圖形圖像處理課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)研究

呂瓊+李銳

摘 要 通過在圖形圖像處理課程中應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，在教學(xué)實(shí)踐中針對階段性任務(wù)設(shè)計(jì)、教學(xué)視頻制作、學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)、課堂活動設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，通過單組實(shí)驗(yàn)法、記錄課堂觀察、問卷調(diào)查法、學(xué)生作品評價(jià)等進(jìn)行互證，分析發(fā)現(xiàn)該模式能更有效地促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用本課程知識與技能，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞 翻轉(zhuǎn)課堂；圖形圖像處理；MOOCs

中圖分類號：G652 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）21-0097-03

1 引言

近幾年，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的出現(xiàn)，為各個(gè)階段各個(gè)學(xué)科的教學(xué)提供了一種新的教學(xué)嘗試。它起源于美國科羅拉多州落基山林地公園高中的兩位化學(xué)教師喬納森·伯爾曼（Jon Bergmann）和亞倫·薩姆斯（Aaron Sams）[1]。翻轉(zhuǎn)課堂雖然在2007年出現(xiàn)，但是“可汗學(xué)院”把翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)推上新的高臺。另外，MOOCs的崛起也是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在全球廣泛興起的一個(gè)重要推手。本文通過圖形圖像處理課程一個(gè)學(xué)期的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐，探索適用于本課程或同類課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法。

2 圖形圖像處理課程教學(xué)現(xiàn)狀

圖形圖像處理需要實(shí)踐完成的主要實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有14個(gè)，一般采用教師課堂講授、學(xué)生課后完成作業(yè)的教學(xué)方式，課堂教學(xué)多采用理論講解、案例演示、評價(jià)學(xué)生作品、學(xué)生討論交流等。教學(xué)過程中普遍存在重案例講解輕實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練、重知識傳授輕興趣與創(chuàng)新能力培養(yǎng)，經(jīng)常出現(xiàn)照搬例題容易、解決實(shí)際問題困難，把通過考試作為學(xué)習(xí)的最高目標(biāo)等現(xiàn)象。長期下來，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣由開始很高逐漸減少，學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生很多困難，課堂上問題沒能全部解決，使得學(xué)習(xí)效率逐漸降低。

另外，從調(diào)查問卷看出，93.01%的學(xué)生對課堂上教師講授的操作方法很容易遺忘；92.65%的學(xué)生認(rèn)為教師提供的教參自己不能較好地應(yīng)用到實(shí)踐中；96.77%的學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí)有困難，不能立刻得到幫助并解決。

3 圖形圖像處理課程應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的可行性分析

課程特點(diǎn) Zaid Ali Alsagoff教授認(rèn)為，教學(xué)視頻的作用是“激發(fā)、影響和告知”，其特點(diǎn)為生動的、有教育意義的、創(chuàng)造性的、可引人思考的、可以理解的、相關(guān)的和令人興奮的[2]。圖形圖像處理課程學(xué)習(xí)要求理解理論知識和動手實(shí)踐實(shí)戰(zhàn)。學(xué)生可以通過課前學(xué)習(xí)錄制好的教學(xué)視頻，并完成設(shè)定好的階段性任務(wù)，達(dá)到掌握基礎(chǔ)技能的目的；在課堂上完成更有難度的實(shí)際問題，融會貫通。

學(xué)生情況 學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前已經(jīng)完成計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、C程序設(shè)計(jì)等計(jì)算機(jī)類課程，具備一定的計(jì)算機(jī)操作技能。

教師情況 教師要錄制教學(xué)視頻、設(shè)計(jì)階段性問題及要求、設(shè)計(jì)課堂活動和問題、搭建課后交流平臺。

教學(xué)環(huán)境 課前學(xué)生可用移動設(shè)備或計(jì)算機(jī)，在Moodle

教學(xué)平臺上完成視頻的學(xué)習(xí)；課堂環(huán)境為多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生每人配備一臺計(jì)算機(jī)；課后使用Moodle教學(xué)平臺討論交流及作品展示。

4 圖形圖像處理課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法實(shí)踐方案

在開學(xué)前確定實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的課程和班級，教學(xué)實(shí)踐對象是教育技術(shù)學(xué)專業(yè)大三學(xué)生，全班共有49名學(xué)生，采用單組實(shí)驗(yàn)法，并且以課堂觀察、問卷調(diào)查、學(xué)生作品評價(jià)等進(jìn)行互證研究。筆者在第一節(jié)課介紹翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的實(shí)施過程和方法，得到學(xué)生認(rèn)可之后開始翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。根據(jù)目前翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的一般流程，教學(xué)過程基本分為三個(gè)主要階段：課前、課堂、課后。教師和學(xué)生在這三個(gè)階段的角色和任務(wù)是不同的，該實(shí)踐方案中明確了教師和學(xué)生在課前、課中、課后三個(gè)時(shí)間段的分工、任務(wù)以及流程。

