基于微課和翻轉課堂的人機工程學教學實踐研究

摘要：本文對基于“微課”的“翻轉課堂”人機工程學教學模式的學習流程進行了重構。以人機教學內(nèi)容為例，進行了基于微課的“翻轉課堂”的教學實踐研究，并對實踐結果進行了分析。

關鍵詞：微課；翻轉課堂；人機工程學；教學實踐

近幾年來，隨著網(wǎng)絡技術的進步，移動媒體的普及，尤其是“微課”教學資源的出現(xiàn)，新的教學模式——翻轉課堂也應運而生，這種方法可以極大激發(fā)學生的求知欲望，培養(yǎng)學生獨立思考能力，受到各級教學部門的重視。本文基于翻轉課堂重新構建學習模式，對基于翻轉課堂的學習模式中的教學設計、教學實施、教學評價作深入的探索，通過運用眼動儀[1]來測定學生對教學資料的接受程度及通過觀察學生在課上課堂中的表現(xiàn)，記錄學生詢問老師的次數(shù)、提問的主要知識點、課堂的活躍程度等來分析基于微課的翻轉課堂學習流程重構的教學效果。

一、學習流程重構研究

通過借鑒國內(nèi)外“翻轉課堂”的實際應用案例后，形成適合人機工程學實際教學課堂需求的教學實施方案，經(jīng)過課前的準備階段、課內(nèi)的課題討論和課后的額外任務實現(xiàn)了知識傳遞、知識建構和內(nèi)化、知識鞏固和拓展。

課堂前準備階段：根據(jù)教學大綱的需要，確定教學的主題，篩選人機工程教學內(nèi)容，將適應微課展示的內(nèi)容挑選出來，明確微課的教學目的與內(nèi)容，收集學習資源、并進行微課的教學內(nèi)容的初步制作。最后，上傳微視頻資源到微課平臺，設置在線答疑、在線討論等溝通模塊，便于學生對于知識的消化吸收。

課堂前傳遞階段：課前學生利用自由時間觀看微視頻，并且與其他同學進行在線答疑、討論等模塊的互動，實現(xiàn)知識的傳遞；老師通過研究學生在線答疑和討論情況，分析并提出教學效果的問題以及學生的學習的問題。

課堂內(nèi)細化階段：課上首先和學生們一起討論之前提出的問題，根據(jù)問題的種類可以組織探究式課堂或者討論式課堂；隨后，教師布置討論課題，組織學生自主探究或小組協(xié)作學習，對于學生操作情況或學生交流討論，教師可進行適宜的個別輔導或集體講解；完成所布置學習任務，實現(xiàn)知識的建構和內(nèi)化。

課堂后鞏固階段：教師針對學生作業(yè)進行點評，并將優(yōu)秀的作品上傳至教學平臺上展示；教師還可以根據(jù)人機工程學內(nèi)容相關的拓展學習資源布置額外任務，有精力的學生可以嘗試額外任務，實現(xiàn)學生對所學知識的鞏固和提高。

二、教學實踐研究

實踐以“人機工程學的定義”與“人機工程的作用”教學內(nèi)容為例，進行基于微課的“翻轉課堂”的教學實踐研究。為檢驗基于微課的“翻轉課堂”教學模式對人機工程課程的有效性，選取了一個班級對“人機工程的作用”開展教學實踐，利用眼動儀在實踐中收集數(shù)據(jù)進行分析，并運用調查問卷方法及時了解學生對翻轉課堂的認可度，與傳統(tǒng)模式相比學生學習興趣的變化。

（一）眼動分析實驗

人類的信息加工在很大程度上依賴于視覺，來自外界的信息約有80%-90%是通過人的眼睛獲得的，因此對于眼球運動（簡稱眼動）的研究被認為是視覺信息加工研究中最有效的手段[2]。

1.實驗目的：探討學習流程重構課程中多媒體的呈現(xiàn)方式對學習者的注意力和學習效果的影響。

2.實驗對象：本研究選取了哈爾濱工程大學機電學院2016級的20名本科生作為研究對象。其中男生5人，女生15人。所有被試均能熟練使用計算機，具備一定的網(wǎng)絡學習經(jīng)歷，沒有智力或閱讀方面的異常，視力和聽力正常。

