云际云+大数据2.0背景下的第二代翻转课堂教学框架

刘树锟，蔡佐威，李玲琳，潘显民

（1. 湖南女子学院 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410004； 2. 湖南交通职业技术学院 智能交通学院，湖南 长沙 410132）

0 引 言

与当初发展Internet的目标一样，目前行业需要构建连接各种云的云计算环境，即“云际云”，可以表示为Inter-cloud或Cloud of clouds。云际云是由众多公有云、私有云以及各企业混合云构成的复合数据资源综合平台。该综合平台包含的资源比单纯某一云平台更加丰富，因此，高校教学基于云际云的学习模式比传统的学习模式覆盖的学习内容范围更加广泛，学习者的可用资源空间也更加广阔。在大数据2.0时代，移动学习已成为云际云环境支持的一个最具有广泛前景的典型应用。在大数据1.0时代即大数据应用初期，其强调的是数据的多元性，在数据应用的有效性选择方面不能高效地为用户进行数据分析、数据筛选、数据选择（仅仅限于传统的数据挖掘方法，缺少大数据分析的技术手段）。随着用户应用需求的增强和大数据技术的日益发展和成熟，我国渐渐步入了大数据2.0时代。在此阶段，结合云际云平台的同时，复合多样的教学数据资源和基于大数据的数据分析与知识推荐技术，可以为高校教育的实体对象（教师和学生）提供更有效、更有针对性的教学资源。教学框架由若干个教学过程构成，教学过程是教学环节的核心组成部件，是影响高校教学质量的重要因素。众多高校已进行了大量的教学改革，但目前主要体现在翻转课堂教学模式。

1 翻转课堂分类

学习者依托手持设备随时随地学习知识的模式称为移动学习。移动学习的必要条件有两个：首先要有充足的、带有评价机制的学习资源可供选择，其次要有适于用户的学习设备。现在云计算、云际云以及大数据技术都发展得如火如荼，为学习资源的整合、分类与选择提供了技术保障；另外，平板设备、智能手机等多样化移动设备的普及以及4G、5G技术的发展为移动学习提供了支撑条件。因此，移动学习已经成为目前比较容易实现的一种学习途径。在翻转教学过程中可以基于移动学习为学生提供充分的知识获取途径。根据翻转课堂是否基于云平台完成学习过程、是否基于移动学习针对性地完成知识点的有效学习，可把翻转课堂分为第一代翻转课堂和第二代翻转课堂。

第一代翻转课堂教学遵循3个基本过程：首先，由教师制作一定数量的教学视频（教师课前准备好且根据教学内容布置给学生）；然后，由学生课下（线下）根据自己的需求自主学习；最后，学生在课堂上提出问题，教师针对性地回答问题，进行师生探讨[1]。其不足在于，教师制作的视频材料仍然受限于本身教学水平和认知水平，因此在一定程度上固定了学生的思维。当今云际云和大数据2.0时代，数据学习资源极其丰富，学习者不再受限于教师的视频材料，可以根据大数据对某知识点学习视频的推荐机制，采集云际云平台中的教学资源，这样可以避免第一代翻转课堂的弊端，有序地开展第二代翻转课堂的教学模式。

第二代翻转课堂完全借助大数据平台推荐的教学数据资源（一部分是教师自制的视频，大部分是网络资源），借助各种移动设备随时随地进行移动学习。在第一阶段，学生不再受制于教师的知识水平，从而促进学生思维的进一步发散。在第二代翻转课堂中，教师无需提供学习资源，第一阶段完全由学生根据教师布置的知识点完成自我学习。这样，一方面解放了教师，教师可以投入更多的时间研究学生学习过程中可能出现的状况，另一方面可以锻炼学生自我甄别资源和自我学习的能力[1]，这是和第一代翻转课堂截然不同的锻炼方式和学习方法。第二代翻转课堂的第一阶段融入了云平台、大数据和移动学习，更好地促进了学生的思维提升和知识的掌握。第二代翻转课堂是强调学生学习能力和学习思维提升的教学模式，对于提升学生综合素质提供了强有力的手段，和传统教学以及第一代翻转课堂相比，在教学模式上具有本质的区别。

