基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的計(jì)算機(jī)類課程線上線下混合教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

高國(guó)紅 陳可可 王應(yīng)軍

【摘 要】隨著以學(xué)生為中心和線上線下混合式教學(xué)模式的推廣，“翻轉(zhuǎn)課堂”在線上線下混合式教學(xué)模式中的作用越來越重要。文章分析了“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，結(jié)合計(jì)算機(jī)類課程的特點(diǎn)，以學(xué)生為中心，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高課堂效率為目標(biāo)，重點(diǎn)討論了“翻轉(zhuǎn)課堂”在計(jì)算機(jī)類課程中的實(shí)踐與應(yīng)用方法，突出了“翻轉(zhuǎn)課堂”在線上線下混合式教學(xué)中的作用。以期通過引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的目的。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂;計(jì)算機(jī)組成原理;線上線下混合式教學(xué)

前言

隨著高等教育改革的深入，以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)模式改革勢(shì)在必行。目前線上線下混合式教學(xué)模式被廣泛應(yīng)用。尤其是新冠疫情的影響，推動(dòng)了線上教學(xué)資源的建設(shè)和廣泛應(yīng)用。“翻轉(zhuǎn)課堂”作為一種全新的教學(xué)模式，互換教師和學(xué)生在課堂中的角色，由傳統(tǒng)的教師掌控課堂主講轉(zhuǎn)換為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，教師負(fù)責(zé)引導(dǎo)、解惑和評(píng)價(jià) [1-2]。相較于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，“翻轉(zhuǎn)課堂”對(duì)授課教師、學(xué)生、課堂管理和課程開展模式等都提出了較高的要求[3]。本文結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”自身特點(diǎn)，探索“翻轉(zhuǎn)課堂”在計(jì)算機(jī)類課程中的應(yīng)用方法，并以計(jì)算機(jī)專業(yè)核心課程《計(jì)算機(jī)組成原理》課程為例，論述了課程線上教學(xué)資源建設(shè)和“翻轉(zhuǎn)課堂”在線上線下混合式教學(xué)中的實(shí)施方法，以期把“翻轉(zhuǎn)課堂”和線上線下混合式教學(xué)模式很好的融合提供參考依據(jù)。

1 “翻轉(zhuǎn)課堂”在線上線下混合式教學(xué)中的作用

“翻轉(zhuǎn)課堂”是以為學(xué)生提供大量的網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)資源，增加學(xué)生、教師間的互動(dòng)和個(gè)性化溝通為手段，發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，從而達(dá)到較好的課堂學(xué)習(xí)效果。2019年新冠疫情爆發(fā)以來，線上教學(xué)成為很多學(xué)校的主要教學(xué)方式。一些人認(rèn)為：線上教學(xué)即為“翻轉(zhuǎn)課堂”，或者線上線下混合式教學(xué)是高質(zhì)量的“翻轉(zhuǎn)課堂”，這些理解都是片面的。筆者認(rèn)為“翻轉(zhuǎn)課堂”在線上線下混合式教學(xué)中的作用主要有以下幾點(diǎn)：

（1）教師對(duì)學(xué)生實(shí)施指導(dǎo)式、啟發(fā)式和建議式學(xué)習(xí);

（2）建設(shè)緊扣知識(shí)點(diǎn)，短小精悍的各類線上線下學(xué)習(xí)資源;

（3）教師安排學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在完成學(xué)習(xí)任務(wù)過程中學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)方式自由靈活;

（4）教師與學(xué)生互動(dòng)采取線下定期分組討論和線上實(shí)時(shí)討論答疑相互配合的模式;

（5）通過討論、作業(yè)、測(cè)試等靈活多樣的方式檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2 “翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式在計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)中應(yīng)用的必要性

