云際云+大數(shù)據(jù)2.0背景下的第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)框架

劉樹錕，蔡佐威，李玲琳，潘顯民

（1. 湖南女子學(xué)院 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410004； 2. 湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能交通學(xué)院，湖南 長沙 410132）

0 引 言

與當(dāng)初發(fā)展Internet的目標一樣，目前行業(yè)需要構(gòu)建連接各種云的云計算環(huán)境，即“云際云”，可以表示為Inter-cloud或Cloud of clouds。云際云是由眾多公有云、私有云以及各企業(yè)混合云構(gòu)成的復(fù)合數(shù)據(jù)資源綜合平臺。該綜合平臺包含的資源比單純某一云平臺更加豐富，因此，高校教學(xué)基于云際云的學(xué)習(xí)模式比傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式覆蓋的學(xué)習(xí)內(nèi)容范圍更加廣泛，學(xué)習(xí)者的可用資源空間也更加廣闊。在大數(shù)據(jù)2.0時代，移動學(xué)習(xí)已成為云際云環(huán)境支持的一個最具有廣泛前景的典型應(yīng)用。在大數(shù)據(jù)1.0時代即大數(shù)據(jù)應(yīng)用初期，其強調(diào)的是數(shù)據(jù)的多元性，在數(shù)據(jù)應(yīng)用的有效性選擇方面不能高效地為用戶進行數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)選擇（僅僅限于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘方法，缺少大數(shù)據(jù)分析的技術(shù)手段）。隨著用戶應(yīng)用需求的增強和大數(shù)據(jù)技術(shù)的日益發(fā)展和成熟，我國漸漸步入了大數(shù)據(jù)2.0時代。在此階段，結(jié)合云際云平臺的同時，復(fù)合多樣的教學(xué)數(shù)據(jù)資源和基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析與知識推薦技術(shù)，可以為高校教育的實體對象（教師和學(xué)生）提供更有效、更有針對性的教學(xué)資源。教學(xué)框架由若干個教學(xué)過程構(gòu)成，教學(xué)過程是教學(xué)環(huán)節(jié)的核心組成部件，是影響高校教學(xué)質(zhì)量的重要因素。眾多高校已進行了大量的教學(xué)改革，但目前主要體現(xiàn)在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

1 翻轉(zhuǎn)課堂分類

學(xué)習(xí)者依托手持設(shè)備隨時隨地學(xué)習(xí)知識的模式稱為移動學(xué)習(xí)。移動學(xué)習(xí)的必要條件有兩個：首先要有充足的、帶有評價機制的學(xué)習(xí)資源可供選擇，其次要有適于用戶的學(xué)習(xí)設(shè)備。現(xiàn)在云計算、云際云以及大數(shù)據(jù)技術(shù)都發(fā)展得如火如荼，為學(xué)習(xí)資源的整合、分類與選擇提供了技術(shù)保障；另外，平板設(shè)備、智能手機等多樣化移動設(shè)備的普及以及4G、5G技術(shù)的發(fā)展為移動學(xué)習(xí)提供了支撐條件。因此，移動學(xué)習(xí)已經(jīng)成為目前比較容易實現(xiàn)的一種學(xué)習(xí)途徑。在翻轉(zhuǎn)教學(xué)過程中可以基于移動學(xué)習(xí)為學(xué)生提供充分的知識獲取途徑。根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂是否基于云平臺完成學(xué)習(xí)過程、是否基于移動學(xué)習(xí)針對性地完成知識點的有效學(xué)習(xí)，可把翻轉(zhuǎn)課堂分為第一代翻轉(zhuǎn)課堂和第二代翻轉(zhuǎn)課堂。

第一代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)遵循3個基本過程：首先，由教師制作一定數(shù)量的教學(xué)視頻（教師課前準備好且根據(jù)教學(xué)內(nèi)容布置給學(xué)生）；然后，由學(xué)生課下（線下）根據(jù)自己的需求自主學(xué)習(xí)；最后，學(xué)生在課堂上提出問題，教師針對性地回答問題，進行師生探討[1]。其不足在于，教師制作的視頻材料仍然受限于本身教學(xué)水平和認知水平，因此在一定程度上固定了學(xué)生的思維。當(dāng)今云際云和大數(shù)據(jù)2.0時代，數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)資源極其豐富，學(xué)習(xí)者不再受限于教師的視頻材料，可以根據(jù)大數(shù)據(jù)對某知識點學(xué)習(xí)視頻的推薦機制，采集云際云平臺中的教學(xué)資源，這樣可以避免第一代翻轉(zhuǎn)課堂的弊端，有序地開展第二代翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。

