基于移動學習的光學課程翻轉課堂設計與實證研究

李玉強 張 麗 阿克木哈孜·馬力克

(伊犁師范學院物理科學與技術學院，新疆 伊寧 835000)

近年來，隨著信息技術的飛速發展和移動互聯技術的日漸成熟，MOOC(Massive Open Online Courses: 大規模開放在線課程)在我國發展迅猛，但由于課程完成率低，學習體驗缺失等問題使MOOC發展遇到了巨大的瓶頸。作為對MOOC的繼承和發展，由加州大學伯克利分校的阿曼德·福克斯教授提出的SPOC(Small Private Online Courses：小規模限制性在線課程)，所衍生的網絡在線學習和面對面課堂教學相結合的校園混合課程，因其契合班級授課的特點，業已成為全球高校教學改革的熱點研究問題之一，引起我國眾多高校、公司的關注[1-5]。《2017新媒體聯盟中國高等教育技術展望：地平線項目區域報告》中指出，在中國高等教育的教育技術發展方面，翻轉課堂、移動學習、創客空間和大規模開放在線課程被認為將在未來一年之內取得重要進展[6]。

本文以地處邊疆少數民族地區的伊犁師范學院所開設的“光學”本科課程進行的，基于移動學習的翻轉課堂教學設計和實證，結合超星爾雅平臺的統計數據和問卷調查，探討基于校本化的SPOC翻轉課堂在實際教學中的應用效果以及存在的問題及其應對策略；課堂教學改革設計與實踐中立足學情分析，在實現提高課堂教學效果的同時，積極采用有效手段和方法，實現專業理論基礎課與思想政治理論課的同向同行，形成協同效應，以期對后續的相關研究提供有益的參考。

1 基于爾雅平臺的翻轉課堂教學模式設計

基于超星爾雅平臺的翻轉課堂教學模式包括3個階段，即課前在線學習階段、課堂凝練討論階段以及課后鞏固拓展階段：課前在線學習階段依托互聯網在超星爾雅平臺上進行；課堂凝練討論階段按日常教學班級在教室進行；課后鞏固拓展階段主要包括課后的部分習題練習以及獨立或小組協作進行的知識拓展，具體教學設計見圖1所示。

圖1 基于超星爾雅平臺的翻轉課堂教學模式示意圖

1.1 課前在線學習階段

教師首先要立足學生的實際情況進行學情分析，再基于教學目標重構教學內容和教學策略，將自制的思維導圖、考核要求、教學課件、微課視頻、習題庫、小測驗、拓展資料及網絡鏈接等資源上傳至爾雅平臺，通過設定任務點的方式讓學生獨立或者小組協作的方式完成。學生在學習過程中產生的建議、困惑、體驗、心得等，可以在討論區發帖與同學和教師相互探討。教師在課前在線學習環節，可以通過查看視頻時長和反芻比，討論區熱點話題和學習困惑，以及章節測試知識點的答題統計等，精準研判學生的學習狀況，這有助于教師設計和調整課堂凝練討論階段中的相關教學內容和教學活動。

1.2 課堂凝練討論階段

課堂凝練討論階段的相關教學活動，按日常的教學班級為教學組織單位，師生面對面的在教室中進行，該階段主要包括以下5個模塊。第一，教師對學生在課前在線學習環節中的學習情況進行反饋，表揚做得好的同學，督促做得有待改進的同學，并對共性問題集中提煉和闡釋。第二，對在線學習環節所涉及的教學重點和難點，主要包括學生觀看視頻反芻比高的和用時多的；在線測試過程中出錯率高的；發帖討論環節所涉及知識點的熱點話題和困惑等，篩選后進行針對性的歸納和講解，讓學生更加深入的理解。第三，教師組織和引導學生以小組協作討論的方式，在教師解惑共性疑問和梳理章節重點的基礎上，對所涉及的教學內容進行深入討論，充分挖掘遺漏或未引起重視的知識點。第四，在教師引導或干預的基礎上，學生對知識點進行分析、歸納和總結，內化知識體系，提高對知識的掌握程度。第五，針對課堂活動實踐，教師對學生的課堂教學活動進行評價，并圍繞需拓展的知識點精心設計和安排課后學習任務。

