多終端互動(dòng)課堂模式的改革探索

徐偉棟 楊小丹 陳致遠(yuǎn)

（杭州電子科技大學(xué)）

實(shí)驗(yàn)課程是大學(xué)課程體系的重要組成部分。通過對(duì)課程理論體系與實(shí)踐操作的學(xué)習(xí)，學(xué)生能更好地了解該技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)架構(gòu)與基本工序，程度較好的學(xué)生更是能因此而一窺相關(guān)行業(yè)的門徑，因此課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)也一直深受高校學(xué)生的喜愛。

一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程課堂模式

1.課堂形式

在目前的課程模式里，由于學(xué)校條件的限制與傳統(tǒng)形式的影響，實(shí)驗(yàn)部分通常與課堂講授分離。教師在課程前期講述理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)，完成前期知識(shí)闡述后集中進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程。

2.課堂模式缺陷

在高校課堂上，教師通常會(huì)遇到這樣一個(gè)困境：當(dāng)需要在知識(shí)闡述后插入實(shí)踐操作介紹時(shí)，只能借助有限的演示文稿、板書甚至手勢(shì)，缺乏一種直觀、便于理解的表現(xiàn)形式。對(duì)于一些輕型的儀器（如微機(jī)）的操作（如編程演示），也僅能供教師做演示。既不利于學(xué)生的觀察，動(dòng)手操作所帶來的場(chǎng)景記憶的好處也無法在課堂上得到體現(xiàn)。而當(dāng)幾周后相關(guān)的實(shí)驗(yàn)正式開始時(shí)，相當(dāng)一部分學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí)與操作步驟等的記憶已經(jīng)模糊；而教師在理論課上布置的實(shí)踐作業(yè)，也因缺少現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境、操作細(xì)節(jié)等缺乏基本了解等，效果不佳。

因此，雖然相對(duì)于純理論性的課程，帶實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的課程能引起學(xué)生更大的投入度、更高的參與度，但仍因?yàn)槔碚撆c實(shí)踐之間的時(shí)間（要等課后或下次課）與空間（分別在教室與實(shí)驗(yàn)室）上的距離，導(dǎo)致事倍功半。

這種模式屬于傳統(tǒng)的“教師講授型為主”的教學(xué)模式，也就是在課堂內(nèi)進(jìn)行知識(shí)的傳授，在課堂外進(jìn)行知識(shí)的內(nèi)化。其模式缺陷可以歸結(jié)為三個(gè)方面：（1）理論與實(shí)踐脫節(jié)；（2）缺乏良好的實(shí)踐；（3）缺乏有效的互動(dòng)。

二、多終端互動(dòng)課堂模式

1.課堂模式

為解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程課堂模式的缺陷，我們引入了一種全新的多終端互動(dòng)課堂教學(xué)模式，嘗試?yán)镁钟蚓W(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等信息手段，探索拉近理論與實(shí)踐的有效方法。這種模式課堂的核心是互動(dòng)，這里的互動(dòng)不僅是師生、生生之間，還包括人與技術(shù)、環(huán)境、資源等方面的互動(dòng)。這種模式將在機(jī)房進(jìn)行，分為三個(gè)環(huán)節(jié)：（1）教師的理論闡述與現(xiàn)場(chǎng)演示（利用機(jī)房的擴(kuò)音設(shè)備與投影儀）；（2）學(xué)生的跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)與當(dāng)堂作業(yè)；（3）學(xué)生的課后作業(yè)與在線遞交。各環(huán)節(jié)具體過程如下：

①前兩個(gè)環(huán)節(jié)由教師按照教學(xué)安排對(duì)學(xué)生進(jìn)行理論部分的闡述，遇到需要引入實(shí)驗(yàn)時(shí)，直接在教師機(jī)上操作，通過投影儀展現(xiàn)給學(xué)生，然后學(xué)生跟進(jìn)實(shí)驗(yàn)，基本完成后教師進(jìn)入下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

②對(duì)于重要的知識(shí)點(diǎn)，教師會(huì)暫停講授，布置一個(gè)在十到十五分鐘左右的時(shí)間的當(dāng)堂作業(yè)，由學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)完成并在線遞交。

③第三個(gè)環(huán)節(jié)為課后作業(yè)，由學(xué)生在課后任意時(shí)間在線遞交，教師也可以在課外隨時(shí)在線發(fā)起關(guān)于作業(yè)或知識(shí)點(diǎn)的點(diǎn)評(píng)與討論。

前兩個(gè)環(huán)節(jié)可以讓理論知識(shí)充分聯(lián)系實(shí)踐操作，同時(shí)形成師生、生生間良好的互動(dòng)，而第三個(gè)環(huán)節(jié)則能起到加深實(shí)踐的作用，從而構(gòu)成一個(gè)“2+1”的結(jié)構(gòu)。在本模式下，原有的實(shí)驗(yàn)課取消了，化整為零分散到了整個(gè)課程的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)處，理論與實(shí)踐之間的時(shí)間與空間距離被盡可能地縮短，有助于學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)與技能。

2.課程硬件環(huán)境

在本模式開展的過程中，最重要的硬件保障條件就是局域網(wǎng)機(jī)房。局域網(wǎng)機(jī)房在目前高校的二級(jí)學(xué)院中廣泛建設(shè)。

3.課程軟件環(huán)境

在之前的醫(yī)學(xué)影像方面的長期科研中，我們建立了一套完整的“TEMCO 圖像實(shí)驗(yàn)室”系統(tǒng)。通過將其進(jìn)行簡(jiǎn)化并輔以局域網(wǎng)通訊模塊，可以實(shí)現(xiàn)在學(xué)生跟進(jìn)演示后通過局域網(wǎng)通知到教師端的功能。

