基于翻转课堂计算机类课程网络学习空间的生态化研究

潘有顺　官瑜　刘杰

摘  要：随着高等教育改革不断推进发展，网络学习空间已经在高等教育得到了比较广泛的推广应用。翻转课堂作为当前主流教学模式已经融入到高校教学实践。高校计算机类课程集理论性与实践性较强的学科，其网络学习空间也有其特殊之处。文章基于生态学理论，针对计算机类课程，运用生态系统理论，分析了翻转课堂网络学习空间中的生态关系，提升网络学习空间的教学效果，推动高等教育计算机类课程的教学变革，进而打造个性、开放、活力、共享、高效的网络学习空间新生态。

关键词：翻转课堂;计算机类课程;网络学习空间;生态化

中图分类号：G40-057      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）05-0180-04

An Ecological Study on the Network Learning Space of

Flipped Classroom Computer Courses

PAN Youshun，GUAN Yu，LIU Jie

（Moutai Institute Department of Brewing Engineering Automation，Zunyi  564500，China）

Abstract：With the development of higher education reform，network learning space has been widely applied in higher education. As the mainstream teaching mode，flipped classroom has been integrated into the teaching practice of colleges and universities. Computer courses in colleges and universities are subject of strong theory and practice，and the network learning space also has its special features. Based on ecology theory，in view of the computer courses，on the basis of the theory of ecological system，analyzes the ecological relationship of flipped online learning classroom space，improve the teaching effect of network learning space，Promote the teaching reform of computer courses in higher education，and then create a new ecology of personalized，open，dynamic，shared and efficient online learning space.

Keywords：flipped classroom;computer courses;online learning space;ecologicalization

0  引  言

隨着信息化不断在高等教育的深入发展，混合式教学中翻转课堂作为主流教学模式逐渐被师生认可。翻转课堂重新设计教学内容的组织结构，颠倒传统教学流程。其实质是将课前在线自主学习和课中线下教学相结合，其核心是培养学生的解决问题能力和创新实践能力，突显了以学生为中心的育人理念。《教育信息化2.0行动计划》提出要加强虚拟的网络学习空间与物理的教学空间的良性互动，推动教学活动在网络学习空间中发挥重要作用。《2019年教育信息化工作要点》指出：统筹推进实名制网络学习空间的建设与应用，从覆盖范围和广度上推动网络学习空间创建数量规模，从演变进化和深度上推进已形成一定规模的“网络学习空间人人通”的进程[1]。

高校计算机类课程培养目标就是让学生学会运用所学知识，将计算机作为工具进行数据处理、软件开发、项目设计等内容实践。计算机类课程具有理论复杂和实践性强、操作步骤繁多、章节知识点间联系紧密等特点，需要学生课后进行大量上机实践才能熟练掌握。在传统课堂上，这些是很难实现的。因此需要充分利用信息技术，丰富并创新计算机类课程教育技术，在高等教育中推行翻转课堂教学模式，建立完善网络学习空间。

然而网络学习空间在应用中出现了空间舒适度差、教学资源质量低、教学共同体关系失衡、教学关系混乱等现象，造成内部要素联通性差、缺少活力，严重阻碍学习空间的可持续发展，难以满足教育共同体的需求变化，不易实现学习空间教育个性化。同时，网络学习空间也是一个人工网络生态系统，其内部要素互联互通形成稳定教学关系。关注学习者与其他要素间的关系，并强调内部的整体性和系统性，主要目的是服务于教学共同体需要，提升教学效果。因此，文章针对我校计算机类课程教学现状，给出了基于翻转课堂网络学习空间的构成要素，应用生态系统思想，分析网络学习空间构成要素之间所具有的生态关系，以期为改善网络学习空间的黏度和提高计算机课程的教学质量提供参考借鉴。

1  理论概述

1.1  翻转课堂概述

翻转课堂是在传统教学模式基础上，利用现代信息技术对当前教育教学方式的革新。翻转了传统课堂的教学流程，创新了以学生为中心的教学方式，可以实现教学个性化。这种教学模式的关键之处是翻转了教学环节中“教”与“学”序列，将传统教学流程调整为“学生先自主学习，教师后课堂教学”[2]。教师可以把教学资源预先发布到网络学习空间上，学生在课前预先观看各种形式的教学资源，独立完成课前自学，并且做好笔记;教师在线下课堂进行答疑解惑。通过小组合作，学生进行实践练习，完成学习任务。翻转课堂教学模式能够提升学习共享合作的意识，培养自主学习能力，使学生逐步形成“分析—评价—创新”的高级思维。

