基于翻轉(zhuǎn)課堂的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐

董亞則 王濤 王國春 王璐

摘要：隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的不斷推進(jìn)，翻轉(zhuǎn)課堂教育模式的優(yōu)勢更加明顯。本文針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中存在的有效學(xué)習(xí)時(shí)間不足、知識(shí)內(nèi)化困難、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)不合理、缺乏及時(shí)有效的學(xué)習(xí)反饋等問題，提出基于翻轉(zhuǎn)課堂的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)模式，以期通過課前、課中、課后整體教學(xué)設(shè)計(jì)，擴(kuò)充有效學(xué)習(xí)時(shí)間，提高知識(shí)內(nèi)化次數(shù)和深度，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和應(yīng)用能力，通過及時(shí)有效的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)提高學(xué)習(xí)動(dòng)力，進(jìn)而達(dá)到良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；快課；交互式微課；學(xué)習(xí)跟蹤；整體評(píng)價(jià)

引言

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、新一代人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)與教育教學(xué)相互融合，改變了人們獲取知識(shí)和提升技術(shù)的途徑。“互聯(lián)網(wǎng)+、MOOC和SPOC”等教學(xué)手段的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”不斷推進(jìn)過程中，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)勢更明顯，這一模式為師生在課內(nèi)解答疑惑提供更多時(shí)間，在教師引領(lǐng)下快速而深入地進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化與應(yīng)用，便于教師個(gè)性化教學(xué)的開展，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的提高和個(gè)性化發(fā)展，為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的問題提供一個(gè)解決思路。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做為計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，在計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)中占有重要的地位，因?qū)W習(xí)人數(shù)多往往是大班授課，課程本身由于其理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象等原因被譽(yù)為難學(xué)課，又是理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)操性較強(qiáng)的課程，教學(xué)效果往往很難達(dá)到要求。究其根源，主要有學(xué)生有效的學(xué)習(xí)時(shí)間少，教師只是知識(shí)的傳授者，困難的知識(shí)內(nèi)化過程更多由學(xué)生獨(dú)立完成。本文通過課前、課中、課后揉為一體的整體教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在充分?jǐn)U充學(xué)習(xí)者的有效學(xué)習(xí)時(shí)間，將傳達(dá)性知識(shí)以微課形式在課前完成，附加合理的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)和跟蹤。通過學(xué)習(xí)平臺(tái)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)信息跟蹤、論壇等方式，讓教師與更多的學(xué)習(xí)者進(jìn)行更多行之有效的交流，并更全面、更準(zhǔn)確地把握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)程度等，為課中個(gè)性化教學(xué)提供依據(jù)，同時(shí)為課中留有更多的時(shí)間進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)化、難點(diǎn)分析，理論與實(shí)際結(jié)合，在課后通過在線測評(píng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)操性訓(xùn)練，進(jìn)而解決數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中存在的問題。

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)模式設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂這一新型的教學(xué)模式，將傳統(tǒng)教學(xué)模式中“課內(nèi)知識(shí)傳授”與“課外知識(shí)內(nèi)化”翻轉(zhuǎn)，變?yōu)閷W(xué)生課前看教師錄制的視頻講解來獲取知識(shí)，課上在教師指導(dǎo)下實(shí)驗(yàn)、探討內(nèi)化知識(shí)，這一形式為師與生在課內(nèi)解答疑惑提供更多時(shí)間，將困難且重要的知識(shí)內(nèi)化、在教師的引領(lǐng)下快速、深入地應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。本文根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式和理念，剖析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)院的辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)方案的要求，充分利用學(xué)習(xí)資源與評(píng)價(jià)平臺(tái)，將微課的教學(xué)設(shè)計(jì)融入到整體教學(xué)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了如圖1所示的教學(xué)模型。

該教學(xué)模式具有如下特點(diǎn)：

1.充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

2.以知識(shí)點(diǎn)為單位將教學(xué)內(nèi)容分隔。

3.將課前、課中、課后揉為一個(gè)整體。

4.整合并充分利用學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。

二、交互式微課設(shè)計(jì)

1.交互式微課的設(shè)計(jì)理念

本文根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)，基于“知識(shí)脈沖”教育形式設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)交互式微課，用于輔助數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)活動(dòng)。在設(shè)計(jì)過程中遵循技術(shù)與內(nèi)容的統(tǒng)一、畫面和內(nèi)容的統(tǒng)一、情感和內(nèi)容的統(tǒng)一、情節(jié)和內(nèi)容的統(tǒng)一、線上和線下的統(tǒng)一這5個(gè)統(tǒng)一原則。融合新媒體、新技術(shù)、新教育的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)微課，使課程教學(xué)更智能更吸引眼球。

