基于微课的“雨课堂”+“翻转课堂”混合式教学研究

迟静 吴杰

[关键词]翻转课堂;质量评价;自主学习能力

现今，互联网成为人们获取资讯的主要来源，移动客户端的普及使人们逐渐形成了碎片化、移动化的学习习惯。在瞬息万变的信息时代背景下成长起来的大学生，思维模式已经发生了根本性的改变，传统的独角戏般的授课方式与个性化、多元化的学习需求之间的矛盾日益加剧，为适应学生新的学习需求，高等教育教学必然要进行相应的改革。

“翻转课堂”是近年来教育教学研究的热点，它颠覆了传统课堂先教后学的流程，让学生先进行学习，然后在课堂上通过研究讨论、案例分析等师生互动形式完成知识内化，这种教学模式使学生成为教学的中心、学习的主体。有关文献表明[1-7]，“翻转课堂”能有效激发学生的学习兴趣，提高其自主学习能力，但在具体的教学实践中也出现了一些问题。学生从小接受的是被动式教育，而“翻转课堂”模式下学生只有自主预先学习，主动参与课堂讨论，才能完成知识内化，因此学生学习方式的转变是“翻转课堂”成功实施的关键。这就需要教师建立一定的教育情景，利用有效的约束机制促进学生自主学习方式的形成。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中提出要建立新型信息化教学观念，充分利用信息技术手段来推动学习者的自主学习、协作学习，“互联网+教育”模式是教育信息化改革的发展趋势。“雨课堂”是清华大学与MOOC平台“学堂在线”共同研发的一款智慧教学工具，基于教师和学生最熟悉的PowerPoint和目前人人都离不开的微信，可以将PPT、视频、文本、语音等资料推送给学生，同时采集学习数据。在无机非金属材料与工程专业的无机材料结构基础课程教学实践中，进行“雨课堂”+“翻转课堂”混合式教学研究与实践，以“雨课堂”为载体，在课前、课中、课后为“翻转课堂”提供有力支撑，以数据驅动精准“翻转”，以形成性评价改变学生的学习方式，从而显著提升学生的自主学习能力。

一、整体性教学设计，模块化“翻转”

采用“翻转课堂”教学模式，并不意味着所有的内容都必须设计为“翻转”形式，知识点过难或过易，都不能激发学生自主探讨的兴趣。在专业课时进行压缩的现实情况下，教师要保证教学内容的完整性，无法做到每堂课都由学生充分讨论得出新知识。因此，行之有效的做法是对课程进行整体性设计，分模块、分主题“翻转”。

先根据教学大纲中培养目标的要求，梳理无机材料结构基础课程体系，分为四大模块：几何结晶学基础、晶体化学基础、晶体结构和晶体结构缺陷。然后据此确定各模块的课时;构建模块内各知识间的内在关联，明确知识点的作用和地位，确定哪些内容适合课前自主学习，哪些内容需要通过课堂讨论才能进行深层次内化;设计预习资料的呈现形式（微课、PPT、案例分析等）。接着以微课为源头，以2课时为单位，进行课堂教学设计。最后明确课堂组织形式，选用恰当的引导策略，利用最佳的呈现方式（如讨论、板书、PPT、视频、测验等），保障教学任务的顺利完成。

二、共享互联网教育资源，定制系统化的课程微课

“翻转课堂”教学模式需要学生课前自主学习，而微课是符合学生移动化、碎片化学习特性的一种重要学习资源。微课是记录教师开展教学活动的短小视频，它尊重学生的个体差异，强调人性化学习，学生能够根据自己的原有知识基础和接受程度，任意停止或反复观看视频。优质微课对“翻转课堂”教学模式的顺利进行起着至关重要的作用。虽然互联网上的微课资源很多，但与无机非金属材料专业相关的较少，而且大多微课都是针对一门课程的某个知识点而制作的，相互关联太少。为支撑课程“翻转课堂”教学模式改革，我们建设了一系列以材料专业为知识基础的无机材料结构基础课程微课集。这相比于制作单个微课提出了更高的要求，需要考虑知识点跟整体的关系，以及知识点之间的联系，以便形成重点突出、相互关联但不重复的系统化微课资源库。