同時(shí)，考慮到對(duì)互聯(lián)網(wǎng)在線工具的應(yīng)用，比較理想的是結(jié)合到相應(yīng)的MOOCs 平臺(tái)中。但根據(jù)我們對(duì)國內(nèi)各大MOOCs 平臺(tái)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前尚不能完全符合多終端互動(dòng)課堂“2+1”模式的具體需求。

而由于近年來移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，移動(dòng)OA（辦公自動(dòng)化）工具層出不窮，這些工具幾乎都是同時(shí)支持Web、iOS、Android 等多個(gè)平臺(tái)，還支持企業(yè)級(jí)的在線討論、資源共享、時(shí)間軸/地址共享等。在經(jīng)過對(duì)各種移動(dòng)OA 工具的比較后，我們選擇了Trello作為師生互動(dòng)的在線平臺(tái)，它有以下幾個(gè)好處：（1）界面簡(jiǎn)潔，初用者能迅速入門；（2）管理簡(jiǎn)潔，板塊內(nèi)可由用戶自治；（3）功能完整。利用Trello，學(xué)生可以在線遞交作業(yè)，查看他人的程序范本并評(píng)論，教師可以隨時(shí)了解學(xué)生的遞交與評(píng)論，刊登公告或通知。

該技術(shù)平臺(tái)特點(diǎn)與我們實(shí)踐學(xué)科的特點(diǎn)是一致的，因此，創(chuàng)造一種能夠讓學(xué)生做中學(xué)，能夠及時(shí)得到反饋和不斷地提煉個(gè)人理解的學(xué)習(xí)環(huán)境就變得較為容易。

三、多終端互動(dòng)課堂模式的探索

2014 年春夏學(xué)期，我們將多終端互動(dòng)課堂“2+1”模式應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)三年級(jí)本科生（一個(gè)行政班，共23 人）開設(shè)的《數(shù)字圖像處理》課程（2 課時(shí)*16 周，期末閉卷）中，進(jìn)行了一個(gè)學(xué)期的教學(xué)模式改革實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)開展過程中，我們記錄學(xué)生的出勤率、當(dāng)堂作業(yè)完成情況、課后作業(yè)遞交情況、期末考試情況等，尋找數(shù)據(jù)背后的規(guī)律性，這些數(shù)據(jù)的分析結(jié)果匯報(bào)如下：

1．相關(guān)系數(shù)

表 各記錄項(xiàng)與考試分之間的相關(guān)系數(shù)|R|和判定系數(shù)R2

解釋分析：

（1）|R|＜0．3：不存在線性相關(guān)。實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)6（形態(tài)學(xué)0）與考試分不存在線性相關(guān)關(guān)系。

（2）0．3＜|R|＜0．5：低度線性相關(guān)。實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)2（灰度處理1）、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)4（統(tǒng)計(jì)濾波0）與考試分存在低度線性相關(guān)關(guān)系。

（3）0．5＜|R|＜0．8：顯著線性相關(guān)。平時(shí)分、大作業(yè)、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)1（灰度處理0）、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)3（卷積濾波0）、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)5（均值濾波0）、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)7（幾何處理0）、分實(shí)驗(yàn)總得分與考試分存在顯著線性相關(guān)關(guān)系。

（4）|R|＞0．8：高度線性相關(guān)。實(shí)驗(yàn)分與考試分存在高度線性相關(guān)關(guān)系。

R2表示x的變化能夠解釋y變化的多少，例如實(shí)驗(yàn)分的變化能夠解釋考試分變化的64．2%。

通過以上分析可以得出平時(shí)分、各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)得分對(duì)考試分有著一定影響，而實(shí)驗(yàn)總分對(duì)考試分有著較大影響。

2．回歸分析

考慮到實(shí)驗(yàn)分和實(shí)驗(yàn)總分是由其他幾項(xiàng)計(jì)算而來，回歸分析中自變量只用了平時(shí)分、大作業(yè)、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)2、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)3、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)4、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)5、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)6、實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)7 得分，得到：

考試分=-0．7421* 平時(shí)分+1．1263* 大作業(yè)+0．2423* 實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)1 得分-0．1506*實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)2 得分+0．0727*實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)3 得分+0．0282* 實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)4 得分+0．1671* 實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)5 得分+0．0176* 實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)6 得分+0．0395*實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)7 得分+0．1476

其中：

解釋分析：

本文試圖建立各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)分與考試分直接的關(guān)系模型。從模型分析結(jié)果可知，綜合相關(guān)系數(shù)為0．6，自變量（各項(xiàng)平時(shí)分?jǐn)?shù)）與因變量（考試分）呈顯著線性相關(guān)。但是從線性方程可得到，平時(shí)分和實(shí)驗(yàn)分項(xiàng)2 得分與考試分呈負(fù)相關(guān)，與預(yù)期結(jié)果不符。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)樣本過少所致。

通過分析教學(xué)實(shí)踐數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，在多終端互動(dòng)課堂模式下學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)對(duì)考試成績(jī)有較大的影響。但是由于處于教學(xué)探索階段，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較少，所以還無法得出實(shí)驗(yàn)成績(jī)與考試成績(jī)之間的具體關(guān)系，其關(guān)系還有待于通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)探索分析。

因此可以得出，多終端互動(dòng)課堂模式對(duì)學(xué)生最終知識(shí)水平有著不小的影響，其具體影響還有待于進(jìn)一步探索。

［1］劉小晶，鐘琦，張劍平,等．翻轉(zhuǎn)課堂模式在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］．中國電化教育，2014（08）：105-110．

［2］戴曉娥．智能反饋系統(tǒng)參與高互動(dòng)課堂的形式和特點(diǎn)［J］．中國電化教育，2012（05）：109-112．