以慕课为基础的翻转课堂在高等数学课程中的教学研究

(安徽新华学院 通识教育部,安徽 合肥 230088)

翻转课堂译自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”[1～3],是契合于我们现在信息时代的一种学校的教学模式.现在学校常用的是“秧田式的”课桌椅,这样的方式是工业化时代的产物.翻转课堂是一种比较契合于信息化时代的教学方式.在这种教学模式下,学生合理安排课堂以外的时间,自主按照个人需求或者老师要求学习相关知识点,教师不再占用课堂内宝贵的时间来讲授知识,而这些知识需要学生在课前自主完成学习,能在任何时间去查阅需要的材料.教师也能有更多的时间与每个学生进行交流探讨,检验巩固学生学习的效果.探究翻转课堂模式是为了让学习更加灵活、主动、有效,让学生的参与度更高.

所谓慕课(MOOC),M代表Massive,O代表Open,O代表Oline,C代表Course[4～6].其最早是斯坦福大学将他们的计算机课放到互联网上,让校外的学生可以免费下载学习.随后,Sebastian Thrun创办Udacity；斯坦福大学计算机科学教授吴恩达和达芙妮·科勒共同创办了Coursera；哈佛和麻省理工大学也于2012年联手做了一个edX的慕课平台,让自己的大学课程在上面独家展示.和前两者不同的是,edX是一个非赢利平台.

2013年,两大教育平台Coursera和edX先后通过与国内高校的合作形式进驻中国.2017年4月,美国的三大慕课平台之一的Udacity以“优达学城”的名字也正式进入中国.至此,被称为改变大学教育的国外主要慕课平台全部进入了中国.

2000年开始,我国应用型本科院校逐步兴起,作为培养本科层次应用型人才的高等学校,目的是培养具有一定知识、能力和综合素质,能够适应生产、服务、管理和建设等一线岗位且具有可持续发展潜力的高级应用型人才.

针对应用型人才培养目标和三本院校师生比例悬殊等现实问题,本文针对公共基础课程高等数学推行以慕课为基础的翻转课堂教学模式研究,并建立与之相对应的教学组织形式、教学质量考核体系和评估体系.力求使高等数学的教学更轻松有效,更具针对性和更贴近专业需求.

1 存在问题

高等数学课程是所有本科院校的一门重要的基础课程,它对大学生数学能力的培养和后续专业课程学习都起到了重要的作用,但在具体的研究过程中,我们发现了如下3方面不足[7～10]：

(1) 教师方面.现有高校教师普遍存在教育观念陈旧,教学方法死板,知识结构单一,缺乏实践经验等问题.通过前期慕课制作,学习目标的制定,学习任务的设计有利于教师不断更新自己的知识储备和教学方法,从而实现“双能型”教师的培养目标.

(2) 学生方面.绝大部分的学生课前都是盲目的,很少有预习的习惯,只能在课堂上被动地吸收教师的教学内容.而通过翻转课堂的学习后,学生从被动的知识接受者转化成主动的知识获取者,学生在课前已经了解当天所学知识,在课堂上能更有针对性的提出问题和见解.

(3) 教学考核方面.以往的教学方式中,主要通过课后的作业以及考试来考核学生知识的掌握情况,方法单一,忽视了对学生数学能力的考察和培养.翻转课堂的考核方式更全面合理,课前可以通过学习时间的监控、学习任务的完成、问题的提出和讨论等内容教学考核,课后可以通过学习平台进行单元模块测试,形成一套完整合理的考核体系.

2 教学过程

2.1 教学设计

图1 教学设计

教师课前发布慕课资源,同时发布该单元学习任务.学生课前自主选择学习慕课视频,一般慕课视频的时长大概是5～15分钟之间,这样有利于提高学生的注意力,能更准确把握重点、难点,降低认知负荷.随后要求学生完成教师所布置的任务并将任务的完成情况反馈给教师,教师通过学生学习任务的完成情况以及问题在课堂上有针对性地分析，引导学生,使得课堂的讨论更具针对性和有效性.通过课堂讨论,课后学生可以选择对应的模块测试,检验课前课上的学习效果.课堂内采用翻转课堂教学模式,此种教学模式彻底颠覆了教师在教学中的主导地位,学生通过观看慕课视频自主学习后,通过任务的完成反思总结,回到课堂与老师面对面交流,并完成相应的考核.

2.2 教学相关问题

教学材料:(1) 创建慕课视频：首先,应明确学生必须掌握的知识点以及视频最终需要呈现的内容；其次,是收集和创建视频,应考虑不同知识点和不同专业学生对知识认知的差异；其三,制作过程应考虑不同学生的学习方法和习惯.(2) 组织课堂活动：学生通过课外慕课学习后,教师更需组织高质量的课堂学习活动,让学生有机会在具体环境中应用所学内容，包括：学生创建内容、独立解决问题、探究式活动.

