“翻轉云課堂”教學模式在專業課程中的應用研究

王金鳳，孫微微，張麗霞，肖磊，田緒紅

（華南農業大學數學與信息學院，廣州 510642）

0 引言

“翻轉課堂”（Flipping Classroom）近年來成為全球教育界關注的熱點，2011年還被加拿大《環球郵報》評為影響課堂教學的重大技術變革。2011年《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》發布以來[1]，我國愈加重視教育信息化工作，并在各方面都取得了豐碩的成果。涉及信息技術與課程整合、信息化環境下的教與學方式、信息化教學設計等方面的探討，強調信息技術為學習方式帶來的轉變以及對學習的支持。翻轉課堂應潮流而生，順應了我國教育信息化的大背景，為教育信息化的開展注入了新鮮的活力。翻轉課堂是由薩爾曼·可汗提出，隨著可汗學院的興起而逐漸為人所知[2-3]。所謂翻轉課堂是將原本傳統課堂上教授的內容制作成視頻或者電子課件，讓學生課下業余時間自學完成，而真正的課堂時間則是交給學生主導教師輔助的形式來解答問題，以達到掌握知識的目的。據國外學者調查結果顯示，在傳統教學模式下，每學期英語課程不及格的人數達50%，數學成績不及格達44%，而引入翻轉課堂后，不及格的學生分別下降了31%。目前，國內也有很多基于翻轉課堂的教學改革研究和創新都已展開。北京師范大學的何克抗教授對翻轉課堂的在我國未來的發展給出了前瞻性的建議和意見[4]；而目前應用最多的仍然是語言類課程的探索性實踐，符合學習語言的自然規律，課下背誦單詞，學習語法，課上通過對話進行練習。

而當前，我國的大學教育仍然處于傳統教學模式，即教師課上面傳身教，學生課下做題練習，雖然這種傳統的模式已經延續了幾十甚至上百年，期間也不乏有優秀的課程和精英教師出現，同時也培養出了很多的精英學生。尤其對于《操作系統》，其屬于重要的計算機專業課，通常按照先學后練的傳統模式，上一學期學習理論課程，等到下一學期開設《操作系統》課程設計時，部分學生對所學的基礎理論都已淡忘，對課程設計倍感困難。致使學生感覺課上知識枯燥乏味興趣頓失，嚴重影響教學效果，而直接導致課后實踐練習無從下手。但是時代在發展，隨著信息量以級數速度的增長，以及傳播方式的多樣性，例如微博、微信等，現在的大學生自我接受信息的能力已經遠超前輩，而且他們中大多已經不適應課上的框架式教學，尤其對于某些枯燥的理論專業課。目前的慕課（MOOC）和微課是教學模式改革的嘗試[5-6]，但仍然走不進真正的課堂，缺少系統的教師的引導是其中的原因之一。如何能夠找到一種折中方案，既能調動學生課堂積極性又不失教師課堂引領作用呢？下面我們先分析目前計算機專業課傳統教授過程中的問題所在

1 傳統課堂引入創新模式的必要性

傳統高等院校教學方式幾十年一成不變，固定的教學時間、模板式教學方案以及考核方法，都已經無法適應高科技手段的發展以及生活在大環境下的學生對象的學習和適應能力。尤其對于技術類專業課程的講授，繼續引入創新元素，進行改革。

（1）教師課上重復授課，導致人力及物力資源浪費

當前教學質量評估過程中，師生比是關鍵評價指標之一。而在廣大高校中教師資源嚴重不足普遍存在，而對于單個教師擔任一門課程，同時面向多個班級講授，會導致“課堂重復-課堂疲勞”現象。這種疲勞，不僅僅表現在教師對相同知識點傳授中毫無創新，同時也會連鎖反應到學生接受知識過程中的遲鈍和滯后。在一定程度上影響了教學效果，而投入的人力和物力支持并沒有達到預期效果，造成了某種意義上的極大浪費。因此，適時改變授課方式，引入新時代元素，學生更容易接受和理解，而對于教師也從傳統的講臺重復授課中解放出來。

（2）講授內容相同，對于不同特點學生無法顧及全面

目前各種科技輔助方式多樣，學生也來自于不同地區，具有不同的教育背景和知識基礎。傳統教授方式統一采用課堂講解固定知識章節，固定課后習題以及期間測試等，對于理解力超強的學生會覺得枯燥無味，無法集中精力；對于接受能力稍慢的同學，則會感覺學習吃力，容易產生厭學情緒。因此，難以滿足不同水平學習者的需要，無法實現個性化教學效果[7]。

