軟件工程專業(yè)翻轉課堂教學模式應用探究

張　琳，賈　瑜,董正言,劉文濤

(武漢輕工大學 數(shù)學與計算機學院 湖北省 武漢市 430023)

?

軟件工程專業(yè)翻轉課堂教學模式應用探究

張琳，賈瑜,董正言,劉文濤

(武漢輕工大學 數(shù)學與計算機學院 湖北省 武漢市 430023)

翻轉課堂是將傳統(tǒng)課堂中知識傳授和知識內化兩個部分顛倒安排，從而實現(xiàn)師生有效互動，促進學生自主學習的一種教學模式。針對軟件工程專業(yè)課程傳統(tǒng)教學中存在的問題，分析了應用翻轉課堂實行教學改革的可行性和積極意義，詳細設計了教學實施方案，并討論了翻轉課堂應用于軟件工程專業(yè)課程的教學過程所面臨的挑戰(zhàn)及關鍵因素，對其他高等工程教育課堂的教學改革提供借鑒。

翻轉課堂；教學改革；軟件工程

1　引言

軟件工程是計算機科學與技術一級學科下設的一個學科方向，它運用工程化的方法來開發(fā)并維護有效、實用和高質量的軟件，在當今信息社會，軟件工程專業(yè)占據著極其重要的地位。軟件工程專業(yè)的核心課程(如：軟件工程導論、UML軟件建模、軟件測試、軟件體系結構等)往往具有理論抽象、內容繁多且實踐性極強等特性，筆者所在的教學研究團隊通過測評教學效果以及觀察學生的反饋，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)“教師為中心，教師講、學生聽”的課堂教學方式在面對這類課程時暴露出諸多缺陷：

(1)我院軟件工程專業(yè)的學生從大三開始接觸專業(yè)課程，一個學期要學習6～8門專業(yè)必修或選修課，如采用“滿堂灌”的授課方式，那么各門課程的理論疊加起來，內容枯燥、形式單一，對自制力強的學生來說都是一種極大的挑戰(zhàn)，對于基礎弱的學生而言，更是直接導致他們聽課率甚至到課率下降。盡管教師在課堂上輸出大量內容，但學生反饋表明他們獲得的有效知識輸入并不高，尤其是在實踐中靈活運用所學理論的能力不足。

(2)傳統(tǒng)的教學設計強調結論的記憶和反復訓練，而往往忽視學生對知識的體驗過程。教師教給學生的是現(xiàn)成的結論與觀點，無需學生動手實踐即可將知識快速儲存于大腦。軟件工程專業(yè)的課程理論繁多，盡管傳統(tǒng)“教師講，學生聽”的方式能夠以最高效率將知識傳遞給學生，但由于缺少主動思維的過程，學生容易養(yǎng)成死記硬背等被動接收知識的習慣，不但知識遺忘率高，而且不利于學生批判性思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

(3)重教輕學，教學分離的傳統(tǒng)方法忽略了學生自主探究與自主學習的重要性，容易引起學生對教師教材及權威的迷信，教學過程中學生體會不到作為知識構建主體的角色定位，導致他們對待學習的興趣和責任意識下降，學習熱情逐漸冷卻。

針對上述問題，筆者所在的教學研究團隊不斷反思教學改革的方向和途徑，通過學習國內外高校的創(chuàng)新教學方法，汲取優(yōu)秀經驗，為我們的課程教學注入新的活力。在當前教育信息化大環(huán)境的啟發(fā)下，我們嘗試將“翻轉課堂”這一近年來引發(fā)全球教育界密切關注的新型教學模式應用于軟件工程專業(yè)課程的教學改革中，研究并討論了應用翻轉課堂的價值和限制，以及相應的解決思路。

2　翻轉課堂教學模式概述

“翻轉課堂”最早由薩爾曼·可汗于2011年提出[1]，該方法是將學習過程的兩個階段，即知識傳授階段和知識內化階段進行顛倒，課前學生通過觀看教學視頻、閱讀教學材料等方式完成知識的傳授，課堂上則通過作業(yè)輔導、小組討論、自主探究等方式完成知識的內化[2]，這與傳統(tǒng)的課內教師傳授知識，課外作業(yè)內化知識的形式正好相反，從而形成翻轉課堂。翻轉課堂在學生的學習中取得了積極的成效，現(xiàn)已成為美國日漸主流的創(chuàng)新教學模式[3]，同時也在全球教育界引起了廣泛關注[4]，其教學流程及特點[5]如下：

(1)翻轉課堂使得師生角色發(fā)生了本質的變化，教師從課堂的主導者變成了學習的促進者和設計者，統(tǒng)籌規(guī)劃課堂，學生從被動學習變化為認知主體，去真正深刻地理解構建知識。

