基于雨課堂的混合教學模式應用研究
——以“數(shù)學建模實驗”課程為例

王三華，屈 泳，阮小軍

（南昌大學理學院，南昌330031）

0 引 言

教育信息化是指在教育領(lǐng)域全面深入地運用現(xiàn)代信息技術(shù)來促進教育改革與發(fā)展的過程，它具有數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和多媒體化等信息技術(shù)的鮮明特點［1］。教育部在“十三五教育信息化規(guī)劃”中提到了十三五期間全面提高教育質(zhì)量，促進高等教育公平，加快教育現(xiàn)代化的重要工作。這不僅是教育信息化的更高臺階，也是教育信息化發(fā)展的契機。隨著教育領(lǐng)域信息技術(shù)的大量運用，教育教學環(huán)境變化巨大［2］。信息技術(shù)與智能終端等組成的智慧型教育環(huán)境正在逐步替換傳統(tǒng)的課堂教學模式，教育資源也在不斷地整合完善，形成了校園、網(wǎng)絡、虛擬學習空間、立體化學習資源等多層次、全方位的立體教育系統(tǒng)。教育信息化也孕育出“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的混合教學新型教育模式，具有交互性強、平臺兼容、注重移動性等特點?，F(xiàn)今，學習者越來越青睞在線學習、移動學習等混合教學模式，混合教學模式能夠滿足學習者在分段學習中的需求，也能為傳統(tǒng)教學模式提供有力支持和補充。教育信息化不僅促進了學習方式的變革，同時也促進了教學模式、教學方法、教學資源、教學活動、教學管理等方面的改革，以適應社會發(fā)展。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，高等學校的大規(guī)模在線交互式教學課程諸如MOOC和微課等課程也在不斷地發(fā)展和推廣，在線教育市場規(guī)模展現(xiàn)飛速的發(fā)展勢頭下，傳統(tǒng)的課堂教學正在逐漸被混合教學所取代，混合教學模式已成為高等學校教育信息化發(fā)展過程中新的趨勢［3］。

1 混合教學與移動學習

1.1 混合教學

混合教學是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上進行學習的一種教學模式，它將網(wǎng)絡在線課程的教與學融入傳統(tǒng)課堂學習中，充分發(fā)揮教師在教學過程中的講授、指導和監(jiān)督作用［4］；以學生為學習的主體，有利于將學生的積極性、主動性與創(chuàng)造性的教學模式有機地融合到整個教學過程中?；旌辖虒W的目的是在教與學的過程中，利用傳統(tǒng)課堂教學與網(wǎng)絡在線教學各自的優(yōu)點，根據(jù)學科及學習者的特點，合理地篩選并分配全部教學要素，以期達到最佳的學習效果。混合教學具有幾個優(yōu)勢：①可以將新課程靈活方便地進行導入；②學習資源和內(nèi)容廣泛；③具有多樣和靈活的學習方式；④可以實現(xiàn)多樣化的課堂教學方式?；旌辖虒W結(jié)合了傳統(tǒng)教學方法和網(wǎng)絡學習的優(yōu)點，充分發(fā)揮了教師的引導作用，充分地展示了學生主動性和創(chuàng)造性的學習模式。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”概念的深化和信息技術(shù)的更新與發(fā)展，混合教學在學習資源、學習環(huán)境、學習空間、學習進程、學習效果等各方面都得到了較為顯著的發(fā)展，這些發(fā)展有力地支持了混合教學的開展和深入研究［5］。

1.2 移動學習

移動學習作為新型的學習模式，學習者通過移動智能終端（手機、平板電腦等）進行自主學習，移動學習打破了時間與空間對學習的限制，可以隨時隨地進行學習［6］。移動學習要求在學習過程中必須能夠完備地將知識內(nèi)容呈現(xiàn)出來，同時它還要求在學習過程中能夠?qū)崿F(xiàn)教師與學生之間的雙向互動。移動學習基于數(shù)字學習，借助互聯(lián)網(wǎng)及移動設備的便利性和及時性，實現(xiàn)了學習資源的便捷使用，讓學習者可以隨時隨地享受學習帶來的樂趣和進入到知識旅程中。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展更新，特別是4G網(wǎng)絡的普及和5G網(wǎng)絡的推出，移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)融入日常生活中，全新的學習模式之一的移動學習，也與學習的各個方面相互融合，必將受到學生的喜愛和青睞。

