深度學(xué)習(xí)視域下翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

邢翠芳，劉 瑜，呂海燕

（海軍航空大學(xué) 航空基礎(chǔ)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264000）

0 引 言

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是傳統(tǒng)課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)緊密結(jié)合的一種教學(xué)方式[1]。課前借助于微課程、MOOC 等多種形式的信息化教學(xué)資源完成知識(shí)的傳授，課堂則關(guān)注對(duì)知識(shí)的內(nèi)化、拓展，師生之間在課堂中互動(dòng)交流以共同達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。整個(gè)過(guò)程既要突出學(xué)員中心的教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)員的主觀(guān)能動(dòng)性與創(chuàng)造性，又要發(fā)揮教員的引導(dǎo)、啟發(fā)和教學(xué)過(guò)程監(jiān)控的主導(dǎo)作用[2]。隨著各大高校翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐的深入開(kāi)展，其研究與應(yīng)用也存在一些局限性[3]，比如，課程難以滿(mǎn)足學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)需求、學(xué)員學(xué)習(xí)的參與度不夠、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與自覺(jué)性欠缺等。這些因素導(dǎo)致學(xué)員的學(xué)習(xí)始終停留在淺層學(xué)習(xí)的低階思維層次，缺乏知識(shí)主動(dòng)探究、遷移應(yīng)用與創(chuàng)新能力，不能很好地解決新應(yīng)用場(chǎng)景中的實(shí)際問(wèn)題，從而無(wú)法達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

1 理論支撐與可行性分析

早在1976 年，Marton 提出深度學(xué)習(xí)的概念，將學(xué)習(xí)分為淺層學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)兩個(gè)層次[4-5]。淺層學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的特征對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 淺層學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的特征

淺層學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)知識(shí)記憶與初步理解，是一種較低水平的學(xué)習(xí)；深度學(xué)習(xí)通過(guò)引導(dǎo)學(xué)員將學(xué)習(xí)方式變被動(dòng)接受為主動(dòng)探索，更加注重學(xué)員知識(shí)遷移、實(shí)際問(wèn)題解決與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，屬于高水平學(xué)習(xí)的范疇，是一種高階思維的理解與認(rèn)知。

2 深度學(xué)習(xí)視域下翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式

深度學(xué)習(xí)視域下的翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式包含課程設(shè)計(jì)和課堂設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。

課程設(shè)計(jì)從宏觀(guān)層面把握課程總體概況，包括課程教學(xué)對(duì)象分析、課程教學(xué)目標(biāo)制定、課程教學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)制定、課程教學(xué)策略設(shè)計(jì)、課程教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)、課程教學(xué)實(shí)施總體方案制定、課程考核評(píng)價(jià)方案設(shè)計(jì)。

課堂教學(xué)設(shè)計(jì)包含4 個(gè)階段：課前教學(xué)準(zhǔn)備、知識(shí)建構(gòu)、知識(shí)應(yīng)用與創(chuàng)新和反思評(píng)價(jià)，見(jiàn)圖1。課前準(zhǔn)備階段由教員完成，主要包括教學(xué)目標(biāo)制定、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)、教學(xué)策略選擇、學(xué)習(xí)視頻和教學(xué)課件制作以及針對(duì)性學(xué)習(xí)測(cè)試設(shè)計(jì)。知識(shí)初級(jí)建構(gòu)階段由學(xué)員自主完成，包括觀(guān)看視頻、激活舊知、參與測(cè)驗(yàn)和小組討論。學(xué)員在該階段的主要任務(wù)是了解、理解、領(lǐng)會(huì)新知識(shí)。知識(shí)應(yīng)用與創(chuàng)新階段是在對(duì)建構(gòu)階段獲取的新知識(shí)進(jìn)行深度精細(xì)加工的過(guò)程，由師生共同完成。主要包括新問(wèn)題情景設(shè)計(jì)、知識(shí)遷移應(yīng)用和知識(shí)創(chuàng)新3 部分。在深度學(xué)習(xí)視域下的翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)方式下，學(xué)員在課上課下都積極參與學(xué)習(xí)、互動(dòng)，因此形成性評(píng)價(jià)應(yīng)作為考核評(píng)價(jià)的一個(gè)非常重要的指標(biāo)?？偨Y(jié)反思評(píng)價(jià)階段包括課前自主學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)、課堂學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)形式可以是教員評(píng)價(jià)、小組內(nèi)評(píng)價(jià)、小組間互評(píng)等。

圖1 課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

3 深度學(xué)習(xí)視域下翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)實(shí)施

3.1 課程設(shè)計(jì)

1）課程教學(xué)內(nèi)容制定。

課程以“信息表示和信息處理”“計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解”為兩條主線(xiàn)。結(jié)合學(xué)員專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容增加貼近學(xué)員生活、崗位任職、飛行相關(guān)的軍事案例，增加課堂的趣味性與實(shí)用性。將課程知識(shí)點(diǎn)融入到典型軍事案例中，展開(kāi)案例教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)員利用計(jì)算思維進(jìn)行問(wèn)題求解的能力。