2.交互式微課的設(shè)計(jì)技術(shù)

由于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，仍采用一程不變的教學(xué)方案，是無法達(dá)到預(yù)期效果的，隨著課程的進(jìn)行，隨著學(xué)習(xí)者不斷涌現(xiàn)的問題，需要教師不斷豐富教學(xué)方案。在不斷變化的教學(xué)方案中，必然涉及到課前微課的重新錄制，這就要求教師具有隨時(shí)錄制微課的能力，而制作成本高、技術(shù)難度大，耗時(shí)長的錄制方法是行不通的。因此本文提倡一種教師上手快的交互式微課錄制技術(shù)“快課”?！翱煺n”是一種以模板套件為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)和開發(fā)教學(xué)課件的技術(shù)，具有操作簡單、技術(shù)要求低、開發(fā)周期短等特點(diǎn)?？煺n制作軟件很多，目前比較流行的有Adobe Captivate、Articulate、CourseLab、Lectora、ToolBook等?？煺n主要技術(shù)包括課件發(fā)布和呈現(xiàn)、測試與反饋方式、課件模板功能以及人機(jī)互動(dòng)等。軟件不同，發(fā)布格式有所差異，發(fā)布方式有SWF形式、本地、CD-ROM形式、E-Mail形式、HTML5形式等?？煺n軟件有測試反饋信息功能，可以反饋學(xué)習(xí)者的分?jǐn)?shù)、學(xué)習(xí)證書、時(shí)間限制、答題準(zhǔn)確率以及發(fā)送測試結(jié)果等。

現(xiàn)將在交互式微課制作中使用的主要快課軟件介紹如下：

（1）語言合成

娓娓動(dòng)聽的語音旁白也是提高學(xué)習(xí)者興趣的有效方法，但對(duì)朗讀配音人員的普通話水平和朗讀技能要求較高。利用文本生成語音技術(shù)生成課件的語音旁白，并與動(dòng)畫助教人物相結(jié)合，可以到達(dá)良好的效果。

（2）動(dòng)漫助教設(shè)計(jì)軟件

在微課制作中，很多教師為真人出鏡錄制而為難，一程不變的錄屏，在微課中缺少吸引眼球的表現(xiàn)形式，對(duì)學(xué)習(xí)者來說也是痛苦的學(xué)習(xí)過程。動(dòng)漫形象一直深受人們喜愛，在微課制作中，適當(dāng)?shù)膭?dòng)漫出鏡講解也是不錯(cuò)的選擇。

（3）授課視頻

授課視頻的錄入方式有很多，本文選擇了視頻摳像與編輯軟件Adobe Ultra和3D動(dòng)畫場景設(shè)計(jì)軟件iClone。

（4）整合設(shè)計(jì)

Adobe Presenter和Captivate是技術(shù)門檻較低的課件設(shè)計(jì)工具，是基于PPT進(jìn)行交換式的設(shè)計(jì)，上手簡單且制作效率高。

三、基于學(xué)習(xí)資源的綜合評(píng)價(jià)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)現(xiàn)離不開資源平臺(tái)，而資源平臺(tái)的數(shù)據(jù)組織方式對(duì)使用效果有著較大的影響。同時(shí)，合理的評(píng)價(jià)體制是推動(dòng)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的重要保障，而翻轉(zhuǎn)課堂的評(píng)價(jià)體制應(yīng)與傳統(tǒng)課堂的評(píng)價(jià)體制有所不同，不僅需要注重對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)，更應(yīng)注重學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)。微課作為翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)傳播的主要學(xué)習(xí)途徑，其學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)必將是過程性評(píng)價(jià)非常重要的組成部分，需融入課程整體評(píng)價(jià)中。為此本文提出制作交互式微課，在觀看微課過程中進(jìn)行的評(píng)價(jià)，將其作為過程評(píng)價(jià)的一部分?；谝陨嫌^點(diǎn)本文設(shè)計(jì)了基于學(xué)習(xí)資源的課程學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)平臺(tái)，圖2為該平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)平臺(tái)以知識(shí)點(diǎn)為核心進(jìn)行各類資源的組織，主要完成資源管理、信息跟蹤、信息統(tǒng)計(jì)與分析3類功能。通過信息跟蹤、統(tǒng)計(jì)與分析，為學(xué)習(xí)者提供及時(shí)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與反饋，推動(dòng)學(xué)習(xí)積極有效的進(jìn)行。同時(shí)為教師呈現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)態(tài)度和知識(shí)點(diǎn)掌握程度，為教學(xué)方案的制定和個(gè)性化教學(xué)提供依據(jù)?，F(xiàn)將主要功能描述如下：