(2)教師需要充分利用現(xiàn)代化信息手段，向學生提供優(yōu)質的課前學習資源，比如自制知識傳授微課視頻，或者對更開放的網絡教育資源進行集中整合，課前學習資源要求重點突出，簡短明晰，并極具吸引力。這個環(huán)節(jié)對教師的教學資源選擇能力和制作能力提出了更高更新的要求，對學生的自我管理能力是一種有力的引導，對師生雙方都是極大的促進。

(3)教師為課程建立合作式網絡學習平臺，幫助學生培養(yǎng)自主學習能力和合作學習能力。在學習平臺中，學生能有針對性地進行自主學習和探究，教師能有效督促和引導學生的學習行為，師生能靈活互動。

(4)翻轉課堂將知識講授轉移到課前，從而釋放出充足的課堂時間用于學生知識的內化。教師需要合理評估課程特點和學生學習狀況，依此設計各式各樣的課堂活動，使得學生在課堂上總結所學知識，發(fā)現(xiàn)并解決問題，高質量地完成知識的內化，這是翻轉課堂對學生最有益的改變。翻轉課堂形式多樣，思維發(fā)散，在參與的過程中很容易從一個創(chuàng)意火花引發(fā)新的思考，師生知識的交互是雙向的，教師更多的是在互動中跟學生一起研究新的想法，開拓眼界，教學相長。

3　翻轉課堂在軟件工程專業(yè)課程中的應用

針對第1節(jié)提到的軟件工程專業(yè)課程目前存在的主要問題，筆者所在的教學研究團隊在學習國外教學實踐案例的基礎上，嘗試將翻轉課堂模式應用于相關課程的教學，建立新的課堂教學模型，其結構組成如圖1所示，并從師生角色轉變、課前教學資源設計、課堂活動管理方案設計、合作學習平臺搭建等方面對課程進行教學改革，并對這一系列改革措施進行了初步的評估和討論。

3.1師生角色轉變

翻轉課堂教學模式中，教師不再是課堂的中心，而變成了學習的設計者和推動者。教學過程中，教師要在課前將知識點精煉到微課視頻，在多媒體信息資源選擇與制作等方面對教師提出了更高要求。更為關鍵的是，教師還要著力規(guī)劃課堂，針對不同的知識點運用不同的教學策略，設計多種教學活動來最大程度地輔助學生完成自主探究，知識內化，實現(xiàn)有效地成長與發(fā)展，這無疑是對教師專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力的一種挑戰(zhàn)，也是促進教師不斷自我提升的有效手段。我院軟件工程專業(yè)教研室的教師一直從事計算機相關專業(yè)的教學科研工作，完全能勝任信息資源處理和視頻制作，為翻轉課堂的實施提供了有力保障。

翻轉課堂是充滿活力并且需要學生高度參與的教學模式，學生要想從中有所收獲，課前知識點的學習是第一步。教師要動員學生，一改傳統(tǒng)模式中被動接收知識的心態(tài)，養(yǎng)成主動學習、主動思考的好習慣。信息技術把教育引入到一個全新的時代，學生可以利用技術手段自主安排學習時間、學習地點，但在學習過程中應保持清醒，能夠在海量的網絡資源中準確定位有質量的信息，而不是迷失在其中。課堂中更要積極參與，在合作學習環(huán)境中與教師和同學積極互動，完成知識的強化鞏固，勤于思考、善于總結、自主學習，做翻轉課堂的主角，才能收獲更理想的進步。

3.2課前教學資源設計

翻轉課堂中，知識傳授階段是由教師提供教學資源，學生在課前完成的，教學材料包括兩個內容和一個平臺(圖1)：

(1)主講教師自己錄制的視頻或者是由教師精心篩選的網絡開放教育資源。教師自行制作教學視頻能夠保證教學內容與教學目標相符合，此外，還可以根據學生的基礎差異制作難易程度不同的視頻版本，實現(xiàn)分層教學，視頻時間不宜過長，15分鐘以內最為合適，更人性化的是教師不在視頻中出鏡，讓學生能在較為輕松的狀態(tài)下完成知識傳授這一學習階段。同時，教師還可以在網絡開放教育資源中，篩選與本次課內容相一致的視頻、文檔資料。

(2)課前學習配套練習和提問。學生看完教學視頻和相關資料之后，要完成教師布置的針對性課前練習，從而鞏固知識的理解，幫助新知識的構建，教師應鼓勵學生將課前學習中遇到的難點問題集中起來，便于課堂上與教師和其他同學共同討論解決。

