基于雨課堂的大學計算機基礎課程智慧教學模式研究

張燕紅，李 瑛，溫明明，楊 玫

（1.海軍航空大學 航空基礎學院，山東 煙臺 264001；2.海軍航空大學 教研保障中心，山東 煙臺 264001）

0 引 言

伴隨著大數據、人工智能、互聯網+等技術的飛速發展和高校教育教學改革的不斷深入，傳統的課堂教學正面臨嚴峻的挑戰，新的課堂教學模式也應運而生。借助于智能化移動學習工具、應用支撐平臺、云計算等搭建的智慧課堂已經悄然而至[1]。在智慧課堂中，教師的教學方式和學生的學習方式將發生重大的變革。智慧課堂是信息技術與教學方法深度融合的一種新型課堂，是未來課堂的發展方向[1]。

1 相關概念

1.1 智慧教學

智慧教學就是通過構建技術融合的學習環境，讓教師能夠施展高效的教學方法，讓學習者能夠獲得適宜的個性化學習服務，從而培養具有良好的價值取向、較強的行動能力、較好的思維品質、較深的創造潛能的人才。智慧課堂是智慧教學的載體，簡單來說，智慧課堂就是應用先進的智慧教學模式的課堂教與學的行為[2]。

1.2 雨課堂

雨課堂是清華大學和學堂在線共同推出的新型智慧教學工具。自誕生以來，雨課堂以其靈活的課前學習、快捷的課上測驗、多元的師生互動、全景的數據驅動迅速創新引領了課堂革命[3]。將課前、課中和課后的每一個環節都賦予全新的體驗，方便快捷地實現大數據時代的智慧教學；同時，全部功能基于PPT 和微信，輕量易用，操作便捷。作為教師，只要會用PPT 和微信，就可以輕松玩轉雨課堂[4]。

1.3 基于雨課堂的智慧教學

基于雨課堂的智慧教學以建構主義學習理論為指導，注重學員的深度參與，充分體現“以學員為中心”的教學理念。基于雨課堂的智慧教學對于加快推動教育信息化建設、推進教育教學改革，實現“雙一流”建設總體目標具有重要意義。

2 基于雨課堂的智慧教學模式構建

2.1 構建思路

開展智慧教學就是要構建一個適合師生共同展示“智慧”的教學環境，打造一個技術融合、手段多樣的教學模式。智慧教學并不是完全否定傳統的實體教學，而是將優質的教學資源和傳統的實體課堂借助于先進的技術手段融合起來，將課前、課中和課后這一完整的教學過程串聯起來。

建構主義學習理論認為學習不是由教師把知識簡單地傳遞給學生，而是由學生自己建構知識的過程。學生不是簡單被動地接受信息，而是主動地建構知識的意義。教學應在教師指導下以學習者為中心。雨課堂智慧教學模式正是基于建構主義學習理論而建立起來的一種新型教學模式。在該教學模式中，教員以“問題導入”引發學員思考并引出主題，激勵學員課前預習，完成知識的淺層學習；課上教員利用軍事情境、案例、虛擬實驗等方法對重點、難點展開精講并組織學員開展研討，加強學員理解掌握；課后教員給出練習思考或應用延伸，促進學員知識內化，最終達到深度學習的目標。整個過程中，教員借助雨課堂，可隨時掌握學員學習動態，根據學員學習情況及時調整教學組織。教員是學習的指導者、組織者和促進者，學員是學習的主動者、中心。

2.2 組織流程

基于雨課堂的智慧教學模式可分為課前、課中和課后3 個環節。

課前教員將帶有問題導入、MOOC 視頻、習題的預習課件推送到學員手機，可以增加語音進行針對性提醒或指導，讓學員邊看邊聽。課前預習講義發送后，教員可以收到學員的學習情況，同時設置截止時間，在節點前沒有點開課件進行學習的學員會收到提醒。通過課前預習，學員主要達到淺層學習的目標，每個學員盡量都帶著較好的知識基礎走進教室，教員在課堂上的講授僅僅針對重難點，或者學生在在線學習過程中返回來的共性問題，大大提升學員的學習效率。

