基于微哨的高校翻转课堂在线支持环境研究

孙荣

摘 要：翻转课堂作为一种新型教学组织形式，越来越受到广大高校师生的青睐。翻转课堂教学方式的流行与数字化、网络化的在线支持环境有着密切的关系。如何构建高校翻转课堂在线支持环境，更好地服务于翻转课堂教学，已成为当前迫切需要解决的问题。文章首先分析了当前高校翻转课堂在线支持环境的状况，并指出缺少整合与联通、缺少对移动终端的支持、缺少专用的学习交流工具等问题所在。文章从平台级支持、学习资源支持、学习服务支持、学习交流支持等四个方面阐述了基于微哨构建翻转课堂在线支持环境的可行性。文章提出了在高校数字校园建设成就的基础上，以微哨平台及轻量级应用来构建翻转课堂在线支持环境的模型，并介绍了基于微哨的翻转课堂在线支持环境构建的关键技术。

关键词：翻转课堂；在线支持环境；微哨；高校

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）08-0015-05

一、引言

翻转课堂或译作颠倒课堂（Flipped Class/InvertedClassroom）是将传统的课堂教学结构翻转过来，让学生在课前完成知识的学习，在课堂上完成知识的吸收与掌握的一种新型教学组织形式[1]。翻转课堂教学组织形式于2007年起源于美国科罗拉多州落基山林地公园高中。2011年萨尔曼·可汗在TED大会上介绍了学生课后使用可汗学院提供的数学教学视频进行学习的模式。“可汗学院”免费提供的优质教学视频，克服了实施“翻转课堂”的重要技术障碍，大大降低了广大教师进入“翻转课堂”的门槛，从而推动了“翻转课堂”的普及，使“翻转课堂”进入北美乃至全球教育工作者的视野[2]。2011年以后，随着“MOOCS”（慕课）的崛起，更是对翻转课堂教学组织形式风靡全球，起到推波助澜的作用。

从上述的翻转课堂兴起过程我们可以看出：翻转课堂教学组织形式的流行与数字化、网络化的在线支持环境有着密切的关系。翻转课堂在线支持环境的构建是翻转课堂成功实施的基础与保障，已引起国内外研究者的广泛关注，并构建了一些翻转课堂在线支持环境的模型。然而，当前大多数翻转课堂在线支持环境的构建是基于即时通讯工具或者创建学习平台的方式，缺少从我们周边的数字化学习环境出发，构建一种经过精心设计与整合的支持环境。本研究旨在基于高校成熟的数字校园环境，从整合的视角出发，以微哨系统为主导，在高校构建良好的翻转课堂在线支持环境，为高校实施翻转课堂教学提供基础保障。

二、高校翻转课堂在线支持环境及存在问题

1.翻转课堂在线支持环境

翻转课堂在线学习环境包括：基础环境与支持环境两个层次。其中基础环境由网络（有线网络、无线局域网、移动互联网等）、学习终端（个人电脑、平板电脑、智能手机、智能电视等）、云计算（服务器、操作系统等）、云存储等要素构成。基础环境是各类在线学习活动的基础与必要条件。支持环境由在线的学习资源、学习服务、学习交流三个要素构成。在线的学习资源包括资源发布、资源推荐、资源推送、资源语义化检索等功能的支持。在线的学习服务为翻转课堂教学活动提供全方位的服务，包括课程管理、作业管理、学习讨论、学习评价、在线测验、页面自适应等[3]。在线的学习交流支持是指在翻转课堂教学模式中，教师鼓励师生之间、生生之间的交流与互动，不仅体现在课堂讨论中，更是要基于在线的交流环境，创建学习圈子，使课堂上的讨论得到充分的延伸。

