基于強(qiáng)交互式課件的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法

喻學(xué)才 陳健文 梁劍平

摘要：本文報(bào)道在二本院校計(jì)算機(jī)學(xué)院針對《算法設(shè)計(jì)與分析》實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的方案及退化回傳統(tǒng)單向授課課堂方式的原因和結(jié)果。本文提出強(qiáng)交互課件的概念及功能和作用，建議并分析實(shí)施強(qiáng)制性翻轉(zhuǎn)課堂的成本及預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：交互式課件;翻轉(zhuǎn)課堂;選課系統(tǒng);智慧教育

一、引言

翻轉(zhuǎn)課堂指將專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域中單向傳授的部分讓學(xué)生在課前自行學(xué)習(xí)，而將課堂時(shí)間用于進(jìn)一步發(fā)展布魯姆教育目標(biāo)中的高階能力。這些高階能力包括知識(shí)應(yīng)用、分析、綜合、評估及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等[1]。翻轉(zhuǎn)課堂是“以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心”教育理念的一種實(shí)踐形式。近年來，在線教育、移動(dòng)學(xué)習(xí)、MOOC、微課、混合式教學(xué)等互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式不斷涌現(xiàn)，為學(xué)習(xí)者增加了許多方便獲取的學(xué)習(xí)資源，也為實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂添加了更多可選擇的措施。一般說來，在線電子書、課程視頻、微課、MOOC可以在學(xué)生自行學(xué)習(xí)中被廣泛使用[2]。

近十年來，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在不同層次教學(xué)中的積極效用在國內(nèi)外教育類期刊中被廣泛報(bào)道。通常認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂能促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，能提高學(xué)習(xí)者的效率，能更好地進(jìn)行深層次學(xué)習(xí)。然而，翻轉(zhuǎn)課堂一定比傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式更好嗎？本文首先報(bào)道作者在某師范學(xué)院二本學(xué)生中實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂近一年的情況。然后提出在學(xué)生學(xué)習(xí)理解能力不強(qiáng)、學(xué)生動(dòng)手能力比較弱、缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)能力的情況下實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的方案。最后總結(jié)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的各種條件。

二、從“翻轉(zhuǎn)”回到“傳統(tǒng)”課堂的教學(xué)實(shí)踐

學(xué)無定法。每個(gè)學(xué)習(xí)者不完全一樣，甚至很不相同。有些記憶力好，有些則差。有些喜歡理工科，有些則喜歡文史哲。有些很自律，而大部分則難以持之以恒。目前，上至國家教育管理部門，下至有識(shí)之士，都希望互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能技術(shù)能在教育教學(xué)上應(yīng)用，以促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，降低教育教學(xué)成本，增加學(xué)習(xí)效率，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。同許多同行一樣，作者也對便利的在線教育資源和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式抱有較大的改善學(xué)生學(xué)習(xí)的期望。期望開展“以學(xué)生發(fā)展為中心”的教學(xué);期望互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)方式的個(gè)性化;期望學(xué)生能主動(dòng)學(xué)習(xí)，增強(qiáng)本領(lǐng)。2019年春季和秋季學(xué)期，作者在某師范學(xué)院計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生中執(zhí)教《算法設(shè)計(jì)與分析》這門課時(shí)實(shí)施了翻轉(zhuǎn)課堂。

（一）學(xué)情

選修作者《算法設(shè)計(jì)與分析》課程的學(xué)生總體上閱讀能力、記憶能力、理解分析能力、表達(dá)能力等比較差。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在前修課程《C語言程序設(shè)計(jì)》學(xué)習(xí)完成后，僅僅有10%左右的學(xué)生能寫簡單的遞歸調(diào)用程序，與在課堂上表現(xiàn)相一致。學(xué)生就業(yè)志向與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相差比較大。計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生整體上就業(yè)工程師類崗位，但大多數(shù)學(xué)生（85%左右）覺得研發(fā)崗位很難，希望當(dāng)公務(wù)員或者教師。這表明大多數(shù)學(xué)生遇到學(xué)習(xí)難題很容易放棄，妄想更容易的事情，缺乏繼續(xù)堅(jiān)持學(xué)習(xí)的勇氣。希望改善大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)勇氣、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果是我和同事們的夢想。

（二） 退化的實(shí)施方案

學(xué)習(xí)可以用多種感官進(jìn)行?？磿⒅v解、動(dòng)手操作演示或完成一個(gè)小項(xiàng)目、冥思苦想、自問自答或與別人交互式問答等。多感官學(xué)習(xí)可以幫助強(qiáng)化記憶力，加深理解等。

