“计算机应用基础”多模态翻转课堂教学研究

摘" 要：全球信息一体化时代的到来，促进了大数据、人工智能、“互联网+”等技术的蓬勃发展，激发了各行各业对于信息化复合型人才的大量需求，突显了“计算机应用基础”在非计算机专业本科教学中开展的重要性。为了解决传统“计算机应用基础”教学中存在的诸多问题，文章将多模态教学理论与翻转课堂教学进行深度融合，构建出一种基于多模态的翻转课堂教学方法，并引入“计算机应用基础”实际教学实践，通过对教学结果的数据采集与分析，多模态翻转课堂能够起到良好教学效果，为大学计算机公共课教学改革提供了一种新的思路与方法。

关键词：多模态；翻转课堂；大数据；“互联网+”

一、研究背景

随着大数据和云计算时代的到来，“互联网+”技术和人工智能等信息化技术得到了蓬勃的发展，各行各业在这个发展浪潮中，都对本行业相关数据带来的关键价值，以及其服务于决策与发展的作用尤为重视。为了顺应信息化时代各行业对于复合型人才的具体需求，提高非计算机专业学生信息化水平，以及计算机实际操作应用的动手能力，各高校面向非计算机专业本科生普遍开设公共必修课“计算机应用基础”。这门课程内容涵盖丰富，一般涵盖“计算机发展史、计算机基础知识与基本操作、常用应用软件的使用、操作系统概述、计算机组成原理基础、网络基础知识与信息安全、面向对象程序设计、多媒体技术”等几个方面，对于非计算机专业学生而言，理论性强、知识面广、学习过程中需要具有抽象思维能力、思维跳跃性强、知识点不易内化吸收，有一定的学习难度。对于教师而言，公共课教学学生班额大、教材内容涉猎面广、教学压力大，教学过程中往往存在课程讲授机械、照本宣科、重理论轻实践等情况，因此，无论是从教师教学角度，还是学生学习角度，想要提高学生的学习效果都不是一件易事。为了解决上述问题，本研究尝试将多模态学习理论与翻转课堂教学进行有机融合，结合移动学习的部分理念，构建一种多元化的翻转课堂教学方法，探讨将其运用到“计算机应用基础”公共课教学中的应用效果。

二、多模态理论与翻转课堂教学

关于“模态”一词的概念，现阶段主流观点认为是人类为了与外部环境交流所构建的一种符号系统，如视频、音频、图像、动作、语言等，人类通过上述符号系统利用自身视觉、听觉、触觉等感官去感知外部环境和与外部环境交流的一种交互方式，多模态即为同时利用多种模态与外界环境进行交流的交互方式。［1］多模态教学是借助多模态理论，主张利用互联网、语言、视频、音频、图片、动作、手势、人机交互等多种信息交流渠道构建一种多模态交互系统，并以此不断在学习过程中刺激学生的听觉、视觉、触觉等多种感官，使学生各种感官在知识的获取、传递、接收过程中实现紧密协同运作的学习方式。［2］

翻转课堂教学是一种以信息化手段为依托的新型教学方法，与传统课堂教学相比，翻转课堂教学互换了教学环节中学生和教师的角色，翻转了知识传授与知识内化的过程，翻转课堂教学过程中教师不在课堂中进行课程知识的讲授，而是将这一部分内容放到课前由学生进行自主学习，锻炼学生自主发现问题和解决问题的能力，课堂教学中教师主要进行答疑解惑和补充讲解。［3］因此，翻转课堂教学更能体现学生在学习过程中的核心作用，教师则成为辅助学生自主解决问题的导师。翻转课堂教学环节一般分为课前、课上和课后三个阶段。课前，教师将学生分成若干个学习小组，组内学生通过手机或平板电脑等移动终端，集中或利用碎片化的时间在线观看教师预先制作并发布的课程视频，并在学习过程中通过互联网查阅课程相关辅助资料，或进行组内成员在线互动讨论，尝试自主解决学习过程中遇到的各种问题。［4］课上，教师不再只是进行课程内容的讲授，学生成为课堂的主体，教师则是引导学生进行分组讨论，继续解决自主学习过程中仍未解决的问题，并在学生分组讨论中起到协调和指导的作用，在讨论结束后进行点评、总结和对学生掌握薄弱的知识点进行补充讲解。课后，学生通过手机或平板电脑等移动终端，在线完成作业、测试和调查问卷等内容，教师则对作业和测试进行在线批改，并逐一反馈结果到每一个学生，进一步使学生加深和巩固所学的知识点，完成知识的内化和吸收。对调查问卷内容进行分析、总结和反思，从而改进教学环节，提高教学效果。［5］

