翻转课堂在卓越工程师班软件开发类课程中的应用与思考

赵莹，王冠军，刘佰龙

（中国矿业大学计算机科学与技术学院，徐州 221116）

翻转课堂在卓越工程师班软件开发类课程中的应用与思考

赵莹，王冠军，刘佰龙

（中国矿业大学计算机科学与技术学院，徐州 221116）

随着信息化技术手段和相关的资源的不断完备，“互联网+”在中国的迅猛发展，为教育领域带来新的机遇、希望与挑战。软件开发类课程是计算机专业卓越工程师理论课程体系与实践课程体系中的重要组成部分，在分析这类课程的教学困境以及实施“翻转课堂”教学方法的可行性后，提出具体的实施方案，包括课前准备、课堂讨论、课后总结等，分析翻转课堂教学效果。结果表明，“翻转课堂”教学模式在卓越工程师班软件开发类课程中的应用有助于增强学生自主学习、团队协作意识，培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量人才。

卓越工程师；翻转课堂；软件开发类课程；个性化教学

0 引言

李克强总理在《政府工作报告》中提出了“互联网+”这个新概念后，中国教育进入到一场基于信息技术的伟大的变革中。“互联网+”在中国的迅猛发展为教育领域带来了新的机遇、希望与挑战。中国的教育需要丰富的教学模式、不断更新的教学内容以及日益多元化的教学评价体系。在这种信息化技术手段和相关资源不断完备的大背景下，翻转课堂教学法得以有效地实施。“卓越工程师教育培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措[1]。软件开发类课程是计算机专业卓越工程师理论课程体系与实践课程体系中的重要组成部分，本文结合学校教学改革项目的实践研究总结出适用于卓越班的软件开发类课程翻转课堂教学模式的实施方案，用于增强学生自主学习能力、实践操作能力、团队协作意识，培养创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量人才。

1 翻转课堂概述

翻转课堂（Flipped Classroom）又称“反转课堂”，所谓“翻转”是指在信息化的环境下，首先由教师创建教学视频资源，学生在课前观看视频对授课内容进行学习，然后再回到课堂中进行师生、生生间面对面答疑、交流，分享学习成果与心得，以实现教学目标的一种教学模式，与传统的“教师白天在教室上课、学生晚上回家做作业”的方式正好相反的课堂模式[2-4]。

1.1 翻转课堂的研究现状

2007年，美国柯罗拉多州的两位化学老师首先提出翻转课堂理念，并且在教学中采用了这一模式，发现这种方法取得的教学效果好于传统方式。两位教师的实践引起越来越多的关注，这种新型教学模式在北美乃至美国中小学教育中深受欢迎并快速推广，世界各地的许多教师也采用这种模式[5]。

目前，国内众多学者也在不断对翻转课堂进行研究，张金磊对翻转课堂教学模式的关键因素进行了详尽的分析[6]，在对国外教学实践案例研究的基础上，构建出翻转课堂的教学模型[7]；曾贞等探讨了翻转教学的特征、实践及问题，认为翻转教学是有目的地运用技术探索个性化教学的成功范例[8]；曾明星、周清平等探讨了软件开发类课程翻转课堂教学模型以及其构成要素[9-10]；马秀麟、赵国庆对大学信息技术公共课翻转课堂教学进行了实证研究，认为课堂讨论对知识内化有帮助，对于大学信息技术公开课具有潜在优势[11]。

1.2 翻转课堂的内涵

翻转课堂的教学模式将传统教学模式中知识传授和内化过程重新安排，知识传授在一定信息技术的辅助下，通过教师预先准备的教学资源，由学生课前自学完成；而知识的内化过程则是在课堂上通过学生与教师之间的互相协助完成[12]。该模式的核心思想为改变教学流程和时间分配并确立以学生为中心的教学思路[13]。教师在提供学习资源时，需要认真考虑如何照顾学生的个性化需求，为不同基础的学生提供多种学习资源。教师在课堂教学之前，需要将学生在课前学习时产生的疑问进行整理，然后在课堂中通过交流、探讨的形式解决学生的疑问。这种教学模式与传统的讲授教学模式相比延长了课堂活动的时间，给予教师充分发挥自己教学特色的空间，而不再局限于传统教授时间的限制，具有以学生为中心、教学内容永久保存、所有学生参与学习并获得个性化教育等特征[14]。

2 软件开发类课程教学现状分析

我校计算机科学与技术专业卓越工程师以创新能力和实践能力培养为主线，课程体系和教学内容按照“厚基础，强能力，重实践，求创新”的原则进行设计，紧密结合社会需求，计算机科学与技术专业卓越工程师班开设的软件开发类课程主要包括：《Web开发技术》、《Android应用开发技术》、《IOS应用开发技术》等，增加职业素质教育、创新教育、创业教育。

