深度學習視域下翻轉課堂混合式教學設計與實施

邢翠芳，劉 瑜，呂海燕

（海軍航空大學 航空基礎學院，山東 煙臺 264000）

0 引 言

翻轉課堂教學是傳統課堂教學與網絡化學習優勢緊密結合的一種教學方式[1]。課前借助于微課程、MOOC 等多種形式的信息化教學資源完成知識的傳授，課堂則關注對知識的內化、拓展，師生之間在課堂中互動交流以共同達成教學目標。整個過程既要突出學員中心的教學理念，激發學員的主觀能動性與創造性，又要發揮教員的引導、啟發和教學過程監控的主導作用[2]。隨著各大高校翻轉課堂教學實踐的深入開展，其研究與應用也存在一些局限性[3]，比如，課程難以滿足學習者個性化學習需求、學員學習的參與度不夠、學習的主動性與自覺性欠缺等。這些因素導致學員的學習始終停留在淺層學習的低階思維層次，缺乏知識主動探究、遷移應用與創新能力，不能很好地解決新應用場景中的實際問題，從而無法達到深度學習的目標。

1 理論支撐與可行性分析

早在1976 年，Marton 提出深度學習的概念，將學習分為淺層學習和深度學習兩個層次[4-5]。淺層學習和深度學習的特征對比見表1。

表1 淺層學習和深度學習的特征

淺層學習強調知識記憶與初步理解，是一種較低水平的學習；深度學習通過引導學員將學習方式變被動接受為主動探索，更加注重學員知識遷移、實際問題解決與創新能力的培養，屬于高水平學習的范疇，是一種高階思維的理解與認知。

2 深度學習視域下翻轉課堂混合式教學模式

深度學習視域下的翻轉課堂混合式教學模式包含課程設計和課堂設計兩個方面。

課程設計從宏觀層面把握課程總體概況，包括課程教學對象分析、課程教學目標制定、課程教學內容標準制定、課程教學策略設計、課程教學活動設計、課程教學實施總體方案制定、課程考核評價方案設計。

課堂教學設計包含4 個階段：課前教學準備、知識建構、知識應用與創新和反思評價，見圖1。課前準備階段由教員完成，主要包括教學目標制定、教學過程設計、教學策略選擇、學習視頻和教學課件制作以及針對性學習測試設計。知識初級建構階段由學員自主完成，包括觀看視頻、激活舊知、參與測驗和小組討論。學員在該階段的主要任務是了解、理解、領會新知識。知識應用與創新階段是在對建構階段獲取的新知識進行深度精細加工的過程，由師生共同完成。主要包括新問題情景設計、知識遷移應用和知識創新3 部分。在深度學習視域下的翻轉課堂混合式教學方式下，學員在課上課下都積極參與學習、互動，因此形成性評價應作為考核評價的一個非常重要的指標。總結反思評價階段包括課前自主學習效果評價、課堂學習效果評價，評價形式可以是教員評價、小組內評價、小組間互評等。

圖1 課堂教學設計

3 深度學習視域下翻轉課堂混合式教學實施

3.1 課程設計

1）課程教學內容制定。

課程以“信息表示和信息處理”“計算思維與計算機問題求解”為兩條主線。結合學員專業特點，教學內容增加貼近學員生活、崗位任職、飛行相關的軍事案例，增加課堂的趣味性與實用性。將課程知識點融入到典型軍事案例中，展開案例教學和任務驅動式教學，有利于培養學員利用計算思維進行問題求解的能力。

2）課程教學資源設計。

利用《大學計算機基礎》慕課和課題組自主制作的在線微課開展課程自學。微課資源由教員和部分學員制作完成，將各級各類大賽的優秀作品及時更新到平臺上作為學習資源。課程組開發了信息化導學平臺，主要用于開展辦公軟件、多媒體軟件和網絡應用軟件的操作技能訓練以及學員課后自主學習、課程單元測試和日常練習，實現對學員的形成性評價。

3）課程教學策略設計。

始終遵循“學為主體、教為主導”的教學理念，充分利用教學資源，部分章節應用翻轉課堂混合式教學模式，課前微課MOOC 導學+課上實踐相結合，任務驅動+案例教學法，注重軍事應用；教學過程遵循BOPPPS 模型，采用小組研討+課堂點評精講穿插進行；小結部分引入思維導圖。通過課堂教學、上機實操、混合式教學和課外技能訓練等手段，形成教員引導與學員自主學習并重的教學方式。

