“翻轉(zhuǎn)云課堂”教學(xué)模式在專業(yè)課程中的應(yīng)用研究

王金鳳，孫微微，張麗霞，肖磊，田緒紅

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣州 510642）

0 引言

“翻轉(zhuǎn)課堂”（Flipping Classroom）近年來成為全球教育界關(guān)注的熱點，2011年還被加拿大《環(huán)球郵報》評為影響課堂教學(xué)的重大技術(shù)變革。2011年《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》發(fā)布以來[1]，我國愈加重視教育信息化工作，并在各方面都取得了豐碩的成果。涉及信息技術(shù)與課程整合、信息化環(huán)境下的教與學(xué)方式、信息化教學(xué)設(shè)計等方面的探討，強調(diào)信息技術(shù)為學(xué)習(xí)方式帶來的轉(zhuǎn)變以及對學(xué)習(xí)的支持。翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)潮流而生，順應(yīng)了我國教育信息化的大背景，為教育信息化的開展注入了新鮮的活力。翻轉(zhuǎn)課堂是由薩爾曼·可汗提出，隨著可汗學(xué)院的興起而逐漸為人所知[2-3]。所謂翻轉(zhuǎn)課堂是將原本傳統(tǒng)課堂上教授的內(nèi)容制作成視頻或者電子課件，讓學(xué)生課下業(yè)余時間自學(xué)完成，而真正的課堂時間則是交給學(xué)生主導(dǎo)教師輔助的形式來解答問題，以達到掌握知識的目的。據(jù)國外學(xué)者調(diào)查結(jié)果顯示，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，每學(xué)期英語課程不及格的人數(shù)達50%，數(shù)學(xué)成績不及格達44%，而引入翻轉(zhuǎn)課堂后，不及格的學(xué)生分別下降了31%。目前，國內(nèi)也有很多基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)改革研究和創(chuàng)新都已展開。北京師范大學(xué)的何克抗教授對翻轉(zhuǎn)課堂的在我國未來的發(fā)展給出了前瞻性的建議和意見[4]；而目前應(yīng)用最多的仍然是語言類課程的探索性實踐，符合學(xué)習(xí)語言的自然規(guī)律，課下背誦單詞，學(xué)習(xí)語法，課上通過對話進行練習(xí)。

而當前，我國的大學(xué)教育仍然處于傳統(tǒng)教學(xué)模式，即教師課上面?zhèn)魃斫蹋瑢W(xué)生課下做題練習(xí)，雖然這種傳統(tǒng)的模式已經(jīng)延續(xù)了幾十甚至上百年，期間也不乏有優(yōu)秀的課程和精英教師出現(xiàn)，同時也培養(yǎng)出了很多的精英學(xué)生。尤其對于《操作系統(tǒng)》，其屬于重要的計算機專業(yè)課，通常按照先學(xué)后練的傳統(tǒng)模式，上一學(xué)期學(xué)習(xí)理論課程，等到下一學(xué)期開設(shè)《操作系統(tǒng)》課程設(shè)計時，部分學(xué)生對所學(xué)的基礎(chǔ)理論都已淡忘，對課程設(shè)計倍感困難。致使學(xué)生感覺課上知識枯燥乏味興趣頓失，嚴重影響教學(xué)效果，而直接導(dǎo)致課后實踐練習(xí)無從下手。但是時代在發(fā)展，隨著信息量以級數(shù)速度的增長，以及傳播方式的多樣性，例如微博、微信等，現(xiàn)在的大學(xué)生自我接受信息的能力已經(jīng)遠超前輩，而且他們中大多已經(jīng)不適應(yīng)課上的框架式教學(xué)，尤其對于某些枯燥的理論專業(yè)課。目前的慕課（MOOC）和微課是教學(xué)模式改革的嘗試[5-6]，但仍然走不進真正的課堂，缺少系統(tǒng)的教師的引導(dǎo)是其中的原因之一。如何能夠找到一種折中方案，既能調(diào)動學(xué)生課堂積極性又不失教師課堂引領(lǐng)作用呢？下面我們先分析目前計算機專業(yè)課傳統(tǒng)教授過程中的問題所在