2.1 面临的教学困境

软件开发类课程教学内容知识点多且杂，需要多个前导课的支持，如面向对象的程序设计、数据库应用技术、软件工程、算法设计等课程。该课程具有很强的实践性、工程性，强调动手与实践，解决工程问题。目前，教学中存在以下问题：

（1）软件开发类课程当前课时严重不足。软件开发类课程所讲授的软件开发步骤和相关技术涉及知识较多，较繁杂，理论和实践结合性较高。这种情况下，将开发所涉及的知识点在课堂内讲全、讲透，现有课时现在无法满足。

（2）学生进行软件开发的基础差别大。卓越工程师班对学生的实践能力要求较高，但是从目前的教学情况来看，卓越班的学生在之前的课程中只接触过程序开发的基础课程包括《C++程序设计与开发》和《Java语言程序设计与开发》，软件设计与实现的基础理论课程《软件工程》、《面向对象的软件开发》软件类开发所需的知识掌握程度参差不齐。

（3）当前软件开发类技术更新速度特别快。软件开发类技术可谓日新月异，不断有新的框架、新的理念提出与使用，传统的教学方式总显得慢半拍。

（4）传统的课堂理论教学方式，教学内容主要集中在理论基础，课堂教学显得空洞、呆板，缺乏学习兴趣，一定程度上束缚了学生的思维发展和创新能力。软件开发类课程中涉及到较多开发实例，在课堂上演示这些实例，一方面占用大量的课堂时间，另一方面，学生没有实时操作，对于程序开发过程中可能会出现的问题感知性不强，往往出现事倍功半的情况。

2.2 运用翻转课堂的可行性

软件开发类课程采用翻转课堂教学模式的可行性可以从三方面阐述：课程的特点、教学的参与者学生与教师方面以及硬件条件方面。

首先，翻转课堂的教学方法十分适合于软件开发类课程的教学。这类课程知识点众多繁杂，但各知识点耦合性不强，如何让学生在课时严重不足的情况下短时间内掌握软件开发的路径和方法极其重要。翻转课堂教学法可以将软件开发技术中离散的知识点录制成微视频，学生可以利用碎片时间进行个性化学习。

其次，大学生心智发展较为成熟，具备了一定的自主学习能力和自我约束能力。软件类开发本课程开设在卓越班的第5、6学期，这两个学期学生的课业压力相比低年级有所缓解，可以适当加大课前学习的比例，更多地进行项目开发实战、案例解析演绎以及自主拓展探究等活动。学生拥有一些可自由支配的学习时间，这为翻转课堂的实施提供了时间保证。教学团队的成员多年从事软件开发类课程的教学，有丰富的开发经验和学习新技术的能力。教师具有一定使用“翻转”课堂教学模式中所需要的相关软件以及视频后期编辑制作的软件的能力。

图1 《Web开发技术》翻转课堂教学模式图

最后，学校提供现代化的网络、云计算网络教学平台、计算机专业卓越班的学生电脑持有率达到100%，学生具备自学的硬件条件。

3 翻转课堂教学模式的设计与实施

软件类课程的翻转课堂教学模型分为课前准备、课堂学习训练、课后总结固化三个关联阶段，教学模式如图1所示。

教学活动可以看成两条线，一条是以学生的学习活动作为主线；另一条以教师的组织协调为主线。这两条主线各司其职又有交叉，学生的“学习”与教师的“教学”同等重要。两条主线在教学活动中进行双向互动。在翻转课堂教学模式中，所有的教学活动围绕学生展开，学生是活动的主体，教师是活动的组织者、参与者以及促进者。

3.1 精选教学内容

教师需精心选择合适的内容进行“翻转”，不可一味的将所有的教学内容全部翻转。基于课程的教学目标、教学对象，对教学内容进行分析，选出最适合“翻转”教学的内容。以《Web开发技术》课程为例，该课程的教学内容可以分为三部分，第一部分为前端的开发技术，包括：HTML5，CSS3，JavaScript脚本语言，第二部分服务器端开发技术，第三部分为Web开发新技术介绍。第一部分内容与其它两部分内容相比，易于理解，且无需配置开发环境，开发效果明显，学生成就感较强，因此这部分内容特别适合“翻转”课堂教学法；第二部分内容涉及较多程序性知识和反省认知知识这些高级思维活动，易增加学生学习负担和失败感，因此这部分内容就需要仔细分析，对于那些易于理解的，作为前期基础知识的可以采用“翻转”课堂教学法，例如对于Web开发过程中的数据库选择可使用“翻转”课堂的教学方法。Web开发过程中的MVC设计模式这部分内容属于较复杂的高级思维活动，则更适应课堂教学。

