基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的混合教學(xué)改革實(shí)踐與研究

劉鐵

(安康學(xué)院 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院,數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)研究所, 安康 725000)

0 引言

身處信息時(shí)代不能不說(shuō)是一種幸運(yùn)，“互聯(lián)網(wǎng)+”為幾乎一切問(wèn)題提供了新的解決方案，課堂教學(xué)也不例外[1]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的現(xiàn)代信息技術(shù)在地方高校轉(zhuǎn)型過(guò)程中不斷地推進(jìn)教與學(xué)的變革[2]。越來(lái)越多的教育者意識(shí)到，基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的混合教學(xué)改革對(duì)于解決目前的課堂教學(xué)質(zhì)量持續(xù)下滑問(wèn)題有著神奇的效果[3-5]。特別是地方性新建本科院校面臨著生源質(zhì)量不高、教學(xué)設(shè)備與教學(xué)資源匱乏、應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型困難等一系列問(wèn)題，要擺脫這種種困境用混合教學(xué)模式無(wú)疑是最佳選擇。

1 地方性新建本科院校課堂教學(xué)問(wèn)題與困境

時(shí)常聽到同行們(有些還是重點(diǎn)高校的)談到：“現(xiàn)在的學(xué)生一代比一代難教”。分析一下原因無(wú)外乎以下幾個(gè)方面：

1) 現(xiàn)在的學(xué)生都是手里握著鼠標(biāo)長(zhǎng)大的，他們對(duì)于信息的獲取主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)。手機(jī)、網(wǎng)游充斥著現(xiàn)代學(xué)生的生活，即便是985高校的所謂優(yōu)秀學(xué)子的業(yè)余生活也多半是在網(wǎng)絡(luò)游戲中度過(guò)的。信息時(shí)代不光有正能量的一面，也給傳統(tǒng)課堂帶來(lái)了沖擊。正如大禹治水，堵不如疏。既然大環(huán)境如此，不如因勢(shì)利導(dǎo)。發(fā)揮手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)的正面作用，將一部分內(nèi)容錄制成微視頻發(fā)布，學(xué)生可以通過(guò)手機(jī)、個(gè)人電腦等終端進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，不再受時(shí)間空間的限制，不同接受能力的學(xué)生可以自主掌握觀看次數(shù)，使手機(jī)成為教學(xué)的輔助工具，甚至在課堂教學(xué)中也可發(fā)揮其作用。

2) 傳統(tǒng)課堂本身缺乏生氣，課堂中師生互動(dòng)時(shí)間少，枯燥的灌輸式教學(xué)難以吸引學(xué)生的主動(dòng)參與。

3) 高等教育改革，在課程設(shè)置上向?qū)嵺`類課程傾斜，傳統(tǒng)理論課學(xué)時(shí)壓縮嚴(yán)重，學(xué)生學(xué)得半生不熟，挫傷了學(xué)生的自信心。學(xué)時(shí)不足情況下，老師即使有些創(chuàng)新的教學(xué)設(shè)計(jì)也沒(méi)有時(shí)間發(fā)揮。課堂上師生交流的時(shí)間就更少，課下受到時(shí)空的限制交流幾乎為零。學(xué)生的疑問(wèn)越積越多，最終喪失學(xué)習(xí)興趣。

基于以上種種困境，混合教學(xué)理念應(yīng)運(yùn)而生，為高等教育改革帶來(lái)了生機(jī)[6]。所謂的“混合教學(xué)”，指的是線上與線下有機(jī)結(jié)合。需要說(shuō)明的是，這里的“混合”不僅僅是在線教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的簡(jiǎn)單疊加，其本質(zhì)更接近于“在‘適當(dāng)?shù)摹瘯r(shí)間，通過(guò)應(yīng)用‘適當(dāng)?shù)摹夹g(shù)與‘適當(dāng)?shù)摹瘜W(xué)習(xí)風(fēng)格相契合，對(duì)‘適當(dāng)?shù)摹瘜W(xué)習(xí)者傳遞‘適當(dāng)?shù)摹芰Γ瑥亩〉米顑?yōu)化的學(xué)習(xí)效果”，體現(xiàn)為不同教學(xué)理論(如行為主義、認(rèn)知主義、建構(gòu)主義)、教學(xué)模式(如網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、現(xiàn)實(shí)課堂)、教學(xué)媒體、教學(xué)活動(dòng)(自主學(xué)習(xí)、小組協(xié)作)以及學(xué)習(xí)環(huán)境的有機(jī)融合，其最終目的在于通過(guò)多種教與學(xué)方式的“混合”，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)與發(fā)展[7-10]。