（3）課上完成聽課任務，課下放任不管，無法鞏固知識點

大學專業課程安排在三年級完成，往往多門專業課并行教授。學生每天需要上兩到三門專業課，傳統課堂每節課45分鐘，連續兩節課的灌輸，已經使得講課和聽課都成為機械任務，學生以上課簽到為目的，教師以照章講完為目標。下課學生需要完成多門課程的課后作業，缺乏自主思考動機和時間，也難于和任課教師進行溝通交流。所學的知識點浮于其表，無法深入理解和鞏固。

綜上所述，傳統課堂中，非常有必要需要加入創新元素，引導學生進行多渠道學習，培養他們發散性思維和創造性思維，才能適應當今多元化和富媒體時代的發展，保持良好的學習效率。

2 盲目開展“翻轉課堂”的弊端

如今，翻轉課堂、慕課教育等現代教育手段風潮正盛，許多教育工作者都積極開展相關研究和實踐活動，但是照搬照抄，盲目跟風，只會令效果適得其反。分析主要弊端有以下兩點：

（1）學生課前需自行學習視頻或其他相關資料，理解力稍差者則需花費大量時間，若多門課程同時開展，則會造成學生課下時間嚴重不足現象；

（2）傳統“翻轉課堂”模式直接套用，對于專業課來講，有可能會造成基礎和擴展知識脫節，影響學習效果，導致課上的教師輔導和互動環節消極怠工。

尤其是對于計算機領域的專業課教育，需要有一定的專業基礎和專業引導，如果完全實行翻轉課堂，脫離教師監管狀態，對于部分基礎較差的學生來講可能會產生恐懼厭煩心理，反而會影響學習效果。也正因如此，我們需要根據自身的教育環境、機構條件、學生素質以及課程性質，采用“翻轉課堂”的先進思想，結合現有平臺，量身打造適合某一門專業課的“翻轉課堂”模式。本文就以《操作系統》課程為例，進行“翻轉云課堂”的實踐設計與分析。

3 《操作系統》課程翻轉云課堂設計

計算機專業課程中，包括操作系統、數據結構、計算機組成等，需要傳授計算機基礎理論知識，相對枯燥無味，更容易使學生產生厭學情緒。國內外已有教育者嘗試了將翻轉課堂引入專業課程教育過程[8-10]。而軟件編程這些實踐性較強的課程更易于采用翻轉技術[11]，引導學生課堂動手。而理論專業課需要結合課程本身特點，同時針對不同的授課對象，對課程進行規劃和設計，并做科學論證，才能保證學習效果，規劃設計流程如圖1所示。

圖1 針對專業課程翻轉課堂設計圖

本文依托學校課程改革項目“翻轉云課堂在《操作系統》課程中的應用創新研究”，面向操作系統課程，結合筆者教學經驗，總結教學過程中出現的問題，提出了是一種基于翻轉課堂思想的計算機專業課教學改革模式。仍是在教師的引導下，讓學生主動地參與到課堂時間，并以計算機專業課操作系統為例進行試驗，考慮到傳統模式與創新模式的銜接，采用循序漸進的方式，展開半“翻轉課堂”改革，由教師課上布置課下需要自學、預習的內容范圍，并作提綱式講解；而學生作為課堂的主導，需要提前課下進行認真的準備，課上完成的則是習題、課程設計等動手部分較多的內容，這樣使得整個課堂時間得到充分的利用，學生也避免了以往因為課程枯燥而無法集中精力聽講的問題出現，提高了學生的理解和動手能力，對于知識的傳授效果也會有所提高，這是對傳統教學模式的一種顛覆，也是對創新教學的一次嘗試。詳細實施方案如圖2所示。

圖2 翻轉課堂在操作系統課程中的實施方案

按照以上設計方案，結合課堂實踐將實施過程具體闡述如下。

（1）課前準備和學習

我們為了實施翻轉課堂實踐，首先做好充足的課前準備工作。錄制課堂教學視頻，并依托教育云平臺制作課程網站，并將課程相關資料上傳，以供學生按需下載自學，實現學習資源共享，這一工作已經在我們上一個校級教改項目《基于“粵教云”的高校優質教學資源共享機制研究》的支持下完成。其中視頻是依托學校新建的多媒體教室全程跟蹤錄制。每個學生可根據自己的理解力和知識基礎，選擇合適的章節課件和學習資料，導師會列出進度提綱，并給出進度規范，防止學生盲目超前，或過度落后。并搭建資訊平臺，參與者可在平臺上討論問題，互相幫助，教師也可加入其中，給予咨詢指導。