第二代翻轉(zhuǎn)課堂完全借助大數(shù)據(jù)平臺推薦的教學(xué)數(shù)據(jù)資源（一部分是教師自制的視頻，大部分是網(wǎng)絡(luò)資源），借助各種移動設(shè)備隨時隨地進行移動學(xué)習(xí)。在第一階段，學(xué)生不再受制于教師的知識水平，從而促進學(xué)生思維的進一步發(fā)散。在第二代翻轉(zhuǎn)課堂中，教師無需提供學(xué)習(xí)資源，第一階段完全由學(xué)生根據(jù)教師布置的知識點完成自我學(xué)習(xí)。這樣，一方面解放了教師，教師可以投入更多的時間研究學(xué)生學(xué)習(xí)過程中可能出現(xiàn)的狀況，另一方面可以鍛煉學(xué)生自我甄別資源和自我學(xué)習(xí)的能力[1]，這是和第一代翻轉(zhuǎn)課堂截然不同的鍛煉方式和學(xué)習(xí)方法。第二代翻轉(zhuǎn)課堂的第一階段融入了云平臺、大數(shù)據(jù)和移動學(xué)習(xí)，更好地促進了學(xué)生的思維提升和知識的掌握。第二代翻轉(zhuǎn)課堂是強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)思維提升的教學(xué)模式，對于提升學(xué)生綜合素質(zhì)提供了強有力的手段，和傳統(tǒng)教學(xué)以及第一代翻轉(zhuǎn)課堂相比，在教學(xué)模式上具有本質(zhì)的區(qū)別。

2 開展第二代翻轉(zhuǎn)課堂的意義

大數(shù)據(jù)2.0時代，基于移動學(xué)習(xí)方式的第二代翻轉(zhuǎn)課堂，不但可以為學(xué)生提供更豐富的教學(xué)資源，還可以增加更多師生教學(xué)過程的交互，可以說云際云+大數(shù)據(jù)2.0的時代背景可以為基于移動學(xué)習(xí)的第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革提供最大化的資源和環(huán)境支持，為第二代翻轉(zhuǎn)課堂的實施提供了堅實穩(wěn)定的基礎(chǔ)。從本質(zhì)上來說，第二代翻轉(zhuǎn)課堂強調(diào)的是教學(xué)過程的框架布局，是對傳統(tǒng)教與學(xué)的一次變革[1]。第二代翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)以大數(shù)據(jù)環(huán)境為基礎(chǔ)，教學(xué)過程重點關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，強調(diào)學(xué)生對新知識的理解與運用[1]。從本質(zhì)上看，第二代翻轉(zhuǎn)課堂不同于第一代翻轉(zhuǎn)課堂簡單地顛倒教與學(xué)的順序，而是深度融合云平臺的資源優(yōu)勢和大數(shù)據(jù)分析推薦技術(shù)的復(fù)合型教學(xué)模式。該模式的突出特點是全過程強調(diào)以學(xué)生為中心的教學(xué)思想，教師在教學(xué)過程中起到輔助作用，學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為主動學(xué)習(xí)[2]。

近年來很多教學(xué)單位進行了教學(xué)模式改革，第一代翻轉(zhuǎn)課堂就是其中一種流行的教學(xué)改革方式。第一代翻轉(zhuǎn)課堂的主要過程由兩部分構(gòu)成：第一，教師課前指定部分視頻，學(xué)生課前自學(xué)；第二，課堂上教師根據(jù)學(xué)生的問題分組，進行課堂討論和答疑[3]。在一定程度上，第一代翻轉(zhuǎn)課堂取得了一定的成果，但從以往第一代翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式來看，大部分實踐者僅簡單地顛倒教與學(xué)的順序，并不能從根本上解決學(xué)生思維模式的鍛煉問題。為了改進教學(xué)手段和提高教學(xué)效果，近年來，高校教師以及部分科研機構(gòu)對第一代翻轉(zhuǎn)課堂的過程與效果進行了充分的分析[1]，發(fā)現(xiàn)了以下不足。

第一，在教學(xué)過程中不能有效區(qū)別學(xué)生之間的個體差異，學(xué)生學(xué)習(xí)的視頻內(nèi)容與教師傳統(tǒng)課堂的內(nèi)容基本相同，區(qū)別僅在于一個線上講解一個線下講授。