三、“计算机应用基础”多模态翻转课堂教学模型构建

“计算机应用基础”课程内容包含多门计算机专业课程基础知识的浓缩，并且知识面广，既包含大量理论知识与概念，又包括大量程序设计的应用实践，在有限的课堂教学与实验课教学时间里，教师只能做到完成教学大纲所要求的基本内容。以“计算机应用基础”课程中“面向对象程序设计”实验课教学为例，教学内容主要是编程实现和验证课堂中所讲授的基础理论知识，如常用控件的使用，顺序结构、选择结构和循环结构的实现，枚举和递推等算法的简单实现，类的定义、实现与应用，简单数据库的访问等等，这些教学内容是“面向对象程序设计”中需要学生掌握的基础理论应用，如何将这些基础理论应用有机整合，构建可以实际应用的软件项目，在“计算机应用基础”实验课教学中因为课时等因素的制约，一般很难实现。

翻转课堂教学和多模态教学引入“计算机应用基础”课程教学中，可以使实验课教学摆脱上述困境。翻转课堂教学主张将课堂授课内容放到课前阶段由学生进行自主学习，课上学生则是进行分组讨论解决学习中遇到的各种问题，不能解决的问题再由教师进行答疑解惑和补充讲解，因此课上可以为学生预留更多的课堂剩余时间进行实践操作，教师可以在课前给学生提前布置课外软件开发项目或实践操作项目，课上学生则分组讨论软件开发中的各个环节，并设计软件开发流程，课后学生根据讨论和设计结果，分组编程实现软件中的各个功能，从而实现理论课程到实践应用的转化。如果是实践操作项目，则需要学生在课上分组讨论实践的原理与过程，并在讨论结束后完成所有实践内容。“计算机应用基础”引入翻转课堂教学能够有效地利用教学进程中的各个环节，通过重新分配课堂教学内容、优化课程教学环节等手段，充分发挥每个教学环节的作用，突出课前自主学习的重要性，使得课堂教学不再只是倾向于理论知识的讲授，而是转为学生课前自主学习掌握理论知识要点，课上再通过分组讨论解决学习中遇到的问题，并且培养学生的动手实践能力。通过应用实践来检验学生对于理论知识的掌握程度，激发学生对于理论知识深入研究的兴趣，减少学生对于理论知识学习的倦怠感和枯燥感，从而使课堂教学时间变得相对更为充裕，使得教师能够在课堂教学中额外讲解本学科更多的前沿知识，开阔学生的眼界，拓展学生的知识面。［6］

教师可将多模态教学理论制作的课程微视频应用到“计算机应用基础”翻转课堂教学中，课程视频能够在网络在线观看和学习过程中不断刺激学生的听觉、视觉等感官，提升学生自主学习阶段的专注度，提高学习效率，活跃学生的发散思维，强化学生的记忆力，不断锻炼学生对于知识的自主获取、分析、辨别、理解和应用能力，减少学生学习的惰性与倦怠感，与翻转课堂教学起到相辅相成和优势互补的作用，从而强化知识内化吸收过程中的各个环节，促进知识的内化吸收。［7］综上所述，下文将通过课前准备、教学进程、效果分析三部分，详细介绍上述教学模型的构建过程和教学效果。

（一）课前准备

课前准备阶段，教师需要录制课程微视频，视频内容主要以本节课的关键知识点、重点与难点、课后作业与课外实践操作为主，在课程视频的录制过程中，镜头的运用应该从简化全局突出细节角度出发，重点突出课程的相关内容，简化与课程讲授无关的内容，即在课程视频拍摄过程中，不要运用全景镜头来拍摄教师的授课环节，这样教师的着装与仪表、教室物品的布局与摆放、环境的结构与装潢等和课程讲授无关的因素，可能会在学生自主学习时分散学生的注意力，从而影响学生的学习效果。［8］因此，镜头的选用要以局部特写为主，并根据教师的讲课内容进行同步切换，比如讲课内容涉及教具演示时，镜头便切换到教具的特写，讲课内容涉及教师的手势语言时，镜头便切换到教师的手势动作，讲课内容涉及知识点讲授时，镜头便切换板书或PPT，并将重点或难点内容用动画进行突出显示或进行音效提示，这样运用多模态理论录制的课程微视频，可以在学生自主学习过程中，不断地刺激学生视觉、听觉等感官，使学生的注意力保持高度的集中，从而加深学生对于知识的记忆、理解、消化与吸收。［9］课程微视频拍摄完毕后，教师还需要使用非线性编辑软件对课程视频进行修改、编辑，加入特效，并压缩成流媒体文件，上传到校园网、微信公众平台或班级组群内，供学生课前下载学习使用。［10］最后教师将班级学生分成若干个讨论组，分组个数一般为偶数，方便学生在课上进行分组讨论，每组人数控制在6人左右，并在每个讨论组选出一名成员作为组长，协调和组织组内成员进行在线自主学习和课上分组讨论。［11］

