基于強交互式課件的翻轉課堂教學法

喻學才 陳健文 梁劍平

摘要：本文報道在二本院校計算機學院針對《算法設計與分析》實施翻轉課堂的方案及退化回傳統單向授課課堂方式的原因和結果。本文提出強交互課件的概念及功能和作用，建議并分析實施強制性翻轉課堂的成本及預期效果。

關鍵詞：交互式課件;翻轉課堂;選課系統;智慧教育

一、引言

翻轉課堂指將專業知識領域中單向傳授的部分讓學生在課前自行學習，而將課堂時間用于進一步發展布魯姆教育目標中的高階能力。這些高階能力包括知識應用、分析、綜合、評估及創新創業等[1]。翻轉課堂是“以學生學習為中心”教育理念的一種實踐形式。近年來，在線教育、移動學習、MOOC、微課、混合式教學等互聯網環境下的創新學習方式不斷涌現，為學習者增加了許多方便獲取的學習資源，也為實施翻轉課堂添加了更多可選擇的措施。一般說來，在線電子書、課程視頻、微課、MOOC可以在學生自行學習中被廣泛使用[2]。

近十年來，翻轉課堂教學法在不同層次教學中的積極效用在國內外教育類期刊中被廣泛報道。通常認為翻轉課堂能促進個性化學習，能提高學習者的效率，能更好地進行深層次學習。然而，翻轉課堂一定比傳統課堂教學方式更好嗎？本文首先報道作者在某師范學院二本學生中實施翻轉課堂近一年的情況。然后提出在學生學習理解能力不強、學生動手能力比較弱、缺乏主動學習能力的情況下實施翻轉課堂的方案。最后總結實施翻轉課堂的各種條件。

二、從“翻轉”回到“傳統”課堂的教學實踐

學無定法。每個學習者不完全一樣，甚至很不相同。有些記憶力好，有些則差。有些喜歡理工科，有些則喜歡文史哲。有些很自律，而大部分則難以持之以恒。目前，上至國家教育管理部門，下至有識之士，都希望互聯網技術、智能技術能在教育教學上應用，以促進個性化學習，降低教育教學成本，增加學習效率，提高學習質量。同許多同行一樣，作者也對便利的在線教育資源和翻轉課堂教學模式抱有較大的改善學生學習的期望。期望開展“以學生發展為中心”的教學;期望互聯網環境能促進學生學習內容、學習進度和學習方式的個性化;期望學生能主動學習，增強本領。2019年春季和秋季學期，作者在某師范學院計算機類專業學生中執教《算法設計與分析》這門課時實施了翻轉課堂。

（一）學情

選修作者《算法設計與分析》課程的學生總體上閱讀能力、記憶能力、理解分析能力、表達能力等比較差。經統計，在前修課程《C語言程序設計》學習完成后，僅僅有10%左右的學生能寫簡單的遞歸調用程序，與在課堂上表現相一致。學生就業志向與專業培養目標相差比較大。計算機類專業的學生整體上就業工程師類崗位，但大多數學生（85%左右）覺得研發崗位很難，希望當公務員或者教師。這表明大多數學生遇到學習難題很容易放棄，妄想更容易的事情，缺乏繼續堅持學習的勇氣。希望改善大多數學生的學習勇氣、學習能力和學習效果是我和同事們的夢想。

（二） 退化的實施方案

學習可以用多種感官進行。看書、講解、動手操作演示或完成一個小項目、冥思苦想、自問自答或與別人交互式問答等。多感官學習可以幫助強化記憶力，加深理解等。

我們實施的翻轉課堂，要求學生上課前提交自行學習講解錄音。學生自行學習時，能理解的需要用自己語言講解出來。遇到理解困難的，則要用“是什么”、“為什么”、“如何”等疑問詞提出相應的問題。我們鼓勵學生多提問題，尤其是有難度的問題。學生也可提交錄屏，講解代碼如何工作。還可以提交展示視頻，比如用撲克牌展示合并排序的工作過程等。錄音、視頻或錄屏旨在調動學生采用多種感覺器官自主學習，也能作為區分學習者身份的材料。教師評判、記錄課堂前提交情況，并按權重計入期末總成績。

針對自主學習結果，課堂第一個十分鐘時間，由教師或學生重點講解共同難點。或者抽查學生真實的學習情況。如果多數人已經完成淺層次的學習，則教師引導學生進行深層次學習。課后布置一些練習進一步加強綜合應用能力培養。

根據提交結果統計，前半學期85%的學生能在上課前主動提交，11%的學生經督促后能提交;后半學期有所下降，55%左右的學生能主動提交，35%左右的學生經督促后提交。主動學習的質量方面，經課堂抽查，極少有學生能講自主學習內容講出來，僅僅約占5%;很多學生遇到嚴格的過程性、抽象符號化資料都有很強的畏難情緒，直接跳過，甚至連讀也不會讀的，約占80%;很少有學生能按要求采用自問自答的形式進行自主學習提交錄音的（要求采用自問自答的目的是防止大部分學生照著資料讀），不到10%。

由于自主學習效果整體上很差，課堂只能退化到傳統單向知識傳授為主的方式進行。從作業結果看，傳統課堂的效果也不比實施翻轉課堂的效果更好。能針對問題請教老師的、能交上作業的僅僅不到5%。這很可能跟《算法設計與分析》這門課的內容對學生們很難有關。

