可視化教學(xué)手段在信息類基礎(chǔ)課程教學(xué)中的改革與實(shí)踐

韓丹　闞繼承

摘? ?要：在教學(xué)中，使用信息技術(shù)被認(rèn)為是一種有效的教學(xué)方法。然而，它在教育環(huán)境中的可行性和有效性往往被忽視。文章對(duì)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”課程進(jìn)行了可視化教學(xué)設(shè)計(jì)，將信息技術(shù)和翻轉(zhuǎn)課堂方法應(yīng)用于傳統(tǒng)的課時(shí)安排中，并對(duì)其可行性和有效性進(jìn)行了探討。2018年秋季學(xué)期，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)為二年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)了“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”課程。文章通過(guò)網(wǎng)易云提供在線講座，將指定的閱讀材料作為課前材料，并以小組討論和交流活動(dòng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)授課，進(jìn)行了課程前和課程后的調(diào)查，以考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。還分析了考試前的成績(jī)和期末考試成績(jī)，以便進(jìn)行定量比較。143名學(xué)生中有97名順利完成了這門(mén)課程。大多數(shù)學(xué)生使用網(wǎng)上講座，但沒(méi)有使用閱讀材料。缺乏時(shí)間是人們最常提到的導(dǎo)致準(zhǔn)備不足的原因。研究者觀察到，在課程結(jié)束時(shí)，在準(zhǔn)備、參與和有效性方面有所改善，而滿意度的變化不清楚。學(xué)生對(duì)課程相關(guān)性和難度的感知對(duì)考試前的結(jié)果有預(yù)測(cè)作用，但準(zhǔn)備和材料長(zhǎng)度的影響不顯著。

關(guān)鍵詞：可視化;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò);信息技術(shù)

1? ? 翻轉(zhuǎn)教室理念提出的背景介紹

IT教育研究強(qiáng)調(diào)了以能力為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐技能的發(fā)展，為網(wǎng)絡(luò)管理員提供更多的機(jī)會(huì)。培養(yǎng)學(xué)生成為網(wǎng)絡(luò)管理員的成長(zhǎng)時(shí)間表是不靈活的，而要傳授的專業(yè)知識(shí)也在不斷增加。在這種情況下，合作或互動(dòng)的課程形式，例如基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)，可以為更有效地利用時(shí)間提供機(jī)會(huì)。基于信息技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂模式就是替代方案之一。教師在網(wǎng)上提供所有必要的課堂材料，包括在線講座錄像，并允許學(xué)生按照自己的時(shí)間表學(xué)習(xí)。在上課時(shí)間，傳統(tǒng)的授課被互動(dòng)式課程所取代，如小組討論、演示和回答學(xué)生與教師之間的問(wèn)題。

翻轉(zhuǎn)教室的理念很有吸引力，因?yàn)樗苡行У乩糜邢薜臅r(shí)間并促進(jìn)互動(dòng)，以提高學(xué)習(xí)效果。為此，高等院校開(kāi)始在具體情況下對(duì)翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)方法的可行性進(jìn)行評(píng)估，然而，海南大部分高職院校的現(xiàn)狀是：（1）對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的信任度較低。（2）大多數(shù)教師仍然喜歡傳統(tǒng)的授課形式。（3）教育資源有限，信息化技術(shù)使用不熟練。因此，本研究的目的是檢驗(yàn)翻轉(zhuǎn)課堂模式在傳統(tǒng)課堂課程背景下的可行性。

2? ? 參與研究人員

流行病學(xué)實(shí)踐是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)二年級(jí)學(xué)生的必修課。每周兩次的課程，一次課2學(xué)時(shí)，在2018年秋季學(xué)期持續(xù)16周。

2.1? 研究參加者

在第一節(jié)課之前，學(xué)生們被告知翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)方法將在課程中實(shí)施以及將在課程前和課程后進(jìn)行一次調(diào)查，以評(píng)估他們對(duì)課程的看法和滿意度，但參與調(diào)查完全是自愿的。課堂活動(dòng)，如小組討論，學(xué)生被隨機(jī)分為10個(gè)小組中的一個(gè)，每個(gè)小組12名學(xué)生。