3 基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)

在2015年首次在我的課程《數(shù)學(xué)模型與實(shí)驗(yàn)》上開展混合教學(xué)改革嘗試，至今已歷三屆。具體的做法如下：

我將《數(shù)學(xué)模型與實(shí)驗(yàn)》整門課程根據(jù)教學(xué)目標(biāo)劃分為十個(gè)單元，每個(gè)單元制定具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，各學(xué)習(xí)單元又按照課前、課中、課后開展活動(dòng)，課前、課后采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式，課中采用課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合。

課前學(xué)生們學(xué)習(xí)我親自錄制的教學(xué)微視頻，同時(shí)完成相應(yīng)的在線測(cè)試題，這一點(diǎn)很關(guān)鍵，任何人都有惰性，尤其地方性新建本科院校的學(xué)生，在沒(méi)有人監(jiān)督的情況下的學(xué)習(xí)很難保證質(zhì)量，所以，一定數(shù)量的在線測(cè)試可以成為檢驗(yàn)在線學(xué)習(xí)效果的一把“照妖鏡”。

課堂教學(xué)以“翻轉(zhuǎn)課堂”為基本組織形式，課堂教學(xué)中利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)方法，主要任務(wù)是檢查和鞏固課前在線學(xué)習(xí)的成果，進(jìn)行理論知識(shí)學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的困惑與誤解的講解與糾正，同時(shí)創(chuàng)設(shè)情境，布置議題，師生互動(dòng)，共同討論，引導(dǎo)學(xué)生小組協(xié)作學(xué)習(xí)。

課后學(xué)習(xí)則通過(guò)布置一定數(shù)量與課堂教學(xué)內(nèi)容相似或相關(guān)的討論題，供學(xué)生課下探討，再于后續(xù)的課堂或者課程平臺(tái)討論區(qū)貼吧中分享討論結(jié)果。

3.1 教師教學(xué)方法改革

教師要隨時(shí)監(jiān)控整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，包括線上和線下，隨時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生的思考，及時(shí)肯定學(xué)生智慧的火花。

無(wú)論課堂教學(xué)還是線上教學(xué)，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多提問(wèn)和答問(wèn)的機(jī)會(huì)，一方面培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，提升參與度，另一方面，通過(guò)小組討論得出結(jié)論的過(guò)程也是培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的良好契機(jī)。

加強(qiáng)線上監(jiān)控，及時(shí)檢查線上學(xué)習(xí)效果，可通過(guò)在線測(cè)試、課堂抽查和實(shí)踐作業(yè)等監(jiān)控線上學(xué)習(xí)效果并鞏固學(xué)習(xí)成果。

3.2 學(xué)生學(xué)習(xí)方式優(yōu)化

學(xué)生要及時(shí)適應(yīng)這種新的課程學(xué)習(xí)方式，及時(shí)完成線上學(xué)習(xí)任務(wù)，線上學(xué)習(xí)時(shí)間更加靈活，可借助手機(jī)客戶端隨時(shí)利用個(gè)人的零星時(shí)間開展移動(dòng)式學(xué)習(xí)，同時(shí)自我總結(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)要點(diǎn)。

課堂學(xué)習(xí)限于學(xué)時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)放在各種建模方法的典型應(yīng)用，并無(wú)過(guò)多記憶性要求，只需在遇到類似問(wèn)題時(shí)能夠喚醒記憶即可，教學(xué)視頻可幫助學(xué)生隨時(shí)反復(fù)學(xué)習(xí)相應(yīng)內(nèi)容，能嘗試應(yīng)用即可，減少了學(xué)生的記憶壓力。

課堂學(xué)習(xí)之后，應(yīng)及時(shí)總結(jié)所學(xué)知識(shí)，思考自己得到了什么？還有哪些困惑？對(duì)教學(xué)案例中的問(wèn)題有沒(méi)有不同的解決方法？還想得到哪些相關(guān)知識(shí)？將這些發(fā)布在課程的在線論壇上，供大家一起討論。實(shí)踐證明：學(xué)生提出的很多建設(shè)性問(wèn)題都成為了后來(lái)的課堂教學(xué)內(nèi)容的增長(zhǎng)點(diǎn)。

