信息技術與課堂教學深度融合的探索與實踐

徐 政，肖冬亞

(長春工程學院 電氣與信息工程學院，長春 130012)

我國頒布的《教育信息化2.0行動計劃》和《中國教育現(xiàn)代化2035》倡導：要堅持信息技術與教育教學深度融合的核心理念，以教育信息化支撐引領教育現(xiàn)代化，這是新時代我國教育改革發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，對于構建教育強國和人力資源強國具有重要意義。然而，信息技術目前在教育領域的應用通常只是一種形式化的存在，沒有影響到教育系統(tǒng)的根本，致使信息化教學的發(fā)展遇到了瓶頸?！?010美國國家教育技術計劃》提出：在許多領域中，提高生產(chǎn)力是重點，但教育卻未能沿襲這種慣例，通過技術來改變教育的根本結構，是提高教育生產(chǎn)力的關鍵[1]。由此，以進行教學系統(tǒng)的結構性改革為切入點來構建信息化教學模式，是解決信息技術與學科教學融合不夠的根本途徑，是加速教育現(xiàn)代化的基石。以高校電氣類專業(yè)的電機學課程為案例，淺談信息技術與傳統(tǒng)課堂深度融合的教學策略與實施方案。

一、以融合為目標的信息化教學開展策略

(一)改革傳統(tǒng)課堂教學結構——MOOC+翻轉(zhuǎn)課堂

課堂相當于學校教學系統(tǒng)的干細胞，通過課堂教學結構的改革可以實現(xiàn)學校教學系統(tǒng)最主要的結構性改革。MOOC(大規(guī)模在線開放課程)背景下，基于技術學習的新型教學模式層出不窮，如微課、翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學等。其中，翻轉(zhuǎn)課堂打破常規(guī)，對課堂教學結構中教師、學生、教學內(nèi)容與教學媒體等四要素的地位與作用進行了重新定義，使信息技術充實到每一個結構要素中，為課堂教學注入新鮮血液，讓課堂煥發(fā)更大的生機與活力。

在傳統(tǒng)教學過程中，教師在“課中”進行知識傳授，學生通過“課后”的練習來完成知識內(nèi)化。而在翻轉(zhuǎn)課堂中，知識傳授通過MOOC視頻使教學在“課前”完成，知識內(nèi)化在“課中”經(jīng)討論、交流完成，“課后”則是用來完成更高層次的知識探究。在這種教學模式中，課堂變成了以學生為主體、教師為主導的交互學習場所，學生在互動過程中實現(xiàn)認知的升華。翻轉(zhuǎn)課堂通過變換課前、課中與課后的教學功能，使得在課堂教學活動中，教師和學生間形成一種新型的“學習伙伴”關系，教學結構從傳統(tǒng)的“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皫熒鷮W習共同體”[2]。除教師與學生外，教學內(nèi)容與教學媒體是課堂結構的另外兩個要素。在科技飛速發(fā)展的今天，靠一本教材支撐課堂教學內(nèi)容已遠遠不能滿足時代的需求，有了互聯(lián)網(wǎng)絡與MOOC的支持，教師與學生可涉獵的信息范圍更加廣泛、實現(xiàn)方式更加便捷，且不受時空的束縛。因此，以教材為主、以豐富信息化教學資源為輔，成為新結構下課堂教學內(nèi)容的特征。一直以來，教學媒體憑借其逼真的動畫與生動的色彩調(diào)配優(yōu)勢，成為教師攻克重點、難點教學問題的形象化教學工具。課程技術化后，教學媒體的作用將從單純的“教具”擴展成為學生的“學習工具”，成為學生自主學習、探究知識、與他人協(xié)作交流的有力手段。

以學生發(fā)展為中心、以能力為先的教育理念是實現(xiàn)高階、創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標的根本保障，課堂教學結構的改革正契合了這樣的教育要求，而MOOC背景下的翻轉(zhuǎn)課堂具有改變傳統(tǒng)課堂教學結構的本質(zhì)特征，是實現(xiàn)課堂教學結構改革的有效教學模式。