在最初注冊(cè)的120名學(xué)生中，有2名學(xué)生退出了間隔年，21名學(xué)生拒絕參加課程調(diào)查。最后收集的數(shù)據(jù)來(lái)自97名學(xué)生（男65人，女32人;平均年齡22.4歲）。

2.2? 導(dǎo)師

參與教學(xué)改革的5名工作人員作為導(dǎo)師進(jìn)行該課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)評(píng)估，該團(tuán)隊(duì)有教授1名，高級(jí)工程師1名，副教授1名，系主任1名，輔導(dǎo)員1名。每一位導(dǎo)師被要求組織1～2節(jié)課，并準(zhǔn)備相應(yīng)的課程材料，如在線講座。他們還被指派為2～3個(gè)小組的主管，以促進(jìn)小組討論或幫助學(xué)生保持正常的課后延續(xù)學(xué)習(xí)。

3? ? 可視化課程資料

3.1? 課堂資料

教師為每一堂課提供了個(gè)案研究，作為課堂材料。每個(gè)工程實(shí)例都是從對(duì)實(shí)際企業(yè)工作案例事件的簡(jiǎn)要描述開(kāi)始的，接著是5～8個(gè)分步驟的問(wèn)題，邏輯上是用來(lái)解釋學(xué)習(xí)者如何處理某些網(wǎng)絡(luò)工程中的問(wèn)題。學(xué)生們被鼓勵(lì)通過(guò)積極的小組討論或在線搜索來(lái)管理這些問(wèn)題，這是基于他們從課前材料中學(xué)到的。在此期間，導(dǎo)師也積極地輪流參與到指定的小組中，以確定學(xué)生是否有任何困難，回答他們的問(wèn)題，并在必要時(shí)提供詳細(xì)的解釋。在每堂課結(jié)束時(shí)，學(xué)生們根據(jù)小組討論總結(jié)了案例研究的結(jié)果，簡(jiǎn)短地介紹自己的工作，導(dǎo)師提供反饋。最后，學(xué)生們就案例研究提交了一份簡(jiǎn)短的小組報(bào)告，如圖1所示。

3.2? 預(yù)測(cè)試

輔導(dǎo)員通過(guò)不斷提醒學(xué)生在課前完成學(xué)習(xí)活動(dòng)，激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。為此，導(dǎo)師們提出簡(jiǎn)單的問(wèn)題，重點(diǎn)放在課前教材的內(nèi)容上，在指定的課程中進(jìn)行8道選擇題的預(yù)測(cè)試，測(cè)試的主要目的是幫助學(xué)生做好準(zhǔn)備，而不是給他們打分。在每堂課開(kāi)始的時(shí)候，學(xué)生們進(jìn)行了10 min的預(yù)測(cè)試。在此期間不允許進(jìn)行小組討論或提問(wèn)。

3.3? 信息化資料

課前材料，包括在線講座和指定的閱讀材料，事先提供給學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。網(wǎng)上講座是在三亞理工職業(yè)學(xué)院的“保護(hù)傘工作室”的服務(wù)器上廣播的，該服務(wù)器配備了專業(yè)的音頻、視頻記錄系統(tǒng)和內(nèi)容編輯軟件。為確保學(xué)生在網(wǎng)上講座期間的注意力集中，教師制作的是一個(gè)知識(shí)點(diǎn)5～8 min的微課。所有注冊(cè)的大學(xué)學(xué)生都可以接觸。為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解，還提供了從相關(guān)教科書(shū)或研究文章中挑選的閱讀材料。課程手冊(cè)包括在線講座和閱讀材料的講義，在課程開(kāi)始前一周分發(fā)給學(xué)生。