2 开展第二代翻转课堂的意义

大数据2.0时代，基于移动学习方式的第二代翻转课堂，不但可以为学生提供更丰富的教学资源，还可以增加更多师生教学过程的交互，可以说云际云+大数据2.0的时代背景可以为基于移动学习的第二代翻转课堂教学模式改革提供最大化的资源和环境支持，为第二代翻转课堂的实施提供了坚实稳定的基础。从本质上来说，第二代翻转课堂强调的是教学过程的框架布局，是对传统教与学的一次变革[1]。第二代翻转课堂学习以大数据环境为基础，教学过程重点关注学生的学习效率，强调学生对新知识的理解与运用[1]。从本质上看，第二代翻转课堂不同于第一代翻转课堂简单地颠倒教与学的顺序，而是深度融合云平台的资源优势和大数据分析推荐技术的复合型教学模式。该模式的突出特点是全过程强调以学生为中心的教学思想，教师在教学过程中起到辅助作用，学生由被动学习转换为主动学习[2]。

近年来很多教学单位进行了教学模式改革，第一代翻转课堂就是其中一种流行的教学改革方式。第一代翻转课堂的主要过程由两部分构成：第一，教师课前指定部分视频，学生课前自学；第二，课堂上教师根据学生的问题分组，进行课堂讨论和答疑[3]。在一定程度上，第一代翻转课堂取得了一定的成果，但从以往第一代翻转教学模式来看，大部分实践者仅简单地颠倒教与学的顺序，并不能从根本上解决学生思维模式的锻炼问题。为了改进教学手段和提高教学效果，近年来，高校教师以及部分科研机构对第一代翻转课堂的过程与效果进行了充分的分析[1]，发现了以下不足。

第一，在教学过程中不能有效区别学生之间的个体差异，学生学习的视频内容与教师传统课堂的内容基本相同，区别仅在于一个线上讲解一个线下讲授。

第二，第一代翻转课堂教学中尤其关注以学生为中心的理念，学生课外主要通过网络资源自主学习，无法保证学生达到要求，很难实现在学生学习过程中提供实时帮助[1]。

第三，教学视频的制作需要一定的技术水平，但大部分教师缺少专业的视频制作技术，视频的质量难以保障，不利于学生的知识获取。由于没有融入云平台和大数据分析技术，在学生自学相关知识点的时候不能准确定位，更加浪费学习时间。

第四，被动学习是我国学生的固化学习方式，对第一代翻转课堂变革十分不利[2]。

第五，第一代翻转课堂一般仅翻转了教学过程中教和学的时间阶段，学生在学习过程中不能有效辨别学习对象对内容吸收的有效度。如果长期处于此种状态，很难使学生在课下学习中最大限度地汲取应该学习的内容，教师在课堂中也不能针对性地和学生进行互动和交流。

根据上述分析可知，第一代翻转课堂教学模式下，学生在课堂前自发学习的过程中缺少有效的推荐准则，同时由于没有有效利用移动学习方式，导致课前的学习效果不佳，从而在和教师进行交流的过程中无所适从，不仅没有提高教学效果，反而在一定程度上降低了学生学习的积极性。第一代翻转课堂过多地把知识的掌握放在课前学生的自我学习阶段，过分依赖学生，导致课堂那部分的教师力量弱化，不利于学生对知识的进一步理解和升华[10]。

基于云平台和大数据的移动学习模式（通过各种设备，例如手机、平板等）极大地满足了学习者的个性化需求，在改善课堂交互和分享过程中极大地提升了学生的兴趣、促进了知识的深化。结合云际云+大数据2.0背景提出的基于移动学习的第二代翻转课堂教学模式有很强的时代性和必要性。第二代翻转课堂在引导和培养学生的自我学习、自我创新能力方面开拓了一种新的高校教学模式。基于移动学习的第二代翻转课堂模式对推进信息化课堂建设也有重大的意义。

3 第二代翻转课堂的前提条件与教学模式

第二代翻转课堂是一种借助外部资源的教学过程。例如，在学生学习资源有效性供给方面，从耶鲁公开课、可汗学院微视频、麻省理工学院的开放课件运动开始，大量优质教学资源不断涌现。这一系列优秀视频为第一代和第二代翻转课堂的开展提供了有效的资源支持[4]。这些资源在教师进行教学的过程中，可为教师所用，但如何区分现有教学资源的可用度已成为翻转课堂执行过程中的一个重中之重。如果学生在进行知识学习前没有有效的学习对象，那么就很容易造成时间的浪费，从而导致学习效率的降低。

