翻转教学模式在程序设计语言中的实践

2016-05-20马丽丽陈金广薛纪文西安工程大学计算机科学学院陕西西安710048

计算机教育 2016年4期

关键词：微课程翻转课堂教学模式

马丽丽，陈金广，薛纪文（西安工程大学计算机科学学院，陕西西安 710048）

翻转教学模式在程序设计语言中的实践

马丽丽，陈金广，薛纪文
（西安工程大学计算机科学学院，陕西西安 710048）

摘要：为提高学生的编程兴趣和编程能力，在借鉴翻转课堂教学模式的基础上，结合程序设计语言课程教学，设计出适合本课程的翻转教学模式。该模式预设课前学习任务，在课后收集课程的反馈信息，并将这些信息发布到学习平台上，供教师和学习人员参考。

关键词：翻转课堂；教学模式；MOOC；微课程

0　引　言

慕课背景下的翻转课堂教学提供了一种切实可行的教学变革模式。最初，Jonathan Bergman 和Aaron Sams将授课用的课件录制成教学视频，传到网上供那些不能来上学的学生补课使用，从而创造了翻转课堂（the flipped classroom）的教学模式[1]。这种教学模式得到了越来越多的认可，也受到了学生的欢迎。Salman Khan创建可汗学院，采用翻转课堂教学模式，制作大量的微课程进行教学，这种教学模式受到了全世界教育研究者的关注和推崇[2]。美国富兰克林学院数学与计算科学专业的Robert Talbert教授，根据自己实施翻转课堂教学模式的经验，设计出线性代数翻转课堂结构模型，该模型提出了翻转课堂教学过程中的两个重要环节——课前和课中。很多学者将该模型作为设计翻转课堂教学模式的参考模型。赵兴龙讨论了在实施翻转课堂教学模式过程中需要关注的流程要素、技术要素和环境要素，指出翻转课堂要注重实效，避免流于形式[3]。张金磊等人结合教学实践对翻转课堂教学模式做了改进，强调问题的导向性作用以及信息技术手段与学习活动的支持作用，注重个性化协作学习环境的构建[4-5]。文献[6]构建的翻转课堂教学模式，顺序性强，活动流程细节安排详细，强调家长的监督参与作用。文献[7]重新界定了翻转课堂的概念，借助QQ群网络交互平台和平板电脑构建出更易实现的翻转课堂教学模式，并介绍了具体的实施过程。

在翻转课堂教学实践方面也出现了不少研究成果。文献[8]通过在大学教育技术学专业英语课程中开展翻转课堂教学实践，给出基本教学流程以及具体操作的注意事项。文献[9]以计算机应用基础课程为例，设计了较为完整的基于翻转课堂模式的教学设计方案并予以实施。文献[10] 和[11]提出了以问题为核心、以任务或项目为驱动的翻转课堂教学模式，并进行实验验证。文献[12]提出了基于云环境的软件工程专业翻转课堂教学模式，构建了一个基于云计算的教学平台。

1　翻转教学模式设计

翻转课堂重新调整了课内外的时间，营造了学生主动学习的环境，将学习的决定权转移给学生。在这种教学模式下，学生需要从被动地听教师传授知识转变为主动学习和自主学习。学生通过课前自学、小组合作以及在课堂中完成各种活动来完成知识的学习和构建。教师只作为学生学习的指导者、课程的设计者以及学生学习的互动伙伴，帮助学生获取资源、利用资源、提供课前学习指导，满足学生个性化或协作式的学习需求，并根据学生的掌握情况适时给予引导，促使学生成为学习的中心。

翻转课堂的目的是激发学生的自主学习意识，增加学习中的互动因素，强化学生对知识和技能的理解和应用，保证课堂内高质量的学习活动。根据翻转课堂的内涵及目的，笔者结合已有的翻转课堂教学模式，构建出适合理工类程序设计语言课程的翻转课堂教学模式。该模式将整个教学过程划分为课前学习、课中学习和课后总结3个部分。