1.3 課后鞏固拓展階段

課后鞏固拓展階段主要通過完成教師布置的課后作業進行。對于一門理科課程而言，書面的計算過程對知識的理解和把握具有不可替代的作用。因此，為鞏固和提高知識點為目的的課后作業要求以書面的方式提交；相關知識點拓展和遷移的作業，以個人或者小組協作的方式在爾雅平臺提交后，教師和學生互相評價。上述課后作業評價完畢后及時反饋給學生，學生根據反饋意見，可以對自己尚未完全理解和掌握的教學內容進行重復學習，不斷鞏固、內化和提高。

2 基于SPOC的校本化翻轉課堂教學實證

2.1 研究設計

2.1.1 研究目的

基于SPOC的翻轉課堂教學模式和傳統面對面課堂教學模式的實驗對比，探討適用于高校翻轉課堂教學模式及其反思。

2.1.2 研究方法

選取新疆自治區伊犁師范學院二年級應用物理學專業的一個教學班級，以班級為單位進行授課。其中，A組采用翻轉課堂的方式進行授課，該組學生人數為53人，其中男生30人，女生23人；選用上學期的教學班級(B組)作為對比數據，B組38人，其中男生14人，女生24人，采用傳統面對面課堂教學模式。兩組授課內容相同，授課教師相同。

本次實驗的教學內容為光學課程第三章“幾何光學的基本原理”，通過兩組學生對同一教學內容采用不同教學模式的學習效果進行對比，通過平臺數據分析、問卷發布問卷調查和抽樣訪談的方式進行統計分析。

2.1.3 研究程序

(1) A組。翻轉課堂教學模式：學習時間為4周，其中課堂面對面授課環節16節課；在線學習環節依據學生個人的課外時間獨立進行。教師每周發布一次在線學習任務和組織實施兩次對應的課堂面對面授課4課時。每個教學周的具體流程如下：第一步，根據導學案，學生閱讀課本或在線講義、課件等資料，觀看本課題組自制的微課視頻(一個教學周的教學內容平均有2～3個微課視頻，每個視頻時長為8～10分鐘)。第二步，完成在線測試(主要依據講義和視頻制作測試，每次測試5～10題)。第三步，在線生生/師生交流討論。第四步，面對面課堂授課，基于課前數據統計分析，由教師引導，對在線環節的共性疑問、重難點等開展講授或討論，并以獨立或小組合作的方式完成課后部分習題。第五步，課后鞏固拓展。

(2) B組。傳統面對面教學模式：學習時間為4周，課堂授課16節課，其中，理論講授12節，習題課2節，復習課2節。 理論講授的基本流程如下：第一步，根據授課計劃，學生依據教材預習相關章節。第二步，面對面課堂講授。第三步，課后完成作業并上交。

(3) 單元測試。在第五周采用統一試卷閉卷考核的方式進行。

(4) 問卷調查。以A組53名同學為研究對象，通過問卷星設計和發放調查問卷53份，回收53份，問卷有效率100%。

2.2 實驗結果

2.2.1 兩種教學模式的成績比較

運用SPSS 19.0軟件，對A、B兩組的單元測試成績進行統計分析。A組平均分68.57分，標準差15.509；B組平均分53.08分，標準差22.850。對A、B兩組樣本進行獨立樣本t檢驗，見表1。經F檢驗概率為0.003，小于顯著性標準0.05，兩組方差不齊性。再通過t檢驗，雙側t檢驗的概率小于0.05，表明基于SPOC翻轉課堂教學模式和傳統面對面教學模式的單元測試成績有顯著性差異。通過上述統計結果可以得出，從測試成績這一維度可以判定，基于SPOC翻轉課堂教學模式可以顯著提高班級的學習成績。

2.2.2 在線學習方式的接受度

對于本次參與翻轉課堂教學實驗的學生而言，基于SPOC的翻轉課堂是一種全新的學習方式，好奇性和新鮮感無疑加大了學生對該課程的喜愛程度，促進了成績的提高。通過調查問卷可以看出，大多數學生對翻轉課堂的實施持肯定態度，如圖2所示。

表1 兩組測試成績獨立樣本檢驗

圖2 基于SPOC的翻轉課堂能提高學生的學習興趣和促進學習調查統計

問卷中“基于SPOC的翻轉課堂教學模式能提高我的學習興趣”問題中，有28.3%同學完全同意，32.08%的同學比較同意，持否定態度的，即不太同意和完全不同意的約占11.32%。在“基于SPOC的翻轉課堂教學模式能促進我的學習”問題中，有32.08%的同學完全同意，33.96%的同學比較同意，持否定態度的，即不太同意和完全不同意的約占11.32%。分析學生認可翻轉課堂教學模式的原因，主要集中于在線環節的學習，通過該環節，學生可以預判哪些知識點掌握了，哪些知識點沒有掌握；在線學習環節存在的疑問，在接下來的面對面授課環節中可以集中注意力聽講，上課時比傳統授課模式更加專注，課堂氛圍活躍；在對某些相關知識點的初步認知基礎上，有些沒有深入考慮的問題當教師在面對面授課環節提出和講解時，更能激發學生的學習興趣和引發深層次的討論。