第二，第一代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中尤其關(guān)注以學(xué)生為中心的理念，學(xué)生課外主要通過網(wǎng)絡(luò)資源自主學(xué)習(xí)，無法保證學(xué)生達到要求，很難實現(xiàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中提供實時幫助[1]。

第三，教學(xué)視頻的制作需要一定的技術(shù)水平，但大部分教師缺少專業(yè)的視頻制作技術(shù)，視頻的質(zhì)量難以保障，不利于學(xué)生的知識獲取。由于沒有融入云平臺和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，在學(xué)生自學(xué)相關(guān)知識點的時候不能準確定位，更加浪費學(xué)習(xí)時間。

第四，被動學(xué)習(xí)是我國學(xué)生的固化學(xué)習(xí)方式，對第一代翻轉(zhuǎn)課堂變革十分不利[2]。

第五，第一代翻轉(zhuǎn)課堂一般僅翻轉(zhuǎn)了教學(xué)過程中教和學(xué)的時間階段，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不能有效辨別學(xué)習(xí)對象對內(nèi)容吸收的有效度。如果長期處于此種狀態(tài)，很難使學(xué)生在課下學(xué)習(xí)中最大限度地汲取應(yīng)該學(xué)習(xí)的內(nèi)容，教師在課堂中也不能針對性地和學(xué)生進行互動和交流。

根據(jù)上述分析可知，第一代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生在課堂前自發(fā)學(xué)習(xí)的過程中缺少有效的推薦準則，同時由于沒有有效利用移動學(xué)習(xí)方式，導(dǎo)致課前的學(xué)習(xí)效果不佳，從而在和教師進行交流的過程中無所適從，不僅沒有提高教學(xué)效果，反而在一定程度上降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。第一代翻轉(zhuǎn)課堂過多地把知識的掌握放在課前學(xué)生的自我學(xué)習(xí)階段，過分依賴學(xué)生，導(dǎo)致課堂那部分的教師力量弱化，不利于學(xué)生對知識的進一步理解和升華[10]。

基于云平臺和大數(shù)據(jù)的移動學(xué)習(xí)模式（通過各種設(shè)備，例如手機、平板等）極大地滿足了學(xué)習(xí)者的個性化需求，在改善課堂交互和分享過程中極大地提升了學(xué)生的興趣、促進了知識的深化。結(jié)合云際云+大數(shù)據(jù)2.0背景提出的基于移動學(xué)習(xí)的第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有很強的時代性和必要性。第二代翻轉(zhuǎn)課堂在引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)、自我創(chuàng)新能力方面開拓了一種新的高校教學(xué)模式?；谝苿訉W(xué)習(xí)的第二代翻轉(zhuǎn)課堂模式對推進信息化課堂建設(shè)也有重大的意義。

3 第二代翻轉(zhuǎn)課堂的前提條件與教學(xué)模式

第二代翻轉(zhuǎn)課堂是一種借助外部資源的教學(xué)過程。例如，在學(xué)生學(xué)習(xí)資源有效性供給方面，從耶魯公開課、可汗學(xué)院微視頻、麻省理工學(xué)院的開放課件運動開始，大量優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源不斷涌現(xiàn)。這一系列優(yōu)秀視頻為第一代和第二代翻轉(zhuǎn)課堂的開展提供了有效的資源支持[4]。這些資源在教師進行教學(xué)的過程中，可為教師所用，但如何區(qū)分現(xiàn)有教學(xué)資源的可用度已成為翻轉(zhuǎn)課堂執(zhí)行過程中的一個重中之重。如果學(xué)生在進行知識學(xué)習(xí)前沒有有效的學(xué)習(xí)對象，那么就很容易造成時間的浪費，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率的降低。

3.1 第二代翻轉(zhuǎn)課堂的前提條件

當(dāng)今以云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等為核心的大數(shù)據(jù)技術(shù)，在知識的生產(chǎn)、傳遞、運用等方面給學(xué)生和教師提供了便利條件，尤其是云計算歷經(jīng)了多年發(fā)展后，其技術(shù)已相當(dāng)成熟。云計算和大數(shù)據(jù)的有機結(jié)合，形成了一個可以容納極大可用教學(xué)資源的綜合可分析數(shù)據(jù)資源平臺。學(xué)生在學(xué)習(xí)某些知識點之前可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)推薦最優(yōu)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，避免走彎路，這是提出第二代翻轉(zhuǎn)課堂的前提條件。目前，大部分機構(gòu)僅停留在第一代翻轉(zhuǎn)課堂模式，教師以及學(xué)生的觀念還沒跳出傳統(tǒng)模式和第一代翻轉(zhuǎn)課堂模式。因此，第二代翻轉(zhuǎn)課堂具有極大的挑戰(zhàn)性，也具有很大的優(yōu)越性。

