“翻转云课堂”教学模式在专业课程中的应用研究

王金凤，孙微微，张丽霞，肖磊，田绪红

（华南农业大学数学与信息学院，广州 510642）

0 引言

“翻转课堂”（Flipping Classroom）近年来成为全球教育界关注的热点，2011年还被加拿大《环球邮报》评为影响课堂教学的重大技术变革。2011年《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》发布以来[1]，我国愈加重视教育信息化工作，并在各方面都取得了丰硕的成果。涉及信息技术与课程整合、信息化环境下的教与学方式、信息化教学设计等方面的探讨，强调信息技术为学习方式带来的转变以及对学习的支持。翻转课堂应潮流而生，顺应了我国教育信息化的大背景，为教育信息化的开展注入了新鲜的活力。翻转课堂是由萨尔曼·可汗提出，随着可汗学院的兴起而逐渐为人所知[2-3]。所谓翻转课堂是将原本传统课堂上教授的内容制作成视频或者电子课件，让学生课下业余时间自学完成，而真正的课堂时间则是交给学生主导教师辅助的形式来解答问题，以达到掌握知识的目的。据国外学者调查结果显示，在传统教学模式下，每学期英语课程不及格的人数达50%，数学成绩不及格达44%，而引入翻转课堂后，不及格的学生分别下降了31%。目前，国内也有很多基于翻转课堂的教学改革研究和创新都已展开。北京师范大学的何克抗教授对翻转课堂的在我国未来的发展给出了前瞻性的建议和意见[4]；而目前应用最多的仍然是语言类课程的探索性实践，符合学习语言的自然规律，课下背诵单词，学习语法，课上通过对话进行练习。

而当前，我国的大学教育仍然处于传统教学模式，即教师课上面传身教，学生课下做题练习，虽然这种传统的模式已经延续了几十甚至上百年，期间也不乏有优秀的课程和精英教师出现，同时也培养出了很多的精英学生。尤其对于《操作系统》，其属于重要的计算机专业课，通常按照先学后练的传统模式，上一学期学习理论课程，等到下一学期开设《操作系统》课程设计时，部分学生对所学的基础理论都已淡忘，对课程设计倍感困难。致使学生感觉课上知识枯燥乏味兴趣顿失，严重影响教学效果，而直接导致课后实践练习无从下手。但是时代在发展，随着信息量以级数速度的增长，以及传播方式的多样性，例如微博、微信等，现在的大学生自我接受信息的能力已经远超前辈，而且他们中大多已经不适应课上的框架式教学，尤其对于某些枯燥的理论专业课。目前的慕课（MOOC）和微课是教学模式改革的尝试[5-6]，但仍然走不进真正的课堂，缺少系统的教师的引导是其中的原因之一。如何能够找到一种折中方案，既能调动学生课堂积极性又不失教师课堂引领作用呢？下面我们先分析目前计算机专业课传统教授过程中的问题所在

1 传统课堂引入创新模式的必要性

传统高等院校教学方式几十年一成不变，固定的教学时间、模板式教学方案以及考核方法，都已经无法适应高科技手段的发展以及生活在大环境下的学生对象的学习和适应能力。尤其对于技术类专业课程的讲授，继续引入创新元素，进行改革。

（1）教师课上重复授课，导致人力及物力资源浪费

当前教学质量评估过程中，师生比是关键评价指标之一。而在广大高校中教师资源严重不足普遍存在，而对于单个教师担任一门课程，同时面向多个班级讲授，会导致“课堂重复-课堂疲劳”现象。这种疲劳，不仅仅表现在教师对相同知识点传授中毫无创新，同时也会连锁反应到学生接受知识过程中的迟钝和滞后。在一定程度上影响了教学效果，而投入的人力和物力支持并没有达到预期效果，造成了某种意义上的极大浪费。因此，适时改变授课方式，引入新时代元素，学生更容易接受和理解，而对于教师也从传统的讲台重复授课中解放出来。

（2）讲授内容相同，对于不同特点学生无法顾及全面

目前各种科技辅助方式多样，学生也来自于不同地区，具有不同的教育背景和知识基础。传统教授方式统一采用课堂讲解固定知识章节，固定课后习题以及期间测试等，对于理解力超强的学生会觉得枯燥无味，无法集中精力；对于接受能力稍慢的同学，则会感觉学习吃力，容易产生厌学情绪。因此，难以满足不同水平学习者的需要，无法实现个性化教学效果[7]。