1.2  网络学习空间概述

网络学习空间以共享资源、交互学习、创新教学为核心，涵盖教、学、管三大模块，方便开展“线上+线下”教学活动，能够实现知识传递、知识内化和知识拓展，提供各种教育应用服务，是实现教学资源开放、共创和共享的教学场所[1，3，4]。网络学习空间提高了知识的获取率，增强了教学安排的自由度，提升了学习交流的即时性，对于推动学生个性化学习以及提升教学效果也具有重要意义。

1.3  生态系统概述

生态系统是指在自然界一定区域和一定时期内，生物与周围环境两类要素之间进行物质、能量和信息的循环和流动，要素之间的复杂、有序、相互影响、相互制约、相互作用，并保持相对平衡的动态系统[5，6]。生态系统是开放的，物质和能量时刻在进行输入和输出;生态系统是平衡的，生物经过长期进化不断适应周围环境的改变。因此，要保持生态系统的生态化水平就必须改进与提高系统要素的动态平衡，推动整个系统的健康发展。

2  网络学习空间构成要素

2.1  教学共同体

教学共同体是网络学习空间的关键要素，分为学习者、学习伙伴、教师、管理者。他们及他们之间的教学互动关系构成了目标一致的利益共同体。其中，学习者和教师是网络学习空间中教学活动的主体。教师在教学活动中发挥主导作用，组织教学活动，指导学生学习，批阅学生作业。学习者在学习活动中发挥主体作用，在学习过程中充分表现了能动性、主动性和创造性。学习伙伴是学习者中的一部分，是合作学习过程中存在的学习者个体或群体。管理者为学习者和教师提供教学过程和学习过程的管理服务支持，维持网络学习空间健康的生态关系。

2.2  教学目标

教学目标在计算机类课程网络学习空间中起着最根本的导向功能，指导学习空间中教学资源、教学活动和教学支持的设计建设。这里的教学目标包含两部分：教师的预设目标和学生的学习目标。专业培养目标决定了课程目标，课程目标决定了教师的预设目标。学习者学习目标是自主生成。学习者基于计算机类课程定位，依据其学习经验和认知特征，以教师的预设目标为出发点，自主建立合适的学习目标。学习目标在教学活动过程中，不断进行动态调整，不断缩小预设目标和学习目标之间的距离。

2.3  计算机类课程教学资源

教学资源是网络学习空间为学习者提供的一切可利用的信息，包括教案、课件、测试题、课程资源、扩展资源、资源链接等。其存在形式有文字、视频、语音、图片、动画等。教学资源是教师和学习者开展教学活动的基础和养料。网络学习空间教学资源具有生成性、开放性特点，在教学过程中不断地增长、替换和更新。学习者在对共享性资源进行学习交互过程中，可以产生丰富的学习笔记、论文、作业等生成性资源。这些又成了网络学习空间中新的教学资源，建立个性化知识体系。

2.4  翻转课堂教学活动

网络学习空间具有跨时空特性，允许学习者随时随地开展线上交流、知识建构、互动体验等。翻转课堂教学活动是整个计算机类课程网络学习空间中最重要的教学环节，是整个网络学习空间开展生态化活动的轴心线。本文翻转课堂教学模式包括三个典型阶段：课前线上教学、课中线下教学和课后教学反思。在课前线上教学阶段，学习者在课前自主学习教师提供的线上教学资料。教師课前通过分析学习者学习风格和认知特点编制适合的教学目标，运用数据挖掘技术建立合适的教学资源的媒体形式，网络学习空间通过学习个性化推荐功能，将教学活动序列和教学资源适应性地呈现给学习者。学习者按教学目标，自主完成学习任务，实现学习目标，完成知识传递。在课中线下教学阶段，教师根据课前线上教学效果反馈和教学目标设计课中教学环节，包括制作课件、设计测试题、设计问题或项目等教学资源。在课堂活动的组织中充分考虑知识内化、深度学习，甚至创新，调动学生课堂主动参与性及对两级化学生团体的协调，以及对学生创造性的引导与课堂节奏的调控，开展理论讲授、小组合作、问题探究等不同教学法，针对不同的教学资源，采用不同的教学方法和策略。同时对学习者进行学习过程评价。在课后教学反思阶段，教师可以有针对性地对学生进行个性化辅导，帮助薄弱学生达到学习目标，指导优秀学生适当拓展知识。学生要对学习结果进行总结反思，整理学习过程中的优秀表现和存在的问题，调节学习节奏和策略。教师要根据教学过程中出现的问题，对各环节中的内容、手段、方法等进行总结和优化，促进教师自身发展，实现教学相长。

