基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的計算機類課程線上線下混合教學模式的探索與實踐

高國紅 陳可可 王應軍

【摘 要】隨著以學生為中心和線上線下混合式教學模式的推廣，“翻轉(zhuǎn)課堂”在線上線下混合式教學模式中的作用越來越重要。文章分析了“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式的特點和優(yōu)勢，結(jié)合計算機類課程的特點，以學生為中心，以激發(fā)學生學習興趣、提高課堂效率為目標，重點討論了“翻轉(zhuǎn)課堂”在計算機類課程中的實踐與應用方法，突出了“翻轉(zhuǎn)課堂”在線上線下混合式教學中的作用。以期通過引導學生自主學習，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，達到提高學生學習效果的目的。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂;計算機組成原理;線上線下混合式教學

前言

隨著高等教育改革的深入，以學生為中心的課堂教學模式改革勢在必行。目前線上線下混合式教學模式被廣泛應用。尤其是新冠疫情的影響，推動了線上教學資源的建設和廣泛應用?！胺D(zhuǎn)課堂”作為一種全新的教學模式，互換教師和學生在課堂中的角色，由傳統(tǒng)的教師掌控課堂主講轉(zhuǎn)換為學生主動學習，教師負責引導、解惑和評價 [1-2]。相較于傳統(tǒng)的教學模式，“翻轉(zhuǎn)課堂”對授課教師、學生、課堂管理和課程開展模式等都提出了較高的要求[3]。本文結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”自身特點，探索“翻轉(zhuǎn)課堂”在計算機類課程中的應用方法，并以計算機專業(yè)核心課程《計算機組成原理》課程為例，論述了課程線上教學資源建設和“翻轉(zhuǎn)課堂”在線上線下混合式教學中的實施方法，以期把“翻轉(zhuǎn)課堂”和線上線下混合式教學模式很好的融合提供參考依據(jù)。

1 “翻轉(zhuǎn)課堂”在線上線下混合式教學中的作用

“翻轉(zhuǎn)課堂”是以為學生提供大量的網(wǎng)絡在線學習資源，增加學生、教師間的互動和個性化溝通為手段，發(fā)揮學生自主學習能力，從而達到較好的課堂學習效果。2019年新冠疫情爆發(fā)以來，線上教學成為很多學校的主要教學方式。一些人認為：線上教學即為“翻轉(zhuǎn)課堂”，或者線上線下混合式教學是高質(zhì)量的“翻轉(zhuǎn)課堂”，這些理解都是片面的。筆者認為“翻轉(zhuǎn)課堂”在線上線下混合式教學中的作用主要有以下幾點：

（1）教師對學生實施指導式、啟發(fā)式和建議式學習;

（2）建設緊扣知識點，短小精悍的各類線上線下學習資源;

（3）教師安排學習任務，學生在完成學習任務過程中學習時間、學習方式自由靈活;

（4）教師與學生互動采取線下定期分組討論和線上實時討論答疑相互配合的模式;

（5）通過討論、作業(yè)、測試等靈活多樣的方式檢驗學生的學習效果。

2 “翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式在計算機類課程教學中應用的必要性

計算機類課程包括專業(yè)基礎課程和專業(yè)實踐開發(fā)類課程，前者包括計算機組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡原理、離散數(shù)學、電子技術(shù)等課程;后者包括了C語言程序設計、JAVA程序設計、數(shù)據(jù)庫原理及應用、移動端程序設計等課程。這些課程的普遍特點就是實踐性與工程性都比較強，特別是后者更加注重對學生實踐能力以及解決工程問題能力的培養(yǎng)。在計算機類課程的學習中，學生并不能僅僅依據(jù)理論知識去開發(fā)軟件，關(guān)鍵是能夠親自動手，真正的練習，并從中不斷的摸索經(jīng)驗，掌握軟件開發(fā)的真諦。但是在傳統(tǒng)的計算機類課程教學中往往表現(xiàn)出重理論，輕實踐的特征，造成了學與用的嚴重脫離[4]?！胺D(zhuǎn)課堂”將學生單純的通過課堂掌握知識的過程，轉(zhuǎn)變成課堂上交流學習成果、進行相關(guān)實驗操作、共同探究，以及完成課堂作業(yè)的過程，它更加注重通過任務驅(qū)動與問題導向方式進行教學，這種教學模式與計算機類課程的較強實踐性要求是相一致的，對于提升課堂的教學效果將起到重要的積極作用。