3.2 教学微视频的准备

教学团队制定研究计划后，教师开始准备用于授课的微视频，视频依据制作者可分为两类，一类为本教学团队录制的视频，另一类为专业经典教学视频，如万维网发展史、互联网发展史等。本教学团队录制的微视频采用PPT录屏配以教师音频的方式。录制设备包括：笔记本、麦克风、屏幕录制和编辑软件采用Camtasia Studio8.0，用该软件的描图功能代替写字板。录屏所使用的PPT课件结合PPT美化大师以及Focusky等软件，使得PPT页面更加丰富和生动。本课题组共选出3门课程每门课录制8个视频，累记320分钟。这些视频根据上课时间，提前上传到学院本课程的教学平台，学生需将每个视频中的作业以及课后的实验成果提交到学院的专业实践平台。

3.3 充分利用网络交流平台促进师生和生生交互

随着互联网技术的发展，涌现出越来越多的网络交流平台，如QQ、微信、百度贴吧等。在第一次课的时候，向学生公布本课程的教学微信群号、相关技术的微信公众号、以及专业实践平台的网址（http://spec. cumtcs.net/）。学生可以利用网络交流平台学习或下载视频与教学素材，依据本人的基础以设计学习时间表，观看视频、课件、以及相关学习资料进行个性化学习，回答视频中提出的导向性问题，认真完成教师规定的作业，记录观看过程中的问题。可以通过微信群交流学习过程中遇到的问题，讨论课上讲授的内容以及微信公众号里的一些文章，教师通过该平台及时解答学生提出的问题，并参与到更深入的讨论中。在这个过程中，教师还可以随时调整和修订课堂的教学内容和教学任务，改进教学方法。这种零时空障碍的交流可以大大提高交流效率，激发学生的学习欲望，进而提高教学效果。

3.4 课堂学习部分

在翻转课堂教学中，课堂学习部分既可检验学生知识掌握的情况又可以深化学生对教学内容的理解，促进知识内化。对于教师而言包括课堂教学设计与课堂教学实施。

在课堂教学之前教师需要对教学内容的微调。充分考虑网络交流平台上学生的反馈信息，评估课前的学习效果，对本次课的教学方法与教学内容进行微调与完善。设计本次课堂教学活动的各个环节，策划师生交互、生生交互、协作规则、分工规则、评价规则。

在课堂教学中教师作为教学活动的“组织者”、“参与者”以及“促进者”，其“演员”身份最为明显。需要完成以下几个工作，通过组织合理的课堂活动，参与学生讨论，从而促进学生的知识内化。这个阶段包括课前总结，检验学习效果，提出新任以及总结引导几个环节。教师总结由网络交流平台搜集的反馈信息，在课上进行集中解答，展示比较有代表性的学生作品。通过提问的方式检验课前学习的效果。针对教学大纲，可依据学生的掌握情况结合协作规则进行分组，组织学生展开讨论。最后，教师引导学生对课前所学内容进行总结。

教学活动中计划、实施、观察与总结4个过程循环推进。在课堂教学部分一定要鼓励学生积极参与讨论，随着讨论的不断深入促进知识的内化。

3.5 改进考核方式，保障“翻转”教学效果

新的教学模式一定要配套新的考核方式。为了提高学生的参与度，在考核体系中增加平时成绩的比重。平时成绩由课堂表现、网上讨论参与度、作业完成情况，充分考虑学生的讨论参与度以及作品演示效果，学生互评与教师评价想结合，培养学生的思维能力、思辨能力和创新能力。

3.6 翻转课堂教学效果分析

为了解学生在“翻转课堂”教学模式下的学习体验，教学团队向学生下发“翻转课堂教学法学生意见反馈”，调查问卷不记名，共发放30份问卷，收回30份，调查结果如下：

表1 “翻转课堂”教学效果调查表

从调查结果可以看出，学生在体验了翻转课堂教学法后，90%（27/30）的学生喜欢本门课程的翻转课堂的互动形式，与传统的教学方法相比更喜欢翻转课堂的教学模式，93%的学生表示这种教学该法可以提高教学效果，并支持这种教学改革。对于这么高比例的好评，一方面是由于翻转课堂本身的一些特点还有优势，另一方面由于学生第一次接触这种“翻转”课堂这种教学方法，比较新鲜，所以学起来更有激情。73%的学生认为这种教学方法会增加学业负担，23%的学生认为课程中“翻转”课堂教学法的比例不合适，由于本教学组第一次进行这种尝试，共选择3门课进行试点，每门课在32学时（16次课）中选出8（4次课）学时的内容进行翻转教学，有些学生认为比例有些少，在后续的教学中可以适当调整比例。