教師方面

1）在課前階段。教師在開學(xué)前要做好前期分析，準(zhǔn)備教學(xué)計(jì)劃和實(shí)施方案，明確教學(xué)進(jìn)度，對教學(xué)內(nèi)容知識點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化，對理論性和操作性知識點(diǎn)的教學(xué)方法進(jìn)行不同設(shè)計(jì)，針對不同階段提出階段性漸進(jìn)式的問題、明確的要求和練習(xí)。依據(jù)前期分析，對教學(xué)過程形成方案。然后對劃分好的知識點(diǎn)錄制優(yōu)質(zhì)的教學(xué)視頻，并通過網(wǎng)絡(luò)搭建完整清晰的教學(xué)過程平臺。

本課程共劃分為11個(gè)章節(jié)，14個(gè)主要實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。對每一章細(xì)分知識點(diǎn)，并對每個(gè)小知識點(diǎn)錄制10分鐘左右的微教學(xué)視頻，共162個(gè)教學(xué)視頻，大約時(shí)長1600分鐘。使用Moodle搭建網(wǎng)絡(luò)平臺，并在平臺上為學(xué)生提供課前與課后的學(xué)習(xí)資源、交流討論區(qū)、作業(yè)提交區(qū)、測試等。學(xué)習(xí)資源包括教學(xué)微視頻、講義、電子書籍、文章、優(yōu)秀設(shè)計(jì)師作品、拓展訓(xùn)練素材、常見問題解答等。

2）在翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)階段。為保證課堂能真正翻轉(zhuǎn)，在管理學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)方面，教師需要制定相應(yīng)的可行規(guī)定，確保翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)達(dá)到高效。例如：

①要求學(xué)生完成課前學(xué)習(xí)之后必須在Moodle平臺上提出至少一個(gè)問題，此項(xiàng)將作為期末綜合成績的組成部分；

②在平臺上設(shè)定嚴(yán)格的階段性練習(xí)并要求完成，教師從學(xué)生練習(xí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

在翻轉(zhuǎn)課堂上，教師的教學(xué)活動包括：根據(jù)學(xué)生在Moodle平臺提出的問題、階段性技能掌握情況、之前設(shè)計(jì)好的漸進(jìn)式問題等，調(diào)整并組織恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)活動，完成為學(xué)生提供幫助和解答，打通知識點(diǎn)之間的聯(lián)系、知識點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用等工作。另外，課堂秩序的管理也很重要，對一些參與度不高的學(xué)生要給予足夠的關(guān)注。

3）課后階段。教師主要完成學(xué)習(xí)評價(jià)。學(xué)習(xí)評價(jià)不僅是對學(xué)生期末綜合成績的評定，更多的是對學(xué)生綜合能力、解決實(shí)際問題能力的評價(jià)。基于翻轉(zhuǎn)課堂特點(diǎn)，可以從學(xué)生課前的學(xué)習(xí)情況，提問次數(shù)，課堂中分析問題的角度、深度和參與度，課后完成作品質(zhì)量，制定出合理恰當(dāng)?shù)脑u價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。本課程學(xué)生的綜合成績由課前學(xué)習(xí)情況（包括平臺上的提問次數(shù)）、課堂參與的表現(xiàn)、提交作品質(zhì)量來確定。

計(jì)算公式為：A=B×30%+C×30%+D×40%。

式中：A代表學(xué)生綜合成績；B代表學(xué)生在平臺上課前學(xué)習(xí)后完成階段性任務(wù)量和平臺上提問次數(shù)的平均成績；C代表學(xué)生課堂完成檢測任務(wù)和參與討論分析問題的平均成績；D代表提交作品質(zhì)量成績。

學(xué)生方面

1）在課前階段。學(xué)生在該階段必須通過教學(xué)平臺了解學(xué)習(xí)任務(wù)，然后通過在線觀看或提前拷貝視頻到移動設(shè)備上再觀看的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，完成階段性的問題和練習(xí)。如果存在困難，可在平臺上提出問題。

2）在課堂上。這個(gè)階段學(xué)生需要完成知識的內(nèi)化，無論使用何種方式，都要完成兩步任務(wù)：第一步是完成課前學(xué)習(xí)階段存在問題的漸進(jìn)式任務(wù)，因?yàn)檫@部分是基礎(chǔ)知識；第二步是學(xué)生按照教師整理出的有代表性的學(xué)生問題或者是教師設(shè)計(jì)好的問題進(jìn)行進(jìn)一步練習(xí)，這是提高解決實(shí)際問題能力的部分。

3）課后。在每個(gè)教學(xué)模塊完成之后，部分學(xué)生會有更高的需求得不到解答，這時(shí)可以在教學(xué)平臺上和教師或同學(xué)交流以得到解答。

