基于微課的翻轉(zhuǎn)教學(xué)在專業(yè)課程中的實踐與思考*

劉　蕊　夏既勝　楊克誠

(云南大學(xué)　地理信息科學(xué)系，云南　昆明　650091)

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基于微課的翻轉(zhuǎn)教學(xué)在專業(yè)課程中的實踐與思考*

劉蕊夏既勝楊克誠

(云南大學(xué)地理信息科學(xué)系，云南昆明650091)

文章結(jié)合了微課和翻轉(zhuǎn)式教學(xué)的優(yōu)勢，在對地理信息系統(tǒng)專業(yè)的“空間分析原理與方法”課程特點進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，有針對性地設(shè)計了基于微課的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式，并從視頻制作、課前學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)等多個方面展開了研究與教學(xué)實踐，最后通過問卷調(diào)查與學(xué)生訪談的方式對微課制作及翻轉(zhuǎn)課堂的實施進(jìn)行效果評價及意見反饋。研究表明，基于微課的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式在提高了教學(xué)效果的同時，也有利于激發(fā)和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。

微課；翻轉(zhuǎn)式教學(xué)；地理信息系統(tǒng)；專業(yè)課程

微課是為支持翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)、混合學(xué)習(xí)、移動學(xué)習(xí)、碎片化學(xué)習(xí)等多種新型學(xué)習(xí)方式，以短小精悍的微型流媒體教學(xué)視頻為主要載體，針對某個學(xué)科知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)而精心設(shè)計開發(fā)的一種情景化、趣味性、可視化的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源包[1]。這一概念最早是在2008年秋由美國新墨西哥州圣胡安學(xué)院的高級教學(xué)設(shè)計師、學(xué)院在線服務(wù)經(jīng)理戴維·彭羅斯(David Penrose)所提出，并將其運用到閱讀、種族管理、獸醫(yī)學(xué)等開放在線課程中，同年秋季學(xué)期，由于采用了微課程的教學(xué)方法，該學(xué)院職業(yè)安全這門課程的選課學(xué)生人數(shù)激增至449人[2]1-13。

在國內(nèi)，2011年佛山市教育局開展首屆全市中小學(xué)優(yōu)秀微型教學(xué)視頻課例征集活動，參賽的作品同步發(fā)布在網(wǎng)上供廣大師生家長隨時點播、交流和評論，活動的效果出乎意料，廣大教師對這種“內(nèi)容短小、教學(xué)價值大、針對性強、數(shù)量眾多、使用靈活”微型課例好評如潮。此后，佛山市連續(xù)組織了三屆微課作品大賽，并在全國率先展開了基于微課的教學(xué)改革研究[3]。緊隨其后，關(guān)中客對微課程的起源及其在國內(nèi)發(fā)展的適宜性做出了客觀的闡述[4]，2012年，張靜然對微課的國內(nèi)外相關(guān)研究做了系統(tǒng)性的梳理[5]，董興法等對基于微視頻資源的電子類微項目翻轉(zhuǎn)教育進(jìn)行了研究，探索了一種校企合作的新模式[6]。2014年教育部全國高校教師網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)中心舉辦了首屆全國高校微課教學(xué)比賽，超過1 600所高校、12 000多人參與其中[7]，至此，微課教學(xué)正式進(jìn)入了大學(xué)教育的視野。

豐富的微課資源進(jìn)一步促進(jìn)了翻轉(zhuǎn)課堂的實施，即通過課外觀看學(xué)習(xí)微課視頻達(dá)到知識傳授的目的，而通過課堂上與教師的討論交流實現(xiàn)知識的內(nèi)化，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的師生角色，實現(xiàn)了對教學(xué)模式的革新。

