學生狀況，并適當指導設計和調試。與每組交流討論5-10分鐘并評價指導實驗任務書。最后，教師集體強調和總體評價，互動答疑10分鐘，預告下次教學內容和實驗項目，重點強調與本次實驗的關聯。

4.2 課程單元模塊的劃分

為便于項目案例的實施，按照課程單元進行模塊劃分或整合。以兩門主要的軟件類課程為例。

數據結構課程的主要模塊：

模塊A：數據結構類型之線性表：順序表、隊列、棧、廣義表、串、數組和矩陣；

模塊B：數據結構類型之非線性表：鏈表、圖、樹；

模塊C：數據結構基本應用：查找/索引、排序；

模塊D：數據結構高級應用：哈希專題、遍歷算法、離散數學建模等。

算法設計課程的主要模塊：

模塊A：算法理論之基礎部分：算法描述、性能評價、時空復雜度計算；

模塊B：算法理論之高級部分：算法優化理論、NP理論；

模塊C：簡單算法策略：蠻力法、分治法、動態規劃法、貪心法；

模塊D：中級算法策略：回溯法、分支限界；

模塊E：高級算法策略：隨機算法、近似算法、其他常用建模算法。

數據結構與算法設計有很多相同或相關的知識單元，可根據課時或學生接受情況進行案例融合和實驗整合。

4.3 多元評價機制和分類分層指導

建立多元教學評價機制，開展分層次的課外引導，激發學生研究精神和創新潛能。結合學生課前準備、課堂交流、互動表現、團隊合作、實驗思路與效果等過程性指標進行量化評價，以學生個體的進步和提升情況進行相對水平評價。

5 翻轉課堂項目實施

5.1 翻轉課堂的開展方式

主要圍繞四個方面進行翻轉課堂的實施推進：廣查文獻，研究現代教育教學理念和工程素質/能力培養；通過問卷調查對校內外教學模式、師生認可度、實踐效果進行動態檢測；通過個案研究，對參與受試班級和學生跟蹤觀察、記錄、分析。通過教育實踐研究，立足教學班級，通過創新教學前后學生學習的變化，尋求科學施教方案。

5.2 翻轉課堂的實施范圍

實施范圍為本校計算機系、數學系、電子信息與物理系、生物系等四個教學系部，覆蓋計算機科學與技術、網絡工程、大數據技術、信息與計算數學、光電物理等七個專業，對開設的《算法設計與分析》、《數據結構》、《高級程序設計》等課程中進行教改探索和創新實踐。每學期每名教師確定1-2個班級約100名左右學生為授課對象；

形成的實踐成果資料包括專題教學設計、實驗指導手冊、研究性學習報告。每學期組織1次算法設計和編程應用競賽活動，檢驗教學成果。

5.3 實施方案

在教學中開展翻轉課堂應當做到準備充分、設計嚴謹、實時監控、統籌兼顧、系統完整。

1）組建師資隊伍：學習現代教育教學理念、觀摩校外教學、客觀調研分析、明確目標任務；

2）制定階段方案：嚴格課題組的管理制度、規劃階段任務、列出具體時間表，明晰分工；

3）重新審視課程：構建課程學習思維導圖、繪制知識圖譜、幫助學生梳理知識架構和輪廓；

4）起草教學設計：對重要的模塊和章節，以“項目案例”為驅動，基于“翻轉課堂”形式進行教學設計的編制，并交流修改，模擬試用；

5）籌備課堂嘗試：對學生講解新教學的意義和目標，鼓勵學生積極參與，挑選積極性高、表現力強、基礎較好的同學優先組隊進行準備。做好鼓勵、指導和督促；

6）實踐創新模式：按既定方案進行開展，階段性組織觀摩、交流、總結、反思、改進；

7）搭建在線課程教育平臺：師生利用教育平臺或網盤下載課件、從專題網站下載視頻資料、在專業論壇上交流提問、知網數據庫下載主題論文、微課平臺上觀看示范教學、學習軟件工具編輯自制錄像。分類匯總后可形成資源庫，供后續學習及教學使用；

8）課外延伸：指導個別學生參加研究性學習、開放性實驗、創新項目應用、專業技能比賽；

9）匯集成果：根據階段進展撰寫分析報告、教學案例、實驗指導報告、心得體會等。

6 翻轉課堂實施效果和評價

翻轉課堂在軟件類課程教學中的創新實踐和探索，體現出以下特色和創新之處：

1）面向創新能力培養、工程素質教育的教學改革目標導向；

2）利用建構主義理念、翻轉式互動教學，發揮學生主體作用和教師主導作用，受學生歡迎；

3）以課程群為依托，便于連續實施和推廣，利于強化計算思維、專業素養和工程能力；

4）構建立體化教學資源體系，為師生教、學、研、練提供時空便利，學生學習更自主；

5）基于移動終端、社交平臺、虛擬學習社區進行E-Learning。

基于項目案例驅動方式實施翻轉課堂，實現了數據結構和算法課程在教學形式創新和教學效果上的優化。通過2-3個學期的創新學習和實踐，取得了多方面的成效。

1）教師綜合能力的提升。通過在多門課程中進行翻轉課堂的實踐探索，扭轉了任課教師拘謹而保守的教學理念。在多元資源構建過程中，切實提高了設計教學、編制微課、指導學生、科學研究的綜合能力。老師和學生都從課堂上得到解放，課前交互密切，課堂互動自然，趣味性和實用性凸顯。

2）學生的學習效果顯著。通過翻轉課堂的參與，學生自學能力增強，專業意識得以強化，個性得到張揚和展現，多維指標評測科學有效。學生真正樹立了“數據結構+算法=程序設計”的軟件開發思想，培養了計算思維。學生的學習能力和應用能力明顯增強。

3）人才培養效果彰顯。通過組建創新教學團隊，共同鉆研教學過程，提高導學督學水平，提升了學生的專業實踐能力，真正活學活用。在專業認證考試和學科競賽中取得較往年顯著的成果。顯然，非常有助于提高應用型人才培養質量，增強學生和學校的就業競爭力。

可見，翻轉課堂教學改革對教學質量的提升作用和總體效果顯著， 師生總體滿意，有待進一步推廣和優化。

7 結束語

創新開展翻轉課堂教學模式中仍有需要解決的關鍵問題：支撐教學軟環境的不斷優化；翻轉課堂案例的遷移策略，教學過程的精準管理和質量控制；項目化案例資源庫的構建、完善、運用、推廣；教和學多維評價機制的建立和實施。同時，在軟件資格認證考試和計算機等級考試指導實訓中可以嘗試，每期控制人數在20-40人，確保效果和質量。

在未來的改革實踐中，將繼續以課程群建設為依托，以學生的綜合應用能力培養為目標，利用“翻轉課堂”和“項目案例教學”的現代教育思想開展教學改革創新研究，推動應用型本科院校的優質人才培養。

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【通聯編輯：謝媛媛】