1 傳統(tǒng)課堂引入創(chuàng)新模式的必要性

傳統(tǒng)高等院校教學(xué)方式幾十年一成不變，固定的教學(xué)時間、模板式教學(xué)方案以及考核方法，都已經(jīng)無法適應(yīng)高科技手段的發(fā)展以及生活在大環(huán)境下的學(xué)生對象的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力。尤其對于技術(shù)類專業(yè)課程的講授，繼續(xù)引入創(chuàng)新元素，進行改革。

（1）教師課上重復(fù)授課，導(dǎo)致人力及物力資源浪費

當前教學(xué)質(zhì)量評估過程中，師生比是關(guān)鍵評價指標之一。而在廣大高校中教師資源嚴重不足普遍存在，而對于單個教師擔任一門課程，同時面向多個班級講授，會導(dǎo)致“課堂重復(fù)-課堂疲勞”現(xiàn)象。這種疲勞，不僅僅表現(xiàn)在教師對相同知識點傳授中毫無創(chuàng)新，同時也會連鎖反應(yīng)到學(xué)生接受知識過程中的遲鈍和滯后。在一定程度上影響了教學(xué)效果，而投入的人力和物力支持并沒有達到預(yù)期效果，造成了某種意義上的極大浪費。因此，適時改變授課方式，引入新時代元素，學(xué)生更容易接受和理解，而對于教師也從傳統(tǒng)的講臺重復(fù)授課中解放出來。

（2）講授內(nèi)容相同，對于不同特點學(xué)生無法顧及全面

目前各種科技輔助方式多樣，學(xué)生也來自于不同地區(qū)，具有不同的教育背景和知識基礎(chǔ)。傳統(tǒng)教授方式統(tǒng)一采用課堂講解固定知識章節(jié)，固定課后習(xí)題以及期間測試等，對于理解力超強的學(xué)生會覺得枯燥無味，無法集中精力；對于接受能力稍慢的同學(xué)，則會感覺學(xué)習(xí)吃力，容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，難以滿足不同水平學(xué)習(xí)者的需要，無法實現(xiàn)個性化教學(xué)效果[7]。

（3）課上完成聽課任務(wù)，課下放任不管，無法鞏固知識點

大學(xué)專業(yè)課程安排在三年級完成，往往多門專業(yè)課并行教授。學(xué)生每天需要上兩到三門專業(yè)課，傳統(tǒng)課堂每節(jié)課45分鐘，連續(xù)兩節(jié)課的灌輸，已經(jīng)使得講課和聽課都成為機械任務(wù)，學(xué)生以上課簽到為目的，教師以照章講完為目標。下課學(xué)生需要完成多門課程的課后作業(yè)，缺乏自主思考動機和時間，也難于和任課教師進行溝通交流。所學(xué)的知識點浮于其表，無法深入理解和鞏固。

綜上所述，傳統(tǒng)課堂中，非常有必要需要加入創(chuàng)新元素，引導(dǎo)學(xué)生進行多渠道學(xué)習(xí)，培養(yǎng)他們發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維，才能適應(yīng)當今多元化和富媒體時代的發(fā)展，保持良好的學(xué)習(xí)效率。

2 盲目開展“翻轉(zhuǎn)課堂”的弊端

如今，翻轉(zhuǎn)課堂、慕課教育等現(xiàn)代教育手段風潮正盛，許多教育工作者都積極開展相關(guān)研究和實踐活動，但是照搬照抄，盲目跟風，只會令效果適得其反。分析主要弊端有以下兩點：

（1）學(xué)生課前需自行學(xué)習(xí)視頻或其他相關(guān)資料，理解力稍差者則需花費大量時間，若多門課程同時開展，則會造成學(xué)生課下時間嚴重不足現(xiàn)象；