(二)營建信息化教學環(huán)境——建設以微課為載體的MOOC網(wǎng)絡資源

營建信息化教學環(huán)境是實施翻轉(zhuǎn)課堂教學的基礎。翻轉(zhuǎn)課堂教學分課前、課中與課后三個階段，其中，課前為在線開放學習階段。網(wǎng)絡教學的優(yōu)勢在于打破了學習時間和空間的限制，有利于學生課堂之外的個性化學習。而微課具有教學內(nèi)容精煉、教學設計精致、主題突出、系列化后系統(tǒng)性強的教學優(yōu)勢，更容易激發(fā)學生的學習興趣，更適合學生的自主學習。因此，建設以微課為載體的MOOC網(wǎng)絡教學資源將會加大信息化教學的驅(qū)動力。另一方面，教學視頻的設計與制作不應千篇一律，而要立足于所面向?qū)W校的人才培養(yǎng)目標定位，做到因材施教，這樣會極大提升學生學習的有效性。

(三)開啟新型教與學方式——翻轉(zhuǎn)課堂教學設計

翻轉(zhuǎn)課堂按知識傳授、內(nèi)化及探究三個層次逐層遞進方式開展教學。將知識的淺層認知過程安排在課前，學生依據(jù)給定的學習任務，利用網(wǎng)絡資源以自主學習方式接受新知識。由于網(wǎng)絡視頻具有可暫停、可回放和可選擇性收聽觀看的特點，為學生個性化、差異化學習提供可能，學生可以依據(jù)自身情況把握學習進度、學習頻次，把學習主動權掌握在自己手里，以各自的方式實現(xiàn)共同的學習目標。將知識的深層認知過程安排在課堂中，以問題作為課堂教學的起點，以學習小組為陣營，采用師生、生生互動研討的方式深化知識,知識傳遞的方式從“傳統(tǒng)的單向傳遞”轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸嘞蚧印盵3]。由于交流具有擴展思維、激發(fā)潛能、合作共贏的效能，對知識內(nèi)化可起到強勁的推動作用。將知識的拓展過程安排在課后，教師以作業(yè)形式發(fā)布任務，學生可以通過作業(yè)檢驗自己前兩個階段的學習成效，并引發(fā)學生進一步探究性學習，鍛煉和培養(yǎng)他們的高級思維能力以及勇于探索、開拓創(chuàng)新的精神。

二、以融合為目標的信息化教學實施方案

電機學課程是高校電氣類專業(yè)的核心專業(yè)基礎課程，為學生后續(xù)學習專業(yè)課程和將來從事專業(yè)工作奠定基礎。以該課程為案例，制定信息技術與課堂深度融合的教學實施方案。

(一)創(chuàng)建MOOC+SPOC網(wǎng)絡資源

1.開發(fā)課程內(nèi)容與教學模塊

依據(jù)電機學課程的特點，按電機種類的不同進行課程內(nèi)容的劃分；對于每類電機，以遞進研究的思路按結構原理、模型建立、特性分析以及運行方式等四部分構建教學模塊。搭建起課程框架之后，對于每個模塊，再精編、設計教學內(nèi)容，制作成一系列時長為15分鐘左右的課堂、實驗室或工程現(xiàn)場的微課教學視頻。對于每個微課單元教學主題的選取，是以重視知識的專業(yè)應用性為原則，以課程的重點、難點為核心，融合工程運行現(xiàn)場中常見、典型、有代表性的問題。在教學設計上，采用問題引領式教學，教學內(nèi)容要精悍、完整，課件的制作要力求精美，盡可能采用生動的畫面助解問題，語言表達要精煉，思路要清晰，深入淺出、引人入勝；同時，要注重微課視頻的內(nèi)容完整性以及微課單元之間的內(nèi)容銜接性，使微課視頻系列成為知識點的鏈條，問題環(huán)環(huán)相扣，遞進展開，實現(xiàn)課程內(nèi)容系統(tǒng)化呈現(xiàn)。微課開創(chuàng)了新的課程形態(tài)，有利于激發(fā)學生的學習興趣與熱情[4]。