4? ? 教學(xué)改革分析

“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”課程的結(jié)構(gòu)的5個(gè)項(xiàng)目中，課前材料包括微課視頻和指定的閱讀材料，根據(jù)相應(yīng)的題目準(zhǔn)備了預(yù)測(cè)試。第4節(jié)的微課按篇幅分為兩部分，沒(méi)有分配額外的閱讀材料。前3次微課視頻的觀看率由18.3%上升至103%。這表明一些學(xué)生不止一次地看了這堂課。

對(duì)在線微課或指定閱讀資料準(zhǔn)備不足的學(xué)生表示，他們沒(méi)有足夠的時(shí)間提前學(xué)習(xí)這些材料[分別為30人（73%）和106人（37%）]。25名（18%）沒(méi)有準(zhǔn)備好的學(xué)生提到，他們不知道自己應(yīng)該事先學(xué)習(xí)指定的閱讀材料。學(xué)生們至少試著學(xué)習(xí)課前材料，但沒(méi)有完成這些材料，他們以缺乏時(shí)間為借口。結(jié)果表明，在閱讀材料的學(xué)習(xí)中，這種困難尤為明顯，89%（51人）的學(xué)生經(jīng)歷過(guò)同樣的問(wèn)題。同時(shí)，71%（5人）的學(xué)生認(rèn)為第一次理解所有的課程內(nèi)容是很有挑戰(zhàn)性的。

在線講座和指定閱讀材料的一致性和難度與學(xué)習(xí)結(jié)果有顯著的相關(guān)性。盡管許多學(xué)生認(rèn)為缺乏時(shí)間是有效、獨(dú)立學(xué)習(xí)的障礙，但長(zhǎng)時(shí)間的在線講座對(duì)更好的學(xué)習(xí)效果有顯著的預(yù)測(cè)作用。

研究結(jié)果表明，網(wǎng)絡(luò)微課視頻對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有很大的幫助。相當(dāng)大比例的學(xué)生在上課前觀看了網(wǎng)絡(luò)微課視頻，這與以前的研究是一致的。一種積極的解釋是，課程教材組織得很好，所以學(xué)生成績(jī)的提高不能用單一的因素來(lái)解釋。然而，更有可能的解釋是，僅提供提高學(xué)習(xí)成績(jī)的材料可能對(duì)學(xué)生的要求太高了。研究者現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，在各種課外材料的幫助下，使專業(yè)課程更加有效的方法各不相同。幸運(yùn)的是，學(xué)生們對(duì)數(shù)字學(xué)習(xí)工具也非常熟悉，并對(duì)采用這種學(xué)習(xí)方式積極接受許多不同的研究材料可以很容易地檢索和分發(fā)。

在既定的教學(xué)規(guī)則和原則的基礎(chǔ)上，要注重制作更有組織、更相關(guān)的課前教材。教師應(yīng)該首先關(guān)注學(xué)生能夠處理的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而不是教師自己想要傳達(dá)的內(nèi)容。在尋求這種教學(xué)平衡時(shí)，學(xué)生對(duì)課前教材的一致性和難度的看法可能會(huì)提供有關(guān)可能學(xué)習(xí)結(jié)果的線索。

研究者比較了考試前和期末考試成績(jī)的總結(jié)，以評(píng)價(jià)可視化教學(xué)的定量效果。為了盡量減少小組自習(xí)室的不相關(guān)影響，學(xué)生們可以和其他人討論他們的答案，在最后兩節(jié)課中準(zhǔn)備了個(gè)性化的試卷。還在期末考試中重復(fù)了幾個(gè)試題，以評(píng)估學(xué)習(xí)結(jié)果。然而，在課程結(jié)束時(shí)，并沒(méi)有觀察到學(xué)生成績(jī)的顯著改善或下降，與類似情況下的學(xué)習(xí)效果一致。有限的研究表明，改變傳統(tǒng)課程的數(shù)量結(jié)果有所改善，這與本文研究有著不同的背景，因?yàn)檫@些研究已經(jīng)有足夠?qū)I(yè)知識(shí)背景。為了證實(shí)翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)模式在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教育中的定量有效性，需要在不同的環(huán)境下進(jìn)行進(jìn)一步的研究，如課后重復(fù)測(cè)試和整個(gè)過(guò)程中的重復(fù)測(cè)試，以及使用相同的課程材料和評(píng)估工具對(duì)翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)模式和傳統(tǒng)方法進(jìn)行隨機(jī)比較。