（2）傳統(tǒng)“翻轉(zhuǎn)課堂”模式直接套用，對于專業(yè)課來講，有可能會造成基礎(chǔ)和擴展知識脫節(jié)，影響學(xué)習(xí)效果，導(dǎo)致課上的教師輔導(dǎo)和互動環(huán)節(jié)消極怠工。

尤其是對于計算機領(lǐng)域的專業(yè)課教育，需要有一定的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)引導(dǎo)，如果完全實行翻轉(zhuǎn)課堂，脫離教師監(jiān)管狀態(tài)，對于部分基礎(chǔ)較差的學(xué)生來講可能會產(chǎn)生恐懼厭煩心理，反而會影響學(xué)習(xí)效果。也正因如此，我們需要根據(jù)自身的教育環(huán)境、機構(gòu)條件、學(xué)生素質(zhì)以及課程性質(zhì)，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的先進思想，結(jié)合現(xiàn)有平臺，量身打造適合某一門專業(yè)課的“翻轉(zhuǎn)課堂”模式。本文就以《操作系統(tǒng)》課程為例，進行“翻轉(zhuǎn)云課堂”的實踐設(shè)計與分析。

3 《操作系統(tǒng)》課程翻轉(zhuǎn)云課堂設(shè)計

計算機專業(yè)課程中，包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機組成等，需要傳授計算機基礎(chǔ)理論知識，相對枯燥無味，更容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。國內(nèi)外已有教育者嘗試了將翻轉(zhuǎn)課堂引入專業(yè)課程教育過程[8-10]。而軟件編程這些實踐性較強的課程更易于采用翻轉(zhuǎn)技術(shù)[11]，引導(dǎo)學(xué)生課堂動手。而理論專業(yè)課需要結(jié)合課程本身特點，同時針對不同的授課對象，對課程進行規(guī)劃和設(shè)計，并做科學(xué)論證，才能保證學(xué)習(xí)效果，規(guī)劃設(shè)計流程如圖1所示。

圖1 針對專業(yè)課程翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計圖

本文依托學(xué)校課程改革項目“翻轉(zhuǎn)云課堂在《操作系統(tǒng)》課程中的應(yīng)用創(chuàng)新研究”，面向操作系統(tǒng)課程，結(jié)合筆者教學(xué)經(jīng)驗，總結(jié)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，提出了是一種基于翻轉(zhuǎn)課堂思想的計算機專業(yè)課教學(xué)改革模式。仍是在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生主動地參與到課堂時間，并以計算機專業(yè)課操作系統(tǒng)為例進行試驗，考慮到傳統(tǒng)模式與創(chuàng)新模式的銜接，采用循序漸進的方式，展開半“翻轉(zhuǎn)課堂”改革，由教師課上布置課下需要自學(xué)、預(yù)習(xí)的內(nèi)容范圍，并作提綱式講解；而學(xué)生作為課堂的主導(dǎo)，需要提前課下進行認真的準備，課上完成的則是習(xí)題、課程設(shè)計等動手部分較多的內(nèi)容，這樣使得整個課堂時間得到充分的利用，學(xué)生也避免了以往因為課程枯燥而無法集中精力聽講的問題出現(xiàn)，提高了學(xué)生的理解和動手能力，對于知識的傳授效果也會有所提高，這是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的一種顛覆，也是對創(chuàng)新教學(xué)的一次嘗試。詳細實施方案如圖2所示。

圖2 翻轉(zhuǎn)課堂在操作系統(tǒng)課程中的實施方案

按照以上設(shè)計方案，結(jié)合課堂實踐將實施過程具體闡述如下。

（1）課前準備和學(xué)習(xí)