2.錄制MOOC教學視頻

課程教學團隊與有資質(zhì)的優(yōu)秀教學平臺合作，策劃、錄制完成微課教學視頻系列，并在教學平臺中作為優(yōu)質(zhì)共享的網(wǎng)絡教學資源——電機學(吉林聯(lián)盟)，為本校及更多同類型學校的學生提供線上視頻教學服務。

3.拓展課程信息化教學管理與服務

授課教師拓建SPOC(小規(guī)模限制性在線課程)，作為針對于具體授課班級的輔助性教學平臺。SPOC可以實現(xiàn)七項主要功能：課前發(fā)布學習任務，為學生的視頻自主學習提供方向；教師上傳自己錄制的補充性授課視頻、PPT課件、教學大綱、授課計劃等，供學生課前與課后自主學習使用；簽到考勤；建立題庫、選題組卷、在線測試、在線投票、在線討論、考情分析；作業(yè)的發(fā)布、提交與批改；對學生查看學習資源的次數(shù)、收看視頻的時長等學習情況進行統(tǒng)計；設置成績權重、導出成績單等。SPOC可實現(xiàn)對課程的信息化教學管理與服務，提高課程的運行效率。

4.搭建信息溝通橋梁

信息時代下手機的普及率是最高的，也是最便攜的移動平臺，要充分利用手機的QQ、微信以及騰訊會議等APP軟件功能，在師生間搭建起最迅捷的人機交互信息溝通橋梁。

(二)應用混合式教學模式

1.課程混合式教學實施方案

依據(jù)布魯姆教育目標分類法，實現(xiàn)將更多的課堂時間放在對于學生應用、分析、評價與創(chuàng)造等高階能力的培養(yǎng)上，變革傳統(tǒng)課堂只能實現(xiàn)記憶、理解等低階目標的弊端，混合教學設計中將知識講授放在課余時間線上進行，將應用能力的培養(yǎng)放在線下課堂進行。

結合本校實際及課程特點，《電機學》課程采用補足型混合式教學模式，即基于慕課MOOC與專屬在線課程SPOC，在線下教學時間基礎上，督促學生利用課余時間匹配20%-50%學時進行線上自主學習。課程總學時為64學時，考慮教學內(nèi)容的適合性與需要性，具體設計線上教學28學時，采用MOOC+SPOC+案例研討的教學方式，除去8學時課內(nèi)實驗，線上學時占理論總學時比為50%，并且覆蓋四類電機。線上、線下教學貫徹以德施教的方針，實現(xiàn)價值塑造、能力培養(yǎng)與知識傳授三位一體。具體采用六步教學法開展混合式教學，即課前導學、課端檢測、課中互動、課尾總結、課后實踐、課外提升。

(1)課前導學——線上教學

課前，教師在SPOC中發(fā)布學習任務，并通過若干思考題為學生構建起學習框架，引領學生利用MOOC微課視頻、SPOC中的課程資源庫等輔助教學資源進行知識的自主學習，實現(xiàn)知識的傳授在課前完成，更重要的是以此訓練和培養(yǎng)學生的自主學習能力與獨立思考能力。

(2)課端檢測——課堂線上考核

課端檢測包括課堂線上簽到考勤和線上測試兩個環(huán)節(jié)。教師通過SPOC發(fā)起小測驗，檢測學生課前基本知識學習情況，并根據(jù)考核結果發(fā)現(xiàn)共性問題，以便于課堂中有針對性地予以解決。

