基于雨課堂的大學計算機基礎(chǔ)課程智慧教學模式研究

張燕紅，李 瑛，溫明明，楊 玫

（1.海軍航空大學 航空基礎(chǔ)學院，山東 煙臺 264001；2.海軍航空大學 教研保障中心，山東 煙臺 264001）

0 引 言

伴隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)+等技術(shù)的飛速發(fā)展和高校教育教學改革的不斷深入，傳統(tǒng)的課堂教學正面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，新的課堂教學模式也應(yīng)運而生。借助于智能化移動學習工具、應(yīng)用支撐平臺、云計算等搭建的智慧課堂已經(jīng)悄然而至[1]。在智慧課堂中，教師的教學方式和學生的學習方式將發(fā)生重大的變革。智慧課堂是信息技術(shù)與教學方法深度融合的一種新型課堂，是未來課堂的發(fā)展方向[1]。

1 相關(guān)概念

1.1 智慧教學

智慧教學就是通過構(gòu)建技術(shù)融合的學習環(huán)境，讓教師能夠施展高效的教學方法，讓學習者能夠獲得適宜的個性化學習服務(wù)，從而培養(yǎng)具有良好的價值取向、較強的行動能力、較好的思維品質(zhì)、較深的創(chuàng)造潛能的人才。智慧課堂是智慧教學的載體，簡單來說，智慧課堂就是應(yīng)用先進的智慧教學模式的課堂教與學的行為[2]。

1.2 雨課堂

雨課堂是清華大學和學堂在線共同推出的新型智慧教學工具。自誕生以來，雨課堂以其靈活的課前學習、快捷的課上測驗、多元的師生互動、全景的數(shù)據(jù)驅(qū)動迅速創(chuàng)新引領(lǐng)了課堂革命[3]。將課前、課中和課后的每一個環(huán)節(jié)都賦予全新的體驗，方便快捷地實現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代的智慧教學；同時，全部功能基于PPT 和微信，輕量易用，操作便捷。作為教師，只要會用PPT 和微信，就可以輕松玩轉(zhuǎn)雨課堂[4]。

1.3 基于雨課堂的智慧教學

基于雨課堂的智慧教學以建構(gòu)主義學習理論為指導(dǎo)，注重學員的深度參與，充分體現(xiàn)“以學員為中心”的教學理念?；谟暾n堂的智慧教學對于加快推動教育信息化建設(shè)、推進教育教學改革，實現(xiàn)“雙一流”建設(shè)總體目標具有重要意義。

2 基于雨課堂的智慧教學模式構(gòu)建

2.1 構(gòu)建思路

開展智慧教學就是要構(gòu)建一個適合師生共同展示“智慧”的教學環(huán)境，打造一個技術(shù)融合、手段多樣的教學模式。智慧教學并不是完全否定傳統(tǒng)的實體教學，而是將優(yōu)質(zhì)的教學資源和傳統(tǒng)的實體課堂借助于先進的技術(shù)手段融合起來，將課前、課中和課后這一完整的教學過程串聯(lián)起來。

建構(gòu)主義學習理論認為學習不是由教師把知識簡單地傳遞給學生，而是由學生自己建構(gòu)知識的過程。學生不是簡單被動地接受信息，而是主動地建構(gòu)知識的意義。教學應(yīng)在教師指導(dǎo)下以學習者為中心。雨課堂智慧教學模式正是基于建構(gòu)主義學習理論而建立起來的一種新型教學模式。在該教學模式中，教員以“問題導(dǎo)入”引發(fā)學員思考并引出主題，激勵學員課前預(yù)習，完成知識的淺層學習；課上教員利用軍事情境、案例、虛擬實驗等方法對重點、難點展開精講并組織學員開展研討，加強學員理解掌握；課后教員給出練習思考或應(yīng)用延伸，促進學員知識內(nèi)化，最終達到深度學習的目標。整個過程中，教員借助雨課堂，可隨時掌握學員學習動態(tài)，根據(jù)學員學習情況及時調(diào)整教學組織。教員是學習的指導(dǎo)者、組織者和促進者，學員是學習的主動者、中心。

2.2 組織流程

基于雨課堂的智慧教學模式可分為課前、課中和課后3 個環(huán)節(jié)。

課前教員將帶有問題導(dǎo)入、MOOC 視頻、習題的預(yù)習課件推送到學員手機，可以增加語音進行針對性提醒或指導(dǎo)，讓學員邊看邊聽。課前預(yù)習講義發(fā)送后，教員可以收到學員的學習情況，同時設(shè)置截止時間，在節(jié)點前沒有點開課件進行學習的學員會收到提醒。通過課前預(yù)習，學員主要達到淺層學習的目標，每個學員盡量都帶著較好的知識基礎(chǔ)走進教室，教員在課堂上的講授僅僅針對重難點，或者學生在在線學習過程中返回來的共性問題，大大提升學員的學習效率。