（一）筛选网络共享教育资源

利用互联网上共享的教育资源，如中国大学公开课、学堂在线等，筛选符合课程教学设计的视频作为微课，这样可以使学生在有限时间内更多地进入国家级、省级教学名师的课堂;同时，将与课程相关的网络资源推送给学生，拓展学生视野，利于能力较强的学生自主深入地学习。

（二）定制课程微课的要求

根据无机材料结构基础“翻转课堂”教学设计要求，教师录制课程微课。微课围绕某个知识点展开，涵盖了传统授课从导入、新授到总结的全过程;微课要求教师在较短的时间内（一般时长为10～20分钟），用精练的语言完成知识的讲授，传统课堂授课时的习惯性重复语言和口头用语都需要改正，这对教师的职业能力提出了更高的要求。除此之外，微课录制还需要考虑视频呈现的色彩、音质、教师与课件之间的画面切换等因素，因为视频的画面呈现质量直接影响着学生的学习兴趣和自学效果，所以微课设计要进行教学内容、呈现方式等多方面的综合考虑。

课程微课资源的系统化，利于学生理清课程脉络，在自己原有的基础上构建自己的知识体系，并对自身知识体系中的薄弱环节集中进行强化训练，同时也为学生课程结束以后的复习和考研等个性化学习需求提供帮助。

三、“雨课堂”构建动态教学过程，以反馈驱动精准“翻转”

在“翻转课堂”教学方式中，如果学生在课前不进行基础知识的预先学习，就不能真正地参与课堂讨论，无法形成自己的意见，从而不能自主构建新知识，因此学生的课前自主学习程度决定着课堂“翻转”的成效。而多年的应试教育让学生已经习惯了知识被动接受者的角色，在教师的安排下开展学习，教学方式的突然强行改变不但不会激发他们的学习兴趣，反而会引起他们的不耐烦情绪，造成教学效果下降。在教学实践中，如何营造有利的教学情境，引导学生自主参与到“翻转课堂”教学中是需要解决的关键问题。“雨课堂”基于PPT和微信，在教室安装程序后，PPT中即有“雨课堂”插件，教师无须额外安装，学生通过微信扫码即可进入课程“雨课堂”。“雨课堂”作为教育信息化载体，成为课堂教学的一部分，有机融合于“翻转课堂”的教学模式中，为学生课前、课中和课后的学习全过程建立积极的利于自主学习的教学环境。

（一）课前

教师通过“雨课堂”向学生微信推送视频、PPT等资料，配有相应的习题，学生依此进行自主学习。对于不懂的内容，点击“不懂”按键来标记反馈，系统将学生在规定时间内的预习进度（精确到PPT中的具体页码）、不懂内容和习题解答情况自动采集汇总。教师根据学生预习数据反馈，设计“翻转课堂”的讨论主题，进行精准“翻转”。

（二）课中

学生扫码签到，教师将授课PPT实时推送，学生同样能够标记“不懂”，便于课下进一步学习;同时，教师无须反复询问学生是否听懂了，依据“不懂”反馈，就可以实时动态调整授课进度。小班授课时，讨论环节可分组进行，利用“投票”呈现讨论结果;而对于大班授课，“弹幕”使讨论教学得以实现，提高了学生的课堂参与度。教师可以推送限时随堂测验，答案一旦提交，学生即可得知结果，这使得学生的课堂专注度提高了。无机材料结构基础是一门基础的理论性课程，但授课时不能只孤立地讲述一门课的内容，而是要将其置于专业知识体系的整体构架下，沿材料研究主线，将课程内容的微观结构具象到宏观性能与实际应用上。例如：“宏观对称性-对称中心”内容的教学设计为：先讲述其定义及相关对称操作;然后延伸到结构对性能的影响——没有对称中心的晶体都具有压电性，简述其基本原理（与“材料物理性能”建立关联）;再举例说明压电材料的应用——石英在声呐、精密天平、钟表等方面的用途都是来自非中心对称导致的压电性能（与“功能材料”建立关联）。基础知识的实际应用具象化，使课本理论走入学生能感触的现实世界，学生不再孤立地理解深奥的抽象理论，而是从技术发展、实际需求的视角反溯基础理论学习的重要性。无机材料结构基础课程内容多为微观理论，抽象性强，教学设计过程中可采用多种类型的呈现方式使抽象微观知识具象化。例如，将PPT动画设计的分步骤渐变用于演示结构演变;用科技研究前沿材料的现代分析测试图像（如SEM、TEM 等）赋予传统理论知识以时代新意，生动鲜活。教师常常携带许多实物模型对课程内容进行讲解，同时购置了球、棒等材料，在上课过程中学生们跟随课程进度随时可以动手构建模型，通过不断的尝试看着在自己手中的微观结构一点点地变得立体形象，这使学生们都很兴奋，他们既更好地理解了理论知识，又激发了学习兴趣。