教学评估:(1) 对学生在视频操作中所产生的数据进行跟踪,记录其整个学习过程.(2) 建立各章各节的试题库,随时检测教学效果.

2.3 教学目标

翻转课堂的首要目标是借助优秀的慕课资源为学生提供一个可以自主学习的机会,使学生的学习个性化、自主化,从而不再受课堂时间和空间的限制,学生可以自由、灵活的选择学习的时间.同时，搭建师生交流、生生交流的学习平台,为学生制定配套的自测题,学生可以随时交流学习难题,检测自学效果.

2.4 要解决的问题

(1) 教师方面.地方应用型本科高校存在高等数学教师师生比例悬殊,教育教学资源匮乏,教师的教育教学理念相对比较传统等实际问题.因此，如何有效组织好翻转课堂的教学,是一个亟待解决的问题.

(2) 学生方面.传统的高等数学由函数、导数、积分、空间解析几何、级数和常微分方程等几个部分构成,并没有考虑不同学生的基础程度和各专业学生学习目标上的不同.在翻转课堂教学中,要充分考虑不同学生对数学的不同需求,把学生从繁冗的知识点中解放出来,有针对性的设计翻转课堂,培养学生的自主学习和应用能力.

(3) 考核体系.合理设计翻转课堂,及时有效考核学生自主学习慕课课程对知识点的掌握程度,完善每个知识点的配套习题,巩固慕课学习效果,以便学生根据考核体系再对相应知识点做巩固学习,使学习更直接有效.

3 主要特色

慕课作为一种新型的在线教学模式,相对于传统教学模式具有规模大、不受时间和地点限制的开放性优势,可以在一定程度上弥补传统教学方法的不足.以慕课为基础的翻转课堂的主要特色，是由“教师主导学习流程设计”转向“知识点为主导流程设计”，为知识的自主学习提供无限可能,从知识的掌握就开始让学生按照自己的学习习惯自主接受新的知识点.

(1) 增加学生参与度.选择翻转课堂的第一个优势是它可以提高学生的参与度,使学生从盲目被动地学习转变为有针对性地自主学习,学习热情被点燃了.

(2) 增强团队合作.选择翻转课堂的第二优势,是因为它可以增强团队合作.教学技术不仅仅只是教会学生如何使用数字移动设备,更重要的是利用它使学生与学习内容、与老师、与同伴之间更好交互,以培养出具有协作精神的一代.而翻转课堂为学生营造了这样一个环境,是拥有更广泛的与世界交流的机会,顺应了学生的接受习惯.因此,翻转课堂可以更好地利用课堂时间开展团队活动,当学生感受到团队需要他们,他们自然会很投入.

(3) 解放教师.翻转课堂的第三个优势可以解放教师,它将课堂讨论集中化,教师可以将更多的精力放在课堂活动的组织上,引导学生深入探讨一个知识点,而不用占用课堂时间进行授课.

4 效果对比与总结

为了更好地说明慕课与翻转课堂结合的教学方法的优缺点,我们选择两个平行班级(为方便起见，称为A班与B班)同时学习“基本初等函数求导”内容.其中A班课前给出慕课视频，合理设计翻转课堂,以学生自主学习为主,课堂上师生共同讨论.而B班仍以传统教学为主，两个班成绩的分布如图2：

图2 “基本初等函数求导”成绩分布

从成绩分布可以看出，两个班的学习效果大致相同，分数分布基本一致.

再选择“可分离变量的微分方程”内容,仍然对两个班级使用两种不同的教学方法进行教学,两个班成绩的分布如图3：

图3 “可分离变量的微分方程”成绩分布

从这两张图可以看出两个班的成绩分布差别较大，这是由于“可分离变量的微分方程”这一节内容较难，学生自主学习效果较差.

结合上述两个班级的成绩分布图,我们可以看出将慕课与翻转课堂结合并非适用于所有的学生以及所有的教学内容.课前我们需要了解学生的知识程度,对于较为简单的知识点可以利用慕课资源让学生自主学习.课堂上对于一些较为简单易懂的知识点可以让学生讲解,活跃课堂气氛,提高学生自主学习的兴趣.但是在高等数学教学中对于一些推理性复杂、系统性很强的教学内容,采用传统的教学方法效果会更好.而且这种全新的上课模式也有一定的局限性,它必须建立在学生的自控能力及自主学习能力较强的基础上,对于某些自主学习能力较差的学生,在自由的环境中反而欠缺主观学习欲望,学习效果适得其反.因此,我们要针对不同的专业的不同学生,将慕课与传统教学结合,把慕课在线学习时长、课前快速小测试等纳入考核范围.而在课堂上，则应根据时间设置讨论内容,依据师生、生生之间的交流讨论给出评价,完善考核体系,进而将该模式更大程度地运用到高等数学课程教学中.