目前各個網(wǎng)絡(luò)平臺上的微課資源以公共基礎(chǔ)課程為主，如計算機、外語、數(shù)學(xué)等[8]，而有針對性的專業(yè)課程資源非常有限，究其原因，除了考慮到受眾的廣泛度之外，也存在著并不是所有的專業(yè)課程都適合開展微課教學(xué)的問題，2011年關(guān)中客在闡述了國內(nèi)外“微課程”概念的來源的基礎(chǔ)上就曾批判性地指出：“微課程并不能適用所有的課程，微課在課程或教學(xué)內(nèi)容方面的適應(yīng)性需要通過實踐檢驗”[2]1-13。因此，本文將以地理信息系統(tǒng)專業(yè)的核心課程“空間分析原理與方法”為例，從視頻制作、課程設(shè)計、教學(xué)效果評價等多個方面對基于微課的翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)應(yīng)用于本專業(yè)課程的教學(xué)實踐進(jìn)行深入的研究總結(jié)，并對其適應(yīng)性進(jìn)行評價，旨在為更多針對專業(yè)特點進(jìn)行微課翻轉(zhuǎn)式教學(xué)的實踐提供有益的經(jīng)驗借鑒。

一、課程特點分析

“空間分析原理與方法”的授課對象是地理信息系統(tǒng)專業(yè)本科三年級學(xué)生，在一、二年級開設(shè)的地理信息系統(tǒng)原理、地圖學(xué)、遙感導(dǎo)論及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等相關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，學(xué)生對作為地理信息系統(tǒng)的核心功能——空間分析，有了初步的理解，本門課程開設(shè)的目的旨在進(jìn)一步完整地闡述空間分析功能的理論基礎(chǔ)及算法分析，為之后的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)、地理信息系統(tǒng)設(shè)計等進(jìn)階課程奠定基礎(chǔ)。

(一) 課程內(nèi)容多、難度大

“空間分析原理與方法”課程涉及了較多的公式推導(dǎo)和算法演算，如投影方程變換、最短路徑計算、最大流算法步驟演示等，課程內(nèi)容量大并且有一定的難度，傳統(tǒng)的授課模式下很難做到課時控制和內(nèi)容深度講解的有效結(jié)合，如果能把算法和公式的推導(dǎo)放在課外讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在課堂上只針對不懂的地方進(jìn)行指導(dǎo)和討論，將大大提高課時的利用率，并達(dá)到本課程理論學(xué)習(xí)深度的要求。

(二) 理論性和實踐性要求較高

本門課程的內(nèi)容體系中也涉及了較多的實際案例操作內(nèi)容，針對一些較難理解的概念和方法，教師也會在課堂中進(jìn)行實踐操作演示，但由于時間限制和學(xué)生接受能力的參差不齊，往往收效甚微，如果能把該部分內(nèi)容放在微課中讓學(xué)生在課余進(jìn)行反復(fù)的觀看和模擬操作，能使本課程的實踐教學(xué)部分得到較大的改善。

二、微課視頻制作

(一)微課視頻特點

微課視頻時間通常在5～10分鐘，從心理學(xué)角度來看，這個時間長度非常符合學(xué)生的視頻駐留規(guī)律和學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知特點，可以讓學(xué)生在短暫時間內(nèi)高效完成學(xué)習(xí)任務(wù)而不分散注意力。同時，作為課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，微課視頻須達(dá)到課題切入迅速、講授線索清晰、總結(jié)收尾快捷的特點。綜上，本課程選取了以下課程內(nèi)容來制作微課視頻(見表1)。

表1　“空間分析原理與方法”課程微課視頻內(nèi)容表

(二) 視頻制作技術(shù)

在視頻制作技術(shù)方面，主要采用了PPT結(jié)合手寫板的方式進(jìn)行視頻錄制，其中通過手寫板技術(shù)對最佳路徑求解和網(wǎng)絡(luò)最大流等算法進(jìn)行步驟分解演算，以方便學(xué)生反復(fù)觀看學(xué)習(xí)。其次，動畫技術(shù)的運用使得原本抽象難懂的地圖投影理論知識得到了生動的詮釋，得到學(xué)生的一致好評。

三、翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)設(shè)計

按照不同學(xué)者對翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)的定義，歸納起來即：在信息化環(huán)境中，課程教師提供以教學(xué)視頻為主要形式的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生在上課前完成對教學(xué)視頻等學(xué)習(xí)資源的觀看和學(xué)習(xí)，師生在課堂上一起完成作業(yè)答疑、協(xié)作探究和互動交流等活動的一種新型教學(xué)模式[9]。因此，翻轉(zhuǎn)式課堂的教學(xué)設(shè)計不僅僅只是“課堂內(nèi)”的教學(xué)活動，應(yīng)從視頻制作階段就納入教學(xué)設(shè)計的內(nèi)容中。本次課程的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)設(shè)計主要包含以下幾部分的內(nèi)容：