課上教員開始課堂授課后會自動生成本堂課程二維碼，學員通過微信掃描進入班級。教師課上的每一頁PPT 會即時發送到學生端，幫助學員保存課件及課程回顧；另每頁PPT 下方有“收藏”和“不懂”按鈕，學員可以把不懂的知識點進行收集并反饋，教員根據收到的反饋進而調整課堂節奏及重難點講解。教員課堂可隨機點名，督促學員集中精力。雨課堂還設置了彈幕功能，教員可隨時看到學員的觀點及想法，增加互動；教員也可以在課堂上發題、發試卷，并設置答題時間，實時把控學員的學習情況。

課后教員精心設計教學活動，給學員推送作業、習題及應用延伸，組織學員鞏固并靈活應用學到的基礎知識。

2.3 教學策略

結合大學計算機基礎課程特點，并針對軍校學員實際情況，構建實施基于雨課堂的大學計算機基礎課程智慧教學模式，還應融合多種教學方法和手段，合理實施教學策略[5]。

（1）以計算思維為導向，為智慧教學指引方向。

（2）面向應用，注重能力培養，為智慧教學樹立目標。

（3）虛擬實驗教學法形象高效，為智慧教學增光添彩。

（4）研討式教學開放啟發，助力智慧教學蓬勃發展。

3 基于雨課堂的智慧教學案例

本案例以大學計算機基礎課程第5 章第2 節計算機硬件系統為教學內容，教學對象是本校2018 級飛行學員。課堂采用BOPPPS 模型，借助雨課堂融合多種教學方法和手段。

3.1 課前準備階段

1）教學資源準備。

教學資源是智慧教學的重要組成部分，包括教學目標、課件、教案、視頻、課堂實施計劃、測試題、導入問題、研討問題、應用延伸等。教學資源的建設應以培養學員的計算思維、自主學習、創新能力為目標，還要注意教學資源的豐富性、與軍事的相關性和趣味性。

2）學習資源推送。

教員在上課1～2 天前將導入問題、課件、研討問題等預習資源微信推送給學員。本案例導入問題為“計算機和計算器的本質區別是什么？以計算1～1 000 的累加和為例，探討二者的計算方式是否相同，從而追溯計算機的起源和發展，并解析其基本結構和工作原理”。學員通過微信查看課件，了解課程目標和內容，帶著問題預習相關知識，達到淺層學習的目標。

3）預習檢測。

學員完成預習后，可作答教員推送的測試題目并提交，教員根據學員的作答情況，了解學員預習效果，有的放矢地組織課堂教學。

3.2 課堂教學階段

1）精講重難點。

上課初始，教員總結學員課前預習情況，明確教學目標及重難點。教員可結合應用案例，或采用虛擬實驗等方法精講重難點，如計算機的硬件組成，可采用BIT-VRLab 軟件進行微型計算機虛擬拆裝演示，讓學員在觀察虛擬拆卸過程中，了解其拆卸順序；在觀察其虛擬組裝過程中，了解其組裝順序；并達到認識各個部件和外部設備，了解其功能的目的。在講解CPU 的工作過程時，可模擬“一條指令的執行過程”，讓學員以最簡單的方式在圖文并茂的虛擬環境中體驗有關部件的工作方式及各類信息的流動方式，體驗計算機各主要部件的協調工作過程，加深對指令及指令系統的理解以及對計算機工作原理的認識，同時體會基于計算機硬件的計算思維、問題求解所受到的硬件支持和限制。

虛擬實驗教學法直觀生動，最重要的是可以解決日常教學環境中無法完成或代價較大的實驗演示，讓學員一目了然，仿佛身臨其境，加深對知識的理解和遷移應用。

2）研討互動。

課前教員可將精心設計的研討題目推送給學員，學員提前查閱資料作準備，課上教員組織學員開展討論，便可節省準備時間，提高學員發言率，使課堂研討高質高效。另外，還可以借助雨課堂的討論區增加互動，使學員深度參與課堂教學。本堂課的研討題目為講述計算機的工作過程（小組研究討論完成）。為計算機的主要部件畫一個框圖，包括其中的互連關系，再按照這張圖的結構向學生介紹計算機的工作過程，說明計算機的基本工作原理，并組織學員展開以下討論：①假如將來計算機內部不是采用二進制，而是直接采用十進制或者別的數制，有無可能？如果可能，那么如今馮·諾依曼計算機體系結構中哪些方面應該改變？②有消息稱：法國科學家用一種“飛秒”激光器可將硬盤的讀寫速度提高10 萬倍，試想這種技術普及之后，內存還有必要存在嗎？如果消失了，馮·諾依曼計算機的框架是否會有顛覆性的改變？為什么？基于學員的課前準備和查閱資料，學員侃侃而談、暢所欲言，研討氣氛非常熱烈。研討完后，由教員進行總結。這一環節不僅可以鍛煉學員的表達能力，還鍛煉學員的自主探究能力和協作能力。

