翻转课堂教学模式在大学计算机基础课程中的应用研究

袁红丽+李艳+吕建红+张晗

（军械工程学院 信息工程系，河北 石家庄050003）

摘 要：针对大学计算机基础课程的教学现状，对比翻转课堂和传统课堂的不同，以大学计算机基础课程中的枚举法为教学设计案例，分别从学习目标分析、课前任务设计和课上任务设计3方面进行设计，说明课堂实施效果，最后指出翻转课堂教学模式是一种具有研究价值的新型教学模式。

关键词：翻转课堂；传统课堂；大学计算机基础

1 大学计算机基础课程的教学现状

大学计算机基础课程是为了培养学生的计算机认知能力，让学生理解计算机是如何表达、处理、实现与用户的交互，加强学生对计算机基础知识的掌握，注重培养学生掌握获得知识的方法，养成科学思维的习惯，提高学生的信息化素养。该课程是计算机专业课程的“大杂烩”，囊括了操作系统、信息表示、体系结构、数据结构、算法、数据库等多门计算机课程的内容。目前，大学计算机基础课程的主要教学方式仍然是传统的以教师讲授为主的教学模式。这种模式在实施过程中存在以下几点不足。

（1）忽略学生个体之间的差异，不能满足学生的个性化需求[1]。

大学计算机基础课程是大一学生的第一门信息类课程，学生来自全国各地，由于地域性差异，学生的计算机基础不同，在这种情况下，教师仍然按部就班地在相同时间内以相同方式讲授相同的教学内容，这就难以满足不同学生的需求，影响学生的学习兴趣和积极性。

（2）理论性太强，实践比较少，知识不能很好地内化。

大学计算机基础课程是计算机专业5门课程的“大杂烩”，但课时却只有40学时，教师很难在短时间内将这么多又广又深的内容介绍给学生，部分内容可能还得由学生自学，而这就取决于学生学习的自主性。大部分学生感觉只是死记硬背了一堆概念，并不能够理解这些概念，只是为了考试而学习该门课程，因此学习积极性、主动性比较差，不能够学以致用。

（3）学生参与度低，课堂上不能激发学生探究和创新的热情。

教师是知识的传授者，他们在课堂上为了完成授课任务而赶进度，因此并不会注意到学生知识掌握情况之间的差异，对待学生的学习情况“一视同仁”，加之学生缺乏自主活动，很难激发学生探究和创新的热情。

因此，在传统授课模式下，大学计算机基础课程不能为后续课程打下良好的基础，迫切需要进行教学模式的改革。

2 翻转课堂教学理念

1971年，联合国教科文组织在一份关于世界性教育问题的报告中指出：未来的学校必须把教育的对象变成自己教育的主体。翻转课堂的理念最早在2007年由美国科罗拉多州的两位化学老师提出并应用于教学，取得了令人满意的教学效果，随后在国内外得到了广泛的应用。翻转课堂“课前传授+课堂内化”的形式一改传统课堂“课堂传授+课后内化”的形式，把一些基本概念放在课前学习，给课上留下足够多的时间开展生生讨论和师生讨论，使学生能对概念进行充分理解和深层加工，以达到知识内化的程度。

传统课堂即老师在讲台上讲，学生一边听一边不断记录笔记，利用课下时间完成老师布置的作业和任务，这种形式从工业时代开始，几百年没有变过。这种形式对于所有学生来说，学习进度是一致的。长此以往，那些听不懂课堂讲授内容的学生，由于长期跟不上课程进度，逐渐产生消极情绪，对学习不自信，从而放弃该门课程的学习。从这点来看，翻转课堂的好处是显而易见的，能满足不同层次学生个体的需求。翻转课堂中，学生课前进行基础概念的学习，学习能力差的学生可以根据自己的需要，反复观看视频，直到自己听懂为止；学习能力强的学生可以很快学习完课前内容，并且去探究更深层次的应用。翻转课堂的课上部分则进行生生讨论和师生讨论，成果展示部分将问题进行深度剖析，不仅能解答学生的疑惑，还能增强学生的学习自信心，激发学生探究和创新的热情，成功完成学生知识的内化过程。