(一)微課視頻內(nèi)容的選取

此次選取的課程內(nèi)容除了滿足微課視頻短小精悍、知識結(jié)構(gòu)完整等特點外，還具有以下特征：

(1)抽象難懂的概念或方法。如地圖投影的內(nèi)容，在此次的微課視頻中用了一個“剝橘子皮并展平”的動畫生動地詮釋了高斯投影的過程，同時也較好地引導(dǎo)了學(xué)生對高斯投影方法所存在缺陷的思考。(2)復(fù)雜的算法演算過程。在傳統(tǒng)的課堂授課模式下，學(xué)生或?qū)λ惴ㄑ菟氵^程難以完全掌握，或在課后復(fù)習(xí)的過程中對算法中的某些步驟不能理解，這種不可復(fù)制地一次性講解方式使學(xué)生對復(fù)雜算法的理解造成了一定程度的障礙，利用微課視頻也可很好地解決這一問題。(3)實踐性較強的內(nèi)容。例如對空間疊加分析知識的講解，通過實際的軟件操作演示既能避免平鋪直敘地講解，同時較好的視覺效果也能讓學(xué)生充分理解空間疊加的意義。

(二)課前學(xué)習(xí)任務(wù)單的設(shè)計

要實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)式教學(xué)的目標(biāo)，課前的學(xué)習(xí)至關(guān)重要，對于這一無監(jiān)督、無指導(dǎo)的學(xué)習(xí)過程，如何促使學(xué)生自覺地、有效地完成學(xué)習(xí)任務(wù)對后續(xù)教學(xué)活動的開展起著決定性的作用。目前，學(xué)習(xí)任務(wù)單的布置與完成是解決這一問題的有效途徑，在任務(wù)單中需明確本次學(xué)習(xí)的目的，并完整地展示知識點的體系結(jié)構(gòu)，還應(yīng)包含學(xué)生問題反饋的內(nèi)容，最后以作業(yè)形式提交。

(三)問題收集與分析

針對任務(wù)單內(nèi)學(xué)生提出的問題進(jìn)行及時的整理與分析，以便于在課堂上開展進(jìn)一步的答疑和討論活動。同時，收集對微課視頻中的內(nèi)容、表達(dá)方式、時間分配等各個方面提出的意見和建議，有利于提高微課制作的水平。

(四)課堂教學(xué)活動設(shè)計

這部分是實現(xiàn)學(xué)生所學(xué)知識“內(nèi)化”的重要階段，由知識點回顧—答疑—討論三個部分組成。其中，知識點回顧和答疑由教師主導(dǎo)完成，大約占到課時的50%左右，討論部分主要由學(xué)生完成，教師可針對討論內(nèi)容進(jìn)行引導(dǎo)，實現(xiàn)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間平等多向互動。

(五)教學(xué)效果反饋

本研究選取地理信息系統(tǒng)專業(yè)本科三年級一個班級共39人進(jìn)行“空間分析原理與方法”的翻轉(zhuǎn)教學(xué)試驗，通過一個學(xué)期的授課，在傳統(tǒng)課堂和翻轉(zhuǎn)課堂兩種模式交叉使用的情況下，以問卷調(diào)查及學(xué)生訪談的形式，并輔以內(nèi)容分析法分別對37份有效問卷樣本及38份訪談記錄進(jìn)行反饋意見的提煉。

調(diào)查問卷的設(shè)計主要是為了從技術(shù)、效果和內(nèi)容等多個方面評價本次課程所制作的10個微課視頻，并提出相應(yīng)的改進(jìn)意見。此外，通過學(xué)生訪談，從翻轉(zhuǎn)課堂的實施、與傳統(tǒng)課堂的區(qū)別、接受程度、改進(jìn)的意見和建議等多個方面進(jìn)行調(diào)查。