2.2.3 在線學習的主動性

在翻轉課堂的授課過程中，教師按照教學進度每周發布一次在線學習任務，學生在規定的時間段完成相應的在線學習任務后獲得相應的考核量化分數。學生登錄在線學習平臺的訪問次數如圖3所示，表現出在平時訪問量較少，而在規定的截止時間前訪問量劇增。訪問量的峰值不是固定出現在周末，而是依賴于教師規定的學習任務的網上提交截止時間。這表明，學生的學習動機并不是單一的獲取知識，而是為了完成任務來獲得相應的考核分數。

圖3 基于SPOC的翻轉課堂在線學習訪問統計(插圖是按時段的訪問比重)

從訪問的次數和預設的任務點來看，任務點的設定數目為20個，相應地訪問次數達到了3799次，每人平均每個任務點訪問3.58次，表現出在線學習環節 的“碎片化”學習方式。對于教師而言，通過后臺統計的任務點學習時長，可以獲取學生對相關知識點在學習認知上的難易程度，為面對面課堂授課環節的課堂設計和組織實施提供了依據。“碎片化”的學習方式是在線學習的顯著特征，后臺統計數據顯示，在線學習環節中有79.56%的學習時長是通過智能手機的方式登錄。問卷調查顯示，64.15%的同學認為外界原因導致在線學習的中斷，41.17%的學生認為微課視頻在學習的過程中容易走神，測試過程中遇到答錯的相關知識點，就需要回頭再看視頻。從一天中登錄的時間段來看相對比較分散，主要集中周末，以及日常上課時的中午和晚上非正式上課的休息時段，體現了學生在非課堂教學時間段對學習時間的自主管理和支配。

另外，在線學習階段的討論模塊效果不理想，主要表現在發帖回帖的數量少、質量低，主要發帖內容涉及的是相關知識點的簡單歸納和學習過程中有疑問的問題簡單羅列，有深度的能引起大家深入討論的有效發帖很少，對知識點的深度探討和反思的效果不理想，在線交流發帖的回復更多的是簡單地表示贊同或者反對，教學班級中僅有極個別的幾個同學會詳細闡釋和說明自己學習中的疑問，并能夠針對其他同學的疑問做出較為全面的解答。通過問卷調查發現，討論模塊交流不熱烈的主要原因有，69.81%的學生認為教師沒有規定討論主題，學生不知道交流討論什么；45.28%的同學認為自己更習慣面對面的學習交流方式，在討論區的發言班里同學都能看到，害怕自己提出的問題過于簡單而受到嘲笑；26.42%的同學認為在討論區發布的問題，老師和同學如果不及時回復解答，會影響自己的發帖心情。

2.2.4 面對面課堂教學效果

面對面課堂授課的教學內容是基于課前在線學習的數據統計和分析，由教師引導，對在線環節的共性疑問、重難點等開展講授等教學活動。教學實踐表明，傳統課堂所需2課時的教學內容，在面對面課堂講授中約需1課時即可完成對應的教學內容，其余1課時學生在教師引導下完成討論，或以獨立或小組合作的方式完成課后部分習題，這有效地減少了學生做課后作業的所花費的時間，受到了學生的歡迎。對特定知識點的學習，學生的認知基礎和情感準備決定著教學的效果。當教師在面對面課堂授課環節中引入和展示在線學習環節的統計數據和反饋信息，在此基礎上組織相應的教學內容時，學生會從情感上認為老師是在為我設計和實施授課，課堂授課過程中的注意力會明顯提高，授課環節的主動性和參與性明顯提高。