(3)我院的泛雅網絡教學綜合服務平臺已上線運行，為翻轉課堂的實施提供了便捷的師生互動合作學習場所。教師課前要將自制視頻和網絡學習資料以及課前練習一并發(fā)布到合作學習平臺中，供學生學習討論。在合作學習平臺中，教師可以發(fā)布資源、跟蹤學生學習狀態(tài)、評閱作業(yè)、查詢學生學習進度、進行過程性評價，還能回答學生提問，組織學生在線討論。

3.3課堂活動設計

對師生而言，翻轉課堂最大的改變并非課前的學習，而是課堂的活動，課堂上教師的講授時間大幅減少，以期提供更多的活動供學生參與。軟件工程專業(yè)課程強調學生工程素養(yǎng)、實踐能力的培養(yǎng)，在翻轉課堂中，教師可以在評估學生課前學習狀態(tài)的前提下，為學生創(chuàng)設實踐項目情境，讓學生在交互協(xié)作中完成學習任務。這個環(huán)節(jié)需要教師認真規(guī)劃，合理設計，使得課堂時間得到充分利用，課堂效率得到最大程度的提高，比如可以穿插進行基于項目的學習(Project-Based Learning)、案例驅動學習以及分組啟發(fā)式討論等活動，形式多樣，有利于營造輕松和諧的課堂氛圍，培養(yǎng)學生學習的積極性和主動性，提高學生課堂參與度，提升學生實際動手能力，與傳統(tǒng)課堂相比，翻轉課堂的這些教學活動與軟件工程專業(yè)課程的強實踐性要求更加吻合，是非常適合該類課程的教學模式。

翻轉課堂成功的關鍵在于教師設計有吸引力的課堂活動來幫助學生實現(xiàn)知識內化。軟件工程專業(yè)的專業(yè)課基本上都是圍繞軟件開發(fā)及維護的全過程展開教學，主講教師不妨為學生還原一個完整的軟件系統(tǒng)開發(fā)場景，并采用較新穎的實戰(zhàn)崗位培養(yǎng)方式讓學生投入其中。

對于課堂活動內容，有幾點建議：教師通過分析軟件開發(fā)所需技術，確立課堂知識重難點，并依此模擬一系列實用場景，將所需要知識有機地融合在其中，再制定場景活動步驟，并給出預備文檔，包括系統(tǒng)需求說明書，詳細設計指導書，設計要點說明書等供學生參考。課堂活動則可以按以下過程逐步實施(上圖1)：

(1)創(chuàng)設情境。教師介紹活動背景，但不給出具體設計方案，要求學生利用課前自學的知識以及信息獲取手段，自行提出系統(tǒng)構架。

(2)自主探究與合作學習相結合。教師將學生分組，學生針對活動案例展開自主探究和小組討論，充分表達各自的想法和意見，并做好記錄。教師應嚴格把控小組討論的時間，以便對課堂活動進行合理地全局安排。

(3)交流展示。學生代表展示小組討論結果，教師在學生發(fā)言時不是一味地聽，更要總覽全局，靈活采取相應策略提高學生討論發(fā)言的質量，比如：選擇預習效果好的學生先發(fā)言，拋出一個問題，再經由這個問題輻射到更多知識點。其間，學生可隨時提出問題，教師適時啟發(fā)學生進行自發(fā)辯論，運用學生之間對抗與合作以及學生之間角色扮演等方式帶動課堂討論氣氛，從而激發(fā)學生的批判性思維。

(4)解決問題。學生討論結束后，教師要對討論作出點評，這不僅使討論中暴露出的問題得到及時解決與修正，讓學生獲得正確的觀點和系統(tǒng)的認識，而且進一步加深了學生對基本理論在宏觀上的把握和理解。

(5)評價反饋。教師要投入精力做好整個課堂活動的過程性評價考核，考核方案公開、不強調標準答案，考核強調以學生為中心，考核其實踐能力、批判思維和創(chuàng)新精神，通過考核促進學生學以致用，激發(fā)學生的學習動機，提高學生的課堂活動參與度。每次評價考核都對下一次課堂活動起到有效的指導反饋作用，教師可結合本次堂課的評價結果來設計調整下一次課堂活動。

3.4翻轉課堂的可行性及面臨的挑戰(zhàn)

翻轉課堂有著不同于傳統(tǒng)課堂的顯著優(yōu)勢[6]，其理念被北美地區(qū)越來越多的學校所接受并逐步發(fā)展起來。我院軟件工程專業(yè)師生具備信息類工具的應用能力，且配備有現(xiàn)代化的教學設施和網絡資源，在我院軟件工程專業(yè)課程中實施翻轉課堂教學改革，通過各種課堂實踐活動激發(fā)學生興趣，可以有效提高專業(yè)課的教學效果，解決傳統(tǒng)課堂的弊端。當然，在嘗試與推廣階段，也不可避免地面臨一些困難與挑戰(zhàn)：