三、 強交互式課件

課件通常指一門課程學習資料的集合，常表現為PPT。交互式課件指利用腳本程序或者宏在課件合適的地方設置簡單的測試題或者呈現方式的動畫。另外一種是H5課件，利用html5、css和JavaScript制作或者在現有的PPT基礎上制作交互性功能更強的課件。以MOOC為典型代表的交互式課件、在線課程等實踐表明，耗費大量人力物力制作的課程資源，未能按人們預期那樣對學習帶來變革。

強交互式課件指一種將個性化的學習資源、學習過程、學習要求、簡單測試等進行編碼的軟件。除MOOC課程的功能外，個性化的學習過程控制和選人工課堂課的條件控制功能是其鮮明特征。強交互式課件通常在學校或者培訓機構等環境下使用，學生選擇人工課堂課前，必須通過課件學習并且達到規定的水平才具備選課資格。教師不用開一門課，而是不斷地主持最擅長的一節課或者幾節課。課堂授課內容為強化自主學習內容或者綜合應用學生們所需知識，引導學生進行深層次學習。

強交互式課件除了使用機構一定程度的強制性外，還指課件作為軟件有較強的自然交互功能。一是根據學員的學習效果和進度，個性化地呈現學習資源和測試題。二是根據學員的學習習慣，個性化地呈現學習資源的適當媒體。學習資源媒體包括動畫、文本、語音和視頻。三是強交互式課件支持像人類老師和學生一樣的自然問答，探討。第四，甚至支持AR或VR侵入式場景，學生感覺不出虛擬老師或真實老師的區別。也就是說，強交互式課件也是人工智能的，是智慧教育的基礎。

四、強制性翻轉課堂教學法

強制性翻轉課堂教學法指采用強交互式課件實施翻轉課堂的教學過程和方法。據在線教育和MOOC課程學習效果研究報道，能堅持學完在線課程的人不足5%[3]。這樣的數據很可能大大低于人們的預期。但是如果學員的學校或者單位強制性要求學習，則結課率能大幅度提高至50%左右。這說明沒有強制性要求的學習對大多數人是極難堅持的，也說明了在互聯網學習資源非常便利獲取的條件下，學校和培訓機構仍然存在的價值。這種價值就是為學習者提供一個能進行持續學習的環境。

學校和培訓機構在教育教學過程中采用任何技術的考量很可能包括降本、增效、提質三個方面。三個方面能全部有顯著效果，采用這種技術應該不會有任何阻礙。采用新技術本身是需要成本的，只有在一定條件下才可行。好在作者所教學生人人有手機電腦，能上網。作者本人對信息技術、人工智能原理和技術、以及產品較為熟悉。從學生和教師來看，實施強制性翻轉課堂教學法幾乎不會給學校產生投入成本。從關于在線教育的研究結果看，有強制性要求，預期可以顯著改善學生學習效果。學習效果短期可以從學生考研、競賽結果體現;長期可以從畢業學生職業發展結果來體現。

采用強交互式課件實施翻轉課堂教學法需要改變現行的教學及管理關系。如果在現有公立學校中實施，估計阻力非常巨大。培訓機構由于利潤驅動及管理靈活，可能采用速度會快速很多。不管如何，改變現行教學教育系統都需要很長的時間，投入較大的精力，解決抵觸障礙。另一方面，強交互式課件仍需大量人力和時間研發。這很可能需要開源社區或者專業公司的大量努力。

五、結論和展望

本文介紹了在二本大學本科《算法設計與分析》課程實施翻轉課堂的方案及翻轉課堂退化為傳統課堂的原因。原因很可能在于生源不太好的二本計算機學院學生的學習能力比較低，自主學習《算法設計與分析》很難理解，很難堅持，使得自主學習階段難有效果。本文提出研發強交互式智能課件來部署強制性自主學習環境，可以幫助學校和培訓機構降本增效提質。但強交互式智能課件仍需大量研發工作，而且采用強交互式智能課件需要變革教學和管理關系，需要很多時間。盡管投入時間和精力成本會比較大，但這或許是學習變革的可行道路。

參考文獻：

[1]朱丹. MOOC+翻轉課堂混合教學模式設計[J]. 河北農業大學學報（農林教育版）， 2018（1）.

[2]楊燕. “互聯網+”背景下翻轉課堂的研究與實踐[J]. 中國職業技術教育， 2017（17）：77-79.

[3]李珍. 翻轉課堂學習體驗質性研究[J]. 教育評論， 2017（12）：145-148.

作者簡介：

喻學才，（1975.12-），四川仁壽生人，男，漢族，計算機應用技術博士，副教授，研究興趣為計算智能、機器學習、區塊鏈和智慧教育。

梁劍平，（1987.6-），廣西玉林生人，女，漢族，計算機碩士，講師，研究興趣為模式識別與智能系統、

通訊作者簡介：

陳健文，（1970.2-），臺灣省嘉義生人，男，漢族，計算機博士，助理教授，研究興趣為圖像處理、機器視覺、自然語言處理。

基金項目：

支撐項目編號：2019JGB314 （廣西高等教育本科教學改革工程項目）