可视化教学手段在信息类基础课程教学中的改革与实践

韩丹　阚继承

摘   要：在教学中，使用信息技术被认为是一种有效的教学方法。然而，它在教育环境中的可行性和有效性往往被忽视。文章对“计算机网络基础”课程进行了可视化教学设计，将信息技术和翻转课堂方法应用于传统的课时安排中，并对其可行性和有效性进行了探讨。2018年秋季学期，在计算机网络技术专业为二年级学生开设了“计算机网络基础”课程。文章通过网易云提供在线讲座，将指定的阅读材料作为课前材料，并以小组讨论和交流活动代替传统授课，进行了课程前和课程后的调查，以考核学生的学习情况。还分析了考试前的成绩和期末考试成绩，以便进行定量比较。143名学生中有97名顺利完成了这门课程。大多数学生使用网上讲座，但没有使用阅读材料。缺乏时间是人们最常提到的导致准备不足的原因。研究者观察到，在课程结束时，在准备、参与和有效性方面有所改善，而满意度的变化不清楚。学生对课程相关性和难度的感知对考试前的结果有预测作用，但准备和材料长度的影响不显著。

关键词：可视化;计算机网络;信息技术

1    翻转教室理念提出的背景介绍

IT教育研究强调了以能力为基础的学习，促进学生实践技能的发展，为网络管理员提供更多的机会。培养学生成为网络管理员的成长时间表是不灵活的，而要传授的专业知识也在不断增加。在这种情况下，合作或互动的课程形式，例如基于问题的学习，可以为更有效地利用时间提供机会。基于信息技术的翻转课堂模式就是替代方案之一。教师在网上提供所有必要的课堂材料，包括在线讲座录像，并允许学生按照自己的时间表学习。在上课时间，传统的授课被互动式课程所取代，如小组讨论、演示和回答学生与教师之间的问题。

翻转教室的理念很有吸引力，因为它能有效地利用有限的时间并促进互动，以提高学习效果。为此，高等院校开始在具体情况下对翻转学习方法的可行性进行评估，然而，海南大部分高职院校的现状是：（1）对学生自主学习能力的信任度较低。（2）大多数教师仍然喜欢传统的授课形式。（3）教育资源有限，信息化技术使用不熟练。因此，本研究的目的是检验翻转课堂模式在传统课堂课程背景下的可行性。

2    参与研究人员

流行病学实践是计算机网络技术专业二年级学生的必修课。每周两次的课程，一次课2学时，在2018年秋季学期持续16周。

2.1  研究参加者

在第一节课之前，学生们被告知翻转学习方法将在课程中实施以及将在课程前和课程后进行一次调查，以评估他们对课程的看法和满意度，但参与调查完全是自愿的。课堂活动，如小组讨论，学生被随机分为10个小组中的一个，每个小组12名学生。

在最初注册的120名学生中，有2名学生退出了间隔年，21名学生拒绝参加课程调查。最后收集的数据来自97名学生（男65人，女32人;平均年龄22.4岁）。

2.2  导师

参与教学改革的5名工作人员作为导师进行该课程的教学设计，教学评估，该团队有教授1名，高级工程师1名，副教授1名，系主任1名，辅导员1名。每一位导师被要求组织1～2节课，并准备相应的课程材料，如在线讲座。他们还被指派为2～3个小组的主管，以促进小组讨论或帮助学生保持正常的课后延续学习。

3    可视化课程资料

3.1  课堂资料

教师为每一堂课提供了个案研究，作为课堂材料。每个工程实例都是从对实际企业工作案例事件的简要描述开始的，接着是5～8个分步骤的问题，逻辑上是用来解释学习者如何处理某些网络工程中的问题。学生们被鼓励通过积极的小组讨论或在线搜索来管理这些问题，这是基于他们从课前材料中学到的。在此期间，导师也积极地轮流参与到指定的小组中，以确定学生是否有任何困难，回答他们的问题，并在必要时提供详细的解释。在每堂课结束时，学生们根据小组讨论总结了案例研究的结果，简短地介绍自己的工作，导师提供反馈。最后，学生们就案例研究提交了一份简短的小组报告，如图1所示。

3.2  预测试

辅导员通过不断提醒学生在课前完成学习活动，激励学生自主学习。为此，导师们提出简单的问题，重点放在课前教材的内容上，在指定的课程中进行8道选择题的预测试，测试的主要目的是帮助学生做好准备，而不是给他们打分。在每堂课开始的时候，学生们进行了10 min的预测试。在此期间不允许进行小组讨论或提问。

3.3  信息化资料

课前材料，包括在线讲座和指定的阅读材料，事先提供给学生进行自主学习。网上讲座是在三亚理工职业学院的“保护伞工作室”的服务器上广播的，该服务器配备了专业的音频、视频记录系统和内容编辑软件。为确保学生在网上讲座期间的注意力集中，教師制作的是一个知识点5～8 min的微课。所有注册的大学学生都可以接触。为了增强学生对课程内容的理解，还提供了从相关教科书或研究文章中挑选的阅读材料。课程手册包括在线讲座和阅读材料的讲义，在课程开始前一周分发给学生。