2.高校翻转课堂在线支持环境及存在问题

翻转课堂引入我国后，关于翻转课堂的研究与实践，大都集中于中小学基础教育领域，应用于高校的研究却相对较少。笔者认为，翻转课堂教学模式更适合在高等教育中应用。主要有两个方面的原因：一是高校大学生信息素养更高，有充足的课后时间，更适合翻转课堂学习模式。二是高校拥有数字校园建设基础，能够提供良好的翻转课堂在线支持环境。目前大多数高校都建设了大量的教学支持平台与系统，详细内容如表1所示。这些平台与系统在一定程度上可以满足高校教师实施翻转课堂的需求。但是存在问题也是显而易见的：

（1）缺少整合与联通

高校支持教学的系统与平台是一个个相对独立的信息孤岛，缺少沟通的纽带，更谈不上整合。在实施翻转课堂教学过程中，缺少一个拥有统一入口、标准化的学习空间，教师、学生只能在这些分散的系统之间频繁切换，可以想象，翻转课堂的教学效果、学习体验必然是不够理想的。

（2）缺少对移动终端的支持

随着移动互联网与移动终端的快速发展，越来越多的高校学生参与到课堂以外的非正式学习，运用始终在线的移动设备上网，进行移动学习、混合式学习、泛在学习[4]。在此情况下，目前大多数高校的各类教学支持系统的设计理念还是基于桌面终端，不能为移动终端用户提供完美的学习服务。教学系统能否兼容包括移动终端在内的各种学习终端，是翻转课堂教学活动顺利实施的重要条件。

（3）缺少专用的学习交流工具

许多老师在实施翻转课堂教学过程中，使用QQ群、微信群等公有云社交软件作为学习交流的工具。由于这些公有云应用并非专用于教学，在这样的网络环境中，部分学生自学能力、自制能力较差，经常会受到与学习无关的信息干扰，从而影响课下自学的效果[5]。

学习模式，需要泛在的学习环境支持。因此，我们在构建翻转课堂在线支持环境时，不应拘泥于一种或几种平台及工具，而是应当立足整个高校的数字化校园生态环境，以一种系统为主导，整合物理的、技术的、信息的多维度的资源，从而构建翻转课堂在线支持环境[3]。这样的做法才是事半功倍、可持续发展之道。

三、微哨对翻转课堂教学活动的支持

微哨是锐捷网络公司于2013年推出的即时通讯社交软件，具有即时通讯、公众平台、校园社交、网络认证等基本功能。微哨产品的目标定位于高校用户群体，目前已和国内近百所高校合作，是一款成熟的校园网移动交互平台。微哨采用私有云、实名制的部署方式，相比微信等公有云应用，无需绑定学号、工号，更加安全与便捷。之所以选择基于微哨来构建翻转课堂在线支持环境，主要是因为微哨所具备功能特征以及平台优势。

1.平台级支持

微哨是一个部署在校园的私有云平台。微哨系统的校园应用中心，是一个具有良好生态的校园开放开发环境。校内官方开发者、民间开发者、第三方服务商都可以基于微哨开发各类校园应用产品。微哨的平台级优势主要体现在两个方面：一是微哨系统移动应用的开发是基于HTML5，复杂组件由平台进行封装，降低开发壁垒。用户只需懂得HTML 语言就可以开发出适合校园用户的移动应用[6]。二是微哨系统具有丰富的API（应用程序接口）。用户可以利用接口建立自己的服务，实现与现有业务快速、简便地对接。现在微哨平台已向用户开放的接口有单点登录接口、组织结构接口、轻应用接口、通讯接口等[7]，完全可以满足轻量级应用开发的需求。

2.学习资源支持

首先微哨是具有社交功能的即时通讯软件，天然的具有基于群、或者点对点的资源分享功能。其次，微哨系统具有丰富的API接口，校园内的用户可以利用接口建立自己的应用，实现与现有资源平台的对接，对现有网络学习资源进行调用、抓取、转码，从而整合学习资源，并通过信息接口主动推送给学习者[8]。

3.学习服务支持

微哨作为一个平台级软件，自身并没有支持学习服务的功能。但微哨平台具有的“轻应用”解决方案，可将传统校园应用，快速、简单的移植到微哨移动平台，随时随地都可以通过微哨客户端使用。这样我们可以开发基于微哨API的轻量级应用，来整合高校的教务系统、网络课程系统、录播平台等传统应用，为翻转课堂教学提供优质的在线学习服务支持。