4）課程考核評價方案設計。

考核評價，由40%形成性評價和60%總結性評價兩部分組成，形成性評價包括自主學習成績和課堂成績，總結性評價是指期末考試。學期末組織評教評學活動，師生互評。課程評價周期1 學年，評價人員包括各級督導、同行專家，可采取課程組匯報或說課形式，還可以采取定期跟班聽課、檢查教學文檔等方式。另外，組織學員參加各級各類競賽獲獎情況也可以作為評價指標之一。

3.2 課堂實施

1）課堂教學內容。

Python 語言基礎是個完整的單元模塊，全程貫穿“飛訓管理系統”軍事案例。系統的功能模塊如圖2。所有內容的展開始終圍繞系統進行，在學習內容的同時豐富完善系統功能，在完善功能的同時強化知識點的理解。以循環結構知識點為例，實施過程如下。

圖2 飛訓管理系統功能

2）課堂教學目標。

解釋循環概念；描述循環語句的基本語法；詳細闡述while 和for 語句解決問題的方法；會歸納循環結構設計要點；可以應用循環結構和計算思維的方法設計算法解決專業領域中的復雜問題。

3）教學過程設計。

參考BOPPPS 模型：以實現飛訓管理系統信息錄入存在的問題為引，確立使用循環結構進行信息處理的目標。以“循環概念檢驗”作為前測，檢測學員對概念的理解程度，并據此更有針對性的控制課程節奏。通過分組討論、小組競賽實現飛機的變地信息錄入和冒泡排序的程序，組織參與式教學，實現了利用循環進行信息處理的目標。設計挑選飛機進行作戰訓練任務，結合后測同時進行，最后總結循環是什么？如何做和做什么。具體環節見表2。

4）總結反思評價。

學員的自主學習結果以小組的形式提交，教員課前完成評價，評價結果作為教學內容和教學策略的調整依據。課堂評價包括概念檢驗、初級應用、拓展提高3 個任務實施結果的評價，其中概念檢驗階段借助雨課堂等工具完成結果的收集與統計，初級應用和拓展提高階段采用教員評價、小組自評和組間互評相結合。所有的評價結果最終融入到形成性評價指標體系中。學員在信息化導學平臺上完成問卷調查，合理評價教學活動。同時，對學習過程進行總結和反思，并將問題反饋給教員，以便教員及時輔導答疑。教員總結學員的反饋信息，還要從教學內容、教學活動等多個層面進行反思，找出存在問題的原因并加以改進，雙方反思總結的過程，不斷完善教學設計的目標，學員的學習狀態和教員的素質也達到根本意義上的提升。

4 教學效果分析

選定18 級航空飛行與指揮專業兩個授課班次進行比較，實驗班采用深度學習視域下的翻轉課堂混合式教學模式，普通班采用傳統教學。兩個班次的綜合考核評價結果如圖3。

表2 課堂教學環節設置

圖3 綜合考核評價結果

結果表明，絕大多數學員都完成了教學目標要求，實驗班50% 以上的學員綜合成績在80 分以上，不及格率為0。通過問卷調查，學員非常樂于接受這種新的學習模式。課程結束后提交的評教評學結果如圖4。兩個班次在其他方面的表現見表3。

圖4 評教評學結果

表3 學員表現對比

另外，作為課堂教學的延伸，組織本班學員參加2019 年計算機設計大賽和ACM 大賽，截止到目前，共獲得省一等獎3 項，國家一等獎1項、二等獎2 項的好成績。綜合上述成績充分說明學員對知識的掌握情況和教員對課程的教學情況，也說明了深度學習視域下翻轉課堂混合式教學的有效性與可行性。

5 結 語

應用混合式教學模式，開展“課前導預習、課上導學習、課后導拓展”的教學活動，拓展了學習的時間和空間，彌補課時不足的弊端，有效緩解學員課上的學習壓力。課堂采用任務驅動和案例教學法，注重軍事應用，實現復雜問題簡單化、抽象問題形象化，化解教學難點的同時，有效提高了學員分析解決問題能力和創新實踐能力。教學過程遵循BOPPPS 模型，采用小組研討和教員點評精講穿插進行。學員積極參與小組研討，共同商討問題的解決和方案的設計，既提高了課堂參與度，又培養了團結協作的學習氛圍。教員把重點放在難點的解疑和討論的組織上，提升了課堂組織能力和專業素養。混合式教學模式在取得成果的同時，對教員自身的素質和能力提出更高的要求。課前、課上和課后都需要教員投入更多的時間，準備各種教學資源，精心設計教學環節，組織實施教學過程，這對于教員來說，是對自身素質提高的很大的挑戰。

混合式教學模式的實施使絕大多數學員都完成了教學目標要求，學員的信息素養和計算思維能力得到根本提升。該模式得到大學和學院兩級督導專家、同行專家的高度認可，對軍隊院校計算機基礎課程改革有很好的借鑒意義。