2 雨課堂

2.1 雨課堂簡介

雨課堂是由教育部在線教育研究中心研究和開發(fā)，清華大學在線教育辦公室與學堂在線聯(lián)合推出的一款智慧教學工具［7］。它致力于為傳統(tǒng)的課堂教學過程提供一個全新的支持平臺，這個平臺具有智能化、個性化和數(shù)據(jù)支持等功能。雨課堂基于日常廣泛使用的PowerPoint 和微信軟件，通過裝有PowerPoint 軟件并且可以上網(wǎng)的電腦及常用的智能手機，就將交互活動和課堂學習緊密地結(jié)合，它將復雜的計算機技術(shù)與教學場景有機地融合一體，創(chuàng)建了高效、智能的學習環(huán)境。很好地契合了“互聯(lián)網(wǎng)+”時代教育領(lǐng)域中混合教學與自主學習的需要。

2.2 雨課堂的特點

雨課堂具有功能全面、操作便捷的特性，其具有的主要功能有①可以構(gòu)建互動、靈活的教學課堂環(huán)境。教師可以使用微信端創(chuàng)建虛擬教學環(huán)境下的雨課堂教室。同時借助雨課堂可以進行多屏互動、彈幕討論、實時答題、課堂投票等互動操作，師生之間的互動學習貫穿了“課前、課內(nèi)、課后”的整個教學時間，讓學生全身心地沉浸到學習氛圍中。②雨課堂可以實現(xiàn)教學實時記錄。雨課堂記錄每位學生的學習過程和狀態(tài)，統(tǒng)計分析這些記錄的學習數(shù)據(jù)，得出學生學習的狀態(tài)和效果。教師可以很好地掌握學生的學習軌跡和學習狀態(tài)、量化學生的學習效果，為后續(xù)的教學過程與進度進行設計和研究，有針對性地進行輔導。③雨課堂支持異步學習和同步學習的雙通道學習過程。課前異步學習，將自我預習的主動權(quán)交給學生，讓每位學生根據(jù)自身情況有選擇地進行預習；同步學習在教師指導和輔助下，學生就某些重、難點問題共同開展深層次學習和研究。雨課堂不僅是教學在技術(shù)層面的改革與創(chuàng)新，更是以學生為本的全新教學理念的體現(xiàn)［8］。將雨課堂引入到混合教學中，有助于解決傳統(tǒng)課堂教學中存在的教學過程單一、教學方法簡單及教學效果不佳等問題，從而推動混合教學的發(fā)展和推廣。

雨課堂由手機、電腦和遠程服務器3 個部分構(gòu)成。教學過程中的主要服務是手機和計算機，遠程服務器主要用于系統(tǒng)運行的支持及對大量數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析和決策［9］。雨課堂通過在PPT 中插入小插件和微信小程序等方式，完全融入PPT 和微信客戶端中，在操作和控制上極其方便，同時提供微信教師端進行控制和監(jiān)督，具有易用及方便的功能特性。圖1 所示的就是雨課堂的功能。

3 雨課堂混合教學模式的設計

3.1 設計原則

圖1 雨課堂的功能

一門課程能否順利地開展和實施與教學設計有著緊密的聯(lián)系，因此在雨課堂混合式學習模式的設計上需要遵循一定的原則，根據(jù)混合教學模式的核心理念及雨課堂的功能，在設計中遵循如下原則：①以學生為教學之本，在教學設計上要以學生的發(fā)展作為教學的根本目標，在教學過程中要實現(xiàn)對每一個同學的關(guān)注，根據(jù)學生的學習能力進行分級教學，采用因人而異的多樣化、個性化的教學方法。在課堂上，教師組織學生展開多種形式的教學互動環(huán)節(jié)，讓學生之間相互促進，相互學習，實現(xiàn)學生共同發(fā)展和進步。在課后，教師將學習資料進行在線推送，方便學生及時復習。既提高了學生的學習效率，也培養(yǎng)學生自主復習的習慣。②多資源的歸集與整合，教學資源的多樣化無疑為教學提供了豐富的材料，但也對教師如何有效整合與利用這些資料帶來了新的挑戰(zhàn)。在雨教室混合教學模式的設計中，要充分利用雨課堂資源載體的功能特性，注重對教學資源的歸集和整合，以教學課件為主要載體，集成微課視頻、圖文信息、語音等多種教學資源，在突出針對知識點內(nèi)容的講解外，還需要包含習題、測試、調(diào)查投票等形式為學生提供完整、系統(tǒng)、高效的學習環(huán)境及教學資源，有效地進行自主學習。③即時評價與實時互動相結(jié)合，在混合教學模式中，學生的學習狀況應隨時得到觀察和監(jiān)測，教師對學生進行實時評價和監(jiān)督。在教學方法上要充分利用雨課堂提供的課堂彈幕、匿名反饋、即時檢測和教學課件同步等功能，進行隨堂知識測試并實時統(tǒng)計測試結(jié)果［10］。同時，也要堅持即時評價原則，使用科學評估規(guī)則和評估工具整合教師評估和學生自我評估結(jié)果。

