基于微課的“雨課堂”+“翻轉課堂”混合式教學研究

遲靜 吳杰

[關鍵詞]翻轉課堂;質量評價;自主學習能力

現今，互聯網成為人們獲取資訊的主要來源，移動客戶端的普及使人們逐漸形成了碎片化、移動化的學習習慣。在瞬息萬變的信息時代背景下成長起來的大學生，思維模式已經發生了根本性的改變，傳統的獨角戲般的授課方式與個性化、多元化的學習需求之間的矛盾日益加劇，為適應學生新的學習需求，高等教育教學必然要進行相應的改革。

“翻轉課堂”是近年來教育教學研究的熱點，它顛覆了傳統課堂先教后學的流程，讓學生先進行學習，然后在課堂上通過研究討論、案例分析等師生互動形式完成知識內化，這種教學模式使學生成為教學的中心、學習的主體。有關文獻表明[1-7]，“翻轉課堂”能有效激發學生的學習興趣，提高其自主學習能力，但在具體的教學實踐中也出現了一些問題。學生從小接受的是被動式教育，而“翻轉課堂”模式下學生只有自主預先學習，主動參與課堂討論，才能完成知識內化，因此學生學習方式的轉變是“翻轉課堂”成功實施的關鍵。這就需要教師建立一定的教育情景，利用有效的約束機制促進學生自主學習方式的形成。

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中提出要建立新型信息化教學觀念，充分利用信息技術手段來推動學習者的自主學習、協作學習，“互聯網+教育”模式是教育信息化改革的發展趨勢。“雨課堂”是清華大學與MOOC平臺“學堂在線”共同研發的一款智慧教學工具，基于教師和學生最熟悉的PowerPoint和目前人人都離不開的微信，可以將PPT、視頻、文本、語音等資料推送給學生，同時采集學習數據。在無機非金屬材料與工程專業的無機材料結構基礎課程教學實踐中，進行“雨課堂”+“翻轉課堂”混合式教學研究與實踐，以“雨課堂”為載體，在課前、課中、課后為“翻轉課堂”提供有力支撐，以數據驅動精準“翻轉”，以形成性評價改變學生的學習方式，從而顯著提升學生的自主學習能力。

一、整體性教學設計，模塊化“翻轉”

采用“翻轉課堂”教學模式，并不意味著所有的內容都必須設計為“翻轉”形式，知識點過難或過易，都不能激發學生自主探討的興趣。在專業課時進行壓縮的現實情況下，教師要保證教學內容的完整性，無法做到每堂課都由學生充分討論得出新知識。因此，行之有效的做法是對課程進行整體性設計，分模塊、分主題“翻轉”。

先根據教學大綱中培養目標的要求，梳理無機材料結構基礎課程體系，分為四大模塊：幾何結晶學基礎、晶體化學基礎、晶體結構和晶體結構缺陷。然后據此確定各模塊的課時;構建模塊內各知識間的內在關聯，明確知識點的作用和地位，確定哪些內容適合課前自主學習，哪些內容需要通過課堂討論才能進行深層次內化;設計預習資料的呈現形式（微課、PPT、案例分析等）。接著以微課為源頭，以2課時為單位，進行課堂教學設計。最后明確課堂組織形式，選用恰當的引導策略，利用最佳的呈現方式（如討論、板書、PPT、視頻、測驗等），保障教學任務的順利完成。

二、共享互聯網教育資源，定制系統化的課程微課

“翻轉課堂”教學模式需要學生課前自主學習，而微課是符合學生移動化、碎片化學習特性的一種重要學習資源。微課是記錄教師開展教學活動的短小視頻，它尊重學生的個體差異，強調人性化學習，學生能夠根據自己的原有知識基礎和接受程度，任意停止或反復觀看視頻。優質微課對“翻轉課堂”教學模式的順利進行起著至關重要的作用。雖然互聯網上的微課資源很多，但與無機非金屬材料專業相關的較少，而且大多微課都是針對一門課程的某個知識點而制作的，相互關聯太少。為支撐課程“翻轉課堂”教學模式改革，我們建設了一系列以材料專業為知識基礎的無機材料結構基礎課程微課集。這相比于制作單個微課提出了更高的要求，需要考慮知識點跟整體的關系，以及知識點之間的聯系，以便形成重點突出、相互關聯但不重復的系統化微課資源庫。