（二）教学进程

课前学生通过智能手机等移动终端，接入互联网在线或下载观看教师上传的课程微视频，在学习过程中遇到任何问题，都可以随时暂停视频，通过互联网搜索引擎，或者“学习通”“智慧树”等平台查阅与课程内容相关的参考资料进行辅助学习，尝试自行解决问题。如果课程内容学习完毕后，仍有问题还未自行解决，则可以通过“微信”“QQ”等即时通信软件的群组功能，与组内成员进行在线交流讨论，如还未解决，则可以将问题带到课上，通过组间讨论尝试解决，或向授课教师询问解决。在理论课程学习完毕后，每组组长带领组内成员共同讨论和协作，完成课程视频结尾教师所布置的课外软件设计或课外实践操作等教学内容的课前准备工作。［12］

课上，教师将教学内容分为课内讨论阶段和课外实践阶段。课内讨论阶段教师不再进行课程内容的讲授，而是让每个分组中各选出一名代表，阐述本小组在自主学习过程中的心得体会，以及在自主学习过程中发现的问题和解决办法，并在陈述结尾提出尚未解决的问题，并将这些问题书写在黑板上。当所有小组发言完毕后，教师协调各个学生分组进行组间讨论，讨论完毕后由各个分组轮流派出学生阐述讨论结果，提出尚未解决问题的解答方法。之后教师对学生分组讨论结果进行总结和点评，对学生解答问题过程中存在的错误进行订正，对解答的不足之处和还未完全掌握的知识点进行补充讲解。课外实践阶段，如果是软件开发实践项目，教师则让每个学生分组进行短时间的组内讨论，之后每个分组派出一名学生来到讲台前，通过PowerPoint电子演示文稿阐述软件设计的整体思路，如开发背景、需求分析、可行性分析、系统概要设计、系统详细设计、关键算法等内容，发言完毕后由其他分组的学生进行轮流提问，发言学生则要对提出的问题进行一一解答，如发言学生无法解答，则可由组内其他学生代为解答，所有分组阐述完毕后，教师则对每个分组的阐述、提问和解答三个环节所存在的问题和不足进行指正，各分组学生则需要在课后通过组内讨论，自行思考解决办法，以完善软件的系统设计。如果是实践操作项目，比如企业路由器配置、PC机组装、网线水晶头压制等实践项目，学生根据实践内容的不同分组讨论实践的原理与理论基础、实践的主要步骤与方法、实践过程中的关键点与注意事项等内容。学生分组讨论结束后，教师从每个学生分组中随机找出一名学生，轮流上台进行实践操作。一轮操作结束后，再从第一组未实践的学生中随机选出一名学生进行实践操作，其他各组以此类推完成实践操作。这种学生亲自动手进行的实践操作，按照多模态教学理论，通过不断地刺激学生的触觉、视觉、听觉等感官，使这些感官持续处于活跃状态，提高感官的信息感知能力，提高学生对于知识获取的专注度，使学生建立起实践操作的“肌肉记忆”，提高学生的动手能力，实现学生学习过程中理论指导实践，实践支持理论彼此双向反馈。之后，教师对课上学生的总体学习和实践情况进行分析和总结，并根据实践项目的不同拓展讲解课程相关前沿知识，拓宽学生的知识面，使学生的思路能够与学科发展前沿保持一致，从而使得学生对课程知识的理解更加有深度和广度。最后，教师需要布置课后作业或者进行课后小测。

课后学生通过微信、QQ群组或网盘等方式，下载教师布置的作业和测试，完成之后将作业和测试打包发送给各组组长，再由各组组长统一发送给教师进行批改。作业批改完毕后再通过各组组长反馈到学生手中。如果学生对批改结果有疑问，可以通过即时通信软件与教师进行点对点的在线互动交流，由教师进行答疑解惑。学生小组可根据课上软件开发实践项目的讨论和反馈结果，进一步完善实践项目的设计，制订软件开发计划，并且由组长安排组内每个学生的分工，之后根据计划完成软件的编程实现。

（三）教学效果分析

为了验证多模态翻转课堂教学模型的实际教学效果，最有效的途径之一便是对学生的测试成绩进行统计学上的数值分析，从中得出具体的量化数据，之后分析是否存在差异，从而得出教学效果是否提升的客观结论。这里引入独立样本T检验，来完成学生测试数据的具体分析需求，原因如下：首先，T检验是一种假设检验，可以用于比较两组数据的平均值，从而确定它们在统计上的显著性，并且独立样本T检验，非常适合比较两个独立分组的应用效果，例如，比较传统教学组和多模态翻转课堂教学组的教学效果差异；其次，T检验非常适合样本量较小的正态分布或近似正态分布，对于大学中普遍30人左右的班级非常适合。因此，为了满足独立样本T检验的使用条件，学期开始时选取实验班A班和对照班B班进行分组对照实验，其中实验班A采用基于多模态的翻转课堂教学方法，对照班B采用传统线下课堂教学，每班各25名学生。为了保证实验的准确性，对两班参与实验的学生分别进行了课上随堂测试，试卷为百分制。测试结束后，使用SPSS软件对学生成绩进行独立样本T检验，［13］分析结果如表1所示，实验教学前实验班A的平均成绩为77.40分，对照班B的平均成绩为76.72分，分析结果中t值为0.632，p值为0.531，并且p值大于0.05，这表明实验教学前实验班A和对照班B学生成绩基本相同，没有明显差异，可以进行实验。