4.学习交流支持

有人将微哨称之为“校园版微信+QQ”——微哨拥有移动端与PC端两个软件入口，这样无论是在移动终端还是在PC上，都可以轻松交流。微哨平台与微信平台、QQ软件最大的不同之处在于：微哨不是纯粹的公有云平台，而是以私有云为主，公有云为辅的平台。由于私有云的原因，微哨系统能够简单、快速地与数字校园身份系统对接，实现统一身份认证。在群组方面微哨更是按照高校真实的组织架构，天然的具有班级群、学院群、年级群、单位群等。教师、学生无需创建群组，便可借助班级群的讨论环境，进行学习交流、资源分享。当然老师、学生也可根据分组学习的需要，快速创建学习群，做到对学习交流的支持。

基于上面四个方面的因素，微哨不仅能够为翻转课堂提供在线学习支持，还能够打通传统教学支持系统之间的壁垒，实现高校在学习环境上的资源、服务、人员的整合，为构建良好的翻转课堂在线支持环境提供可能。

四、基于微哨的高校翻转课堂在线支持环境设计

1.基于微哨的高校翻转课堂在线支持环境模型构建

翻转课堂在线支持环境构建的基本思路是依托相对成熟的高校数字校园环境，以微哨系统为主导，微哨客户端为翻转课堂入口，以微哨轻应用整合高校成熟的教学私有云（诸如课程平台、资源平台、云盘等），来构建良好的翻转课堂在线支持环境。翻转课堂在线支持环境模型如图1所示。

如前文所述，翻转课堂在线学习环境包括基础环境与支持环境。翻转课堂教学基础环境是由高校数字化校园基础设施所构成。最底层是校园网络，包括核心网络（有线网络）、边界网络（无线网络）以及运营商所提供的网络（3g、4g）所构成，为各类应用提供网络联通。校园网络之上是数据中心层。包括虚拟化的服务器，集中的云存储等硬件环境，以及建构在硬件环境之上的操作系统、数据库中间件等，为校园中的各类数字化应用提供基础的软件环境。基础平台层包括统一身份认证、共享数据库、信息门户、微哨平台等，是构建数字校园环境的软件基础，为各类数字校园应用的整合、协同提供基础保障。支持环境层是高校内已经部署并运行良好的各类教学支持私有云平台。资源平台、云存储可以为翻转课堂提供学习资源支持，教务系统、录播系统、网络课程管理系统等可为翻转课堂提供教学服务支持，微哨等即时通讯平台可以为翻转课堂提供学习交流支持。环境整合层是通过统一身份认证、数据库共享、后台管理对接、统一群组管理、适应性呈现等手段，对翻转课堂的支持环境进行整合，以轻应用——“翻转i课堂”的形式呈现给用户，为教师用户提供课程管理、教学资源发布、学习进度监控等功能，为学生用户提供在线学习、课题讨论、在线作业、在线测试等功能。最上层是用户访问层，师生通过各类终端，访问微哨，获得具有统一入口，统一界面，体验良好的翻转课堂在线支持环境。