2）課程教學(xué)資源設(shè)計(jì)。

利用《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》慕課和課題組自主制作的在線(xiàn)微課開(kāi)展課程自學(xué)。微課資源由教員和部分學(xué)員制作完成，將各級(jí)各類(lèi)大賽的優(yōu)秀作品及時(shí)更新到平臺(tái)上作為學(xué)習(xí)資源。課程組開(kāi)發(fā)了信息化導(dǎo)學(xué)平臺(tái)，主要用于開(kāi)展辦公軟件、多媒體軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件的操作技能訓(xùn)練以及學(xué)員課后自主學(xué)習(xí)、課程單元測(cè)試和日常練習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)員的形成性評(píng)價(jià)。

3）課程教學(xué)策略設(shè)計(jì)。

始終遵循“學(xué)為主體、教為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，充分利用教學(xué)資源，部分章節(jié)應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式，課前微課MOOC 導(dǎo)學(xué)+課上實(shí)踐相結(jié)合，任務(wù)驅(qū)動(dòng)+案例教學(xué)法，注重軍事應(yīng)用；教學(xué)過(guò)程遵循BOPPPS 模型，采用小組研討+課堂點(diǎn)評(píng)精講穿插進(jìn)行；小結(jié)部分引入思維導(dǎo)圖。通過(guò)課堂教學(xué)、上機(jī)實(shí)操、混合式教學(xué)和課外技能訓(xùn)練等手段，形成教員引導(dǎo)與學(xué)員自主學(xué)習(xí)并重的教學(xué)方式。

4）課程考核評(píng)價(jià)方案設(shè)計(jì)。

考核評(píng)價(jià)，由40%形成性評(píng)價(jià)和60%總結(jié)性評(píng)價(jià)兩部分組成，形成性評(píng)價(jià)包括自主學(xué)習(xí)成績(jī)和課堂成績(jī)，總結(jié)性評(píng)價(jià)是指期末考試。學(xué)期末組織評(píng)教評(píng)學(xué)活動(dòng)，師生互評(píng)。課程評(píng)價(jià)周期1 學(xué)年，評(píng)價(jià)人員包括各級(jí)督導(dǎo)、同行專(zhuān)家，可采取課程組匯報(bào)或說(shuō)課形式，還可以采取定期跟班聽(tīng)課、檢查教學(xué)文檔等方式。另外，組織學(xué)員參加各級(jí)各類(lèi)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況也可以作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。

3.2 課堂實(shí)施

1）課堂教學(xué)內(nèi)容。

Python 語(yǔ)言基礎(chǔ)是個(gè)完整的單元模塊，全程貫穿“飛訓(xùn)管理系統(tǒng)”軍事案例。系統(tǒng)的功能模塊如圖2。所有內(nèi)容的展開(kāi)始終圍繞系統(tǒng)進(jìn)行，在學(xué)習(xí)內(nèi)容的同時(shí)豐富完善系統(tǒng)功能，在完善功能的同時(shí)強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)的理解。以循環(huán)結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)為例，實(shí)施過(guò)程如下。

圖2 飛訓(xùn)管理系統(tǒng)功能

2）課堂教學(xué)目標(biāo)。

解釋循環(huán)概念；描述循環(huán)語(yǔ)句的基本語(yǔ)法；詳細(xì)闡述while 和for 語(yǔ)句解決問(wèn)題的方法；會(huì)歸納循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)；可以應(yīng)用循環(huán)結(jié)構(gòu)和計(jì)算思維的方法設(shè)計(jì)算法解決專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中的復(fù)雜問(wèn)題。

3）教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)。

參考BOPPPS 模型：以實(shí)現(xiàn)飛訓(xùn)管理系統(tǒng)信息錄入存在的問(wèn)題為引，確立使用循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行信息處理的目標(biāo)。以“循環(huán)概念檢驗(yàn)”作為前測(cè)，檢測(cè)學(xué)員對(duì)概念的理解程度，并據(jù)此更有針對(duì)性的控制課程節(jié)奏。通過(guò)分組討論、小組競(jìng)賽實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的變地信息錄入和冒泡排序的程序，組織參與式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了利用循環(huán)進(jìn)行信息處理的目標(biāo)。設(shè)計(jì)挑選飛機(jī)進(jìn)行作戰(zhàn)訓(xùn)練任務(wù)，結(jié)合后測(cè)同時(shí)進(jìn)行，最后總結(jié)循環(huán)是什么？如何做和做什么。具體環(huán)節(jié)見(jiàn)表2。

