“計算機應用基礎”多模態翻轉課堂教學研究

摘" 要：全球信息一體化時代的到來，促進了大數據、人工智能、“互聯網+”等技術的蓬勃發展，激發了各行各業對于信息化復合型人才的大量需求，突顯了“計算機應用基礎”在非計算機專業本科教學中開展的重要性。為了解決傳統“計算機應用基礎”教學中存在的諸多問題，文章將多模態教學理論與翻轉課堂教學進行深度融合，構建出一種基于多模態的翻轉課堂教學方法，并引入“計算機應用基礎”實際教學實踐，通過對教學結果的數據采集與分析，多模態翻轉課堂能夠起到良好教學效果，為大學計算機公共課教學改革提供了一種新的思路與方法。

關鍵詞：多模態；翻轉課堂；大數據；“互聯網+”

一、研究背景

隨著大數據和云計算時代的到來，“互聯網+”技術和人工智能等信息化技術得到了蓬勃的發展，各行各業在這個發展浪潮中，都對本行業相關數據帶來的關鍵價值，以及其服務于決策與發展的作用尤為重視。為了順應信息化時代各行業對于復合型人才的具體需求，提高非計算機專業學生信息化水平，以及計算機實際操作應用的動手能力，各高校面向非計算機專業本科生普遍開設公共必修課“計算機應用基礎”。這門課程內容涵蓋豐富，一般涵蓋“計算機發展史、計算機基礎知識與基本操作、常用應用軟件的使用、操作系統概述、計算機組成原理基礎、網絡基礎知識與信息安全、面向對象程序設計、多媒體技術”等幾個方面，對于非計算機專業學生而言，理論性強、知識面廣、學習過程中需要具有抽象思維能力、思維跳躍性強、知識點不易內化吸收，有一定的學習難度。對于教師而言，公共課教學學生班額大、教材內容涉獵面廣、教學壓力大，教學過程中往往存在課程講授機械、照本宣科、重理論輕實踐等情況，因此，無論是從教師教學角度，還是學生學習角度，想要提高學生的學習效果都不是一件易事。為了解決上述問題，本研究嘗試將多模態學習理論與翻轉課堂教學進行有機融合，結合移動學習的部分理念，構建一種多元化的翻轉課堂教學方法，探討將其運用到“計算機應用基礎”公共課教學中的應用效果。

二、多模態理論與翻轉課堂教學

關于“模態”一詞的概念，現階段主流觀點認為是人類為了與外部環境交流所構建的一種符號系統，如視頻、音頻、圖像、動作、語言等，人類通過上述符號系統利用自身視覺、聽覺、觸覺等感官去感知外部環境和與外部環境交流的一種交互方式，多模態即為同時利用多種模態與外界環境進行交流的交互方式。［1］多模態教學是借助多模態理論，主張利用互聯網、語言、視頻、音頻、圖片、動作、手勢、人機交互等多種信息交流渠道構建一種多模態交互系統，并以此不斷在學習過程中刺激學生的聽覺、視覺、觸覺等多種感官，使學生各種感官在知識的獲取、傳遞、接收過程中實現緊密協同運作的學習方式。［2］

翻轉課堂教學是一種以信息化手段為依托的新型教學方法，與傳統課堂教學相比，翻轉課堂教學互換了教學環節中學生和教師的角色，翻轉了知識傳授與知識內化的過程，翻轉課堂教學過程中教師不在課堂中進行課程知識的講授，而是將這一部分內容放到課前由學生進行自主學習，鍛煉學生自主發現問題和解決問題的能力，課堂教學中教師主要進行答疑解惑和補充講解。［3］因此，翻轉課堂教學更能體現學生在學習過程中的核心作用，教師則成為輔助學生自主解決問題的導師。翻轉課堂教學環節一般分為課前、課上和課后三個階段。課前，教師將學生分成若干個學習小組，組內學生通過手機或平板電腦等移動終端，集中或利用碎片化的時間在線觀看教師預先制作并發布的課程視頻，并在學習過程中通過互聯網查閱課程相關輔助資料，或進行組內成員在線互動討論，嘗試自主解決學習過程中遇到的各種問題。［4］課上，教師不再只是進行課程內容的講授，學生成為課堂的主體，教師則是引導學生進行分組討論，繼續解決自主學習過程中仍未解決的問題，并在學生分組討論中起到協調和指導的作用，在討論結束后進行點評、總結和對學生掌握薄弱的知識點進行補充講解。課后，學生通過手機或平板電腦等移動終端，在線完成作業、測試和調查問卷等內容，教師則對作業和測試進行在線批改，并逐一反饋結果到每一個學生，進一步使學生加深和鞏固所學的知識點，完成知識的內化和吸收。對調查問卷內容進行分析、總結和反思，從而改進教學環節，提高教學效果。［5］