（1）课前学习阶段如图1所示。教师首先分析学习者的学习风格、学习需求和学习起点，从而明确教学目标及内容，确定教学起点；根据不同专业的社会从业需求确定学习目标，兼顾学生的兴趣爱好、学习方法、学习效果等个体差异提供个性化的在线课程任务分配。教师可以按需制作视频，还可以在网上选择优秀的慕课资源，并根据学习前的测验结果，创建合适的学习任务单。教师根据以往的教学经验和对教学内容的了解，提供两个等级的资源，即基础资源和扩展资源，供不同基础、不同需求的学生使用；设计一些值得探究的问题，引导学生积极思考，激发学习兴趣。教师需要将整个课程按照知识体系结构分成若干个模块，各个模块之间具有前后依赖关系。教师将每个模块划分成若干的知识点，教学视频以知识点为单位呈现，从而方便学生自主学习。学生根据教师提供的任务单明确学习任务，以学习任务为指导观看视频，开展以自我探究为主的学习活动，然后完成自主学习评价，直至达标。

自主学习完成后，学生可以进入小组合作学习阶段，并通过合作交流，讨论存在的问题。教师将任务分配给小组的各个成员，由协作完成。在完成的过程中，如果学生遇到困难，应先在其小组内讨论解决，也可以向其他小组或教师求助，最后提交学习任务单（包含反馈信息）。教师根据学生提交的学习任务单，发现学生的问题，对课堂任务进行调整和二次备课。

（2）课中学习阶段如图2所示。首先由教师根据各个学生、各个小组的任务完成情况（依据反馈信息表），聚焦热点问题并引入新课，然后呈现任务并创建情景，再根据学生学习过程中的共性问题进行详细讲解。如果需要小组之间进一步合作探究，则要组织各个小组进行展示汇报，教师对小组汇报内容进行点评，对各个小组提出的问题进行讲解指导。教师要根据汇报内容引导各小组进行互动交流、组间互动答疑，然后进行组间的相互评价。在此期间，教师要根据需要对一些重难点问题予以解决，并且对讨论引出的知识点进行补充和拓展，加深学生理解。最后，由教师归纳和总结本次学习过程，梳理所学知识点，剖析重难点内容，最后进行综合性评价和总结。

图1　课前学习阶段

图2　课中学习阶段

（3）课后学习阶段如图3所示。教师收集整理课件、小组汇报材料、课堂讨论问题、拓展资源，并发布在学习平台供学生课后自学。学生还可以根据这些资源进行拓展学习、交流讨论、实践操作，并展示实践成果、分享交流心得，深入理解所学知识和拓展知识，从而达到巩固学习、完成知识内化的目的。教师要及时对课堂学生的反应和表现情况进行分析，并发现问题、修订实施方案，对本次教学的学习情况、学习难点以及学生在学习过程中遇到的问题进行及时地分析整理和反思总结，以进一步完善教学方案。

图3　课后思考与反馈

2　学习效果评价方法

我们采用的学习评价体系如图4所示。评价指标分为在线学习、合作学习、课堂参与和期末考试4个部分。各指标所占权重采用了文献[13]和文献[14]使用的数据：在线学习占20%，合作学习占20%，课堂参与占20%，期末考试占40%。在线学习成绩包括学生的在线学习时长、任务完成情况、课后作业、学习任务单的反馈情况以及在线讨论情况。合作学习成绩由小组成员根据在合作学习过程中该学生的参与情况、对小组做出的贡献、团队互助合作的态度、创新能力以及与组内其他成员合作情况综合考虑，并与学习者的自评相结合，给出一个综合分值。课堂参与成绩由课堂互动情况、教师评价和作品质量评价组成。此处，课堂互动情况和教师评价的确定因素包括：教师根据学生在学习的过程中表现出来的学习态度和学习意识、学生的课堂表现、学生提交的反馈信息表、课前自主学习情况、作业情况、每章测试情况、小组合作学习情况、课堂参与积极性、课堂互动情况、对学习与研究方法的掌握情况以及运用已有知识和实践经验进行知识迁移的能力和作业的质量情况。