5 應(yīng)用效果分析

學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂的認(rèn)可度

1）學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣高。無論是問卷調(diào)查的結(jié)果，還是課堂觀察的結(jié)果，都表明學(xué)生對圖形圖像處理翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法有很高的認(rèn)可度。該班級共49名學(xué)生，有45人參加問卷調(diào)查，且每份問卷都具有效性。對問題“你是否喜歡本課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法”，有2.7%的學(xué)生不喜歡，其原因是“講解不夠全面系統(tǒng)”；有82.49%的學(xué)生表示非常喜歡或比較喜歡，其原因有“感覺能夠根據(jù)自己情況調(diào)整時(shí)間以及各塊內(nèi)容，能夠更好地自主學(xué)習(xí)”“能讓我更好地有針對性地了解和學(xué)習(xí)我所需要的知識”“可以提高自學(xué)能力，不懂的可以反復(fù)觀看視頻，對視頻中所涉及的技能記憶更深”“學(xué)習(xí)進(jìn)度可自控”“當(dāng)我們在課前學(xué)習(xí)遇到不太理解或不懂的，能在課堂上弄懂”“第一次接觸，并且自己可以接受，從中也學(xué)到很多”“課堂上有較多的練習(xí)時(shí)間”等。對于問題“你希望在今后其他課程的教學(xué)中也能使用‘翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法嗎”，94.6%的學(xué)生贊同，5.41%的學(xué)生認(rèn)為一般，沒有學(xué)生反對。

2）學(xué)生參與度高。課前學(xué)習(xí)全部完成的學(xué)生為59.46%，

有小部分沒學(xué)完的學(xué)生占35.14%，大部分沒學(xué)完的占5.41%。在平臺的問題區(qū)，學(xué)生對每一章節(jié)里的知識點(diǎn)都有不同層次的提問，平均每個(gè)知識點(diǎn)的提問有8個(gè)左右，每個(gè)學(xué)生在每一章節(jié)里至少有1次提問，最多的有12次提問。平臺上的學(xué)習(xí)視頻、電子書籍訪問率很高，甚至有的高年級學(xué)過的學(xué)生也進(jìn)行了多次訪問。在每次課堂上，學(xué)生對不同的知識點(diǎn)參與討論分析的次數(shù)至少有12次，最多的幾十次。討論的話題從對應(yīng)的知識點(diǎn)到相關(guān)領(lǐng)域，涉及面之廣，與以往的課堂相比豐富得多。這說明學(xué)生通過多種途徑，查閱了很多資源，學(xué)到很多知識，獲得學(xué)習(xí)的樂趣，體驗(yàn)到翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)效果。

提高了學(xué)生的綜合能力 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的特點(diǎn)決定了評價(jià)學(xué)生成績要從多個(gè)角度考慮，例如：從是否會提問來看學(xué)生的思考能力；從課堂參與度來看學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識、分析問題、表達(dá)的能力，還可以看出課外用功程度；從提交的作品來看學(xué)生能否運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。

1）提高了解決實(shí)際問題的能力。從學(xué)生完成作品的多個(gè)進(jìn)度來看，學(xué)生思考的寬度和深度都大大加強(qiáng)，最終作品效果很好。另外，對問卷問題“翻轉(zhuǎn)課堂是否更有利于你對基礎(chǔ)知識或操作技能的掌握”，75.68%的學(xué)生認(rèn)為更有利于掌握；對問題“翻轉(zhuǎn)課堂是否更有利于你分析和解決問題能力的培養(yǎng)和提高”，86.49%的學(xué)生認(rèn)為更有利。

2）提高了表達(dá)能力。通過在課堂上的討論交流，給每個(gè)學(xué)生提供了發(fā)言的平臺和機(jī)會，鍛煉了表達(dá)能力。對問題“翻轉(zhuǎn)課堂是否更有利于你的溝通能力培養(yǎng)和提高”，48.65%的學(xué)生認(rèn)為更有利。

6 結(jié)論

通過在圖形圖像處理課程中使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，根據(jù)學(xué)生在平臺上的活動記錄、課堂活動參與情況、作品質(zhì)量等方面，分析本課程使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法在實(shí)踐應(yīng)用中的效果。分析結(jié)果表明，這種課前完成基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，課堂解決實(shí)際問題，學(xué)生活動和教師緊密結(jié)合的方式，使學(xué)生獲得較好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和較高的學(xué)習(xí)效率，值得在教學(xué)中推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]The flipping classroom[DB/OL].[2014-04-10].http：//edu

cationnext.org/theflippingclassroom.html.

[2]Alsagoff Z A. From flipped to gamified classroom[EB/OL].[2012-09-04].http：//zaidlearn.blogspot.com/2012/09/from-flipped-to-gamified-classroom.html.