三、“計算機應用基礎”多模態翻轉課堂教學模型構建

“計算機應用基礎”課程內容包含多門計算機專業課程基礎知識的濃縮，并且知識面廣，既包含大量理論知識與概念，又包括大量程序設計的應用實踐，在有限的課堂教學與實驗課教學時間里，教師只能做到完成教學大綱所要求的基本內容。以“計算機應用基礎”課程中“面向對象程序設計”實驗課教學為例，教學內容主要是編程實現和驗證課堂中所講授的基礎理論知識，如常用控件的使用，順序結構、選擇結構和循環結構的實現，枚舉和遞推等算法的簡單實現，類的定義、實現與應用，簡單數據庫的訪問等等，這些教學內容是“面向對象程序設計”中需要學生掌握的基礎理論應用，如何將這些基礎理論應用有機整合，構建可以實際應用的軟件項目，在“計算機應用基礎”實驗課教學中因為課時等因素的制約，一般很難實現。

翻轉課堂教學和多模態教學引入“計算機應用基礎”課程教學中，可以使實驗課教學擺脫上述困境。翻轉課堂教學主張將課堂授課內容放到課前階段由學生進行自主學習，課上學生則是進行分組討論解決學習中遇到的各種問題，不能解決的問題再由教師進行答疑解惑和補充講解，因此課上可以為學生預留更多的課堂剩余時間進行實踐操作，教師可以在課前給學生提前布置課外軟件開發項目或實踐操作項目，課上學生則分組討論軟件開發中的各個環節，并設計軟件開發流程，課后學生根據討論和設計結果，分組編程實現軟件中的各個功能，從而實現理論課程到實踐應用的轉化。如果是實踐操作項目，則需要學生在課上分組討論實踐的原理與過程，并在討論結束后完成所有實踐內容?！坝嬎銠C應用基礎”引入翻轉課堂教學能夠有效地利用教學進程中的各個環節，通過重新分配課堂教學內容、優化課程教學環節等手段，充分發揮每個教學環節的作用，突出課前自主學習的重要性，使得課堂教學不再只是傾向于理論知識的講授，而是轉為學生課前自主學習掌握理論知識要點，課上再通過分組討論解決學習中遇到的問題，并且培養學生的動手實踐能力。通過應用實踐來檢驗學生對于理論知識的掌握程度，激發學生對于理論知識深入研究的興趣，減少學生對于理論知識學習的倦怠感和枯燥感，從而使課堂教學時間變得相對更為充裕，使得教師能夠在課堂教學中額外講解本學科更多的前沿知識，開闊學生的眼界，拓展學生的知識面。［6］

教師可將多模態教學理論制作的課程微視頻應用到“計算機應用基礎”翻轉課堂教學中，課程視頻能夠在網絡在線觀看和學習過程中不斷刺激學生的聽覺、視覺等感官，提升學生自主學習階段的專注度，提高學習效率，活躍學生的發散思維，強化學生的記憶力，不斷鍛煉學生對于知識的自主獲取、分析、辨別、理解和應用能力，減少學生學習的惰性與倦怠感，與翻轉課堂教學起到相輔相成和優勢互補的作用，從而強化知識內化吸收過程中的各個環節，促進知識的內化吸收。［7］綜上所述，下文將通過課前準備、教學進程、效果分析三部分，詳細介紹上述教學模型的構建過程和教學效果。