我們實(shí)施的翻轉(zhuǎn)課堂，要求學(xué)生上課前提交自行學(xué)習(xí)講解錄音。學(xué)生自行學(xué)習(xí)時(shí)，能理解的需要用自己語言講解出來。遇到理解困難的，則要用“是什么”、“為什么”、“如何”等疑問詞提出相應(yīng)的問題。我們鼓勵(lì)學(xué)生多提問題，尤其是有難度的問題。學(xué)生也可提交錄屏，講解代碼如何工作。還可以提交展示視頻，比如用撲克牌展示合并排序的工作過程等。錄音、視頻或錄屏旨在調(diào)動(dòng)學(xué)生采用多種感覺器官自主學(xué)習(xí)，也能作為區(qū)分學(xué)習(xí)者身份的材料。教師評判、記錄課堂前提交情況，并按權(quán)重計(jì)入期末總成績。

針對自主學(xué)習(xí)結(jié)果，課堂第一個(gè)十分鐘時(shí)間，由教師或?qū)W生重點(diǎn)講解共同難點(diǎn)?；蛘叱椴閷W(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)情況。如果多數(shù)人已經(jīng)完成淺層次的學(xué)習(xí)，則教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深層次學(xué)習(xí)。課后布置一些練習(xí)進(jìn)一步加強(qiáng)綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)。

根據(jù)提交結(jié)果統(tǒng)計(jì)，前半學(xué)期85%的學(xué)生能在上課前主動(dòng)提交，11%的學(xué)生經(jīng)督促后能提交;后半學(xué)期有所下降，55%左右的學(xué)生能主動(dòng)提交，35%左右的學(xué)生經(jīng)督促后提交。主動(dòng)學(xué)習(xí)的質(zhì)量方面，經(jīng)課堂抽查，極少有學(xué)生能講自主學(xué)習(xí)內(nèi)容講出來，僅僅約占5%;很多學(xué)生遇到嚴(yán)格的過程性、抽象符號(hào)化資料都有很強(qiáng)的畏難情緒，直接跳過，甚至連讀也不會(huì)讀的，約占80%;很少有學(xué)生能按要求采用自問自答的形式進(jìn)行自主學(xué)習(xí)提交錄音的（要求采用自問自答的目的是防止大部分學(xué)生照著資料讀），不到10%。

由于自主學(xué)習(xí)效果整體上很差，課堂只能退化到傳統(tǒng)單向知識(shí)傳授為主的方式進(jìn)行。從作業(yè)結(jié)果看，傳統(tǒng)課堂的效果也不比實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的效果更好。能針對問題請教老師的、能交上作業(yè)的僅僅不到5%。這很可能跟《算法設(shè)計(jì)與分析》這門課的內(nèi)容對學(xué)生們很難有關(guān)。

三、 強(qiáng)交互式課件

課件通常指一門課程學(xué)習(xí)資料的集合，常表現(xiàn)為PPT。交互式課件指利用腳本程序或者宏在課件合適的地方設(shè)置簡單的測試題或者呈現(xiàn)方式的動(dòng)畫。另外一種是H5課件，利用html5、css和JavaScript制作或者在現(xiàn)有的PPT基礎(chǔ)上制作交互性功能更強(qiáng)的課件。以MOOC為典型代表的交互式課件、在線課程等實(shí)踐表明，耗費(fèi)大量人力物力制作的課程資源，未能按人們預(yù)期那樣對學(xué)習(xí)帶來變革。

強(qiáng)交互式課件指一種將個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)要求、簡單測試等進(jìn)行編碼的軟件。除MOOC課程的功能外，個(gè)性化的學(xué)習(xí)過程控制和選人工課堂課的條件控制功能是其鮮明特征。強(qiáng)交互式課件通常在學(xué)校或者培訓(xùn)機(jī)構(gòu)等環(huán)境下使用，學(xué)生選擇人工課堂課前，必須通過課件學(xué)習(xí)并且達(dá)到規(guī)定的水平才具備選課資格。教師不用開一門課，而是不斷地主持最擅長的一節(jié)課或者幾節(jié)課。課堂授課內(nèi)容為強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)內(nèi)容或者綜合應(yīng)用學(xué)生們所需知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深層次學(xué)習(xí)。

強(qiáng)交互式課件除了使用機(jī)構(gòu)一定程度的強(qiáng)制性外，還指課件作為軟件有較強(qiáng)的自然交互功能。一是根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)效果和進(jìn)度，個(gè)性化地呈現(xiàn)學(xué)習(xí)資源和測試題。二是根據(jù)學(xué)員的學(xué)習(xí)習(xí)慣，個(gè)性化地呈現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的適當(dāng)媒體。學(xué)習(xí)資源媒體包括動(dòng)畫、文本、語音和視頻。三是強(qiáng)交互式課件支持像人類老師和學(xué)生一樣的自然問答，探討。第四，甚至支持AR或VR侵入式場景，學(xué)生感覺不出虛擬老師或真實(shí)老師的區(qū)別。也就是說，強(qiáng)交互式課件也是人工智能的，是智慧教育的基礎(chǔ)。