3.2 雨課堂混合教學模式設計

依據(jù)雨課堂混合式學習模式設計原則，結(jié)合學生的移動學習影響因素、學習愛好及學習評價及檢測，建立了雨課堂下的混合教學模型，基于雨課堂的混合式學習模式的模型結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。

圖2 基于雨課堂的混合教學模式模型圖

整個混合教學模式從前端分析出發(fā)，分析了學生特點、學習環(huán)境、學習內(nèi)容和學習目標。再從課堂教學活動設計中，采用雨課堂和課堂教學設計上以混合式學習模式的特性出發(fā)，從課前、課中、課后3 個階段進行教學活動的設計和實施，結(jié)合網(wǎng)絡及線上線下的各種教學資源，形成全面覆蓋的雨課堂混合教學過程［11］。最后通過學生的評價與反饋，通過參加雨課堂學習學生的參與度、預習復習狀態(tài)、課堂檢測成績、課后作業(yè)完成情況等對雨課堂的教學進行更新與完善。其中前端分析包括①參與課程學習的學生分析，主要從學生對知識的認知、理解和掌握程度等幾方面進行分析。包括學生基本情況、學生對學習內(nèi)容的了解和掌握程度、學生的自主學習能力、學習意愿及學習習慣等。②學習目標分析，學習目標指的是學習者通過教學過程所能達到的狀態(tài)和結(jié)果。知識和技能、過程和方法、情感態(tài)度和價值觀3 個要素構(gòu)成了一個完整的教學目標。教學設計中的重要環(huán)節(jié)是明確的教學目標，它決定著教學的總體方向，它既是教學活動設計和教學資源選擇的主要依據(jù)。也是教學評估的重要依據(jù)，同時也是考核學生學習效果和教學計劃有效性的重要指標。③學習內(nèi)容分析，教學設計的前提是學習內(nèi)容分析，它是通過分析知識點的關(guān)系與內(nèi)在聯(lián)系，得出內(nèi)容的層次和結(jié)構(gòu)的過程，并以此為依據(jù)，在教學過程中采用適當?shù)膶W習計劃和學習步驟展開教學過程，學習內(nèi)容分析特別要注意知識點之間的層次和結(jié)構(gòu)關(guān)系。課堂教學活動設計從課前、課堂和課后3 個階段進行設計和實施，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)提供的各種網(wǎng)絡在線學習資源，充分發(fā)揮混合教學的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)課堂教學形成良性的互補［12］。學生評價與反饋通過移動學習和課堂學習兩個角度進行評價和信息反饋，貫穿整個混合教學過程，最終實現(xiàn)多元化評價和實時反饋。

4 雨課堂混合教學模式的應用案例

混合教學模式結(jié)合了傳統(tǒng)課堂教學與移動在線學習，逐步成為學校、公司、培訓行業(yè)首選的現(xiàn)代學習方式。通過在數(shù)學建模實驗課程中開展雨課堂的混合教學實踐，驗證了雨課堂實現(xiàn)混合教學的應用效果。通過在此門課程中運用雨課堂進行混合教學模式，來驗證混合教學方式能否將造成課堂上學生的“低頭率”現(xiàn)象的娛樂性手機變?yōu)樘岣邔W生學習興趣及效率的教學工具。

4.1 案例實踐過程

數(shù)學建模實驗作為一門創(chuàng)新型實驗課程，具有設計性和綜合性課程的特點，數(shù)學建模課程具有創(chuàng)造性特性，它的教學目標是培養(yǎng)學生學習數(shù)學建模相關(guān)知識，學會將數(shù)學工具應用于解決日常生活中的實際問題中，進行數(shù)學模型的構(gòu)建，并通過計算機軟件進行實際問題的解決，以及論文的撰寫［13］。數(shù)學建模實驗課程的開設，可以很好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和綜合能力。為此，以此門課程中的“線性規(guī)劃”實驗教學模塊為例，來介紹雨課堂混合教學的具體實踐過程。

（1）課前自主學習階段。教師首先創(chuàng)建數(shù)學建模實驗課程雨課堂班級，將學習資源（線性規(guī)劃教學課件、預習題目、教學視頻）進行發(fā)布和推送，并開設問題討論模塊，學生進行自主預習和學習，在自主學習中遇到問題可在雨課堂討論區(qū)進行留言和咨詢。自主學習結(jié)束后，教師就推送的內(nèi)容發(fā)起投票，圖3 所示為課前自主學習情況統(tǒng)計。這些信息都會及時反饋到教師端，為教師進行課堂授課提供必要的數(shù)據(jù)分析。