4 考核方式改革

改革考核方式，形成性考核與終結(jié)性考核相結(jié)合，注重平時(shí)過(guò)程考核(占總評(píng)成績(jī)的40%)，線上線下同等監(jiān)控，線下平時(shí)考核(考勤、違紀(jì)、答問(wèn))每次授課隨時(shí)記錄，依次數(shù)判定分?jǐn)?shù)。線上平時(shí)考核依據(jù)每名學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)間、在線測(cè)試成績(jī)(取平均分)、討論區(qū)提問(wèn)和答問(wèn)次數(shù)與質(zhì)量量化打分。實(shí)驗(yàn)考核(占總評(píng)成績(jī)的20%)根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況，按照A、B、C、D、E五級(jí)評(píng)價(jià)，依據(jù)報(bào)告內(nèi)容的正確性、美觀性、耗時(shí)多少三個(gè)采分點(diǎn)判定。

為了建立學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，我在開學(xué)初便由他們自由組成3人一組的學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，并要求團(tuán)隊(duì)成員互幫互助，聽懂的要教會(huì)沒(méi)聽懂的同伴。同時(shí)，互相監(jiān)督，一人違紀(jì)全組受罰，一人代表小組分享問(wèn)題或回答問(wèn)題，則整組加分。既增進(jìn)了團(tuán)隊(duì)的默契，有增強(qiáng)了集體榮譽(yù)感和歸屬感。

期末考核(占總評(píng)成績(jī)的40%)以一篇數(shù)學(xué)建模課程論文來(lái)綜合考查學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力、數(shù)學(xué)軟件編程能力以及科技論文寫作能力。在保證原創(chuàng)的基礎(chǔ)上，從假設(shè)的合理性、模型的創(chuàng)新性、結(jié)果的正確性和表達(dá)的清晰性四個(gè)方面給予成績(jī)?cè)u(píng)定，同樣成績(jī)采用五級(jí)分制。

5 混合教學(xué)課例

我的首次“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)主題是線性規(guī)劃及其LINGO軟件求解。課前請(qǐng)同學(xué)們?yōu)g覽我自己錄制的教學(xué)視頻，布置的學(xué)習(xí)任務(wù)有：1.關(guān)于簡(jiǎn)單線性規(guī)劃與LINGO軟件編程語(yǔ)法的10道在線測(cè)試題；2.隨機(jī)抽取一名同學(xué)將所學(xué)語(yǔ)法要點(diǎn)介紹一下(能演示者得分更多)；3.將學(xué)習(xí)中的疑問(wèn)發(fā)表在討論區(qū)或帶到課堂上與大家分享。

線下教學(xué)中，首先，利用十幾分鐘處理討論區(qū)問(wèn)題和自由提問(wèn)的問(wèn)題，而后，在MATLAB中編個(gè)隨機(jī)抽簽的程序，抽取一名同學(xué)講解線上學(xué)習(xí)心得，允許同組同學(xué)幫助補(bǔ)充，同組回答仍不全面的，再請(qǐng)其他組同學(xué)補(bǔ)充，點(diǎn)評(píng)學(xué)生的回答后，又請(qǐng)同學(xué)們回顧了在線測(cè)試的10道小題。而后，布置實(shí)踐任務(wù)——一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告，因?yàn)闊o(wú)論怎樣教，怎樣學(xué)，最終都要接受實(shí)踐的檢驗(yàn)，紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。我布置的任務(wù)包括三道由淺入深的編程題，兩道實(shí)際建模題。我鼓勵(lì)同學(xué)們把實(shí)踐中遇到的問(wèn)題跟大家分享，在我解答大家提出的問(wèn)題時(shí)，所有同學(xué)都從中受益，為了鼓勵(lì)這些同學(xué)的分享，在平時(shí)成績(jī)上要予以加分，同學(xué)們都非常贊同。接下來(lái)的就是一陣忙碌，同學(xué)們由組長(zhǎng)將前三道任務(wù)進(jìn)行了分配，對(duì)綜合建模題展開討論，設(shè)計(jì)模型，我請(qǐng)一組同學(xué)分享了他們的建模想法，各組又陷入了緊張忙碌中，有的負(fù)責(zé)編程序，有的負(fù)責(zé)用公式編輯器鍵入模型，有的負(fù)責(zé)查錯(cuò)和修改，兩節(jié)課下來(lái)，未見一人打游戲，討論的聲音一直沒(méi)停過(guò)。而教師則更加忙碌，因?yàn)閷W(xué)生們的問(wèn)題層出不窮，比如“公式編輯器中怎樣鍵入空格？”、“LINGO中可以輸入求和嗎？”、“LINGO中可以出現(xiàn)兩變量之積嗎？”等等。這些問(wèn)題相當(dāng)瑣碎，很難一一準(zhǔn)備好并傳授給學(xué)生，而且即使那樣做印象也不夠深刻，相反由學(xué)生自己提出來(lái)就大不相同了。我希望他們養(yǎng)成經(jīng)常提問(wèn)的好習(xí)慣，沒(méi)有思考的學(xué)習(xí)不能算是學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在是老師來(lái)回答，隨著知識(shí)的增加他們將學(xué)會(huì)自己解決自己提出的問(wèn)題。我想無(wú)論將來(lái)他們從事什么行業(yè)，這種經(jīng)常給自己提問(wèn)的好習(xí)慣，將會(huì)影響他們一生。課后反思，我請(qǐng)他們思考兩個(gè)問(wèn)題：我得到了什么？我還想得到什么？