3 大学计算机基础翻转课堂教学设计案例

3.1 学习目标分析

我们选择的教学内容是大学计算机基础课程的枚举法，旨在告訴学生计算机解决问题的思路与人解决问题的思路有什么不同，计算机为什么会倾向于用这种方法；有助于学生掌握计算机工作的特点以及提高用计算机解决问题的能力，培养学生的计算意识。

教师可参考大学计算机基础的课程标准以及美国教育学家本杰明·布鲁姆的目标分类法，制订本部分的学习目标。本杰明·布鲁姆将教育的目标从低到高分为识记、理解、分析、应用、评价和创造。其中，识记是指认识并记忆，这一层次所涉及的是具体知识或抽象知识的辨认；理解是对概念的领会，可以用自己的话将概念解释清楚；应用是指运用某流程执行或实施；分析是指将资料分解成概念和碎片，整理出碎片间的关联；评价是指通过核查和评论，在一定标准与规则指导下作出判断；创造是指把多种元素集合在一起，形成一个连贯的或整体的功能。

大学计算机基础课程的枚举法部分要求学生掌握枚举法的思想及思路，掌握枚举法解决问题的方法，画出用枚举法解决某问题的思路流程图，构建出枚举法解决某问题思路的BYOB程序，给出流程图并能够根据所学枚举法知识找出错误、总结枚举法的特点。我们将该部分内容的知识点按照BLOOM分类法逐一分解并配以具体的活动，促使学生学习目标的实现，见表1。

3.2 课前任务设计

翻转课堂教学模式下，教师的任务更加繁重[2]，教师除了要在课堂上为学生答疑解惑以外，还要为达到既定的教学目标而精心设计课前任务环节，这对课堂上是否实现真正的翻转至关重要，因此，翻转课堂对教师提出了更高的要求。

我们在设计枚举法的翻转课堂部分时，充分考虑教学目标的要求，为学生准备了充足的课前学习资料，不仅有教程或者参考书中关于枚举法算法思想的一部分、算法的表示形式——流程图的部分以及算法的三大结构，还准备了教学视频，如从网上精选国防科技大学刘越老师《大学计算机基础》关于枚举法的教学视频、电影《终结者2》中主人公破解密码的视频；此外，我们还根据枚举法的应用场景，准备了关于密码惨遭暴力破解的网页；最后，我们还给学生留一个作业，用枚举法解决实际问题：百钱买百鸡。

完成课前任务后，有一部分学生反映“计算机怎么这么笨啊，一个一个试，太慢了”；大部分学生明白了枚举法的思想，但是对于BYOB实现还不能完全掌握。针对学生存在的这些疑惑，我们设计了课堂的内容。

3.3 课上任务设计

课前任务设计虽然重要，并且视频的质量直接影响学生学习的兴趣和课堂活动，但是在整个翻转课堂中，对学生最有益的改变并不是课前的学习，而是课堂中的学习[2]；因此，教师需要在掌握并分析学生课前任务学习情况的基础上，对课上任务进行设计，让学生在高质量有针对性的教学活动中完成知识的内化。

（1）开头。

俗话说“兴趣是最好的老师”，每位教师在讲课的一开始都希望能迅速将学生的注意力吸引到自己所要讲解的内容上，让学生随着自己的思路走；对此，教师可以采用很多方法，如放音乐、放视频、讲故事等，也就是知觉唤醒，努力让学生产生好奇，注意也就产生了。我们制作一个有密码的压缩包，告知学生密码是一个两位数的数字组合，请学生破译该密码；学生很感兴趣，争先恐后地说着自己的解决方案，但是答案基本上是一个个试。这个案例很快就将学生的注意力吸引到课堂的主要内容——枚举法上，并且让学生知道枚举法的具体应用场景。这种把新知识与学生的实际生活相关联的方法，让学生感觉学习该算法是有实用性的，与我们的实际生活息息相关，学生也会把知识记得更牢，学得更好。