結(jié)果表明：在視頻內(nèi)容方面，66.6%的學(xué)生認(rèn)為視頻內(nèi)容適中，講解清晰；25.6%的學(xué)生認(rèn)為視頻內(nèi)容偏少；7.8%的學(xué)生認(rèn)為視頻內(nèi)容偏多，難以完全接受。在視頻講述形式方面，89.7%的學(xué)生認(rèn)為形式新穎，內(nèi)容形象生動，能很好地幫助理解所講知識；7.7%的學(xué)生認(rèn)為不太習(xí)慣沒有教師形象出現(xiàn)的教學(xué)視頻，對知識的學(xué)習(xí)有一定的困難；0.7%的學(xué)生認(rèn)為一般，對知識的理解和學(xué)習(xí)沒有太大影響。圖1是學(xué)生對本門課程制作的10個微課視頻的滿意度調(diào)查，從時間、內(nèi)容、制作技術(shù)等多個方面進(jìn)行評價，滿分為5分，圖中列出的均為獲得5分的視頻投票情況。在課堂學(xué)習(xí)方面，23.1%的學(xué)生喜歡這種自由討論的學(xué)習(xí)方式，46.2%的學(xué)生能夠接受這種教師引導(dǎo)和自由討論的學(xué)習(xí)方式，30.7%的學(xué)生表示不太習(xí)慣自由討論的方式，更希望由教師對課前所學(xué)知識進(jìn)行歸納和總結(jié)式的教學(xué)。在知識的掌握方面，71.8%的學(xué)生認(rèn)為這種翻轉(zhuǎn)式的教學(xué)增加了對知識點的理解程度，不再擔(dān)心公式推導(dǎo)過快或者暫時沒有聽懂的問題，可通過觀看視頻和課堂提問來解決；17.9%的學(xué)生對知識點的掌握有所幫助，但主要還是依靠教師在課堂上的歸納總結(jié)才能完全掌握；10.3%的學(xué)生認(rèn)為對知識的掌握程度和傳統(tǒng)模式的授課方式區(qū)別不大。

圖1　微課視頻內(nèi)容學(xué)生喜愛程度投票結(jié)果

四、經(jīng)驗與總結(jié)

通過對上述調(diào)查結(jié)果的分析可以看出，大部分學(xué)生對基于微課的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)形式是能夠完全接受并對知識點的掌握有明顯的幫助，當(dāng)然，也有部分學(xué)生(30%左右)由于各種各樣的原因不能很好地接受這種新的教學(xué)模式，這其中除了個體的因素之外，整個翻轉(zhuǎn)式教學(xué)的開展過程中仍然存在一些需要改進(jìn)的地方，同時也汲取了很多經(jīng)驗教訓(xùn)，歸納起來有以下幾個方面：

(一)課前微課學(xué)習(xí)的數(shù)量

每個10分鐘以內(nèi)的微課視頻平均包含1～2個知識點，可按照每個知識點的難度和復(fù)雜度來安排課前微課學(xué)習(xí)的數(shù)量，通常是2～3個微課視頻作為一次學(xué)習(xí)的任務(wù)，一是為了保證課堂討論內(nèi)容的充實性，二是為了保證整門課程的教學(xué)進(jìn)度。

(二)翻轉(zhuǎn)課堂的開展

對于習(xí)慣了傳統(tǒng)教學(xué)模式的師生來說，翻轉(zhuǎn)式課堂所帶來的改變是巨大的。那些平時“被動”接受知識的學(xué)生突然需要轉(zhuǎn)變?yōu)橹R學(xué)習(xí)的“主動”發(fā)起者，無論從思維方式還是行為表現(xiàn)上都是對學(xué)生的巨大挑戰(zhàn)，因此，一開始的翻轉(zhuǎn)課堂討論很可能會遇到根本無法開展的情況，即使如本門課程在開展了五六次翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)后，仍然有30%左右的學(xué)生表示難以適應(yīng)此種教學(xué)方式。另一方面，對于大多數(shù)教師來說，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)也是一種全新的嘗試，從之前完全包攬的知識傳授者變?yōu)閽伌u引玉的輔助引導(dǎo)者，這種轉(zhuǎn)變需要不斷的探索和實踐才能真正實現(xiàn)課堂“翻轉(zhuǎn)”的目的[10]。