3.實驗數(shù)據(jù)采集：分兩次實驗，第一次實驗：傳統(tǒng)教學PPT的眼動實驗，第二次實驗：學習流程重構微課版教學課件眼動實驗。本實驗利用眼動儀來追蹤和記錄被試在學習中的眼動情況，包括兩次試驗的注視次數(shù)、注視時間。

4.實驗環(huán)境與設備：本實驗在哈爾濱工程大學人機工程學實驗室中進行，使用了眼動儀記錄被試者的眼動狀況，并采用與眼動儀配套的分析軟件進行數(shù)據(jù)處理。

5.實驗材料：根據(jù)實驗設計，第一組實驗為傳統(tǒng)教學PPT，第二組實驗呈現(xiàn)的資料分別對應三種方式：（1）視頻：呈現(xiàn)人機工程學相關知識及教師本人授課錄像中的真實視頻。（2）動畫：呈現(xiàn)教學素材及教師授課的模擬動畫。（3）PPT：呈現(xiàn)文字，并配以語音。為了便于比較，整個實驗過程的學習進度均由系統(tǒng)預先設定，不允許學習者控制或調整。

6.實驗過程：正式實驗之前先進行預備實驗。預備實驗選取 2名被試，旨在熟悉整個實驗過程，并對實驗中發(fā)現(xiàn)的問題進行修正。正式實驗：選取20被試，學習時間為26分鐘，分別對兩次試驗的眼動情況進行對比實驗。

（二）調查分析實踐

班級共由 20 人構成，學生提前學習視頻內(nèi)容，人機工程學設有完整的網(wǎng)絡課程，學生應具有網(wǎng)絡學習的基本條件，也具備自主學習的能力。1.教學內(nèi)容分析：在人機工程的教學中，將“人機工程學定義”、“人機工程的作用”等知識和技能通過微課完成；2.微課設計和制作：錄制了一個 13 分鐘的微視頻，主要講解了“人機工程定義”、“人機工程的作用”等內(nèi)容，并進行對微課難度是否適宜、完成視頻學習需要多少時間等問題進行討論和收集反饋信息；3.課上教學任務：通過學生反饋進一步學習人機工程的發(fā)展，然后以“人機工程學的歷史”作為課題，要求學生通過自主學習完成；4.課后作業(yè)的設計：評選優(yōu)秀的“人機工程學的歷史”作品在網(wǎng)絡課程上進行展示，為學生學習樹立標準。

三、實踐結果分析

（一）眼動實驗

本實驗利用眼動儀來追蹤和記錄被試在學習中的眼動情況，如表1和表2所示，第二組相應的注視次數(shù)和注視時間更多，可以推斷學習流程重構后的教學資料更能吸引學生的注意力，動態(tài)呈現(xiàn)的信息將比靜態(tài)信息更容易受到關注。

（二）調查分析

調查結果顯示，基于翻轉課堂的混合學習模式深受學生歡迎。其中，有94.31%的學生認為，老師不再一言堂使他們學習的主動性得到大幅度提高；73%的學生認為，在平等互助的學習狀態(tài)中收獲更多的信息和靈感；58.6%的學生認為，自己的交流協(xié)作能力得到提高；77.96%的學生認為，以前訪問網(wǎng)絡教學平臺上的學習資源是因為上課沒有跟上，而現(xiàn)在不得不在課前主動學會課程內(nèi)容； 83%的學生表示課前的網(wǎng)絡自主學習檢測對自我反省很有作用，認為對他們的學習起到了很好的促進作用。

參考文獻：

[1]王葵，翁旭初.句子學習過程中的眼動特征[J].人類工效學，2006（1）：1-3

[2]安璐，李子運.教學PPT背景顏色的眼動實驗研究[J]. 環(huán)境建設與資源開發(fā)2012.（1）：75-80

基金項目：

1、2016年黑龍江省高等教育學會“十三五”高等教育科研課題“基于微課和翻轉課堂的人機工程通識教學平臺建設”（編號：16G027）。

2、審批單位：哈爾濱工程大學，課題名稱《以工程應用為牽引的“三海一核”特色人機工程課程建設研究》，編號：JG2016YYB10。