我們?yōu)榱藢嵤┓D(zhuǎn)課堂實踐，首先做好充足的課前準備工作。錄制課堂教學(xué)視頻，并依托教育云平臺制作課程網(wǎng)站，并將課程相關(guān)資料上傳，以供學(xué)生按需下載自學(xué)，實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源共享，這一工作已經(jīng)在我們上一個校級教改項目《基于“粵教云”的高校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享機制研究》的支持下完成。其中視頻是依托學(xué)校新建的多媒體教室全程跟蹤錄制。每個學(xué)生可根據(jù)自己的理解力和知識基礎(chǔ)，選擇合適的章節(jié)課件和學(xué)習(xí)資料，導(dǎo)師會列出進度提綱，并給出進度規(guī)范，防止學(xué)生盲目超前，或過度落后。并搭建資訊平臺，參與者可在平臺上討論問題，互相幫助，教師也可加入其中，給予咨詢指導(dǎo)。

學(xué)生課前學(xué)習(xí)過程是在半監(jiān)督狀態(tài)下完成。首先，接受教師提前給出的學(xué)習(xí)指令，指明需要自學(xué)的課程范圍。學(xué)生可在此范圍內(nèi)根據(jù)自己的能力和進度自行調(diào)節(jié)，不能超過范圍界限，即過快或過慢，否則屬于異常案例，需及時向教師匯報溝通，以單獨調(diào)整教學(xué)方案；同時教師也可根據(jù)網(wǎng)上訪問次數(shù)和時常對本班學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)進行監(jiān)控和了解，及時發(fā)現(xiàn)問題加以解決；其次，學(xué)生如在學(xué)習(xí)過程中遇到問題，可向班級同學(xué)發(fā)問，采取平時成績加分激勵措施，鼓勵學(xué)生積極參與回答。實踐證明，往往學(xué)生之間的交流解答比教師的講授解答要有更好的效果。而這種激勵措施也激發(fā)了學(xué)生積極好學(xué)的潛力，不但要自己學(xué)懂，還要促使全班共同進步。最后，疑難問題或是同學(xué)解答出現(xiàn)偏差，教師會在固定時間加入討論，給予指導(dǎo)性意見，以免放任不管，造成知識點錯漏問題。同時，這些疑難也將會在課上重點講解。一般情況，這種情況并不常見。

（2）課上執(zhí)行

翻轉(zhuǎn)后的課上執(zhí)行過程從之前的傳統(tǒng)教學(xué)開始蛻變?yōu)閷W(xué)生主動教師輔導(dǎo)模式。一學(xué)期中安排的授課模式包括組織討論、學(xué)生講臺、習(xí)題輔導(dǎo)、綜合性實驗以及現(xiàn)場指導(dǎo)幾大模塊。在學(xué)期初，基礎(chǔ)知識偏多，主要采用前三種模式。針對共享平臺上出現(xiàn)的問題，教師引導(dǎo)討論，加深學(xué)生理解，鞏固自學(xué)效果。挑選每一章的重點知識點，由教師課前布置，然后在課上設(shè)立學(xué)生講臺環(huán)境，二十到三十分鐘，學(xué)生和教師身份互換，結(jié)合自身的學(xué)習(xí)情況，為同學(xué)們進行講解，講解過程中，教師仍處于半監(jiān)督狀態(tài)，及時糾正講解中的錯誤，或者當學(xué)生意見不一致時給出正確指引。在總進度完成一章或者一個階段之后，課堂上增設(shè)習(xí)題解答和輔導(dǎo)環(huán)節(jié)，在增加學(xué)習(xí)自由度的前提下，也不能疏忽大環(huán)境下的應(yīng)試能力。在學(xué)期中后期，加入綜合性實驗題目，這本是在理論教學(xué)的下一個學(xué)期開設(shè)的課程，我們在翻轉(zhuǎn)課堂中融入，希望達到“邊學(xué)邊用，學(xué)以致用”的效果，以避免傳統(tǒng)教學(xué)中出現(xiàn)的由于理論知識學(xué)完太久而無法動手實踐的問題。