4 结语

本教学团队在卓越工程师班展开翻转课堂试点教学原因有二，一是卓越工程师班人数少（30），易于展开小班教学，二是卓越工程师班的学生动手能力较好，自我约束力交强。在教学中需要注意以下几个问题：

（1）视频及时更新，激发学习兴趣。Web技术更新较快，教师制作的视频需及时更新，避免内容老化、脱节。微视频需要条理清晰、所举示例生动形象，根据学生的特点制作微视频，从而有效地激发学生的学习兴趣。

（2）布置课前学习任务，巩固学习成果，提高学习效果。教师一定要在每个微视频开始前和结束后布置相应的学习任务，让学生带着任务看视频，带着任务回顾每一个视频中的知识点。教师可通过多种渠道来督促学生学习，以及验收学生的成果。

（3）精心设计课堂教学活动，将微视频与理论教学相结合。课堂上可以通过汇报、讨论、答疑的形式进行，使各个同学都能发挥所长，参与其中。教师需要引导、管理、监督整个讨论或者学习的过程，并进行阶段性的归纳和总结。

翻转课堂教学模式可以增加部分教学资源的重用性，教师可以将更多的精力投入到教学法的创新与实施中，顺畅的沟通和第一时间对问题的解答，也会增强学生对教师的信任，提升学生的学习热情。对提高学生的学习效果有积极作用，大部分学生对翻转课堂教学模式持正面态度。本教学团队在今后的教学活动中还会不断的努力。

[1]林健.卓越工程师创新能力的培养[J].高等工程教育研究,2012,05:1-17.

[2]The Flipped Classroom Defined.http://b logs.kqed.org/mindshift/2011/09/the-flipped-classroom-defined/

[3]朱宏洁,朱赟.翻转课堂及其有效实施策略刍议[J].电化教育研究,2013,08:79-83.

[4]王红,赵蔚,孙立会,刘红霞.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,2013,08:5-10.

[5]潘炳超.翻转课堂模式应用于高校教学的实验研究[J].电化教育研究,2015,03:83-88.

[6]张金磊.“翻转课堂”教学模式的关键因素探析[J].中国远程教育,2013,10:59-64.

[7]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(04)46-51.

[8]曾贞.反转教学的特征、实践及问题[J].中国电化教育,2012,306(7):114-117.

[9]曾明星,周清平,蔡国民,王晓波,颜一鸣,黄云,杨燕萍.软件开发类课程翻转课堂教学模式研究[J].实验室研究与探索,2014,02: 203-209.

[10]曾明星,周清平,蔡国民,王晓波,陈生萍,黄云,董坚峰.基于MOOC的翻转课堂教学模式研究[J].中国电化教育,2015,04:102-108.

[11]马秀麟，赵国庆，邬彤.大学信息技术公共课翻转课堂教学的实证研究[J].远程教育杂志，2013(1):79-85.

[12]叶青,李明.高校传统教学与翻转课堂对比的实证分析[J].现代教育技术,2015,01:60-65

[13]丁建英,黄烟波,赵辉.翻转课堂研究及其教学设计[J].中国教育技术装备,2013,21:88-91.

[14]陈加敏,朱承慧.翻转课堂教学模式的变式实践与反思[J].课程.教材.教法,2014,11:86-91.

Application and Consideration of Software Development Courses for Outstanding Engineers Training with Flipped Classroom

ZHAO Ying,WANG Guan-jun,LIU Bai-long

（Department of Computer Science and Technology,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116）

With information technology and related resources continue to complete,and the rapid development of“Internet+”,there are new opportunities in the field of education,hopes and challenges.Software development courses are important part of computer engineer professional excellence theory course system and practical course system.Analyzes the teaching difficulties and the feasibility of implementing the" flipped classroom"teaching method,and then proposes specific embodiments,which include pre-class preparation,class discussion,and other after-school summary,at last,analyzes the effect of flipped classroom teaching.The results indicate that the"flipped classroom" teaching mode in application of software development courses for outstanding engineers training with flipped classroom helps to enhance students'autonomous learning,teamwork awareness,training to create innovative ability,to adapt to the needs of economic and social development of high-quality talent.

Outstanding Engineers;Flipped Classroom;Software Development Courses;Individualized Teaching

1007-1423（2017）04-0034-06

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.04.008

赵莹（1981-），女，黑龙江牡丹江人，博士，讲师，研究方向为机器学习

2016-12-06

2017-01-15

中国矿业大学计算机学院卓越工程师教改项目