（3）课上完成听课任务，课下放任不管，无法巩固知识点

大学专业课程安排在三年级完成，往往多门专业课并行教授。学生每天需要上两到三门专业课，传统课堂每节课45分钟，连续两节课的灌输，已经使得讲课和听课都成为机械任务，学生以上课签到为目的，教师以照章讲完为目标。下课学生需要完成多门课程的课后作业，缺乏自主思考动机和时间，也难于和任课教师进行沟通交流。所学的知识点浮于其表，无法深入理解和巩固。

综上所述，传统课堂中，非常有必要需要加入创新元素，引导学生进行多渠道学习，培养他们发散性思维和创造性思维，才能适应当今多元化和富媒体时代的发展，保持良好的学习效率。

2 盲目开展“翻转课堂”的弊端

如今，翻转课堂、慕课教育等现代教育手段风潮正盛，许多教育工作者都积极开展相关研究和实践活动，但是照搬照抄，盲目跟风，只会令效果适得其反。分析主要弊端有以下两点：

（1）学生课前需自行学习视频或其他相关资料，理解力稍差者则需花费大量时间，若多门课程同时开展，则会造成学生课下时间严重不足现象；

（2）传统“翻转课堂”模式直接套用，对于专业课来讲，有可能会造成基础和扩展知识脱节，影响学习效果，导致课上的教师辅导和互动环节消极怠工。

尤其是对于计算机领域的专业课教育，需要有一定的专业基础和专业引导，如果完全实行翻转课堂，脱离教师监管状态，对于部分基础较差的学生来讲可能会产生恐惧厌烦心理，反而会影响学习效果。也正因如此，我们需要根据自身的教育环境、机构条件、学生素质以及课程性质，采用“翻转课堂”的先进思想，结合现有平台，量身打造适合某一门专业课的“翻转课堂”模式。本文就以《操作系统》课程为例，进行“翻转云课堂”的实践设计与分析。

3 《操作系统》课程翻转云课堂设计

计算机专业课程中，包括操作系统、数据结构、计算机组成等，需要传授计算机基础理论知识，相对枯燥无味，更容易使学生产生厌学情绪。国内外已有教育者尝试了将翻转课堂引入专业课程教育过程[8-10]。而软件编程这些实践性较强的课程更易于采用翻转技术[11]，引导学生课堂动手。而理论专业课需要结合课程本身特点，同时针对不同的授课对象，对课程进行规划和设计，并做科学论证，才能保证学习效果，规划设计流程如图1所示。

图1 针对专业课程翻转课堂设计图

本文依托学校课程改革项目“翻转云课堂在《操作系统》课程中的应用创新研究”，面向操作系统课程，结合笔者教学经验，总结教学过程中出现的问题，提出了是一种基于翻转课堂思想的计算机专业课教学改革模式。仍是在教师的引导下，让学生主动地参与到课堂时间，并以计算机专业课操作系统为例进行试验，考虑到传统模式与创新模式的衔接，采用循序渐进的方式，展开半“翻转课堂”改革，由教师课上布置课下需要自学、预习的内容范围，并作提纲式讲解；而学生作为课堂的主导，需要提前课下进行认真的准备，课上完成的则是习题、课程设计等动手部分较多的内容，这样使得整个课堂时间得到充分的利用，学生也避免了以往因为课程枯燥而无法集中精力听讲的问题出现，提高了学生的理解和动手能力，对于知识的传授效果也会有所提高，这是对传统教学模式的一种颠覆，也是对创新教学的一次尝试。详细实施方案如图2所示。

图2 翻转课堂在操作系统课程中的实施方案

按照以上设计方案，结合课堂实践将实施过程具体阐述如下。

（1）课前准备和学习

我们为了实施翻转课堂实践，首先做好充足的课前准备工作。录制课堂教学视频，并依托教育云平台制作课程网站，并将课程相关资料上传，以供学生按需下载自学，实现学习资源共享，这一工作已经在我们上一个校级教改项目《基于“粤教云”的高校优质教学资源共享机制研究》的支持下完成。其中视频是依托学校新建的多媒体教室全程跟踪录制。每个学生可根据自己的理解力和知识基础，选择合适的章节课件和学习资料，导师会列出进度提纲，并给出进度规范，防止学生盲目超前，或过度落后。并搭建资讯平台，参与者可在平台上讨论问题，互相帮助，教师也可加入其中，给予咨询指导。