課上教員開始課堂授課后會自動生成本堂課程二維碼，學員通過微信掃描進入班級。教師課上的每一頁PPT 會即時發(fā)送到學生端，幫助學員保存課件及課程回顧；另每頁PPT 下方有“收藏”和“不懂”按鈕，學員可以把不懂的知識點進行收集并反饋，教員根據(jù)收到的反饋進而調(diào)整課堂節(jié)奏及重難點講解。教員課堂可隨機點名，督促學員集中精力。雨課堂還設(shè)置了彈幕功能，教員可隨時看到學員的觀點及想法，增加互動；教員也可以在課堂上發(fā)題、發(fā)試卷，并設(shè)置答題時間，實時把控學員的學習情況。

課后教員精心設(shè)計教學活動，給學員推送作業(yè)、習題及應(yīng)用延伸，組織學員鞏固并靈活應(yīng)用學到的基礎(chǔ)知識。

2.3 教學策略

結(jié)合大學計算機基礎(chǔ)課程特點，并針對軍校學員實際情況，構(gòu)建實施基于雨課堂的大學計算機基礎(chǔ)課程智慧教學模式，還應(yīng)融合多種教學方法和手段，合理實施教學策略[5]。

（1）以計算思維為導(dǎo)向，為智慧教學指引方向。

（2）面向應(yīng)用，注重能力培養(yǎng)，為智慧教學樹立目標。

（3）虛擬實驗教學法形象高效，為智慧教學增光添彩。

（4）研討式教學開放啟發(fā)，助力智慧教學蓬勃發(fā)展。

3 基于雨課堂的智慧教學案例

本案例以大學計算機基礎(chǔ)課程第5 章第2 節(jié)計算機硬件系統(tǒng)為教學內(nèi)容，教學對象是本校2018 級飛行學員。課堂采用BOPPPS 模型，借助雨課堂融合多種教學方法和手段。

3.1 課前準備階段

1）教學資源準備。

教學資源是智慧教學的重要組成部分，包括教學目標、課件、教案、視頻、課堂實施計劃、測試題、導(dǎo)入問題、研討問題、應(yīng)用延伸等。教學資源的建設(shè)應(yīng)以培養(yǎng)學員的計算思維、自主學習、創(chuàng)新能力為目標，還要注意教學資源的豐富性、與軍事的相關(guān)性和趣味性。

2）學習資源推送。

教員在上課1～2 天前將導(dǎo)入問題、課件、研討問題等預(yù)習資源微信推送給學員。本案例導(dǎo)入問題為“計算機和計算器的本質(zhì)區(qū)別是什么？以計算1～1 000 的累加和為例，探討二者的計算方式是否相同，從而追溯計算機的起源和發(fā)展，并解析其基本結(jié)構(gòu)和工作原理”。學員通過微信查看課件，了解課程目標和內(nèi)容，帶著問題預(yù)習相關(guān)知識，達到淺層學習的目標。

3）預(yù)習檢測。

學員完成預(yù)習后，可作答教員推送的測試題目并提交，教員根據(jù)學員的作答情況，了解學員預(yù)習效果，有的放矢地組織課堂教學。

3.2 課堂教學階段

1）精講重難點。

上課初始，教員總結(jié)學員課前預(yù)習情況，明確教學目標及重難點。教員可結(jié)合應(yīng)用案例，或采用虛擬實驗等方法精講重難點，如計算機的硬件組成，可采用BIT-VRLab 軟件進行微型計算機虛擬拆裝演示，讓學員在觀察虛擬拆卸過程中，了解其拆卸順序；在觀察其虛擬組裝過程中，了解其組裝順序；并達到認識各個部件和外部設(shè)備，了解其功能的目的。在講解CPU 的工作過程時，可模擬“一條指令的執(zhí)行過程”，讓學員以最簡單的方式在圖文并茂的虛擬環(huán)境中體驗有關(guān)部件的工作方式及各類信息的流動方式，體驗計算機各主要部件的協(xié)調(diào)工作過程，加深對指令及指令系統(tǒng)的理解以及對計算機工作原理的認識，同時體會基于計算機硬件的計算思維、問題求解所受到的硬件支持和限制。

虛擬實驗教學法直觀生動，最重要的是可以解決日常教學環(huán)境中無法完成或代價較大的實驗演示，讓學員一目了然，仿佛身臨其境，加深對知識的理解和遷移應(yīng)用。

2）研討互動。

課前教員可將精心設(shè)計的研討題目推送給學員，學員提前查閱資料作準備，課上教員組織學員開展討論，便可節(jié)省準備時間，提高學員發(fā)言率，使課堂研討高質(zhì)高效。另外，還可以借助雨課堂的討論區(qū)增加互動，使學員深度參與課堂教學。本堂課的研討題目為講述計算機的工作過程（小組研究討論完成）。為計算機的主要部件畫一個框圖，包括其中的互連關(guān)系，再按照這張圖的結(jié)構(gòu)向?qū)W生介紹計算機的工作過程，說明計算機的基本工作原理，并組織學員展開以下討論：①假如將來計算機內(nèi)部不是采用二進制，而是直接采用十進制或者別的數(shù)制，有無可能？如果可能，那么如今馮·諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu)中哪些方面應(yīng)該改變？②有消息稱：法國科學家用一種“飛秒”激光器可將硬盤的讀寫速度提高10 萬倍，試想這種技術(shù)普及之后，內(nèi)存還有必要存在嗎？如果消失了，馮·諾依曼計算機的框架是否會有顛覆性的改變？為什么？基于學員的課前準備和查閱資料，學員侃侃而談、暢所欲言，研討氣氛非常熱烈。研討完后，由教員進行總結(jié)。這一環(huán)節(jié)不僅可以鍛煉學員的表達能力，還鍛煉學員的自主探究能力和協(xié)作能力。