3.2 第二代翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式

在教學(xué)方式方面，移動學(xué)習(xí)模式與第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式深度融合。學(xué)生在進行第二代翻轉(zhuǎn)課堂時，可以借助移動學(xué)習(xí)方式，有效利用碎片時間，更有利于學(xué)習(xí)目標的迅速實現(xiàn)[5]。云平臺的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)具有管理、輔助、交流協(xié)作等功能，借助計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以促進第二代翻轉(zhuǎn)課堂的高效實施[6]。

在技術(shù)手段上，對學(xué)生而言，大數(shù)據(jù)是有效的知識載體，但與傳統(tǒng)的書本相比，此載體在存儲的容量、方式等方面存在著天壤之別[7]。大數(shù)據(jù)1.0時代知識內(nèi)容的復(fù)雜性和混亂性使學(xué)生對知識的掌握無從下手，大大降低了大數(shù)據(jù)被有效利用的程度[8-9]，這就需要數(shù)據(jù)分析技術(shù)提供精準的數(shù)據(jù)內(nèi)容。就高校教育而言，就是要從大數(shù)據(jù)中獲取精準的教育數(shù)據(jù)分類和評價。因此，第一代翻轉(zhuǎn)課堂出現(xiàn)的問題，在第二代翻轉(zhuǎn)課堂中被完全解決。第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式主要框架流程見圖1。

圖1 第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式主要框架流程圖

第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的主要過程包含以下幾部分。

（1）云際云+大數(shù)據(jù)2.0綜合教學(xué)資源的選擇與構(gòu)建，結(jié)合大數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)推薦機制對知識點進行分類，按照不同的類別進行單項排名，再根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的偏好給出推薦的學(xué)習(xí)視頻序列。

（2）針對資源平臺推薦的可供學(xué)習(xí)的內(nèi)容，學(xué)生隨時利用移動設(shè)備進行學(xué)習(xí)，積極思考，提出問題，這樣學(xué)生的思維能力和自我創(chuàng)新能力都會得到一定的提升。

（3）教師只需要給出知識點信息，無需自己制作視頻資料，大大降低了工作量，從而可以利用空余時間積極思考學(xué)生有可能提出哪些問題，并針對這些問題進行深入剖析。當(dāng)然，（2）和（3）是同步進行的，只是執(zhí)行的主體對象不同。

（4）學(xué)生和教師在約定時間進行圓桌討論，學(xué)生拋出問題，教師和學(xué)生各抒己見，加深知識掌握的同時碰撞出創(chuàng)新的花火，這樣進一步提升了學(xué)生的參與度，也進一步提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，加深了與教師的情感交流。

目前，學(xué)術(shù)界對于利用云際云+大數(shù)據(jù)2.0技術(shù)并結(jié)合移動學(xué)習(xí)工具開展翻轉(zhuǎn)課堂的研究較少。筆者在計算機圖形學(xué)課程中利用云平臺和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)開展第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐。課堂實踐證明文中提出的第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)成效顯著，為廣泛開展信息化教學(xué)提供了一種新的教學(xué)模式。

3.3 第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的一點不足

作為一種新型的教學(xué)模式，第二代翻轉(zhuǎn)課堂的順利開展依托于教師與學(xué)生對于此教學(xué)模式的統(tǒng)一認知，但由于教師與學(xué)生是教學(xué)過程中的兩個不同主體，對于同一事物的認知肯定存在偏差，這個偏差有可能影響第二代翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果。另外，第二代翻轉(zhuǎn)課堂對教學(xué)雙方的硬件水平有一定的要求。但就目前主流的教學(xué)環(huán)境而言，上述問題都是可以克服的。

4 結(jié) 語

第二代翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念強調(diào)的是如何轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)搭建一個好的交互平臺。這種教學(xué)理念必然會促進傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的本質(zhì)變革。總之，第二代翻轉(zhuǎn)課堂借助現(xiàn)有的云資源和大數(shù)據(jù)技術(shù)，將教學(xué)任務(wù)中最容易的部分即知識的傳遞移到課堂外，讓學(xué)生基于移動設(shè)備和移動網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)，充分利用課堂上教師和學(xué)生之間、學(xué)生和學(xué)生之間的互動，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生問題解決、創(chuàng)造性思維、高水平推理和批判性思維能力等教育目標。