4    教学改革分析

“计算机网络基础”课程的结构的5个项目中，课前材料包括微课视频和指定的阅读材料，根据相应的题目准备了预测试。第4节的微课按篇幅分为两部分，没有分配额外的阅读材料。前3次微课视频的观看率由18.3%上升至103%。这表明一些学生不止一次地看了这堂课。

对在线微课或指定阅读资料准备不足的学生表示，他们没有足够的时间提前学习这些材料[分别为30人（73%）和106人（37%）]。25名（18%）没有准备好的学生提到，他们不知道自己应该事先学习指定的阅读材料。学生们至少试着学习课前材料，但没有完成这些材料，他们以缺乏时间为借口。结果表明，在阅读材料的学习中，这种困难尤为明显，89%（51人）的学生经历过同样的问题。同时，71%（5人）的学生认为第一次理解所有的课程内容是很有挑战性的。

在线讲座和指定阅读材料的一致性和难度与学习结果有显著的相关性。尽管许多学生认为缺乏时间是有效、独立学习的障碍，但长时间的在线讲座对更好的学习效果有显著的预测作用。

研究结果表明，网络微课视频对学生的学习有很大的帮助。相当大比例的学生在上课前观看了网络微课视频，这与以前的研究是一致的。一种积极的解释是，课程教材组织得很好，所以学生成绩的提高不能用单一的因素来解释。然而，更有可能的解释是，仅提供提高学习成绩的材料可能对学生的要求太高了。研究者现在认识到，在各种课外材料的帮助下，使专业课程更加有效的方法各不相同。幸运的是，学生们对数字学习工具也非常熟悉，并对采用这种学习方式积极接受许多不同的研究材料可以很容易地检索和分发。

在既定的教学规则和原则的基础上，要注重制作更有组织、更相关的课前教材。教师应该首先关注学生能够处理的学习内容，而不是教师自己想要传达的内容。在寻求这种教学平衡时，学生对课前教材的一致性和难度的看法可能会提供有关可能学习结果的线索。

研究者比较了考试前和期末考试成绩的总结，以评价可视化教学的定量效果。为了尽量减少小组自习室的不相关影响，学生们可以和其他人讨论他们的答案，在最后两节课中准备了个性化的试卷。还在期末考试中重复了几个试题，以评估学习结果。然而，在课程结束时，并没有观察到学生成绩的显著改善或下降，与类似情况下的学习效果一致。有限的研究表明，改变传统课程的数量结果有所改善，这与本文研究有着不同的背景，因为这些研究已经有足够专业知识背景。为了证实翻转学习模式在计算机网络课程教育中的定量有效性，需要在不同的环境下进行进一步的研究，如课后重复测试和整个过程中的重复测试，以及使用相同的课程材料和评估工具对翻转学习模式和传统方法进行随机比较。

虽然没有规定的规则，但建议翻转的教室完全翻转课堂，因此不包括课堂讲课。在类似的背景下，对新方法完美无瑕的结构设计的关注可能相对削弱了研究者对课堂活动的关注。虽然没有关于在课堂上应该做什么或导师可以干预多少的基本规则。可以通过在课堂上混合课前作业，或者调整导师角色的方式，從被动回答问题到积极鼓励学生，给予他们更多的灵活性。

研究应该考虑到一些局限性，由于主要目的是实施一个新的系统，研究者采用了以往研究中的调查项目和领域。

总之，研究支持翻转课堂模式的可行性，在传统的、严格的本科医学课程，如学生准备和参与的课程中也可应用。然而，为了鼓励自主学习和取得更好的学习效果，研究者建议在实施一种新的教学方法的同时，考虑重组其他已有的课程组成部分。

5    课后评估

小组报告在提交的当天由一名导师进行评估。这次评估的重点是检查学生对关键概念和对常见网络诊断的理解。每一次会议的补充意见以及关键问题的最后摘要都被添加到报告中，并于同一天发回给学生。报告反馈由一名导师在整个课程中进行管理，以确保对关键概念的及时反应、一致性和统一解释。在每堂课开始的时候，学生们都会收到上一次考试的成绩报告，以使他们保持在正常的轨道上。这份报告也是在附属“计算机网络基础”课程期中考试后提出的。得分最低的学生被给予警告，建议他们更多地注意课堂材料。此外，对于寻求额外帮助或在独立学习方面有困难的学生，导师应针对他们的要求提供个性化的回复。

6    结语

可视化教学设计有效性的研究从以下几个方面入手。

（1）可行性：学生对学习的态度，包括策略的制定以及他们针对网络故障问题上的处理方法（知识回忆和面对新情景时提供理性预测）。

（2）数据支持：关于备课和上课的益处的假设得到了数据的支持。

（3）概念映射：通过课前录音和课堂上的概念映射，他们对概念的参与帮助他们理解了这些概念（“让你的头脑明白事物是如何联系在一起的”）。

教师运用可视化教学手段教给学生知识并不等同学生掌握了知识，建立基于数据的评价体系，根据评价反馈调整教学，回到教学，形成一个良性的循环。

[参考文献]

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[3]党建宁，杨晓宏，王馨晨.教育信息化2.0下的高校信息化绩效评价模型和指标体系研究[J].电化教育研究，2019（8）：15.

[4]韩丹，阚继承.基于可视化教学在“计算机网络基础”课程中的应用研究[J].信息与电脑，2019（8）：222-224.