（一）課前準備

課前準備階段，教師需要錄制課程微視頻，視頻內容主要以本節課的關鍵知識點、重點與難點、課后作業與課外實踐操作為主，在課程視頻的錄制過程中，鏡頭的運用應該從簡化全局突出細節角度出發，重點突出課程的相關內容，簡化與課程講授無關的內容，即在課程視頻拍攝過程中，不要運用全景鏡頭來拍攝教師的授課環節，這樣教師的著裝與儀表、教室物品的布局與擺放、環境的結構與裝潢等和課程講授無關的因素，可能會在學生自主學習時分散學生的注意力，從而影響學生的學習效果。［8］因此，鏡頭的選用要以局部特寫為主，并根據教師的講課內容進行同步切換，比如講課內容涉及教具演示時，鏡頭便切換到教具的特寫，講課內容涉及教師的手勢語言時，鏡頭便切換到教師的手勢動作，講課內容涉及知識點講授時，鏡頭便切換板書或PPT，并將重點或難點內容用動畫進行突出顯示或進行音效提示，這樣運用多模態理論錄制的課程微視頻，可以在學生自主學習過程中，不斷地刺激學生視覺、聽覺等感官，使學生的注意力保持高度的集中，從而加深學生對于知識的記憶、理解、消化與吸收。［9］課程微視頻拍攝完畢后，教師還需要使用非線性編輯軟件對課程視頻進行修改、編輯，加入特效，并壓縮成流媒體文件，上傳到校園網、微信公眾平臺或班級組群內，供學生課前下載學習使用。［10］最后教師將班級學生分成若干個討論組，分組個數一般為偶數，方便學生在課上進行分組討論，每組人數控制在6人左右，并在每個討論組選出一名成員作為組長，協調和組織組內成員進行在線自主學習和課上分組討論。［11］

（二）教學進程

課前學生通過智能手機等移動終端，接入互聯網在線或下載觀看教師上傳的課程微視頻，在學習過程中遇到任何問題，都可以隨時暫停視頻，通過互聯網搜索引擎，或者“學習通”“智慧樹”等平臺查閱與課程內容相關的參考資料進行輔助學習，嘗試自行解決問題。如果課程內容學習完畢后，仍有問題還未自行解決，則可以通過“微信”“QQ”等即時通信軟件的群組功能，與組內成員進行在線交流討論，如還未解決，則可以將問題帶到課上，通過組間討論嘗試解決，或向授課教師詢問解決。在理論課程學習完畢后，每組組長帶領組內成員共同討論和協作，完成課程視頻結尾教師所布置的課外軟件設計或課外實踐操作等教學內容的課前準備工作。［12］

課上，教師將教學內容分為課內討論階段和課外實踐階段。課內討論階段教師不再進行課程內容的講授，而是讓每個分組中各選出一名代表，闡述本小組在自主學習過程中的心得體會，以及在自主學習過程中發現的問題和解決辦法，并在陳述結尾提出尚未解決的問題，并將這些問題書寫在黑板上。當所有小組發言完畢后，教師協調各個學生分組進行組間討論，討論完畢后由各個分組輪流派出學生闡述討論結果，提出尚未解決問題的解答方法。之后教師對學生分組討論結果進行總結和點評，對學生解答問題過程中存在的錯誤進行訂正，對解答的不足之處和還未完全掌握的知識點進行補充講解。課外實踐階段，如果是軟件開發實踐項目，教師則讓每個學生分組進行短時間的組內討論，之后每個分組派出一名學生來到講臺前，通過PowerPoint電子演示文稿闡述軟件設計的整體思路，如開發背景、需求分析、可行性分析、系統概要設計、系統詳細設計、關鍵算法等內容，發言完畢后由其他分組的學生進行輪流提問，發言學生則要對提出的問題進行一一解答，如發言學生無法解答，則可由組內其他學生代為解答，所有分組闡述完畢后，教師則對每個分組的闡述、提問和解答三個環節所存在的問題和不足進行指正，各分組學生則需要在課后通過組內討論，自行思考解決辦法，以完善軟件的系統設計。如果是實踐操作項目，比如企業路由器配置、PC機組裝、網線水晶頭壓制等實踐項目，學生根據實踐內容的不同分組討論實踐的原理與理論基礎、實踐的主要步驟與方法、實踐過程中的關鍵點與注意事項等內容。學生分組討論結束后，教師從每個學生分組中隨機找出一名學生，輪流上臺進行實踐操作。一輪操作結束后，再從第一組未實踐的學生中隨機選出一名學生進行實踐操作，其他各組以此類推完成實踐操作。這種學生親自動手進行的實踐操作，按照多模態教學理論，通過不斷地刺激學生的觸覺、視覺、聽覺等感官，使這些感官持續處于活躍狀態，提高感官的信息感知能力，提高學生對于知識獲取的專注度，使學生建立起實踐操作的“肌肉記憶”，提高學生的動手能力，實現學生學習過程中理論指導實踐，實踐支持理論彼此雙向反饋。之后，教師對課上學生的總體學習和實踐情況進行分析和總結，并根據實踐項目的不同拓展講解課程相關前沿知識，拓寬學生的知識面，使學生的思路能夠與學科發展前沿保持一致，從而使得學生對課程知識的理解更加有深度和廣度。最后，教師需要布置課后作業或者進行課后小測。