因此，本門課程在課堂上的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)采用一種循序漸進(jìn)的方式來開展，從一開始的“歸納—提問—總結(jié)”到后來的“歸納—提問—討論—總結(jié)”，逐步增加學(xué)生的課堂討論時間，讓教師和學(xué)生都有一個適應(yīng)和調(diào)整的過程。

(三)教學(xué)效果的評價標(biāo)準(zhǔn)

這里所說的教學(xué)效果除了傳統(tǒng)的考試成績外，還應(yīng)包括學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、自我觀點的表達(dá)能力以及由本門課程所延伸出去的知識的拓展能力等，而這些指標(biāo)往往因為無法進(jìn)行量化的考查而被忽略，但所有這些因素的綜合才能真正實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)式教學(xué)的目的，而不僅僅是為了片面地提高考試成績。

在這個互聯(lián)網(wǎng)信息化高速發(fā)展的時代，微課作為一種豐富的學(xué)習(xí)資源，如何將其整合到具體學(xué)科的常規(guī)課堂教學(xué)，借此提高課堂教學(xué)效率，將是未來微課研究的主要方向，而在此基礎(chǔ)上開展的課堂翻轉(zhuǎn)式教學(xué)可在提高常規(guī)教學(xué)效果的同時，拓展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和自我表達(dá)等多方面的能力，兩者的結(jié)合勢將成為高校教學(xué)的重要改革方向。

[1]中華人民共和國教育部.教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)[Z].2012.3.

[2]PENROSE D.Lectures are gone in 60 seconds[J].The Chronicle of Higher Education，2009(26)：1-13.

[3]胡鐵生.“微課”：區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢[J].電化教育研究，2011(10)：61-65.

[4]關(guān)中客.微課程[J].中國信息技術(shù)教育，2011(17)：14-15.

[5]張靜然.微課程之綜述[J].中國信息技術(shù)教育，2012(11)：19-21.

[6]董興法，歐揚，肖金球，等.網(wǎng)絡(luò)微視頻資源引領(lǐng)電子類微項目翻轉(zhuǎn)課堂研究[J].高等理科教育，2015，123(5)：105-108.

[7]全國高校教師網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)中心.首屆全國高校微課教學(xué)比賽進(jìn)展說明[EB/OL].[2015-12-01].http：//weike.enetedu.

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[8]管會生，高青松，張明潔.MOOC 浪潮下的高校課程聯(lián)盟[J].高等理科教育，2014，113(1)：44-52.

[9]鐘曉流，宋述強，焦麗珍.信息化環(huán)境中基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)設(shè)計研究[J].開放教育研究，2013，19(1)：58-64.

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(責(zé)任編輯李世萍)

Thinking and Practice on the Specialized Coursesof the Flipped Teaching Mode Based on the Micro-lecture

LIURui，XIAJi-sheng，YANGKe-cheng

(School of Resource Environment and Earth Science ，Yunnan University，Kunming ，650091，China)

This paper directly designs the micro-lecture and flipped class teaching pattern by combining their respective advantages based on the analysis of the courses' characteristics of "spatial analysis theory and methodology" from the geographic information system.Moreover，we also do some research and teaching practice from the video producing，tasks design in the pre-class learning and flipped class teaching，etc.Lastly，the paper evaluates and reflects the effect of the micro-lecture operation and the practice of the flipped class teaching through the massive paper investigation and interview survey.It founds that the micro-lecture based on the flipped class teaching can greatly improve the teaching effects and is good to motivate and cultivate the students' learning ability by themselves.Keywords：micro-lecture；flipped class teaching；geographic information system；specialized courses

2015-12-09

2013年云南大學(xué)校級教學(xué)改革研究項目“ 慕課時代沖擊下的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式研究”(項目編號：2013BY2).

劉蕊(1981-)女，云南昆明人，講師，博士，主要從事地理信息系統(tǒng)和環(huán)境污染方向的教學(xué)與研究.

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