3）隨堂測試 。

這是BOOPPS 模型的后測階段，教員向學員推送測試題目并設置作答時間，及時檢測學員課堂學習效果。學員可以第一時間看到自己做得是否正確，以及其他同學的作答情況，無形之中和其他學員作比較，激勵自己。教員可以根據本堂課的教學效果，及時進行教學反思。

3.3 課后鞏固階段

1）布置作業。

教員向學員推送課后作業，著重考查知識點及簡單應用，幫助學員完成復習鞏固。另外，學員可以反復翻看課堂講授的PPT，特別是因為某些原因沒能上課的學員，可隨時隨地進行補課。

2）綜合應用與拓展延伸。

課后作業之余，教員還一并推送綜合應用與拓展延伸，為學有余力的學員提供上升空間。綜合應用相當于教學環節中的大作業，適合小組協作完成；拓展延伸以問題或專題導向為主，涉及的內容盡量反映當前的新技術和新問題，強調自主學習和創新能力培養。本案例的拓展延伸題目為制訂購買計算機方案，列出計算機配件詳細參數清單。要求：①總價格在4 000～4 500 元；②使用目前較為主流的CPU 型號；③各硬件部件盡可能是近兩年內的流行產品，使其性能在價格允許范圍內達到最優，給出配置計算機的總體規劃與選擇該配件的理由。該題目來源于生活，督促學員理論聯系實踐并活學活用，具有重要的現實意義。

3）課堂教學評價。

教學評價對于提高課堂教學質量、推進課程教學改革具有十分重要的意義。在基于雨課堂的智慧教學模式下，教員可通過預習任務完成情況、預習測試、課內研討、隨堂測試、課后作業、綜合應用與拓展延伸以及討論區的貢獻，對學員的學習情況進行總體評價，并將其作為平時成績的40%。

4 效果分析

與傳統課堂教學相比，雨課堂在調動學員積極性、實現教學互動、提高學習效率等方面十分有效。首先，雨課堂讓沉悶的傳統課堂活躍起來，讓軍校學員感到新鮮、興奮，學員是樂于接受的，他們對這一新穎的教學模式歡呼雀躍，在開心中進行學習；其次，使用雨課堂這種混合式教學模式后，學員線上線下的學習積極性大大提高，對知識的理解更加深入透徹，學習變被動為主動，獨立思考探究的能力大大加強，并能將所學的知識靈活運用。

然而，結合軍隊院校的特點，并不是所有內容都適合采用基于手機的雨課堂，有些軍事案例等內容需在保密電腦或軍網環境下進行[6]，因此，需要教員課前認真把關，嚴格區分是否涉密，合理變換教學策略。另外，實施雨課堂也有不盡如人意之處，軍校學員特別是飛行學員體能訓練任務較重，自主學習時間較少，常常影響課前預習效果，此類矛盾需要在后期實施過程中合理安排，協調解決。

5 結 語

大學計算機基礎課程是我校本科生長軍官各專業科學文化模塊的一門必修課。從理解計算機系統、使用計算機和計算思維3 個方面培養學員的自主探究能力、創新能力和應用能力。筆者研究了基于雨課堂的智慧教學模式，并將之應用于大學計算機基礎課程教學，取得了較好的效果。基于雨課堂的智慧教學，是我校智慧校園建設項目的重要分支，是未來課堂教學的發展方向。為了培養學員學以致用、強軍興軍的創新能力和實戰能力，軍校教員必須與時俱進，勇于嘗試新事物、新方法并在教學過程中精心設計，認真總結，構建適合軍校特點的計算機課堂教學新模式，全面提升學員綜合能力，為打贏未來信息化戰爭作出貢獻。