這次課著實(shí)令我感動(dòng)，因?yàn)檎嬲龅搅巳珕T參與，邊實(shí)踐邊思考，師生的互動(dòng)交流一刻都沒(méi)停過(guò)，每個(gè)同學(xué)收獲的不僅僅是知識(shí)、能力，還有協(xié)作、友情等等。這次課讓我感到前所未有的成功，從前我真的做不到令每位學(xué)生都思考，因?yàn)槎嗄甑墓噍斒浇虒W(xué)使他們變得越來(lái)越懶惰，甚至都不記得主動(dòng)思考是個(gè)什么感覺(jué)了。我想我看到了高等教育改革的曙光。

6 對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究

為了研究這種以“翻轉(zhuǎn)課堂”為基本組織形式的混合教學(xué)的有效性，經(jīng)過(guò)2015年的初次嘗試后，我在2016-2018三年間對(duì)我教授的兩個(gè)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)平行班開展了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，每屆都抽取1班(下稱常規(guī)班)采用傳統(tǒng)教學(xué)模式組織教學(xué)，而2班(下稱混改班)則進(jìn)行混合教學(xué)實(shí)踐。現(xiàn)將三屆學(xué)生各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，因?yàn)榭傇u(píng)成績(jī)的評(píng)價(jià)方式不統(tǒng)一，不具可比性，我們采用期末考核即課程論文成績(jī)進(jìn)行對(duì)比，設(shè)mij為常規(guī)班第j年第i等級(jí)分?jǐn)?shù)段內(nèi)人數(shù)，采用如下公式計(jì)算常規(guī)班各段的平均分布

混改班算法同理，比對(duì)結(jié)果見表1，從結(jié)果可見混改班成績(jī)的優(yōu)良率明顯好于常規(guī)班，而不及格率明顯低于常規(guī)班。

表1 兩類班級(jí)平均期末成績(jī)對(duì)比

類似地，比對(duì)兩類班級(jí)在數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽校賽和國(guó)賽上的表現(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)混改班無(wú)論在參賽率還是各級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)率上都明顯優(yōu)于常規(guī)班，如表2-表3所示。

表2 校內(nèi)建模競(jìng)賽參賽情況與獲獎(jiǎng)情況對(duì)比

表3 全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況對(duì)比

最后，再看看兩類班級(jí)對(duì)課程的滿意度調(diào)查情況，根據(jù)學(xué)校的教學(xué)評(píng)價(jià)反饋的學(xué)生打分結(jié)果,如表4所示。

表4 教學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)比結(jié)果

可見混改班的學(xué)生雖然學(xué)業(yè)任務(wù)要比常規(guī)班繁重，但在教學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)課程的熱衷還是占據(jù)主導(dǎo)地位的。

經(jīng)過(guò)多方比對(duì)，可以肯定這種教學(xué)組織模式對(duì)于提高學(xué)生參與度，改善教學(xué)質(zhì)量確實(shí)有效。

7 總結(jié)

以“翻轉(zhuǎn)課堂”為基本組織形式的線上+線下混合教學(xué)模式，是基于互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)而產(chǎn)生的新型教學(xué)模式，對(duì)于地方性新建本科院校提升教學(xué)質(zhì)量，擺脫轉(zhuǎn)型發(fā)展中的困境將產(chǎn)生積極的作用。在“數(shù)學(xué)模型與實(shí)驗(yàn)”課程上的混合教改實(shí)驗(yàn)，從成績(jī)到教學(xué)評(píng)價(jià)各個(gè)方面對(duì)比數(shù)據(jù)都顯示出該混合教學(xué)方案的有效性。