（一）篩選網絡共享教育資源

利用互聯網上共享的教育資源，如中國大學公開課、學堂在線等，篩選符合課程教學設計的視頻作為微課，這樣可以使學生在有限時間內更多地進入國家級、省級教學名師的課堂;同時，將與課程相關的網絡資源推送給學生，拓展學生視野，利于能力較強的學生自主深入地學習。

（二）定制課程微課的要求

根據無機材料結構基礎“翻轉課堂”教學設計要求，教師錄制課程微課。微課圍繞某個知識點展開，涵蓋了傳統授課從導入、新授到總結的全過程;微課要求教師在較短的時間內（一般時長為10～20分鐘），用精練的語言完成知識的講授，傳統課堂授課時的習慣性重復語言和口頭用語都需要改正，這對教師的職業能力提出了更高的要求。除此之外，微課錄制還需要考慮視頻呈現的色彩、音質、教師與課件之間的畫面切換等因素，因為視頻的畫面呈現質量直接影響著學生的學習興趣和自學效果，所以微課設計要進行教學內容、呈現方式等多方面的綜合考慮。

課程微課資源的系統化，利于學生理清課程脈絡，在自己原有的基礎上構建自己的知識體系，并對自身知識體系中的薄弱環節集中進行強化訓練，同時也為學生課程結束以后的復習和考研等個性化學習需求提供幫助。

三、“雨課堂”構建動態教學過程，以反饋驅動精準“翻轉”

在“翻轉課堂”教學方式中，如果學生在課前不進行基礎知識的預先學習，就不能真正地參與課堂討論，無法形成自己的意見，從而不能自主構建新知識，因此學生的課前自主學習程度決定著課堂“翻轉”的成效。而多年的應試教育讓學生已經習慣了知識被動接受者的角色，在教師的安排下開展學習，教學方式的突然強行改變不但不會激發他們的學習興趣，反而會引起他們的不耐煩情緒，造成教學效果下降。在教學實踐中，如何營造有利的教學情境，引導學生自主參與到“翻轉課堂”教學中是需要解決的關鍵問題。“雨課堂”基于PPT和微信，在教室安裝程序后，PPT中即有“雨課堂”插件，教師無須額外安裝，學生通過微信掃碼即可進入課程“雨課堂”。“雨課堂”作為教育信息化載體，成為課堂教學的一部分，有機融合于“翻轉課堂”的教學模式中，為學生課前、課中和課后的學習全過程建立積極的利于自主學習的教學環境。

（一）課前

教師通過“雨課堂”向學生微信推送視頻、PPT等資料，配有相應的習題，學生依此進行自主學習。對于不懂的內容，點擊“不懂”按鍵來標記反饋，系統將學生在規定時間內的預習進度（精確到PPT中的具體頁碼）、不懂內容和習題解答情況自動采集匯總。教師根據學生預習數據反饋，設計“翻轉課堂”的討論主題，進行精準“翻轉”。

（二）課中

學生掃碼簽到，教師將授課PPT實時推送，學生同樣能夠標記“不懂”，便于課下進一步學習;同時，教師無須反復詢問學生是否聽懂了，依據“不懂”反饋，就可以實時動態調整授課進度。小班授課時，討論環節可分組進行，利用“投票”呈現討論結果;而對于大班授課，“彈幕”使討論教學得以實現，提高了學生的課堂參與度。教師可以推送限時隨堂測驗，答案一旦提交，學生即可得知結果，這使得學生的課堂專注度提高了。無機材料結構基礎是一門基礎的理論性課程，但授課時不能只孤立地講述一門課的內容，而是要將其置于專業知識體系的整體構架下，沿材料研究主線，將課程內容的微觀結構具象到宏觀性能與實際應用上。例如：“宏觀對稱性-對稱中心”內容的教學設計為：先講述其定義及相關對稱操作;然后延伸到結構對性能的影響——沒有對稱中心的晶體都具有壓電性，簡述其基本原理（與“材料物理性能”建立關聯）;再舉例說明壓電材料的應用——石英在聲吶、精密天平、鐘表等方面的用途都是來自非中心對稱導致的壓電性能（與“功能材料”建立關聯）。基礎知識的實際應用具象化，使課本理論走入學生能感觸的現實世界，學生不再孤立地理解深奧的抽象理論，而是從技術發展、實際需求的視角反溯基礎理論學習的重要性。無機材料結構基礎課程內容多為微觀理論，抽象性強，教學設計過程中可采用多種類型的呈現方式使抽象微觀知識具象化。例如，將PPT動畫設計的分步驟漸變用于演示結構演變;用科技研究前沿材料的現代分析測試圖像（如SEM、TEM 等）賦予傳統理論知識以時代新意，生動鮮活。教師常常攜帶許多實物模型對課程內容進行講解，同時購置了球、棒等材料，在上課過程中學生們跟隨課程進度隨時可以動手構建模型，通過不斷的嘗試看著在自己手中的微觀結構一點點地變得立體形象，這使學生們都很興奮，他們既更好地理解了理論知識，又激發了學習興趣。