3）隨堂測試 。

這是BOOPPS 模型的后測階段，教員向?qū)W員推送測試題目并設(shè)置作答時間，及時檢測學員課堂學習效果。學員可以第一時間看到自己做得是否正確，以及其他同學的作答情況，無形之中和其他學員作比較，激勵自己。教員可以根據(jù)本堂課的教學效果，及時進行教學反思。

3.3 課后鞏固階段

1）布置作業(yè)。

教員向?qū)W員推送課后作業(yè)，著重考查知識點及簡單應(yīng)用，幫助學員完成復(fù)習鞏固。另外，學員可以反復(fù)翻看課堂講授的PPT，特別是因為某些原因沒能上課的學員，可隨時隨地進行補課。

2）綜合應(yīng)用與拓展延伸。

課后作業(yè)之余，教員還一并推送綜合應(yīng)用與拓展延伸，為學有余力的學員提供上升空間。綜合應(yīng)用相當于教學環(huán)節(jié)中的大作業(yè)，適合小組協(xié)作完成；拓展延伸以問題或?qū)ｎ}導(dǎo)向為主，涉及的內(nèi)容盡量反映當前的新技術(shù)和新問題，強調(diào)自主學習和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。本案例的拓展延伸題目為制訂購買計算機方案，列出計算機配件詳細參數(shù)清單。要求：①總價格在4 000～4 500 元；②使用目前較為主流的CPU 型號；③各硬件部件盡可能是近兩年內(nèi)的流行產(chǎn)品，使其性能在價格允許范圍內(nèi)達到最優(yōu)，給出配置計算機的總體規(guī)劃與選擇該配件的理由。該題目來源于生活，督促學員理論聯(lián)系實踐并活學活用，具有重要的現(xiàn)實意義。

3）課堂教學評價。

教學評價對于提高課堂教學質(zhì)量、推進課程教學改革具有十分重要的意義。在基于雨課堂的智慧教學模式下，教員可通過預(yù)習任務(wù)完成情況、預(yù)習測試、課內(nèi)研討、隨堂測試、課后作業(yè)、綜合應(yīng)用與拓展延伸以及討論區(qū)的貢獻，對學員的學習情況進行總體評價，并將其作為平時成績的40%。

4 效果分析

與傳統(tǒng)課堂教學相比，雨課堂在調(diào)動學員積極性、實現(xiàn)教學互動、提高學習效率等方面十分有效。首先，雨課堂讓沉悶的傳統(tǒng)課堂活躍起來，讓軍校學員感到新鮮、興奮，學員是樂于接受的，他們對這一新穎的教學模式歡呼雀躍，在開心中進行學習；其次，使用雨課堂這種混合式教學模式后，學員線上線下的學習積極性大大提高，對知識的理解更加深入透徹，學習變被動為主動，獨立思考探究的能力大大加強，并能將所學的知識靈活運用。

然而，結(jié)合軍隊院校的特點，并不是所有內(nèi)容都適合采用基于手機的雨課堂，有些軍事案例等內(nèi)容需在保密電腦或軍網(wǎng)環(huán)境下進行[6]，因此，需要教員課前認真把關(guān)，嚴格區(qū)分是否涉密，合理變換教學策略。另外，實施雨課堂也有不盡如人意之處，軍校學員特別是飛行學員體能訓練任務(wù)較重，自主學習時間較少，常常影響課前預(yù)習效果，此類矛盾需要在后期實施過程中合理安排，協(xié)調(diào)解決。

5 結(jié) 語

大學計算機基礎(chǔ)課程是我校本科生長軍官各專業(yè)科學文化模塊的一門必修課。從理解計算機系統(tǒng)、使用計算機和計算思維3 個方面培養(yǎng)學員的自主探究能力、創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。筆者研究了基于雨課堂的智慧教學模式，并將之應(yīng)用于大學計算機基礎(chǔ)課程教學，取得了較好的效果。基于雨課堂的智慧教學，是我校智慧校園建設(shè)項目的重要分支，是未來課堂教學的發(fā)展方向。為了培養(yǎng)學員學以致用、強軍興軍的創(chuàng)新能力和實戰(zhàn)能力，軍校教員必須與時俱進，勇于嘗試新事物、新方法并在教學過程中精心設(shè)計，認真總結(jié)，構(gòu)建適合軍校特點的計算機課堂教學新模式，全面提升學員綜合能力，為打贏未來信息化戰(zhàn)爭作出貢獻。