2.5  教学支持

教学支持是指对翻转课堂网络学习空间及其开展教学活动所提供的支持服务。文章教学支持主要包括生态理论、技术支持和学习评价三个方面。

生态理论为计算机类课程网络学习空间展现优质的虚拟学习环境的整体性、协调性提供一种设计理念或思想;生态系统中各要素之间存在着复杂的联系，这些复杂联系是构成网络学习空间生态关系的基础。网络学习空间引用生态理论构建生态化的教学系统，不断进化和平衡系统间各要素，增强学习者粘性和可持续发展能力。

技术支持主要包括大数据、云计算、人工智能等现代信息技术。对网络学习空间建构与教学共同体开展的生态化交互提供技术支持。利用云计算的按需部署，分别为教学共同体用户提供不同需要的资源进行部署。利用云计算虚拟化技术为网络学习空间提供部署环境;利用大数据技术分析学习者的学习记录数据，并建立不同层次的精准的个性化学习推荐模型，向学习者推荐合适的学习资源。人工智能技术基于知识网络、主题、语义关联等方法将零散的知识按关系类聚构建较完整的教学体系，过滤无用垃圾资源，提供更高质量的教学资源。

学习评价是指对翻转课堂网络学习空间中学习者的学习效果进行学习分析评估。通常分为形成性评价、总结性评价。学习评价贯穿计算机类课堂翻转课堂教学环节的三个阶段。利用网络学习空间具有的智能化评估功能，对学习者的学习效果和问题解决能力及表现进行评估与反馈。通过数据挖掘和在线文本信息分析把握学习小组或学习者个人学习动态，对学习质量进行科学有效和精准化的评定。

3  基于翻转课堂的计算机类网络学习空间生态关系分析

基于翻转课堂教学模式计算机类课程网络学习空间存在多种错综复杂的关系。[7]结合其构成要素，从生态学视角，分析研究网络学习空间的生态关系。主要论述以下两个方面的生态关系。

3.1  人际生态关系

计算机类课程网络学习空间设计是为了更好地促进计算机类课程教学活动，实现教学目标。教学共同体是其中唯一的空间活动主体。按照角色分工的不同，主要包括学习者、学习伙伴、教师、管理者。学习者和教师是网络学习空间中教学活动的主体;教师在教学活动中发挥主导作用，学习者在教学活动中发挥主体作用。

在计算机类课程网络学习空间人工生态系统中的人际关系中，学习伙伴与学习者之间存在协作与竞争关系。协作表现在学习过程中产生的共享和合作。共享是学习伙伴与学习者对教学资源和学习成果的分享;合作是在共同参与问题或项目过程中小组的分工协作。竞争表现在学习过程中获得教师和管理者的教学支持和学习评价结果差异上。学习者与教师之间存在供需关系。教师根据教学目标向学生提供教学资源和教学指导;学生利用教学资源在教师指导下完成学习任务，实现学习目标。管理者与学习者和教师之间存在服务与被服务关系。管理者为学习者和教师提供包括用户注册、教学协调、数据管理、成果认证等管理服务。网络学习空间的教学共同体中每一名成员各司其职、相互协调、相互发展、互依互存，共同促进网络学习空间人际生态关系稳定健康发展。

3.2  教学生态关系

计算机类课程网络学习空间的核心职能是开展有关计算机知识的教学活动，在教学过程中，学习空间内部要素间必然产生教学关系。教学关系是以教学活动为主线、以教学目标为导向、以教学资源和教学支持为教学活动提供服务的动态关系。其关系要素包括学习者、教学目标、教学活动、教学资源、教学支持。它们贯穿于翻转课堂教学三个阶段中。翻转课堂中，教学活动包括自主学习、线上讨论、任务驱动、问题探究、项目合作、小组讨论、深度学习、教学反思等。翻转课堂中的教学资源包括学习任务表、教学课件、教学视频、前测练习、问题或项目等。下面从生态系统的平衡、进化、健康角度分析基于翻转课堂网络学习空间的教学关系。

（1）教学关系中的生态平衡，网络学习空间生态系统需要保持平衡状态，具体表现为两个方面：一是教学目标与学习者最近发展区平衡;二是教学资源与学习者的当前认知需求。

教学目标处于持续变化的动态发展之中，随着学习者学习不断深入，教学目标定得过低或过高都不能满足学习者的认知需求。教师通过形成性评价和终结性评价预测了解学习者的认知水平以及可能的发展水平。教学目标的设定要准确把握最近发展区。设定合理的教学目标，需要不断维持教学目标与学习者最近发展区相对平衡，学习者可以实现高效学习，完成学习任务，达成教学目标。

在学习过程中，学习者对于教学资源的需求也是不断演变的。生态化网络学习空间提供的教学资源具备自适应性。在翻转课堂教学三个阶段中提供的教学资源的质量要不断适应与满足学习者当前的认知需求，不断实现学习者在网络学习空间中持续获取知识的愿望，激发学习兴趣与热情。教学资源在网络学习空间的形式和布局遵循简单清晰、合理有效、美观实用的原则，适时采用视频、动画、图表等媒体形式，为教师和学习者进行讨论、交流和分享提供了便利，提升学习者交互体验。