綜合性實驗題目都是針對每一章中的內(nèi)容設(shè)定，因此可以循序漸進，依次加入。例如實驗題目為進程的同步和互斥實現(xiàn)，在第二大部分進程和線程的知識點自學(xué)完成之后，就可以布置課堂實驗，當然進度稍快的同學(xué)可提早開始，而進度慢的可以動手晚些。允許學(xué)生自帶手提電腦，在課堂上完成框架搭建和具體的編程實現(xiàn)，在編程細節(jié)如有問題，教師可在課堂上隨時給出指導(dǎo)和建議。而傳統(tǒng)的實踐課程，學(xué)生都是課余時間在宿舍或者圖書館獨自完成，有些學(xué)生則投機取巧從網(wǎng)上借鑒已有代碼，缺乏自己動腦和實踐過程。現(xiàn)在將此過程翻轉(zhuǎn)至課堂之上，處于教師的半監(jiān)管之下，能夠更好地促進學(xué)生真正的動手實踐能力，同時又能將自學(xué)的知識點融會貫通，深刻理解。

（3）課后輔導(dǎo)、反饋及拓展

課后輔導(dǎo)環(huán)節(jié)實際上和課前學(xué)習(xí)環(huán)境是銜接在一起的，環(huán)環(huán)相扣，仍然是教師與學(xué)生在線上進行交流解決問題的過程。而重要的是在反饋階段，在新模式開展一段時間后，教師需要及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，對知識點的掌握進度和深度是否符合預(yù)期效果，通過在線反饋獲得學(xué)生作為受體對新教學(xué)模式的接受程度以及有何意見和建議，以便對當前教學(xué)方式實施細節(jié)進行改良和優(yōu)化；同時通過階段性測驗，用量化指標衡量教學(xué)效果；學(xué)期末考核，平時成績由線上學(xué)習(xí)進度、學(xué)習(xí)時常、線上回答問題次數(shù)、學(xué)生講臺等方面給定；筆試成績?nèi)匀话凑諅鹘y(tǒng)的試卷統(tǒng)一考試；實驗成績按照選題的難易程度、完成的效果來界定，最終考核將這三部分成績按比例綜合評定學(xué)生水平。而對此創(chuàng)新教學(xué)模式的評定，根據(jù)CUCEI（College and University Classroom Environment Inventory）設(shè)計問卷調(diào)查表[11]，收集學(xué)生對教學(xué)模式創(chuàng)新的態(tài)度和想法，通過多名學(xué)生問卷答案量化統(tǒng)計結(jié)果，對翻轉(zhuǎn)創(chuàng)新方案進行評估。

對實施過程中遇到的問題進行分析和總結(jié)，列出經(jīng)驗以及注意事項，提出應(yīng)對辦法，對方案中的不足加以改進優(yōu)化，便于從點到面在全年級范圍內(nèi)進行推廣，并力求改革考查制度，以適應(yīng)基于翻轉(zhuǎn)課堂的新模式，也為其他課程的個性化改革提供經(jīng)驗。

4 結(jié)語

本文借鑒最新的“翻轉(zhuǎn)課堂”理論，結(jié)合我國大學(xué)教育中的實際問題，在自身擔任專業(yè)課教師的實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，對其特性和關(guān)鍵因素進行分析和探究，構(gòu)建教學(xué)模式評估模型，并在專業(yè)課中進行實踐驗證，針對實施中課前、課中、課后活動的設(shè)計及銜接問題，提出了一個基于教育云平臺的“翻轉(zhuǎn)云課堂”教學(xué)模式，并結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容開展實踐研究，初步驗證該模式的有效性。該模式通過課前的知識共享、課內(nèi)的現(xiàn)場指導(dǎo)和課后的任務(wù)拓展實現(xiàn)了知識傳遞、知識建構(gòu)和內(nèi)化、知識鞏固和拓展。通過輔助教學(xué)系統(tǒng)平臺，挖掘翻轉(zhuǎn)課堂優(yōu)勢，驗證該模式的可操作性，對于信息化支撐的教學(xué)模式創(chuàng)新發(fā)展具有積極的意義。

表1 關(guān)于“翻轉(zhuǎn)云課堂”實施效果的調(diào)查問卷表