學生課前學習過程是在半監督狀態下完成。首先，接受教師提前給出的學習指令，指明需要自學的課程范圍。學生可在此范圍內根據自己的能力和進度自行調節，不能超過范圍界限，即過快或過慢，否則屬于異常案例，需及時向教師匯報溝通，以單獨調整教學方案；同時教師也可根據網上訪問次數和時常對本班學生的學習狀態進行監控和了解，及時發現問題加以解決；其次，學生如在學習過程中遇到問題，可向班級同學發問，采取平時成績加分激勵措施，鼓勵學生積極參與回答。實踐證明，往往學生之間的交流解答比教師的講授解答要有更好的效果。而這種激勵措施也激發了學生積極好學的潛力，不但要自己學懂，還要促使全班共同進步。最后，疑難問題或是同學解答出現偏差，教師會在固定時間加入討論，給予指導性意見，以免放任不管，造成知識點錯漏問題。同時，這些疑難也將會在課上重點講解。一般情況，這種情況并不常見。

（2）課上執行

翻轉后的課上執行過程從之前的傳統教學開始蛻變為學生主動教師輔導模式。一學期中安排的授課模式包括組織討論、學生講臺、習題輔導、綜合性實驗以及現場指導幾大模塊。在學期初，基礎知識偏多，主要采用前三種模式。針對共享平臺上出現的問題，教師引導討論，加深學生理解，鞏固自學效果。挑選每一章的重點知識點，由教師課前布置，然后在課上設立學生講臺環境，二十到三十分鐘，學生和教師身份互換，結合自身的學習情況，為同學們進行講解，講解過程中，教師仍處于半監督狀態，及時糾正講解中的錯誤，或者當學生意見不一致時給出正確指引。在總進度完成一章或者一個階段之后，課堂上增設習題解答和輔導環節，在增加學習自由度的前提下，也不能疏忽大環境下的應試能力。在學期中后期，加入綜合性實驗題目，這本是在理論教學的下一個學期開設的課程，我們在翻轉課堂中融入，希望達到“邊學邊用，學以致用”的效果，以避免傳統教學中出現的由于理論知識學完太久而無法動手實踐的問題。

綜合性實驗題目都是針對每一章中的內容設定，因此可以循序漸進，依次加入。例如實驗題目為進程的同步和互斥實現，在第二大部分進程和線程的知識點自學完成之后，就可以布置課堂實驗，當然進度稍快的同學可提早開始，而進度慢的可以動手晚些。允許學生自帶手提電腦，在課堂上完成框架搭建和具體的編程實現，在編程細節如有問題，教師可在課堂上隨時給出指導和建議。而傳統的實踐課程，學生都是課余時間在宿舍或者圖書館獨自完成，有些學生則投機取巧從網上借鑒已有代碼，缺乏自己動腦和實踐過程。現在將此過程翻轉至課堂之上，處于教師的半監管之下，能夠更好地促進學生真正的動手實踐能力，同時又能將自學的知識點融會貫通，深刻理解。

（3）課后輔導、反饋及拓展

課后輔導環節實際上和課前學習環境是銜接在一起的，環環相扣，仍然是教師與學生在線上進行交流解決問題的過程。而重要的是在反饋階段，在新模式開展一段時間后，教師需要及時了解學生的學習動態，對知識點的掌握進度和深度是否符合預期效果，通過在線反饋獲得學生作為受體對新教學模式的接受程度以及有何意見和建議，以便對當前教學方式實施細節進行改良和優化；同時通過階段性測驗，用量化指標衡量教學效果；學期末考核，平時成績由線上學習進度、學習時常、線上回答問題次數、學生講臺等方面給定；筆試成績仍然按照傳統的試卷統一考試；實驗成績按照選題的難易程度、完成的效果來界定，最終考核將這三部分成績按比例綜合評定學生水平。而對此創新教學模式的評定，根據CUCEI（College and University Classroom Environment Inventory）設計問卷調查表[11]，收集學生對教學模式創新的態度和想法，通過多名學生問卷答案量化統計結果，對翻轉創新方案進行評估。

對實施過程中遇到的問題進行分析和總結，列出經驗以及注意事項，提出應對辦法，對方案中的不足加以改進優化，便于從點到面在全年級范圍內進行推廣，并力求改革考查制度，以適應基于翻轉課堂的新模式，也為其他課程的個性化改革提供經驗。

4 結語

本文借鑒最新的“翻轉課堂”理論，結合我國大學教育中的實際問題，在自身擔任專業課教師的實踐經驗基礎上，對其特性和關鍵因素進行分析和探究，構建教學模式評估模型，并在專業課中進行實踐驗證，針對實施中課前、課中、課后活動的設計及銜接問題，提出了一個基于教育云平臺的“翻轉云課堂”教學模式，并結合具體教學內容開展實踐研究，初步驗證該模式的有效性。該模式通過課前的知識共享、課內的現場指導和課后的任務拓展實現了知識傳遞、知識建構和內化、知識鞏固和拓展。通過輔助教學系統平臺，挖掘翻轉課堂優勢，驗證該模式的可操作性，對于信息化支撐的教學模式創新發展具有積極的意義。

表1 關于“翻轉云課堂”實施效果的調查問卷表