4）總結(jié)反思評(píng)價(jià)。

學(xué)員的自主學(xué)習(xí)結(jié)果以小組的形式提交，教員課前完成評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果作為教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略的調(diào)整依據(jù)。課堂評(píng)價(jià)包括概念檢驗(yàn)、初級(jí)應(yīng)用、拓展提高3 個(gè)任務(wù)實(shí)施結(jié)果的評(píng)價(jià)，其中概念檢驗(yàn)階段借助雨課堂等工具完成結(jié)果的收集與統(tǒng)計(jì)，初級(jí)應(yīng)用和拓展提高階段采用教員評(píng)價(jià)、小組自評(píng)和組間互評(píng)相結(jié)合。所有的評(píng)價(jià)結(jié)果最終融入到形成性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中。學(xué)員在信息化導(dǎo)學(xué)平臺(tái)上完成問(wèn)卷調(diào)查，合理評(píng)價(jià)教學(xué)活動(dòng)。同時(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)和反思，并將問(wèn)題反饋給教員，以便教員及時(shí)輔導(dǎo)答疑。教員總結(jié)學(xué)員的反饋信息，還要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動(dòng)等多個(gè)層面進(jìn)行反思，找出存在問(wèn)題的原因并加以改進(jìn)，雙方反思總結(jié)的過(guò)程，不斷完善教學(xué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，學(xué)員的學(xué)習(xí)狀態(tài)和教員的素質(zhì)也達(dá)到根本意義上的提升。

4 教學(xué)效果分析

選定18 級(jí)航空飛行與指揮專(zhuān)業(yè)兩個(gè)授課班次進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)班采用深度學(xué)習(xí)視域下的翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式，普通班采用傳統(tǒng)教學(xué)。兩個(gè)班次的綜合考核評(píng)價(jià)結(jié)果如圖3。

表2 課堂教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置

圖3 綜合考核評(píng)價(jià)結(jié)果

結(jié)果表明，絕大多數(shù)學(xué)員都完成了教學(xué)目標(biāo)要求，實(shí)驗(yàn)班50% 以上的學(xué)員綜合成績(jī)?cè)?0 分以上，不及格率為0。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，學(xué)員非常樂(lè)于接受這種新的學(xué)習(xí)模式。課程結(jié)束后提交的評(píng)教評(píng)學(xué)結(jié)果如圖4。兩個(gè)班次在其他方面的表現(xiàn)見(jiàn)表3。

圖4 評(píng)教評(píng)學(xué)結(jié)果

表3 學(xué)員表現(xiàn)對(duì)比

另外，作為課堂教學(xué)的延伸，組織本班學(xué)員參加2019 年計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽和ACM 大賽，截止到目前，共獲得省一等獎(jiǎng)3 項(xiàng)，國(guó)家一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2 項(xiàng)的好成績(jī)。綜合上述成績(jī)充分說(shuō)明學(xué)員對(duì)知識(shí)的掌握情況和教員對(duì)課程的教學(xué)情況，也說(shuō)明了深度學(xué)習(xí)視域下翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)的有效性與可行性。

5 結(jié) 語(yǔ)

應(yīng)用混合式教學(xué)模式，開(kāi)展“課前導(dǎo)預(yù)習(xí)、課上導(dǎo)學(xué)習(xí)、課后導(dǎo)拓展”的教學(xué)活動(dòng)，拓展了學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，彌補(bǔ)課時(shí)不足的弊端，有效緩解學(xué)員課上的學(xué)習(xí)壓力。課堂采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)和案例教學(xué)法，注重軍事應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化、抽象問(wèn)題形象化，化解教學(xué)難點(diǎn)的同時(shí)，有效提高了學(xué)員分析解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。教學(xué)過(guò)程遵循BOPPPS 模型，采用小組研討和教員點(diǎn)評(píng)精講穿插進(jìn)行。學(xué)員積極參與小組研討，共同商討問(wèn)題的解決和方案的設(shè)計(jì)，既提高了課堂參與度，又培養(yǎng)了團(tuán)結(jié)協(xié)作的學(xué)習(xí)氛圍。教員把重點(diǎn)放在難點(diǎn)的解疑和討論的組織上，提升了課堂組織能力和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)?；旌鲜浇虒W(xué)模式在取得成果的同時(shí)，對(duì)教員自身的素質(zhì)和能力提出更高的要求。課前、課上和課后都需要教員投入更多的時(shí)間，準(zhǔn)備各種教學(xué)資源，精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，組織實(shí)施教學(xué)過(guò)程，這對(duì)于教員來(lái)說(shuō)，是對(duì)自身素質(zhì)提高的很大的挑戰(zhàn)。

混合式教學(xué)模式的實(shí)施使絕大多數(shù)學(xué)員都完成了教學(xué)目標(biāo)要求，學(xué)員的信息素養(yǎng)和計(jì)算思維能力得到根本提升。該模式得到大學(xué)和學(xué)院兩級(jí)督導(dǎo)專(zhuān)家、同行專(zhuān)家的高度認(rèn)可，對(duì)軍隊(duì)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革有很好的借鑒意義。