经过微哨整合的翻转课堂在线支持环境，具有跨系统、跨平台的特点，为师生提供了稳定的学习空间，师生的学习资源、学习问题、学习伙伴，不会因为终端或环境的改变而改变。

2.基于微哨的翻转课堂教学过程

基于微哨的翻转课堂在线支持环境由课下的学生自学环境以及课堂学习环境两个部分组成，并循环往复。基于微哨的翻转课堂教学过程如图2所示。

（1）课下知识传授

课下教师进行微课设计，制作微视频、整理相关学习辅助资源，为学生自学所需的资源做足准备工作。教师登录微哨客户端，通过应用中心进入“翻转i课堂”轻应用，发布微视频以及学习辅助资源。资源发布工作完成后，微哨轻应用通过微哨的消息接口，给班级每位同学群发消息，提示学生可以进行课前在线学习。学生登录微哨客户端，在线观看教学视频，下载学习资料进行课前学习。微哨轻应用设定学生在首次观看教学视频时不能够快进，确保学生学习的有效性。对于学习中遇到的问题，学生可在讨论区提出，寻求老师与同学的帮助。课前自学完成前，学生可以在自我评价区，通过点击学习状态（完全掌握、基本掌握、未能掌握）按钮，对自学情况进行评价，方便教师了解学生课前知识点的掌握情况。学生也可将未能理解的知识点以文字的方式提交给教师。教师可以随时查询学生的学习情况，包括微视频的观看次数、在线时长、学习评价等。基于这些数据，教师有目的地制定课堂研讨内容，在课堂教学中对不同学生做有侧重点的指导。

（2）课堂知识内化

课堂上学生作为学习的主体，教师则作为课堂的组织者，来引导学生参与到情景会话、小组协作中去，协同完成学习任务[5]。在课堂教学过程中，教师通过微哨轻应用发布研讨主题。与此同时学生登录微哨获取研讨主题，进行自主探究或者分组研讨。学生在课堂探究知识点时，也可借助微哨与他组同学沟通、交流，实现知识的建构。学生在完成知识探讨之后通过微哨提交学习汇报。教师根据学生的学习情况进行个性化点评与指导，解决学生知识内化过程中的疑惑。最后老师对学生的学习情况进行总结，并提示学生开展下一单元的学习[9]。

五、基于微哨的翻转课堂在线支持环境构建的关键技术

1.微哨与学校统一身份认证系统对接

翻转课堂教学是基于班级群体的教学活动，因此在虚拟的网络支持环境中需要将师生的真实身份、学院、班级等信息与微哨对接。微哨提供了功能强大的用户管理、组织结构管理、群组管理等功能，通过其提供的开放式用户接口、组织结构接口、群组接口，高校的统一身份认证系统可以快速、简单的与微哨实现对接。具体实现的方法是在微哨服务器和数字校园统一身份认证服务器之间建立通信，统一身份认证服务器允许微哨系统来读取用户信息。师生用户首次登录微哨时，通过微哨提交自己的数字校园统一身份认证用户名和密码，微哨系统比对用户提交的信息是否与统一身份认证系统中获取的信息一致。如果信息一致，微哨系统认为用户通过验证，并从校园统一身份认证系统中获取用户合法身份信息，包括校园卡号、学号、姓名、学院、班级等信息，确保用户身份的准确性与真实性。这样师生在访问微哨应用，参与网络环境下的在线学习与讨论时，只需首次登录时，输入自己的数字校园统一身份认证的用户名和密码，便可将身份信息提交给微哨系统，获取相应的权限，完成身份绑定。

2.“翻转i课堂”轻应用开发

“翻转i课堂”使用Php语言，Mysql数据库以及Html5、css3等技术开发。轻应用的主体功能是基于课程的教学工作流来开发，开发的难点集中于以下两个方面：

（1）系统消息通讯机制

轻应用开发过程中，为了解决身份识别、消息推送、资源上传、资源获取等过程中遇到的系统通讯难题，我们采取了如图3的系统消息通信机制，以资源请求消息与微哨短消息方式解决上述问题。

资源请求消息主要解决用户从异构的教学资源平台（资源平台、视频点播平台、录播平台等）以准确的身份获取、上传资源的问题。资源请求消息的通讯过程是：用户登录微哨打开“翻转i课堂”轻应用，发出资源请求消息（包括获取资源、上传资源两种类型），轻应用服务器凭借应用凭证（建立应用时微哨服务器分配的唯一的AppID和AppSecrete）向微哨服务器获取用户的身份信息（包括班级、院系、姓名等），然后轻应用服务器把资源请求消息和用户身份信息一起发送给资源平台服务器，资源平台服务器在验证身份信息后返回资源信息，最后将学习资源以在线播放或下载的方式提供给用户。