（2）教学关系中的生态进化，教学关系生态进化表现为网络学习空间教学资源的自生长性。教学资源需要不断进化才能满足学习者的求知需求。教学资源的自生长主要体现为教师与学习者自主生成新的教学资源。

通过翻转课堂教学活动实施，教师和学习者在网络学习空间中分享现有的教学资源的同时也生产新的教学资料。在课前线上教学与课中线下教学阶段，学习者中会产生大量的学习笔记、作业、论文等碎片化的资料。在课前线上教学与课后教学反思阶段，教师通过论坛解答学习者学习过程中的问题也会产生大量的教学音频、视频或文本记录等碎片化的资料。这些碎片化资料通过大数据技术与聚合技术，生成满足相似认知需求的学习者关于这一知识相对系统的新的教学资源，并自动加到网络学习空间，为不同层次的教学共同体提供不同层次、不同种类的教学资源，使得网络学习空间的教学资源得到源源不断的补充，实现教学资源持续的进化，形成知识体系，使網络学习空间中的教学资源成为教学共同体的共建共享教学资源。

（3）教学关系中的生态健康，生态化的网络学习空间需要保持健康状态，具体表现为两个方面：一是教学共同体在教学活动过程中充满活力的主动投入;二是教学共同体在网络学习空间中形成稳定的组织架构。

教师和学习者作为教学主体，在翻转课堂三个教学阶段中，根据教学目标主动投入到教学活动中，努力完成各项教学任务。师生、生生主动交流讨论，在教学的过程中注重对知识的加工和创造，适时调整教学策略，积极开展基于问题或项目的教学活动，建立了友情，获得了教学乐趣，便于对网络学习空间保持长久的热情。

组织架构是指一个系统中各要素的空间位置、聚散状态、沟通方式以及各要素之间相互关系的一种框架。基于翻转课堂网络学习空间的组织结构是教学共同体通过分工协作，利用教学资源完成教学活动的一种稳定的组织架构。网络学习空间中教学共同体最重要的生物要素是学习者和教师。教师负责教学，学习者负责学习，教师明确教学目标并安排教学内容，讲解知识并解决学习者的问题;学习者参与教师的教学过程完成学习任务;教师负责评价，学习者接受评价。教师积极客观评价学习者在教学过程中的学习表现，即过程性评价，也对学习结果进行总结性评价。教师服务，学习者被服务。教师根据学习者的特征为其提供教学资源和教学支持，并就学习者在教学活动中遇到的问题及时给予帮助。教学共同体在网络学习空间中各司其职，形成了清晰的组织结构，提高网络学习空间的使用效率。

4  结  论

随着教育信息化的不断发展，网络学习空间会更加广泛地应用于教与学，针对计算机类课程，将翻转课堂教学模式与网络学习空间结合，将有助于进一步落实以学习者为中心计算机类课程教学改革。本文总结了网络学习空间要素，在生态化理论的基础上，探究了系统要素之间平衡、进化、健康的生态关系，共同创设网络学习生态，体现了网络学习空间可持续发展的潜力。未来希望通过量化研究来具体分析各要素的相互影响程度与动态仿真过程，促进计算机类课程网络学习空间健康发展，提升个性化学习效果。

参考文献：

[1] 郭炯，黄彬，郑晓俊.《网络学习空间建设与应用指南》解读 [J].电化教育研究，2018，39（8）：34-38.

[2] 王伟，赵桐，钟绍春.基于翻转课堂模式的网络学习空间设计与案例研究 [J].远程教育杂志，2014，32（3）：71-77.

[3] 李志河，周娜娜，秦一帆，等.网络学习空间下混合式学习共同体活动机制构建 [J].中国电化教育，2019（9）：104-111.

[4] 周鹏，刘佩文，张丹，等.网络学习空间课堂教学活动建模研究 [J].中国电化教育，2019（4）：44-51.

[5] 张喜艳，赫玲玲，解月光，等.网络学习空间生态化模型构建与生态化提升策略研究 [J].中国电化教育，2018（11）：133-138.

[6] 李彤彤，武法提，黄洛颖.生态学视角的网络学习环境结构分析 [J].现代教育技术，2017，27（7）：109-115.

[7] 官瑜.基于翻转课堂的高校计算机基础课程教学模式研究 [J].现代信息科技，2019，3（5）：128-129.

作者简介：潘有顺（1977-），男，汉族，江苏淮安人，副教授，高级实验师，硕士，研究方向：信息技术教育。