3 基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的線上資源平臺建設

課程在線學習平臺是實現(xiàn)線上線下混合式教學，實施“翻轉(zhuǎn)課堂”教學的重要資源。課程在線學習平臺建設的核心要素為教師模塊和學生模塊。平臺模塊主要包括：課程管理模塊（選課學生、分組、統(tǒng)計等）、學習評價模塊（測試、考試、問卷等）、學習活動模塊（討論、作業(yè)、研究型學習等）、學習資源模塊（學習單元、多媒體元件等）、數(shù)據(jù)采集模塊（學生數(shù)據(jù)、教師數(shù)據(jù)、課程數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等）。學生模塊要與教師模塊相對應，能夠讓學生一目了然的看到教師所布置的各種工作，同時平臺要體現(xiàn)教師與學生互動友好，實現(xiàn)學生之間互動、老師與學生之間互動、人與機器之間的互動的有效性。線上資源平臺的功能模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4 “翻轉(zhuǎn)課堂”在計算機類課程線上線下混合式教學中的具體應用

為了避免教學過程中“學生難學、教師難教”的尷尬境地，也為了更好地達到學生在學習完計算機類課程后能夠達到在計算機領(lǐng)域設計復雜工程問題的解決方案，甚至能夠設計滿足特定需求的計算機系統(tǒng)、軟硬件及相關(guān)的產(chǎn)品的人才培養(yǎng)要求[5]，筆者所在課題組采用了實際項目開發(fā)+翻轉(zhuǎn)課堂的全新教學模式。具體操作過程以項目開發(fā)過程為主線，貫穿于教學的整個過程當中，并以項目的發(fā)展為依據(jù)，安排課程學習步驟，通過項目任務來推動教學進展，而基礎理論知識的學習則根據(jù)項目進展的實際需求來逐漸滲透，同時在課前、課中、課后3個階段分層次實施“翻轉(zhuǎn)課堂”。具體實施方案如圖2所示。

具體實施方案如下：

（1）課前準備及學習

授課教師本著教師為主導、學生為主體的原則，有步驟有計劃地完成該課程的教學任務安排，并將“翻轉(zhuǎn)課堂”理念融入到課堂教學、實驗教學及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教學。具體操作如下：

a）課前相關(guān)知識的復習

以《計算機組成原理》課程模型計算機設計學習內(nèi)容為例，課前需要復習指令系統(tǒng)相關(guān)知識，指令格式及指令設計相關(guān)知識，指令尋址方式及設計方法，微程序、微指令設計相關(guān)知識，重新熟悉計算機運算器、存儲器、寄存器組的工作控制原理等相關(guān)知識。

b）課前視頻學習

課前視頻學習是實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學的第一步，也是進行第二步課堂訓練內(nèi)化的條件，只有在這一步做好基礎理論知識的儲備，才能為第二步的順利展開奠定基礎。