1.學(xué)習(xí)資源管理

資源主要分成微課資源、試題資源、輔助學(xué)習(xí)資源、論壇資源4類。其中微課資源和試題資源是由教師制作并發(fā)布的，而輔助學(xué)習(xí)資源和論壇可由教師和學(xué)習(xí)者兩類用戶進(jìn)行訪問與發(fā)布。各類資源進(jìn)行發(fā)布時(shí)需要根據(jù)資源涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有選擇的發(fā)布，只有按知識(shí)點(diǎn)發(fā)布方能進(jìn)行后續(xù)的信息統(tǒng)計(jì)與分析。

2.學(xué)習(xí)者平臺(tái)訪問信息跟蹤

信息跟蹤主要對(duì)在線時(shí)間、觀看微課的時(shí)間、輔助學(xué)習(xí)資源的貢獻(xiàn)量、論壇訪問量的跟蹤。信息跟蹤主要目的是督促和推動(dòng)學(xué)習(xí)者積極學(xué)習(xí)，同時(shí)教師可了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)態(tài)度，對(duì)于教學(xué)方案的制定和個(gè)性化教學(xué)提供依據(jù)。

3.測試統(tǒng)計(jì)與分析

測試統(tǒng)計(jì)與分析是對(duì)測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握情況進(jìn)行分析。測試統(tǒng)計(jì)包括線上所有的測試以及教師線下進(jìn)行的測試成績統(tǒng)計(jì)。線下測試需要教師試后批改并錄入到平臺(tái)上，方可參與最終的測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。線上測試包括微課視頻中的交互式測試、觀看微課后的效果評(píng)價(jià)測試、教師組織的線上測試等。線上的試題資源也是圍繞知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行組織，便于通過學(xué)習(xí)者試題作答情況給出知識(shí)點(diǎn)掌握情況分析，并可以從一個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握情況、題目作答情況、每個(gè)題目具體作答情況、一名學(xué)習(xí)者知識(shí)點(diǎn)掌握情況、一名學(xué)習(xí)者答題情況等多維度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。為教學(xué)設(shè)計(jì)提供更全面的數(shù)據(jù)分析，為更充分地進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)提供依據(jù)。

四、學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)

根據(jù)基于翻轉(zhuǎn)課堂的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)模式，在2016級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中，將應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的6個(gè)行政班分為2個(gè)教學(xué)班，分別采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式和基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，講授王紅梅老師編著的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——從概念到c實(shí)現(xiàn)》的前4章后，進(jìn)行線性部分階段考試，通過測試成績（圖3所示）可以看出基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的有效性。后通過調(diào)查問卷方式對(duì)2個(gè)教學(xué)班的課外學(xué)習(xí)時(shí)間進(jìn)行對(duì)比（圖4所示），可見基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有效的推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)。

五、結(jié)語

基于對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐，在深入研究了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程在教學(xué)中存在的問題后，研究得出將知識(shí)點(diǎn)中傳達(dá)性學(xué)習(xí)內(nèi)容以微課形式在課前講授，將有限的課中時(shí)間進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化，這樣的教學(xué)模式擴(kuò)充了教學(xué)時(shí)間，提高知識(shí)內(nèi)化次數(shù)與深度。在教學(xué)模式實(shí)施中充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，通過跟蹤學(xué)習(xí)者的訪問數(shù)據(jù)制定教學(xué)計(jì)劃。同時(shí)教師可以了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)態(tài)度；通過及時(shí)的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)力；通過學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的統(tǒng)計(jì)與分析，為教師提供個(gè)性化教學(xué)依據(jù)。將此教學(xué)模式在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)中應(yīng)用發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)時(shí)間有明顯增多，測試成績有所提高，驗(yàn)證了這一教學(xué)模式的可行性。但在由于其教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知能力掌握不透，平臺(tái)對(duì)有效學(xué)習(xí)的跟蹤、測試數(shù)據(jù)存在不真實(shí)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)劃分存在偏差等問題都將影響教學(xué)效果，在之后的探索和實(shí)施中有待進(jìn)一步研究。