圖3 課前自主學習情況統(tǒng)計統(tǒng)計表

（2）課堂協(xié)同學習階段。通過課前自主學習階段，教師從參加反饋的自主學習情況統(tǒng)計表中可以發(fā)現(xiàn)投資風險分析為本章節(jié)的難點，有不少同學對這部分的內(nèi)容沒有掌握，需要進行重點講解。在課堂教學中，教師將此部分內(nèi)容單獨拿出來進行詳細分析和講解，并通過課堂討論等形式，與學生進行深入交流與討論。同時通過雨課堂進行學生上課簽到，完成課堂考勤管理。最后通過雨課堂發(fā)送課堂測試進行隨堂測試（見圖4），以檢查學生課堂學習情況，學生提交課堂測試后，教師對學生進行實時評分，并對學生的成績進行統(tǒng)計分析。課堂測試結(jié)果如表1 所示，大部分同學通過課下自主學習和課堂學習已經(jīng)基本上掌握了投資風險分析這一難點的知識點。教師還可以根據(jù)雨課堂統(tǒng)計學生學習情況，有目的地將優(yōu)秀學生和“預警”學生進行組合，為下一步學習建立良好的協(xié)作關(guān)系［14］。

（3）評價反饋階段。評價反饋包括對模型構(gòu)建的設計、協(xié)同合作中的實踐能力、合作交流情況等的自我評價和學生之間的互相評價，旨在從知識、技能和思維等多方面對學生進行學習狀態(tài)的綜合考核。教師根據(jù)學生的評價情況，再結(jié)合雨課堂平臺提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，及時了解學生的學習狀態(tài)，有針對性地進行信息反饋和作業(yè)點評［15］。學生通過自評、互評及教師點評，不斷地進行課程的學習和深入。

圖4 學生端的課堂教學課件及隨堂測試

表1 課堂隨堂測試檢測結(jié)果統(tǒng)計表

4.2 案例應用效果

在數(shù)學建模實驗課程結(jié)束之后，教師對42 名參加課程學習的學生展開了問卷調(diào)查，有39 位同學填寫并提交了問卷。通過問卷調(diào)查的數(shù)據(jù)分析，絕大多數(shù)學生認為他們通過雨課堂可以進行自主學習和復習；94.87%的學生認為通過雨課堂可以自主進行課程的預習；89.75%的學生認為通過雨課堂可以隨時和教師進行交流和互動；通過此次問卷分析，可見雨課堂的混合教學模式，契合了在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和推廣，改變了智能手機在學生中的使用方式，提高了學生的自主學習的能力和學習興趣，教師也可以及時掌握學生的學習狀態(tài)及思想動態(tài)，讓教師可以實時地調(diào)整教學計劃和課程安排，師生關(guān)系在相互交流中變得越來越融洽。

經(jīng)過一段時間的雨課堂混合教學模式下的課程教學實踐，大部分參加課程學習的學生能很好地掌握數(shù)學建模實驗課程中的各個知識點、運用知識點構(gòu)建數(shù)學模型并進行模型的程序代碼編寫等工作，在課程的成績考核上，教師將42 名學生組合成14 支隊伍參加了第15 屆校內(nèi)大學生數(shù)學建模競賽，一共獲得4 項一等獎，6 項二等獎及4 項三等獎的成績，并通過參加競賽獲得創(chuàng)新學分，順利地完成了課程的學業(yè)考核。教師還將部分優(yōu)秀學生進行組合，組成6 支隊伍參加2018 年全國大學生數(shù)學建模競賽，參賽同學運用在課程中學到的知識和技能，順利地完成了競賽任務，獲得1 項國家二等獎、3 項省級一等獎的好成績。同時還有部分同學將所學的數(shù)學建模知識運用到“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中，也取得了不錯的成績。

5 結(jié) 語

在信息飛速發(fā)展的時代，智慧課堂已然變得十分重要，在教學上有必要嘗試運用新時代的“新武器”進行混合教學模式的研究，有效提高學生的自我學習效率。從基于雨課堂的數(shù)學建模實驗課程的混合教學實踐中發(fā)現(xiàn)，大部分學生能夠接受將新的教學方法和教學手段融合到課堂教學中，而且這些伴隨著互聯(lián)網(wǎng)成長起來的“數(shù)字原住民”對新事物的接受能力和學習能力都非常強，能很快適應這種全新的課堂教學模式。“課堂教學”作為高校課程教學工作的主要途徑，在高校進行課程教學改革的同時，也要善于利用網(wǎng)絡技術(shù)打造智慧課堂，推進高校課程教學改革與創(chuàng)新，將課堂教學的作用付諸實踐［16］。為此，在高校教學改革上應充分利用雨課堂等先進的智慧型教學工具，將智慧課堂的理念與課程教學完美融合，以解決高校課堂教學中的“教”與“學”相分離的問題，讓學生更積極、自主地進行學習，并從中受益。