課后學生通過微信、QQ群組或網盤等方式，下載教師布置的作業和測試，完成之后將作業和測試打包發送給各組組長，再由各組組長統一發送給教師進行批改。作業批改完畢后再通過各組組長反饋到學生手中。如果學生對批改結果有疑問，可以通過即時通信軟件與教師進行點對點的在線互動交流，由教師進行答疑解惑。學生小組可根據課上軟件開發實踐項目的討論和反饋結果，進一步完善實踐項目的設計，制訂軟件開發計劃，并且由組長安排組內每個學生的分工，之后根據計劃完成軟件的編程實現。

（三）教學效果分析

為了驗證多模態翻轉課堂教學模型的實際教學效果，最有效的途徑之一便是對學生的測試成績進行統計學上的數值分析，從中得出具體的量化數據，之后分析是否存在差異，從而得出教學效果是否提升的客觀結論。這里引入獨立樣本T檢驗，來完成學生測試數據的具體分析需求，原因如下：首先，T檢驗是一種假設檢驗，可以用于比較兩組數據的平均值，從而確定它們在統計上的顯著性，并且獨立樣本T檢驗，非常適合比較兩個獨立分組的應用效果，例如，比較傳統教學組和多模態翻轉課堂教學組的教學效果差異；其次，T檢驗非常適合樣本量較小的正態分布或近似正態分布，對于大學中普遍30人左右的班級非常適合。因此，為了滿足獨立樣本T檢驗的使用條件，學期開始時選取實驗班A班和對照班B班進行分組對照實驗，其中實驗班A采用基于多模態的翻轉課堂教學方法，對照班B采用傳統線下課堂教學，每班各25名學生。為了保證實驗的準確性，對兩班參與實驗的學生分別進行了課上隨堂測試，試卷為百分制。測試結束后，使用SPSS軟件對學生成績進行獨立樣本T檢驗，［13］分析結果如表1所示，實驗教學前實驗班A的平均成績為77.40分，對照班B的平均成績為76.72分，分析結果中t值為0.632，p值為0.531，并且p值大于0.05，這表明實驗教學前實驗班A和對照班B學生成績基本相同，沒有明顯差異，可以進行實驗。

學期期中時對實驗班A和對照班B的學生進行課上隨堂測試，試卷依然采用百分制，測試結束后，使用SPSS軟件對兩班學生成績進行獨立樣本T檢驗，分析結果如表2所示，實驗班A的平均成績為79.84分，標準差為5.359，對照班B的平均成績為77.12分，標準差為2.906，分析結果中t值為2.231，p值為0.032，p值小于0.05，同時運用G*Power軟件對實驗班A和對照班B的平均分和標準差進行分析，計算出本次實驗的效應量Cohen’s d值為0.631，參照Cohen提出的獨立樣本T檢驗判斷效應量大小的標準： 0.2（效果小）、0.5（效果中）、0.8（效果大），［14］本次實驗的d值大于0.5，且小于0.8，為中效應量結果，說明實驗班A比對照班B的成績有了明顯的提升。

四、結語

多模態教學方法和多模態教學資源引入“計算機應用基礎”翻轉課堂教學中，能夠將學習內容采用多元化模態的方式呈現給學生，使學生高效地調動多種感官協調運作，并在有限的學習時間中完成更多的學習內容，提高學習效率，激發學習的主動性和積極性。根據本次實驗數據分析結果可知，基于多模態的翻轉課堂教學模式在教學實踐中，對學生的學習效果起到了一定的提升作用，是一次有益嘗試，能夠有效地彌補當前大學“計算機應用基礎”教學中的缺陷，為大學計算機公共課教學改革提供一種創新的思路和有效的手段。

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［14］ Cohen J. Statistical Power and Analysis for the Behavioral Sciences［M］. Hillsdalee，NJ：Erlbaum，1988：8-12.

（責任編輯：牛雪璐）

基金項目：黑龍江省高等教育教學改革項目“基于多模態理論的計算機基礎課翻轉課堂教學模式研究與實踐”（項目編號：SJGY 20220386）。

作者簡介：馬俊（1982—），男，碩士，黑龍江中醫藥大學醫學信息工程學院工程師，研究方向為計算機應用技術、教育信息化；王曉磊（1983—），男，碩士，黑龍江中醫藥大學醫學信息工程學院計算機應用教研室主任，副教授，研究方向為計算機應用技術、云計算、數據挖掘。