图4　学习评价体系

设计该评价体系的目的在于降低期末考试比重，利用多元评价方法全面考核学生在在线学习、合作学习、课堂参与、期末卷面考试成绩等各个环节的综合表现，从而对学生的学习过程及结果给出一个客观公正的评价。

3　实践效果调查与分析

实验对象为大学第四学期学习程序设计语言的理工类本科生。我们选择4个自然班，随机划分为两组，实验组和对照组各有两个班。实验组采用翻转教学模式，对照组采用传统讲授模式。为了验证翻转教学模式在程序设计语言教学中的有效性，笔者根据试卷调查和问卷调查等定量研究，从实验数据上分析翻转教学模式对学生的学习动机、学习策略以及学生的编程能力的影响作用，并以课堂教学研究、教学过程为基础，对翻转教学模式下的学习环境和学习过程进行研究，以便结合定量数据研究的结果进行分析。

从表1中可以看出，在基础知识模块，实验组的平均成绩略高于对照组，但是均值之间没有明显差异。在界面设计、程序分析、程序编写、程序设计、综合应用模块，实验组的平均成绩高于对照组的平均成绩，且均值之间存在明显差异。实验组的学生界面设计合理、美观，有一定的创新，分析问题详细、全面，程序编写更加规范、实用，程序调试等实际动手能力更强。这说明翻转教学模式在培养学生分析问题、解决问题、编写程序等方面具有明显的优势，能够培养学生的动手实践能力和综合运用知识的能力。

表1　实验组与对照组学生的程序设计综合水平对照

通过设计问卷调查及观察访谈，得到的个人素质方面测量结果如表2所示。结果表明，采用翻转教学模式后，实验班学生在学习态度、学习动机、学习主动性方面有一定的提高，与对照班的差异明显。与对照班相比，实验班学生的沟通能力、协作能力以及创新能力有显著的提升。这说明翻转教学模式能促进学习者的学习态度、学习动机，提高学习的主动性。翻转教学模式对于提升和促进学生的自学能力、协作能力、创新能力具有积极作用。

表2　个人素质方面的测量结果

4　结　语

翻转教学模式突破了以讲授为主的传统课堂教学模式，师生角色发生了重大的变化，学习过程不再以教师为中心，而是以学生为中心，从而激发学生的学习兴趣和积极性，有助于提高学生的自主学习、自我管理的能力，而且易于实现学生的个性化学习，值得深入研究和实践。然而，大规模实施翻转课堂教学仍有一些难题需要解决，比如翻转教学模式对课程内容的安排、教师课堂调控能力以及学习活动的设计等提出了更高的要求。

参考文献：

[1] 张跃国, 张渝江.透视“翻转课堂”[J]. 中小学信息技术教育, 2012(3): 9-10.

[2] 刘健智, 王丹. 国内外关于翻转课堂的研究与实践评述[J]. 当代教育理论与实践, 2014(2): 68-71.

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[4] 张金磊, 王颖, 张宝辉. 翻转课堂教学模式研究[J]. 远程教育杂志, 2012(4): 46-51.

[5] 张金磊, 张宝辉. 游戏化学习理念在翻转课堂教学中的应用研究[J]. 远程教育杂志, 2013(1): 73-78.

[6] 王红, 赵蔚, 孙立会. 翻转课堂教学模型的设计:基于国内外典型案例分析[J]. 现代教育技术, 2013, 23(8): 5-10.

[7] 张新明, 何文涛, 李振云. 基于QQ群+Tablet PC的翻转课堂[J]. 电化教育研究, 2013(8): 68-72.

[8] 汪晓东, 张晨婧.“翻转课堂”在大学教学中的应用研究:以教育技术学专业英语课程为例[J]. 现代教育技术, 2013(8): 11-16.

[9] 陈怡, 赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究[J]. 现代教育技术, 2014, 24(2): 49-54.

[10] 李海龙, 邓敏杰, 梁存良.基于任务的翻转课堂教学模式设计与应用[J].现代教育技术, 2013, 23(9): 46-51.

[11] 宋朝霞, 俞启定. 基于翻转课堂的项目式教学模式研究[J]. 远程教育杂志, 2014(1): 96-104.