計(jì)算機(jī)類課程包括專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)實(shí)踐開發(fā)類課程，前者包括計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理、離散數(shù)學(xué)、電子技術(shù)等課程;后者包括了C語言程序設(shè)計(jì)、JAVA程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用、移動(dòng)端程序設(shè)計(jì)等課程。這些課程的普遍特點(diǎn)就是實(shí)踐性與工程性都比較強(qiáng)，特別是后者更加注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力以及解決工程問題能力的培養(yǎng)。在計(jì)算機(jī)類課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生并不能僅僅依據(jù)理論知識(shí)去開發(fā)軟件，關(guān)鍵是能夠親自動(dòng)手，真正的練習(xí)，并從中不斷的摸索經(jīng)驗(yàn)，掌握軟件開發(fā)的真諦。但是在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)中往往表現(xiàn)出重理論，輕實(shí)踐的特征，造成了學(xué)與用的嚴(yán)重脫離[4]。“翻轉(zhuǎn)課堂”將學(xué)生單純的通過課堂掌握知識(shí)的過程，轉(zhuǎn)變成課堂上交流學(xué)習(xí)成果、進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作、共同探究，以及完成課堂作業(yè)的過程，它更加注重通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)與問題導(dǎo)向方式進(jìn)行教學(xué)，這種教學(xué)模式與計(jì)算機(jī)類課程的較強(qiáng)實(shí)踐性要求是相一致的，對(duì)于提升課堂的教學(xué)效果將起到重要的積極作用。

3 基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的線上資源平臺(tái)建設(shè)

課程在線學(xué)習(xí)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)，實(shí)施“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)的重要資源。課程在線學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)的核心要素為教師模塊和學(xué)生模塊。平臺(tái)模塊主要包括：課程管理模塊（選課學(xué)生、分組、統(tǒng)計(jì)等）、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)模塊（測(cè)試、考試、問卷等）、學(xué)習(xí)活動(dòng)模塊（討論、作業(yè)、研究型學(xué)習(xí)等）、學(xué)習(xí)資源模塊（學(xué)習(xí)單元、多媒體元件等）、數(shù)據(jù)采集模塊（學(xué)生數(shù)據(jù)、教師數(shù)據(jù)、課程數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等）。學(xué)生模塊要與教師模塊相對(duì)應(yīng)，能夠讓學(xué)生一目了然的看到教師所布置的各種工作，同時(shí)平臺(tái)要體現(xiàn)教師與學(xué)生互動(dòng)友好，實(shí)現(xiàn)學(xué)生之間互動(dòng)、老師與學(xué)生之間互動(dòng)、人與機(jī)器之間的互動(dòng)的有效性。線上資源平臺(tái)的功能模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4 “翻轉(zhuǎn)課堂”在計(jì)算機(jī)類課程線上線下混合式教學(xué)中的具體應(yīng)用

為了避免教學(xué)過程中“學(xué)生難學(xué)、教師難教”的尷尬境地，也為了更好地達(dá)到學(xué)生在學(xué)習(xí)完計(jì)算機(jī)類課程后能夠達(dá)到在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域設(shè)計(jì)復(fù)雜工程問題的解決方案，甚至能夠設(shè)計(jì)滿足特定需求的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、軟硬件及相關(guān)的產(chǎn)品的人才培養(yǎng)要求[5]，筆者所在課題組采用了實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)+翻轉(zhuǎn)課堂的全新教學(xué)模式。具體操作過程以項(xiàng)目開發(fā)過程為主線，貫穿于教學(xué)的整個(gè)過程當(dāng)中，并以項(xiàng)目的發(fā)展為依據(jù)，安排課程學(xué)習(xí)步驟，通過項(xiàng)目任務(wù)來推動(dòng)教學(xué)進(jìn)展，而基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)則根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展的實(shí)際需求來逐漸滲透，同時(shí)在課前、課中、課后3個(gè)階段分層次實(shí)施“翻轉(zhuǎn)課堂”。具體實(shí)施方案如圖2所示。

具體實(shí)施方案如下：

（1）課前準(zhǔn)備及學(xué)習(xí)

授課教師本著教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的原則，有步驟有計(jì)劃地完成該課程的教學(xué)任務(wù)安排，并將“翻轉(zhuǎn)課堂”理念融入到課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教學(xué)。具體操作如下：

a）課前相關(guān)知識(shí)的復(fù)習(xí)

以《計(jì)算機(jī)組成原理》課程模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)內(nèi)容為例，課前需要復(fù)習(xí)指令系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)，指令格式及指令設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，指令尋址方式及設(shè)計(jì)方法，微程序、微指令設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，重新熟悉計(jì)算機(jī)運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、寄存器組的工作控制原理等相關(guān)知識(shí)。

b）課前視頻學(xué)習(xí)

課前視頻學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的第一步，也是進(jìn)行第二步課堂訓(xùn)練內(nèi)化的條件，只有在這一步做好基礎(chǔ)理論知識(shí)的儲(chǔ)備，才能為第二步的順利展開奠定基礎(chǔ)。