微哨短消息主要解决轻应用向用户推送通知的问题，分为定时消息和用户触发消息。定时消息是指上课前推送给老师的当前学习单元的学习反馈信息。比如上课前1小时（时间可以设置）向任课老师推送学生的学习反馈消息，包括微视频浏览次数、自我学习评价以及问题反馈等报表信息。触发消息是指教师创建完成新的课程或学习单元时，微哨服务器会给课程相关的学生自动推送消息，及时提示学生开展课前知识的学习。

（2）数据库资源共享

数据库资源共享是将不同来源、格式、特点性质的数据在逻辑上或物理上有机地集中，从而为数字校园中的各类应用系统提供全面的、统一的、标准的数据资源。我们的做法是通过数据库集成技术将各系统的数据集成到共享数据库中，利用数据库集成工具ODI（Oracle的数据集成类工具）完成对教务系统、资源平台、云盘等系统数据库的对接工作，过程如图4所示，解决了轻应用从不同系统数据库读取数据的大麻烦。通过共享数据库对教务系统的数据集成，可为“翻转i课堂”轻应用提供基础数据信息，诸如课表信息、人员信息、课程信息等。教师在创建课程时，直接读取共享数据库中课表、班级、学生等教务信息，自动生成课程群组，并赋予用户相应权限。通过构建共享数据库，简化了课程创建过程中群组设置、权限分配等工作的流程。

3.内容适应性呈现

由于移动互联网与移动智能终端的快速兴起，现在的在线学习已经演变成移动学习、混合式学习向泛在学习过渡的一个阶段[10]。在移动学习持续升温，学习终端种类不断增多的局面下，必然要求我们解决在线学习资源、在线学习服务、在线学习交流的适应性呈现问题。我们的解决思路是引入目前最受欢迎的前端开发框架——Bootstrap，对现有的教学支持环境进行改造，使用户在不同终端上都能获得良好的访问效果。具体做法是引入css3.0媒介查询（media queries）技术[11]，设置PC大屏幕终端（@media screen and （min-width： 1200px））访问的内容以三栏布局呈现，尽可能向用户展示丰富的学习内容，设置平板电脑等中等屏幕终端（@media screen and （min-width： 768px））访问的内容以两栏布局呈现；设置手机等小屏幕智能终端（@media screen and （min-width： 320px））访问的内容为单栏设计，不至于因为屏幕过小而影响内容的浏览。

六、结语

基于微哨开放平台，开发轻量级的应用，联通高校成熟的教学应用平台，为翻转课堂在线支持环境的构建提供了一种新的方式与思路，有效解决了高校现有翻转课堂在线支持环境存在的缺少整合与联通、缺少对移动终端的支持、缺少专用的学习交流工具等现实问题。通过微哨平台轻量级应用开发的支持，将来一定会有更多、更好、更具创新的应用被一线教师开发出来，进而促进高校教学改革、提高教学质量。

参考文献：

[1]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.

[2]何克抗.从“翻转课堂”的本质，看“翻转课堂”在我国的未来发展[J].电化教育研究. 2014（7）：5-16.

[3]杨现民，余胜泉. 生态学视角下的泛在学习环境设计[J]. 教育研究.2013（3）：98-105.

[4]新媒体联盟地平线报告（2014高等教育版）[J].北京广播电视大学学报.2014（2）：14-36.

[5]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（08）：68-72.

[6]王磊，张涛. 基于“应用驱动，开放共赢”的高校移动校园生态链的构建[J]. 现代教育技术. 2015（3）：69-75.

[7]微哨官网.微哨平台简介[DB/OL]. http：//www.weishao.com.cn/develop.php.

[8]孟凡立，陈琳.基于微信公众平台的移动学习空间构建研究[J]. 现代教育技术. 2014（10）：19-25.

[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（02）：49-54.

[10]陈琳.高校课程立体学习资源建设研究[J].中国电化教育，2013，（11）：95-97.

[11]杨叶，陈琳，董启标.响应式Web移动学习资源的技术实现与设计研究[J].现代教育技术.2013（6）：107-111.

（编辑：郭桂真）