(1)教師教學觀念和教學技能方面：翻轉課堂給教師的教學觀念和教學技能帶來了很大的挑戰(zhàn)，教師需要有勇氣進行教學改革和創(chuàng)新，有意識地轉換自己的角色定位，在課堂中真誠地和學生交流。此外，自行錄制教學視頻、在協(xié)作學習平臺上管理跟蹤學生的在線學習過程也需要教師投入更多的時間和精力，學院應給予教師更多的支持。

(2)學生的自主學習意識方面：學生在課前需要自覺完成知識學習任務，并能產生對知識點的理解和自己的觀點。課堂上，學生更要調整心態(tài)，配合老師參與課堂活動，積極思考，提高表達能力和團隊協(xié)作溝通能力。要改變傳統(tǒng)的被動學習習慣，對學生來說是一項挑戰(zhàn)，他們需要花時間逐步培養(yǎng)新的自主學習習慣，教師應多一份耐心，加強與學生的溝通。

(3)課堂規(guī)模方面：我們現(xiàn)有的軟件工程專業(yè)課是采取大班制教學，一個課堂約60名學生，學生眾多，教室空間的限制導致給翻轉課堂的實施帶來了阻礙，這就要求教師設計更新穎的課堂活動，并投入更多的時間精力，盡量關注到每位同學，確保學生能提前做好課前學習，課堂上能切實參與協(xié)作互動，完成自主探究和知識內化。

4　結束語

翻轉課堂在國內外所取得的實踐成果表明，這種創(chuàng)新性教學模式在很多方面要優(yōu)于傳統(tǒng)課堂的授課模式，尤其是對于軟件工程這類工程性實踐性較強的課程，翻轉課堂的實施更顯示出其顯著優(yōu)勢[7]。它體現(xiàn)了以學生為中心的教育理念，給信息化時代的課堂教學注入了新的活力，同時也給教師和學生在時間投入、思維轉換、技能提高等方面帶來了很大的挑戰(zhàn)[8]。在未來的教學實踐中，還需要不斷探索，以期完善翻轉課堂各個教學環(huán)節(jié)的設計與改革，為促進學生的高效學習提供更有利的環(huán)境。

[1]Aron Sams. Flip Your Students’ Learning[J]. Educational Leadership, 2013,(3):16-20.

[2]Fulton Kathleen. Upside Down and Inside Out: Flip Your Classroom to Improve Student Learning[J]. Learning & Leading with Technology, 2012,(6): 12-17.

[3]何朝陽,歐玉芳,曹祁.美國大學翻轉課堂教學模式的啟示[J].高等工程教育研究,2014(2):148-151.

[4]劉健智,王丹.國內外關于翻轉課堂的研究與實踐評述[J].當代教育理論與實踐,2014,6(2):68-71.

[5]張金磊,王穎,張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志,2012,30(4):46-51.

[6]陳瑞增,劉思思.翻轉課堂:傳統(tǒng)教育面臨的機遇和挑戰(zhàn)[J].電子世界,2013(18):214-214.

[7]曾明星,周清平,蔡國民,等.軟件開發(fā)類課程翻轉課堂教學模式研究[J].實驗室研究與探索,2014,33(2):203-209.

[8]楊偉杰.翻轉課堂:轉變與挑戰(zhàn)[J].教學與管理:理論版,2013(30):93-95.

Research on flipped classroom for software engineering professional curricula

ZhangLin,JiaYu,DongZheng-yan,LiuWen-tao

(School of Mathematics & Computer Science,Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

Flipped classroom teaching model is a reversal arrangement of knowledge instruction and knowledge internalization, which realizes effective interaction between teachers and students and promotes students’ autonomous learning. To solve the problems raised in traditional teaching of Software Engineering professional curricula, this article analyzes the feasibility and positive effects of applying flipped classroom to teaching reform of these curricula, presents the detailed teaching implementation, and discusses the challenges maybe occuring as well, it also provides reference for teaching reform of other higher engineering education.

flipped classroom; teaching reform; software engineering

2015-10-20.

2016-05-17.

張琳(1979—)，女，副教授，E-mail：zhl_wh@sina.com.

2015年湖北省高等學校省級教學研究項目“面向產業(yè)需求的軟件工程實踐教學改革與實踐”(項目編號2015337).

2095-7386(2016)03-0102-05

10.3969/j.issn.2095-7386.2016.03.021

G 642.0

A