四、強(qiáng)制性翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法

強(qiáng)制性翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法指采用強(qiáng)交互式課件實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過程和方法。據(jù)在線教育和MOOC課程學(xué)習(xí)效果研究報(bào)道，能堅(jiān)持學(xué)完在線課程的人不足5%[3]。這樣的數(shù)據(jù)很可能大大低于人們的預(yù)期。但是如果學(xué)員的學(xué)?；蛘邌挝粡?qiáng)制性要求學(xué)習(xí)，則結(jié)課率能大幅度提高至50%左右。這說明沒有強(qiáng)制性要求的學(xué)習(xí)對大多數(shù)人是極難堅(jiān)持的，也說明了在互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)資源非常便利獲取的條件下，學(xué)校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)仍然存在的價(jià)值。這種價(jià)值就是為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)能進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí)的環(huán)境。

學(xué)校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在教育教學(xué)過程中采用任何技術(shù)的考量很可能包括降本、增效、提質(zhì)三個(gè)方面。三個(gè)方面能全部有顯著效果，采用這種技術(shù)應(yīng)該不會(huì)有任何阻礙。采用新技術(shù)本身是需要成本的，只有在一定條件下才可行。好在作者所教學(xué)生人人有手機(jī)電腦，能上網(wǎng)。作者本人對信息技術(shù)、人工智能原理和技術(shù)、以及產(chǎn)品較為熟悉。從學(xué)生和教師來看，實(shí)施強(qiáng)制性翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法幾乎不會(huì)給學(xué)校產(chǎn)生投入成本。從關(guān)于在線教育的研究結(jié)果看，有強(qiáng)制性要求，預(yù)期可以顯著改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果。學(xué)習(xí)效果短期可以從學(xué)生考研、競賽結(jié)果體現(xiàn);長期可以從畢業(yè)學(xué)生職業(yè)發(fā)展結(jié)果來體現(xiàn)。

采用強(qiáng)交互式課件實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法需要改變現(xiàn)行的教學(xué)及管理關(guān)系。如果在現(xiàn)有公立學(xué)校中實(shí)施，估計(jì)阻力非常巨大。培訓(xùn)機(jī)構(gòu)由于利潤驅(qū)動(dòng)及管理靈活，可能采用速度會(huì)快速很多。不管如何，改變現(xiàn)行教學(xué)教育系統(tǒng)都需要很長的時(shí)間，投入較大的精力，解決抵觸障礙。另一方面，強(qiáng)交互式課件仍需大量人力和時(shí)間研發(fā)。這很可能需要開源社區(qū)或者專業(yè)公司的大量努力。

五、結(jié)論和展望

本文介紹了在二本大學(xué)本科《算法設(shè)計(jì)與分析》課程實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的方案及翻轉(zhuǎn)課堂退化為傳統(tǒng)課堂的原因。原因很可能在于生源不太好的二本計(jì)算機(jī)學(xué)院學(xué)生的學(xué)習(xí)能力比較低，自主學(xué)習(xí)《算法設(shè)計(jì)與分析》很難理解，很難堅(jiān)持，使得自主學(xué)習(xí)階段難有效果。本文提出研發(fā)強(qiáng)交互式智能課件來部署強(qiáng)制性自主學(xué)習(xí)環(huán)境，可以幫助學(xué)校和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)降本增效提質(zhì)。但強(qiáng)交互式智能課件仍需大量研發(fā)工作，而且采用強(qiáng)交互式智能課件需要變革教學(xué)和管理關(guān)系，需要很多時(shí)間。盡管投入時(shí)間和精力成本會(huì)比較大，但這或許是學(xué)習(xí)變革的可行道路。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李珍. 翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)體驗(yàn)質(zhì)性研究[J]. 教育評論， 2017（12）：145-148.

作者簡介：

喻學(xué)才，（1975.12-），四川仁壽生人，男，漢族，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)博士，副教授，研究興趣為計(jì)算智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈和智慧教育。

梁劍平，（1987.6-），廣西玉林生人，女，漢族，計(jì)算機(jī)碩士，講師，研究興趣為模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、

通訊作者簡介：

陳健文，（1970.2-），臺(tái)灣省嘉義生人，男，漢族，計(jì)算機(jī)博士，助理教授，研究興趣為圖像處理、機(jī)器視覺、自然語言處理。

基金項(xiàng)目：

支撐項(xiàng)目編號(hào)：2019JGB314 （廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目）