授課教師依據(jù)課程特征、教學(xué)目標(biāo)以及知識(shí)結(jié)構(gòu)等將制作好的課堂理論知識(shí)相關(guān)學(xué)習(xí)視頻上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，給學(xué)生派發(fā)學(xué)習(xí)任務(wù)單，督促其進(jìn)行課前觀看，視頻學(xué)習(xí)結(jié)束有一個(gè)針對(duì)視頻所涉及知識(shí)點(diǎn)的在線隨堂練習(xí)，學(xué)生則可以根據(jù)自己的能力與知識(shí)儲(chǔ)備情況按照不同的速度與方式進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，隨堂練習(xí)的結(jié)果系統(tǒng)會(huì)及時(shí)自動(dòng)的反饋給學(xué)生。學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)過程中不明白的知識(shí)點(diǎn)可以通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)在線提問、課堂討論區(qū)與同學(xué)進(jìn)行交流、或者留待實(shí)際課堂與老師和同學(xué)進(jìn)行交流。

c）學(xué)生自發(fā)討論

將班級(jí)成員分成若干5人小組，以小組為單位討論制定模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方案。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上的在線討論區(qū)可供該課程涉及到的所有教師和學(xué)生實(shí)時(shí)進(jìn)行在線互動(dòng)。

（2）課中訓(xùn)練內(nèi)化

課堂訓(xùn)練內(nèi)化的具體實(shí)施措施如下：

a）開展課堂討論，以各小組現(xiàn)場(chǎng)講解+答辯的形式進(jìn)行，小組成員分工上臺(tái)講解本小組的模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案;

b）教師和其他小組同學(xué)對(duì)該組設(shè)計(jì)方案的合理性及存在的問題提出合理化的建議，答辯小組成員針對(duì)老師和同學(xué)們的提問進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解答;

c）現(xiàn)場(chǎng)討論后，各小組組長(zhǎng)組織本小組成員結(jié)合老師和同學(xué)的反饋意見，進(jìn)一步論證本組的設(shè)計(jì)方案;

d）教師把控課堂進(jìn)度和氛圍，并注意將學(xué)生在課前學(xué)習(xí)中遇到的學(xué)習(xí)難點(diǎn)融入到課堂中，對(duì)學(xué)生課前學(xué)習(xí)的遺留問題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解答。

（3）課后固化

課程結(jié)束之后，學(xué)生需要對(duì)整個(gè)項(xiàng)目過程中出現(xiàn)的問題及創(chuàng)新之處進(jìn)行復(fù)習(xí)，并認(rèn)真的思考教師對(duì)課堂活動(dòng)的總結(jié)與評(píng)價(jià)，各小組完善自己的設(shè)計(jì)方案，將設(shè)計(jì)方案在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)合驗(yàn)證結(jié)果優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。教師結(jié)合學(xué)生的表現(xiàn)結(jié)合學(xué)生互評(píng)和個(gè)人自評(píng)，最終給出該學(xué)生的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。

5 “翻轉(zhuǎn)課堂”在計(jì)算機(jī)類課程線上線下混合教學(xué)模式教學(xué)中的應(yīng)用成效

筆者所在課題組基于“翻轉(zhuǎn)課堂”采取線上線下混合教學(xué)模式開展了《計(jì)算機(jī)組成原理》《JAVA程序設(shè)計(jì)》《三維建模與動(dòng)畫》教學(xué)改革試點(diǎn)，經(jīng)過兩學(xué)期的課程教學(xué)并在課程結(jié)束后的對(duì)學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查結(jié)果及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生對(duì)于采取的教學(xué)模式總體較為滿意。具體的改革成效如下：

（1）建設(shè)完善了適合“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)的線上資源;

（2）提升了學(xué)生對(duì)于“自主學(xué)習(xí)”、“加強(qiáng)溝通交流”、“增強(qiáng)參與感”、“自己掌控節(jié)奏靈活學(xué)習(xí)”等教學(xué)手段的滿意度;

（3）構(gòu)建了“翻轉(zhuǎn)課堂”在計(jì)算機(jī)類課程線上線下混合教學(xué)的新模式。

總之，“翻轉(zhuǎn)課堂”在計(jì)算機(jī)類課程線上線下混合教學(xué)模式在相關(guān)課程上的實(shí)施效果良好，可以繼續(xù)探索、進(jìn)一步推廣。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

高國(guó)紅（1975-），男，漢族，河南鄭州人，河南科技學(xué)院信息工程學(xué)院，副教授。

基金項(xiàng)目：

河南省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目：2019SJGLX360