3 反思和建議

3.1 立足學生實際，優化教學設計

翻轉課堂的在線學習環節所呈現的教學資源對在線學習效果有著極其重要的影響，與此同時，學生在線學習效果又直接決定和影響著面對面課堂教學活動的組織和實施，因而，合理重構適宜所教學生認知能力和水平的在線學習環節，以及面對面課堂教學環節的教學內容和相應的呈現方式就顯得尤為重要。在線學習資源中的微課設計在秉承“短小精悍”原則的基礎上，要盡量減小微視頻的數量，能夠在最精簡的微視頻中提供課程所需的知識。實踐操作過程中，任課教師親手制作的包含任課教師音頻、視頻的微課，雖然制作內容和呈現方式不如“拿來”的網絡資源精致，但是卻更能引發學生的認同感，激發學習興趣，獲得令人滿意的學習效果。在面對面課堂授課環節中，要結合學生的學習實際，不能一味地組織學生討論，條條大路通羅馬，結合教學目標，采用多樣靈活的方式幫助學生理解和掌握相關知識為目的組織和實施相關教學。

3.2 基于學情分析，及時教學干預

教學干預作為一個約定成俗的概念包括一切對學習者產生影響的相關介入手段[7]。翻轉課堂的課前在線學習環節秉承了MOOC所強調的自主學習，但這種自主學習行為的學習效果必須能夠支撐后續面對面課堂授課環節，為了達到這一教學目標，就要求教師隨時要介入課前在線學習環節對自主學習過程進行隨時干預。這種在線干預的有效性、及時性與傳統課堂相比具有一定的差異性，教師無論采用班級干預還是個別干預的方式，都會對學生在線參與學習活動有明顯的促進作用[7,8]。任課教師通過在線平臺發布對某些同學學習情況的提醒信息，或者及時回復學生在線討論的相關有意義的、有深度的、能促使學生討論的話題，對學生本人和其他同學而言，都有很好的示范和促進作用，提升學生學習的積極性和主動性。對于一門課程的考核而言，適度地修改學生普遍關心關注的考試成績的計算方式，將在線學習環節的表現納入期末考試成績的計算中，無疑對完成在線學習環節的教學目標具有重要的促進作用。

3.3 圍繞個性教學，豐富互動方式

與傳統面對面課堂授課方式不同，翻轉課堂極大地提升了課堂教學的質量和效率，但對于長期接受傳統面對面課堂授課的學生而言，這種新的授課方式不是所有人都能很快的適應。在線的、公開的、全員可見可參與的話題討論方式有些同學并不適從，教師在課程設定的討論區答疑解惑時，除了要解決共性的、有價值的問題外，對那些看似與專業課程無關的情緒表達也要及時關注和溝通，尤其是面對面的溝通效果更好。超星爾雅平臺、微信、QQ、課間交流和面對面個體約談等方式，線上線下相結合，以促進生生交互、師生交互，豐富學習場景的交互性，激發內在的學習動機，提高學習質量。

3.4 貫徹高校思政工作精神，提升文化自信

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話中指出：“要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課程都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。”邊疆多民族地區光學課程翻轉課堂在實施的過程中，除了專業課程知識體系的傳授以外，還肩負著國家通用語言文字的普及、中國傳統科技文化成果以及中國現代科技成就突出成果的展示等責任。針對個別學生掌握國家通用語言文字的基礎相對較差的情況，無論是課前在線學習環節，還是面對面課堂授課環節，相關教學資源的呈現和課堂教學活動的組織都要用標準化、規范化的國家通用語言文字進行闡述，授課內容的闡釋盡可能使用簡單句或短句的形式予以呈現，語速適中、發音吐字清晰。在教學內容的延伸和拓展選擇上要有針對性，例如，在幾何光學部分介紹《墨經》關于小孔成像的記載，在望遠鏡章節引入“天眼”計劃的介紹，在現代光學中引入“墨子”號量子通信衛星等反映中國傳統科技和現代科技的突出成就，一方面拓寬學生視野，另一面提升大學生“文化自信”。

4 結語

翻轉課堂能夠有效地促進課堂教學效果，但這種全新的教學模式和學習方式的變革，不僅僅是高校和學生的事情，還關系到教育主管部門、學生家長、用人單位、新聞媒體等眾多社會媒體的觀念轉變[1]。SPOC實現了MOOC與面對面課堂教學的有機融合而大放異彩，而其具體的實施方式，教師可根據課程的性質、課程章節的構成、甚至是具體的某個知識點，采用形式多樣的方式靈活地組織和實施相應的面對面課堂教學，而不是一味地追求翻轉，追求學生進行討論歸納總結的課堂組織形式。如何從整體上認知并把握在線教育和傳統教育的發展規律，將信息化課程建設融入到日常的課堂教學，從整體上提升教學效果和課程質量，實現校際SPOC資源共享等問題，都值得進一步深入研究。