3.1 第二代翻转课堂的前提条件

当今以云计算、物联网、人工智能等为核心的大数据技术，在知识的生产、传递、运用等方面给学生和教师提供了便利条件，尤其是云计算历经了多年发展后，其技术已相当成熟。云计算和大数据的有机结合，形成了一个可以容纳极大可用教学资源的综合可分析数据资源平台。学生在学习某些知识点之前可以利用大数据技术推荐最优的学习内容，避免走弯路，这是提出第二代翻转课堂的前提条件。目前，大部分机构仅停留在第一代翻转课堂模式，教师以及学生的观念还没跳出传统模式和第一代翻转课堂模式。因此，第二代翻转课堂具有极大的挑战性，也具有很大的优越性。

3.2 第二代翻转课堂的教学模式

在教学方式方面，移动学习模式与第二代翻转课堂教学模式深度融合。学生在进行第二代翻转课堂时，可以借助移动学习方式，有效利用碎片时间，更有利于学习目标的迅速实现[5]。云平台的网络教学系统具有管理、辅助、交流协作等功能，借助计算机技术和网络技术可以促进第二代翻转课堂的高效实施[6]。

在技术手段上，对学生而言，大数据是有效的知识载体，但与传统的书本相比，此载体在存储的容量、方式等方面存在着天壤之别[7]。大数据1.0时代知识内容的复杂性和混乱性使学生对知识的掌握无从下手，大大降低了大数据被有效利用的程度[8-9]，这就需要数据分析技术提供精准的数据内容。就高校教育而言，就是要从大数据中获取精准的教育数据分类和评价。因此，第一代翻转课堂出现的问题，在第二代翻转课堂中被完全解决。第二代翻转课堂教学模式主要框架流程见图1。

图1 第二代翻转课堂教学模式主要框架流程图

第二代翻转课堂教学模式的主要过程包含以下几部分。

（1）云际云+大数据2.0综合教学资源的选择与构建，结合大数据中的数据推荐机制对知识点进行分类，按照不同的类别进行单项排名，再根据学生学习的偏好给出推荐的学习视频序列。

（2）针对资源平台推荐的可供学习的内容，学生随时利用移动设备进行学习，积极思考，提出问题，这样学生的思维能力和自我创新能力都会得到一定的提升。

（3）教师只需要给出知识点信息，无需自己制作视频资料，大大降低了工作量，从而可以利用空余时间积极思考学生有可能提出哪些问题，并针对这些问题进行深入剖析。当然，（2）和（3）是同步进行的，只是执行的主体对象不同。

（4）学生和教师在约定时间进行圆桌讨论，学生抛出问题，教师和学生各抒己见，加深知识掌握的同时碰撞出创新的花火，这样进一步提升了学生的参与度，也进一步提升了学生学习的自主性，加深了与教师的情感交流。

目前，学术界对于利用云际云+大数据2.0技术并结合移动学习工具开展翻转课堂的研究较少。笔者在计算机图形学课程中利用云平台和大数据分析技术开展第二代翻转课堂教学实践。课堂实践证明文中提出的第二代翻转课堂教学成效显著，为广泛开展信息化教学提供了一种新的教学模式。

3.3 第二代翻转课堂教学模式的一点不足

作为一种新型的教学模式，第二代翻转课堂的顺利开展依托于教师与学生对于此教学模式的统一认知，但由于教师与学生是教学过程中的两个不同主体，对于同一事物的认知肯定存在偏差，这个偏差有可能影响第二代翻转课堂的教学效果。另外，第二代翻转课堂对教学双方的硬件水平有一定的要求。但就目前主流的教学环境而言，上述问题都是可以克服的。

4 结 语

第二代翻转课堂教学理念强调的是如何转变学生的学习方式，为学生自主学习搭建一个好的交互平台。这种教学理念必然会促进传统课堂教学模式的本质变革。总之，第二代翻转课堂借助现有的云资源和大数据技术，将教学任务中最容易的部分即知识的传递移到课堂外，让学生基于移动设备和移动网络自主学习，充分利用课堂上教师和学生之间、学生和学生之间的互动，实现深度学习，培养学生问题解决、创造性思维、高水平推理和批判性思维能力等教育目标。