雖然沒(méi)有規(guī)定的規(guī)則，但建議翻轉(zhuǎn)的教室完全翻轉(zhuǎn)課堂，因此不包括課堂講課。在類似的背景下，對(duì)新方法完美無(wú)瑕的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)注可能相對(duì)削弱了研究者對(duì)課堂活動(dòng)的關(guān)注。雖然沒(méi)有關(guān)于在課堂上應(yīng)該做什么或?qū)熆梢愿深A(yù)多少的基本規(guī)則。可以通過(guò)在課堂上混合課前作業(yè)，或者調(diào)整導(dǎo)師角色的方式，從被動(dòng)回答問(wèn)題到積極鼓勵(lì)學(xué)生，給予他們更多的靈活性。

研究應(yīng)該考慮到一些局限性，由于主要目的是實(shí)施一個(gè)新的系統(tǒng)，研究者采用了以往研究中的調(diào)查項(xiàng)目和領(lǐng)域。

總之，研究支持翻轉(zhuǎn)課堂模式的可行性，在傳統(tǒng)的、嚴(yán)格的本科醫(yī)學(xué)課程，如學(xué)生準(zhǔn)備和參與的課程中也可應(yīng)用。然而，為了鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí)和取得更好的學(xué)習(xí)效果，研究者建議在實(shí)施一種新的教學(xué)方法的同時(shí)，考慮重組其他已有的課程組成部分。

5? ? 課后評(píng)估

小組報(bào)告在提交的當(dāng)天由一名導(dǎo)師進(jìn)行評(píng)估。這次評(píng)估的重點(diǎn)是檢查學(xué)生對(duì)關(guān)鍵概念和對(duì)常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)診斷的理解。每一次會(huì)議的補(bǔ)充意見(jiàn)以及關(guān)鍵問(wèn)題的最后摘要都被添加到報(bào)告中，并于同一天發(fā)回給學(xué)生。報(bào)告反饋由一名導(dǎo)師在整個(gè)課程中進(jìn)行管理，以確保對(duì)關(guān)鍵概念的及時(shí)反應(yīng)、一致性和統(tǒng)一解釋。在每堂課開(kāi)始的時(shí)候，學(xué)生們都會(huì)收到上一次考試的成績(jī)報(bào)告，以使他們保持在正常的軌道上。這份報(bào)告也是在附屬“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”課程期中考試后提出的。得分最低的學(xué)生被給予警告，建議他們更多地注意課堂材料。此外，對(duì)于尋求額外幫助或在獨(dú)立學(xué)習(xí)方面有困難的學(xué)生，導(dǎo)師應(yīng)針對(duì)他們的要求提供個(gè)性化的回復(fù)。

6? ? 結(jié)語(yǔ)

可視化教學(xué)設(shè)計(jì)有效性的研究從以下幾個(gè)方面入手。

（1）可行性：學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的態(tài)度，包括策略的制定以及他們針對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障問(wèn)題上的處理方法（知識(shí)回憶和面對(duì)新情景時(shí)提供理性預(yù)測(cè)）。

（2）數(shù)據(jù)支持：關(guān)于備課和上課的益處的假設(shè)得到了數(shù)據(jù)的支持。

（3）概念映射：通過(guò)課前錄音和課堂上的概念映射，他們對(duì)概念的參與幫助他們理解了這些概念（“讓你的頭腦明白事物是如何聯(lián)系在一起的”）。

教師運(yùn)用可視化教學(xué)手段教給學(xué)生知識(shí)并不等同學(xué)生掌握了知識(shí)，建立基于數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)體系，根據(jù)評(píng)價(jià)反饋調(diào)整教學(xué)，回到教學(xué)，形成一個(gè)良性的循環(huán)。

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