学期期中时对实验班A和对照班B的学生进行课上随堂测试，试卷依然采用百分制，测试结束后，使用SPSS软件对两班学生成绩进行独立样本T检验，分析结果如表2所示，实验班A的平均成绩为79.84分，标准差为5.359，对照班B的平均成绩为77.12分，标准差为2.906，分析结果中t值为2.231，p值为0.032，p值小于0.05，同时运用G*Power软件对实验班A和对照班B的平均分和标准差进行分析，计算出本次实验的效应量Cohen’s d值为0.631，参照Cohen提出的独立样本T检验判断效应量大小的标准： 0.2（效果小）、0.5（效果中）、0.8（效果大），［14］本次实验的d值大于0.5，且小于0.8，为中效应量结果，说明实验班A比对照班B的成绩有了明显的提升。

四、结语

多模态教学方法和多模态教学资源引入“计算机应用基础”翻转课堂教学中，能够将学习内容采用多元化模态的方式呈现给学生，使学生高效地调动多种感官协调运作，并在有限的学习时间中完成更多的学习内容，提高学习效率，激发学习的主动性和积极性。根据本次实验数据分析结果可知，基于多模态的翻转课堂教学模式在教学实践中，对学生的学习效果起到了一定的提升作用，是一次有益尝试，能够有效地弥补当前大学“计算机应用基础”教学中的缺陷，为大学计算机公共课教学改革提供一种创新的思路和有效的手段。

参考文献：

［1］ 王慧君，王海丽. 多模态视域下翻转课堂教学模式研究［J］. 电化教育研究，2015，36（12）：70-76.

［2］ 饶冬梅. 翻转课堂教学设计中多模态教学的创新应用［J］. 科技视界，2017（18）：83+117.

［3］ Bergmann J，Sams A. Flipping the Classroom［M］. San Bruno：Techamp;Learning，2012：10.

［4］ 朱宏洁，朱赟. 翻转课堂及其有效实施策略刍议［J］. 电化教育研究，2013，34（08）：79-83.

［5］ 赵兴龙. 翻转课堂中知识内化过程及教学模式设计［J］. 现代远程教育研究，2014（02）：55-61.

［6］ 徐海艳，黄红兵. 翻转课堂模式中的自主学习监控［J］. 创新创业理论研究与实践，2023，6（08）：157-159.

［7］ 孙宇. 基于多模态角度下翻转课堂教学模式分析［J］. 人才资源开发，2016（20）：230-231.

［8］ 吴容容. 基于移动互联网的多模态教学模式研究［J］. 福建商学院学报，2017（05）：87-92.

［9］ 吴忠良，赵磊. 基于网络学习空间的翻转课堂教学模式初探［J］. 中国电化教育，2014（04）：121-126.

［10］ 赵春荣. 多模态视域下翻转课堂教学模式的构建［J］. 开放学习研究，2021，26（05）：27-34+52.

［11］ 黄晓生，曹义亲. 多模态学习理论在“计算机图形学”实验教学中的应用［J］. 实验技术与管理，2012，29（04）：162-165.

［12］ 郁文景，周金芝，常雪琴，等. 多模态视域下混合式教学模式研究［J］. 齐鲁师范学院学报，2023，38（02）：38-46.

［13］ 杨建芹. 独立样本T检验在学生学业质量评价中的应用［J］. 大连教育学院学报，2016，32（02）：52-53.

［14］ Cohen J. Statistical Power and Analysis for the Behavioral Sciences［M］. Hillsdalee，NJ：Erlbaum，1988：8-12.

（责任编辑：牛雪璐）

基金项目：黑龙江省高等教育教学改革项目“基于多模态理论的计算机基础课翻转课堂教学模式研究与实践”（项目编号：SJGY 20220386）。

作者简介：马俊（1982—），男，硕士，黑龙江中医药大学医学信息工程学院工程师，研究方向为计算机应用技术、教育信息化；王晓磊（1983—），男，硕士，黑龙江中医药大学医学信息工程学院计算机应用教研室主任，副教授，研究方向为计算机应用技术、云计算、数据挖掘。