（三）課后

課后，學生復習課程內容（視頻、PPT 等），上傳作業，在微信平臺“雨課堂”與教師討論問題。設置拓展性學習任務是引導學生自主學習的有效途徑，如晶體結構模型搭建、調研晶體結構對材料性能和應用的影響等，這種學習任務多為開放性的，沒有固定答案，以教材知識為根，但不拘泥于教材。在解決方式上，學生擁有實質的自主權，可以獨立思考或小組合作，可以借助書籍、網絡等多種途徑，在更廣闊的背景上獲得知識的全方位充實和增加。教師分析“雨課堂”學生作業情況的數據，對學生進行針對性輔導，安排后續的授課計劃。圖1為基于“雨課堂”的“翻轉課堂”教學設計圖。

四、進行學習行為全景式數據采集，以形成性評價促進自主學習

在由被動式教育轉變為主動型學習的過程中，教師要轉變教學理念，在教學環節的設置和教學形式的采用等方面為學生營造自主學習的良好環境。但在有利環境中，僅依靠學生的自發能動性還不夠，還必須采取相應的措施，即評價機制，對學生的學習行為進行約束，促使其自主學習。

質量評價體系的作用是促進學生學習方式改變，具備自主學習能力，因此評價要強調學生在學習過程中的參與度，側重以學生成長為主進行發展性評價。要科學評價“翻轉課堂”的教學績效，在終結性評價的基礎上，側重評價學生的學習動機、學習行為、學習成效和素質發展。可利用“雨課堂”，對學生的課前預習（資料學習、習題）、課堂參與（掃碼簽到、隨堂測驗、課堂討論投票）、課后作業等學習行為進行自動采集。評價時，要用數據量化學習過程，描繪學生學習軌跡，參照質量評價指標。這種形成性評價促使學生在限定時間內自主完成相應教學任務，為“翻轉課堂”的有效進行，學生自主學習能力的提高，提供有力的條件約束。圖2為基于“雨課堂”數據的形成性評價體系圖。

五、教學改革呈現顯著的學習效果優勢

教學實踐效果表明，學生對于信息化的教育媒介有一個接受過程，從一開始的新奇，到逐漸適應，再到最后能熟練地利用其功能完成各項教學任務。“雨課堂”作為媒介，其難易適當的課前任務、具有探究性的課堂討論主題，使學生參與“翻轉課堂”教學模式的積極性逐漸提高，主動參與討論的學生比例平均為68.89%，最高達83.33%;參與課堂綜合性問題搶答的學生比例最高為63.33%。

學生能夠高質量地完成學習任務，充分利用各種途徑，如書籍、文獻、網絡等進行廣泛調研，對課程涉及的晶體結構進行多次反復的實物模型搭建，從制備方式、宏觀性能和實際應用等多角度論述結構對材料的影響，并且對合作過程中各成員的貢獻合理評價。拓展型開放性小組高質量地完成任務，表明學生的自主學習能力、團隊合作能力、表達能力得到了鍛煉和提高。終結性試卷的考試成績分析表明，教學改革呈現出顯著的學習效果，試驗組學生平均成績上升了11.4%，學生對基礎知識掌握牢固，得分為傳統教學班級的1.13倍;學生綜合運用課程知識分析問題的能力增強，成績提升了17.6%。

本次教學改革將學生作為教學的中心、學習的主體，改變了傳統的教學方式，對課程進行模塊化翻轉，把智慧教學工具“雨課堂”融入教學，形成“互聯網+黑板+討論+移動終端”的師生實時互動的教學環境，以學習行為和反饋驅動精準“翻轉”，有效地提升了教學質量。混合式教學模式對學生的課前預習、課堂參與、課后作業等環節的所有學習行為自動采集，采集的數據客觀反映了學生的學習過程和學習成效。形成性評價側重過程，注重學生的自我發展，促使其學習方式由被動式轉變為主動式，能限時完成課程學習任務，實現了自主學習能力的提升。