学生课前学习过程是在半监督状态下完成。首先，接受教师提前给出的学习指令，指明需要自学的课程范围。学生可在此范围内根据自己的能力和进度自行调节，不能超过范围界限，即过快或过慢，否则属于异常案例，需及时向教师汇报沟通，以单独调整教学方案；同时教师也可根据网上访问次数和时常对本班学生的学习状态进行监控和了解，及时发现问题加以解决；其次，学生如在学习过程中遇到问题，可向班级同学发问，采取平时成绩加分激励措施，鼓励学生积极参与回答。实践证明，往往学生之间的交流解答比教师的讲授解答要有更好的效果。而这种激励措施也激发了学生积极好学的潜力，不但要自己学懂，还要促使全班共同进步。最后，疑难问题或是同学解答出现偏差，教师会在固定时间加入讨论，给予指导性意见，以免放任不管，造成知识点错漏问题。同时，这些疑难也将会在课上重点讲解。一般情况，这种情况并不常见。

（2）课上执行

翻转后的课上执行过程从之前的传统教学开始蜕变为学生主动教师辅导模式。一学期中安排的授课模式包括组织讨论、学生讲台、习题辅导、综合性实验以及现场指导几大模块。在学期初，基础知识偏多，主要采用前三种模式。针对共享平台上出现的问题，教师引导讨论，加深学生理解，巩固自学效果。挑选每一章的重点知识点，由教师课前布置，然后在课上设立学生讲台环境，二十到三十分钟，学生和教师身份互换，结合自身的学习情况，为同学们进行讲解，讲解过程中，教师仍处于半监督状态，及时纠正讲解中的错误，或者当学生意见不一致时给出正确指引。在总进度完成一章或者一个阶段之后，课堂上增设习题解答和辅导环节，在增加学习自由度的前提下，也不能疏忽大环境下的应试能力。在学期中后期，加入综合性实验题目，这本是在理论教学的下一个学期开设的课程，我们在翻转课堂中融入，希望达到“边学边用，学以致用”的效果，以避免传统教学中出现的由于理论知识学完太久而无法动手实践的问题。

综合性实验题目都是针对每一章中的内容设定，因此可以循序渐进，依次加入。例如实验题目为进程的同步和互斥实现，在第二大部分进程和线程的知识点自学完成之后，就可以布置课堂实验，当然进度稍快的同学可提早开始，而进度慢的可以动手晚些。允许学生自带手提电脑，在课堂上完成框架搭建和具体的编程实现，在编程细节如有问题，教师可在课堂上随时给出指导和建议。而传统的实践课程，学生都是课余时间在宿舍或者图书馆独自完成，有些学生则投机取巧从网上借鉴已有代码，缺乏自己动脑和实践过程。现在将此过程翻转至课堂之上，处于教师的半监管之下，能够更好地促进学生真正的动手实践能力，同时又能将自学的知识点融会贯通，深刻理解。

（3）课后辅导、反馈及拓展

课后辅导环节实际上和课前学习环境是衔接在一起的，环环相扣，仍然是教师与学生在线上进行交流解决问题的过程。而重要的是在反馈阶段，在新模式开展一段时间后，教师需要及时了解学生的学习动态，对知识点的掌握进度和深度是否符合预期效果，通过在线反馈获得学生作为受体对新教学模式的接受程度以及有何意见和建议，以便对当前教学方式实施细节进行改良和优化；同时通过阶段性测验，用量化指标衡量教学效果；学期末考核，平时成绩由线上学习进度、学习时常、线上回答问题次数、学生讲台等方面给定；笔试成绩仍然按照传统的试卷统一考试；实验成绩按照选题的难易程度、完成的效果来界定，最终考核将这三部分成绩按比例综合评定学生水平。而对此创新教学模式的评定，根据CUCEI（College and University Classroom Environment Inventory）设计问卷调查表[11]，收集学生对教学模式创新的态度和想法，通过多名学生问卷答案量化统计结果，对翻转创新方案进行评估。

对实施过程中遇到的问题进行分析和总结，列出经验以及注意事项，提出应对办法，对方案中的不足加以改进优化，便于从点到面在全年级范围内进行推广，并力求改革考查制度，以适应基于翻转课堂的新模式，也为其他课程的个性化改革提供经验。

4 结语

本文借鉴最新的“翻转课堂”理论，结合我国大学教育中的实际问题，在自身担任专业课教师的实践经验基础上，对其特性和关键因素进行分析和探究，构建教学模式评估模型，并在专业课中进行实践验证，针对实施中课前、课中、课后活动的设计及衔接问题，提出了一个基于教育云平台的“翻转云课堂”教学模式，并结合具体教学内容开展实践研究，初步验证该模式的有效性。该模式通过课前的知识共享、课内的现场指导和课后的任务拓展实现了知识传递、知识建构和内化、知识巩固和拓展。通过辅助教学系统平台，挖掘翻转课堂优势，验证该模式的可操作性，对于信息化支撑的教学模式创新发展具有积极的意义。

表1 关于“翻转云课堂”实施效果的调查问卷表