翻转课堂在人机交互技术课程中的研究与应用

2016-07-25潘万彬赵伟华杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院浙江杭州310018

赤峰学院学报·自然科学版 2016年12期

潘万彬，赵伟华（杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院，浙江杭州 310018）

潘万彬，赵伟华
（杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院，浙江杭州 310018）

摘要：人机交互技术是当下计算机学科中的一门重要的核心课程.由于该课程具有涵盖研究领域广泛、知识更新增长迅速等特点，传统教学模式往往很难满足实现该课程教学目标的要求.本文探索性地将翻转课堂模式引入到上述课程教学中，并提出了在新模式下适应该课程的教学方案设计方法.该方法始终将学生的自学和实践作为主线贯穿整个教学过程，着力培养学生对前沿知识的研究性学习能力和创新能力.

关键词：人机交互技术；翻转课堂；研究性学习；教学方案设计

引言

人机交互技术是信息技术的重要组成部分，受到各国广泛的重视，如美国在21世纪信息技术计划中将人机交互列为四大基础研究内容之一［1］；中国将人机交互列为国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）中支撑信息技术发展的科学基础之一［2］等.为此，人机交互技术课程在当前许多重点大学的计算机专业教育中受到高度的重视，旨在培养在该方向上具有实践和创新能力的符合信息技术发展需求的高层次的计算机专业人才.

人机交互技术课程是一门综合性的课程，它与认知心理学、多媒体技术、操作系统等密切相关；随着相关领域知识的飞速发展，该课程涵盖的内容和技术呈爆炸性地增长［3］.由于上述特点，传统的教学方法通常使得学生不仅无法与时俱进的掌握相关知识，而且缺乏甚至丧失对于人机交互技术开展研究创新的热情.

针对上述问题，该文结合教师在人机交互技术课程教学中的经验，并通过总结该课程改革项目中取得的实践研究结论，提出了基于翻转课堂模式的适用于人机交互技术课程的教学方案设计方法.

1 人机交互技术课程教学现状分析

当前人机交互技术课程，通常都以教为主并集中于课堂内讲授相关领域知识，这种教学模式主要存在以下几点不足：

1.1 统一授课，忽略了教学对象的差异

在我校通常都针对已经学过相关基础知识的计算机类专业的大三学生开设.前期基础知识的扎实程度和选修课程的不同，导致学生在知识结构和水平上并一致

1.2 前沿信息集中讲授，影响学习效率

由于课程内容覆盖面广，我校对于该课每一个主题通常配置一个领域相关的老师进行讲授.由于学时的局限性，一定时期内教学内容偏多，造成学生的产生认知超负荷，阻碍学生对知识的自主消化吸收［4］.

1.3 拓展学习匮乏，妨碍新知识的消化吸收

大信息量的课程内容和紧凑的学时，以及主观或客观的缺乏理论和实践相结合的课外拓展学习［5，6］，导致学生在人机交互技术相关的知识的学习上往往流于表面.

综上所述，现行的人机交互课程教学模式，不利于学生对该课程前沿知识进行积极主动的学习；不利于学生对人机交互技术的深入掌握和进一步创新.本文将翻转课堂模式的理念引入到该课程的教学过程中来，以期弥补现有教学模式的不足.

2 翻转课堂概述

当前，翻转课堂已经成为国内外教育工作者研究和实践的热点问题［7,8］.该教学模式通过课外知识探索和自学、课内知识讨论和内化，将教学的重点从教师“教”转向学生“学”，充分调动学生的学习主动性.

国内很多教育研究工作者根据不同学科以及不同课程类型，做出了很多适合相关学科或相关课程的新的教学模式的研究.如李志河等［9］将课后的反思、有效评价和成果交流融入到3Ds Max课程的翻转课堂教学模式中来；刘小晶等［10］提出了具体的实施方案将翻转课堂模式研究性地应用到数据结构课程教学中来等.然而，针对如何提高人机交互技术课程教学效果的教学模式，目前直接可借鉴的教学研究成果并不多见.

3 基于翻转课堂模式的人机交互技术课程的教学方案设计方法

该文扩展了传统的两层的翻转课堂教学模式［11］，提出了如图1所示的教学设方案计方法.

3.1 课前知识预备阶段

相关研究表明将科学研究的方法融入到课程教学中来，有利于培养学生的创新意识和探索学习能力［12］.在该阶段对教师和学生分别提出了不同的要求：（1）教师通过微课集中简要地展示课程相关内容；对授课内容设置若干问题等；（2）学生以寻找问题的解决方案主导自学过程；依据问题组队讨论等.

图1 基于翻转课堂的人机交互技术课程的教学方案设计方法示意图

3.2 课中知识内化

为了进一步启发学生独立思考的能力，让学生充分吸收课前探索性学习内容，课堂教学以讨论班形式为主.其中教师和学生分别扮演了不同的角色：（1）学生参加课堂活动充分并准确地表述所完成的学习内容和取得的成果，并回答其他组同学和教师的提问，积极主动地对其他组同学的汇报的内容展开提问和讨论，总结并记录课堂讨论中涉及的学习成果中的不足和改进措施等；（2）教师要求每一位同学在课堂上都要报告各自在团队成果中肩负的任务和完成的情况，并回答其他组同学和教师的提问等.

3.3 课后知识巩固和扩展

为促使学生巩固内化的知识和提高学习积极性，要求学生完善并提交课程报告或作品，并在网络教学平台上公开展出.鼓励并指导学生积极参加高校学科竞赛.

3.4 课后评估

学生提交课堂评价表和自我评价，并对课程教学方式或者内容发表意见和建议.教师认真阅读每位学生的学习总结，整理他们反馈的改进意见.开展课程组讨论，对教学查漏补缺.对每个学生的成绩进行评分.在评分过程中需综合考虑全体同学对其的评价分.

4 基于翻转课堂模式的教学方案的应用

接下来将以虚拟现实技术中的虚拟漫游平台设计这一专题为例，详细表述该教学方案设计方法的具体应用.具体教学方案见表1.

5 结论和展望

通过在传统翻转课堂教学模式中融入科学研究的方法，新的教学方案设计方法将教学过程设置为相辅相成的三个部分：课前探索性学习、课堂开展讨论和课后知识巩固拓展.课前探索学习使得学生按照科学研究的方法自学新知识，课堂开展讨论使得学生通过激烈的思考和争论内化自学知识，最后通过课后知识巩固拓展使得理论和实际进一步结合.该教学方案设计方法，不仅使得学生作为主体参与到教学活动中来，而且培养了学生的合作学习能力、解决问题的能力以及开展人机交互技术研究的热情和方法.

当然，新模式下的教学方案设计方法还存在一些不足，具体包括：（1）如何量化教师在课前提供的学习资料从而提高学生自学的有效性和效率；（2）如何制定规则保证在有限的课时内，提高讨论的全面性和知识内化的有效性；（3）如何能进一步有效地吸引学生主动参与到知识的拓展过程中来等.以后将从上面几点开展进一步的研究和实践，为高校课程的教学模式改革提供更好借鉴.