授課教師依據(jù)課程特征、教學目標以及知識結(jié)構(gòu)等將制作好的課堂理論知識相關(guān)學習視頻上傳至網(wǎng)絡教學平臺，給學生派發(fā)學習任務單，督促其進行課前觀看，視頻學習結(jié)束有一個針對視頻所涉及知識點的在線隨堂練習，學生則可以根據(jù)自己的能力與知識儲備情況按照不同的速度與方式進行自主學習，隨堂練習的結(jié)果系統(tǒng)會及時自動的反饋給學生。學生對于學習過程中不明白的知識點可以通過網(wǎng)絡教學平臺在線提問、課堂討論區(qū)與同學進行交流、或者留待實際課堂與老師和同學進行交流。

c）學生自發(fā)討論

將班級成員分成若干5人小組，以小組為單位討論制定模型計算機的設計方案。網(wǎng)絡教學平臺上的在線討論區(qū)可供該課程涉及到的所有教師和學生實時進行在線互動。

（2）課中訓練內(nèi)化

課堂訓練內(nèi)化的具體實施措施如下：

a）開展課堂討論，以各小組現(xiàn)場講解+答辯的形式進行，小組成員分工上臺講解本小組的模型計算機設計方案;

b）教師和其他小組同學對該組設計方案的合理性及存在的問題提出合理化的建議，答辯小組成員針對老師和同學們的提問進行現(xiàn)場解答;

c）現(xiàn)場討論后，各小組組長組織本小組成員結(jié)合老師和同學的反饋意見，進一步論證本組的設計方案;

d）教師把控課堂進度和氛圍，并注意將學生在課前學習中遇到的學習難點融入到課堂中，對學生課前學習的遺留問題進行現(xiàn)場解答。

（3）課后固化

課程結(jié)束之后，學生需要對整個項目過程中出現(xiàn)的問題及創(chuàng)新之處進行復習，并認真的思考教師對課堂活動的總結(jié)與評價，各小組完善自己的設計方案，將設計方案在實驗平臺進行驗證，結(jié)合驗證結(jié)果優(yōu)化設計方案，并撰寫設計報告。教師結(jié)合學生的表現(xiàn)結(jié)合學生互評和個人自評，最終給出該學生的學習評價。

5 “翻轉(zhuǎn)課堂”在計算機類課程線上線下混合教學模式教學中的應用成效

筆者所在課題組基于“翻轉(zhuǎn)課堂”采取線上線下混合教學模式開展了《計算機組成原理》《JAVA程序設計》《三維建模與動畫》教學改革試點，經(jīng)過兩學期的課程教學并在課程結(jié)束后的對學生進行了問卷調(diào)查。調(diào)查結(jié)果及統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，學生對于采取的教學模式總體較為滿意。具體的改革成效如下：

（1）建設完善了適合“翻轉(zhuǎn)課堂”教學的線上資源;

（2）提升了學生對于“自主學習”、“加強溝通交流”、“增強參與感”、“自己掌控節(jié)奏靈活學習”等教學手段的滿意度;

（3）構(gòu)建了“翻轉(zhuǎn)課堂”在計算機類課程線上線下混合教學的新模式。

總之，“翻轉(zhuǎn)課堂”在計算機類課程線上線下混合教學模式在相關(guān)課程上的實施效果良好，可以繼續(xù)探索、進一步推廣。

參考文獻：

[1]林克正，劉彥君，金恩海等.基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的計算機組成原理教學研究[J].計算機教育，2016，4：117-120。

[2]袁玉倩，薛桂香，吳鴻韜.“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式在嵌入式操作系統(tǒng)教學中的應用[J].教育教學論壇，2020，（15）：233-234。

[3]段珊珊.基于翻轉(zhuǎn)課堂理念線上線下混合式教學實踐探索[J].高教學刊，2017（09）：124-125。

[4]楊欣宇，李誠，張浩鵬.混合式教學在計算機組成原理課程中的應用研究[J].高師理科學刊，2019，39（10）：77-79/84。

[5]陳貴南.線上線下混合式教學模式在計算機課程中的應用與實施[J].學術(shù)探討，2015（12）：99-101。

作者簡介：

高國紅（1975-），男，漢族，河南鄭州人，河南科技學院信息工程學院，副教授。

基金項目：

河南省高等教育教學改革研究與實踐項目：2019SJGLX360