（三）课后

课后，学生复习课程内容（视频、PPT 等），上传作业，在微信平台“雨课堂”与教师讨论问题。设置拓展性学习任务是引导学生自主学习的有效途径，如晶体结构模型搭建、调研晶体结构对材料性能和应用的影响等，这种学习任务多为开放性的，没有固定答案，以教材知识为根，但不拘泥于教材。在解决方式上，学生拥有实质的自主权，可以独立思考或小组合作，可以借助书籍、网络等多种途径，在更广阔的背景上获得知识的全方位充实和增加。教师分析“雨课堂”学生作业情况的数据，对学生进行针对性辅导，安排后续的授课计划。图1为基于“雨课堂”的“翻转课堂”教学设计图。

四、进行学习行为全景式数据采集，以形成性评价促进自主学习

在由被动式教育转变为主动型学习的过程中，教师要转变教学理念，在教学环节的设置和教学形式的采用等方面为学生营造自主学习的良好环境。但在有利环境中，仅依靠学生的自发能动性还不够，还必须采取相应的措施，即评价机制，对学生的学习行为进行约束，促使其自主学习。

质量评价体系的作用是促进学生学习方式改变，具备自主学习能力，因此评价要强调学生在学习过程中的参与度，侧重以学生成长为主进行发展性评价。要科学评价“翻转课堂”的教学绩效，在终结性评价的基础上，侧重评价学生的学习动机、学习行为、学习成效和素质发展。可利用“雨课堂”，对学生的课前预习（资料学习、习题）、课堂参与（扫码签到、随堂测验、课堂讨论投票）、课后作业等学习行为进行自动采集。评价时，要用数据量化学习过程，描绘学生学习轨迹，参照质量评价指标。这种形成性评价促使学生在限定时间内自主完成相应教学任务，为“翻转课堂”的有效进行，学生自主学习能力的提高，提供有力的条件约束。图2为基于“雨课堂”数据的形成性评价体系图。

五、教学改革呈现显著的学习效果优势

教学实践效果表明，学生对于信息化的教育媒介有一个接受过程，从一开始的新奇，到逐渐适应，再到最后能熟练地利用其功能完成各项教学任务。“雨课堂”作为媒介，其难易适当的课前任务、具有探究性的课堂讨论主题，使学生参与“翻转课堂”教学模式的积极性逐渐提高，主动参与讨论的学生比例平均为68.89%，最高达83.33%;参与课堂综合性问题抢答的学生比例最高为63.33%。

学生能够高质量地完成学习任务，充分利用各种途径，如书籍、文献、网络等进行广泛调研，对课程涉及的晶体结构进行多次反复的实物模型搭建，从制备方式、宏观性能和实际应用等多角度论述结构对材料的影响，并且对合作过程中各成员的贡献合理评价。拓展型开放性小组高质量地完成任务，表明学生的自主学习能力、团队合作能力、表达能力得到了锻炼和提高。终结性试卷的考试成绩分析表明，教学改革呈现出显著的学习效果，试验组学生平均成绩上升了11.4%，学生对基础知识掌握牢固，得分为传统教学班级的1.13倍;学生综合运用课程知识分析问题的能力增强，成绩提升了17.6%。

本次教学改革将学生作为教学的中心、学习的主体，改变了传统的教学方式，对课程进行模块化翻转，把智慧教学工具“雨课堂”融入教学，形成“互联网+黑板+讨论+移动终端”的师生实时互动的教学环境，以学习行为和反饋驱动精准“翻转”，有效地提升了教学质量。混合式教学模式对学生的课前预习、课堂参与、课后作业等环节的所有学习行为自动采集，采集的数据客观反映了学生的学习过程和学习成效。形成性评价侧重过程，注重学生的自我发展，促使其学习方式由被动式转变为主动式，能限时完成课程学习任务，实现了自主学习能力的提升。