（2）头脑风暴。

在课堂中，为了让学生的知识能够很好地内化，我们安排学生4人一组，讨论用枚举法解决百钱买百鸡的问题并画出流程图，制作BYOB程序。为了避免学生的讨论偏离方向或者没有针对性，我们给他们列举出几个问题，引导他们通过討论逐步解决每个问题。随着讨论的进一步扩展，学生们最终解决了所有问题，也掌握了枚举法。在学生们的讨论过程中，我们在每组都稍作停留，对各组遇到的问题进行针对性地点拨，顺便解决学生课前学习反馈的问题。这样学生在讨论过程中，不仅可以解决自己心中的疑惑，还能够逐步进行探索和创新。

学生讨论完后，指派每个小组的学生展示学习成果。学生还可以对其他组的展示成果进行评价，该部分中，学生作品中存在的问题主要包括：①确定每个对象的取值范围；②能画一个变量循环的流程图，但是不会画两个循环嵌套在一起的流程图；③枚举的思想是一一尝试，直到最后一个可能的结果为止，所以输出正确结果后，还应该继续循环，这一块最容易出错，流程图如图1所示。

（3）新工具BYOB。

大学计算机基础课程中有涉及算法的内容，但是大部分学生都没有编程语言的基础。为了让学生掌握算法的精髓，又考虑到学生的实际情况，我们引入了BYOB。BYOB是一款MIT设计开发的简易编程工具，该软件采用模块化编程环境，界面形象生动，使学生可以轻松快乐地绕过编程语言来编写和实现算法，理解算法的内涵，培养计算思维能力。

从学生展示的BYOB学习成果来看，学生存在的问题有：①循环结束条件的表示，和的结合；②循环过程中，循环变量自增语句容易丢失；③最后结果的表示，该问题有多个结果，因此需要一个list来存储，以及结果形式的表示，需要将文字和变量值连接，BYOB程序如图2所示。

随着课上活动的开展，学生在激烈的讨论中完成学习任务，我们对表现好的小组进行表扬，告诉他们通过自己的努力，还是能够很好地完成学习任务的，以培养学生的自信心，让学生越来越爱学习这门课程。此外，我们对于学生容易出现的问题也一一进行点评，鼓励学生再接再厉，在以后的学习过程中要避免出现同类问题。

4 翻转课堂的评价

从课堂气氛上来看，学生表现比较积极主动，不但都特别想将小组讨论的成果展示出来，而且都愿意主动分析其他小组的展示成果，气氛活泼，也没有出现学生打瞌睡或开小差的情况。

从教师的感觉上来看，翻转课堂上，对于教师的每个问题，学生都积极踊跃回答，感觉比传统课堂上的积极性要高很多，因此教师授课心情也十分愉悦，对课堂教学效果非常满意。

从学生的考试成绩上来看，实施翻转课堂教学模式的学生对本部分内容掌握得非常好，知识记忆时间长，真正实现了知识的内化，而且大部分学生能够做到举一反三。我们采用鑫e评网上评卷系统，该年级大学计算机基础课程的考生共586个人，实验班96个人，其中，枚举法这个题目满分为10分，从考试情况可以看到，全体学生的平均成绩为6.17分，我们将该题目的成绩分成5等，包括优秀：9～10分（包含9分）；良好：8～9分（包含8分）；中等：7～8分（包含7分）；及格：6～7分（包含6分）；不及格：6分以下。实验班和普通班的考试成绩对比见表2，可以看到，实施翻转课堂教学模式的学生成绩要明显好于实施传统课堂教学模式的学生。

5 结 语

通过在大学计算机基础课程中采用新的教学模式——翻转课堂的形式对枚举法部分教学内容进行教学，我们深切感受到翻转课堂以学生为主体的教学方法顺应学生的认知规律，能够很好地做到因材施教，能激发学生的探索和创造能力，是一个非常值得研究和探讨的新型教学形式，值得在大学计算机基础课程中尝试应用。

第一作者简介：袁红丽，女，讲师，研究方向为计算机应用， yuanhongli607@163.com。

参考文献：

[1] 刘小晶， 钟琦， 张剑平. 翻转课堂模式在“数据结构”课程教学中的应用研究[J]. 中国电化教育， 2014 （8）： 105-110.

[2] 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.

（编辑：宋文婷）