(3)課中互動與課尾總結——線下教學

課中活動的開展采用案例研討形式，主要側(cè)重學生應用能力培養(yǎng)。

①問題提出

依據(jù)學生課前線上學習情況和課端測試情況，發(fā)現(xiàn)并提出學生的共性問題。

②案例研討——生生互動

教師以案例為核心，組織學生以小組為單位進行討論交流，學生以線上投票的方式對提問及案例問題進行回答。這樣不但可以促進全員參與互動，實現(xiàn)課堂活動過程有評估、互動有實效，而且通過投票的分布，教師可以及時掌握學生的課堂學習情況，便于有針對性地進行引導。

案例設計應滿足目標水平合理、概念原理相關以及真實復雜等三方面綜合需求。教師備課時，先要依據(jù)授課內(nèi)容以及教學目標，查閱相關教材、文獻、現(xiàn)場資料等，綜合考慮學生知識技能背景，然后編寫案例，用簡練的信息提供給學生一個真實復雜的問題。

翻轉(zhuǎn)課堂是一個以學生為中心、以研討為主線的過程，因此，翻轉(zhuǎn)課堂教學的成功開展，需要學生主動配合。通過成立學習小組，可以激發(fā)學生的探索積極性與團隊意識，提升合作溝通能力。

③案例研討——師生互動

依據(jù)投票情況，教師與學生之間進一步展開交流互動，教師引導學生對案例問題進行更深入的應用分析，以診斷式的互動手段逐層遞進，讓學生自己建構知識體系，實現(xiàn)認識的統(tǒng)一和完善，并在這個過程中，培養(yǎng)學生科學思維與科學精神，實現(xiàn)能力培養(yǎng)與價值塑造。

翻轉(zhuǎn)課堂強調(diào)的不只是讓學生解決問題，而且要讓他們理解問題背后的關系和機理。教師在為學生提供展示、創(chuàng)造機會的同時，必須對學生的結論給予反饋、提供評估。為了提煉學生所學到的東西，教師要引導學生反思問題解決的過程，并引入同類型問題進行對比、找出異同，這可以幫助學生歸納和理解知識的應用情境。而且，在學生評價自己以及他人的表現(xiàn)時，他們同時也在對自主學習和通過合作解決問題的活動進行反思，這對于發(fā)展高級思維是很有意義的。

④課尾總結

從本教學單元的知識點、能力點及素養(yǎng)要求三方面進行總結，同時通過SPOC發(fā)布課后作業(yè)，引導課后拓展學習。

(4)課后實踐與課外提升——線上延展教學

學生通過查閱線上資源進行課后深度學習，完成課后作業(yè)并上傳至SPOC，教師進行線上批閱；針對作業(yè)中存在的問題，教師發(fā)起線上討論，延展教學的深度與廣度，開拓學生的創(chuàng)造性思維。

2.課程混合式教學設計

以“感應電機的基本特性”學習單元中第一次課為例。

表1 混合教學安排

線下課堂教學以案例為核心，以信息技術為助推器，采用面對面交流互動研討的形式，課堂教學由傳統(tǒng)的以授課為中心轉(zhuǎn)向以活動為中心，實現(xiàn)教師引導下的伙伴式學習。本次線下課堂教學引用案例舉例：一臺三相感應電動機，PN=100kW，2p=6，f=50Hz，nN=980r/min，pmech=1kW，pad=0.5%PN，在轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器把轉(zhuǎn)速降低至750r/min，如負載轉(zhuǎn)矩保持不變，評估此種調(diào)速方法是否經(jīng)濟？在案例研討活動中，學生是活動的主體，教師作為活動的組織者負責引導學生探索的方向。圖1為該案例的分析思路引導圖。

三、應用推廣

由我校課程教學團隊建設完成的MOOC網(wǎng)絡教學資源——電機學(吉林聯(lián)盟)共享課程，被評為吉林省精品在線開放課程，該課程已上線運行了7學期，被15所學校選用，具有較好的應用推廣效果。

將混合教學模式應用于本?！半姎夤こ碳捌渥詣踊瘜I(yè)”2016、2017和2018級《電機學》課程，與延用傳統(tǒng)模式的2015級相比較：結課后對學生進行的無記名調(diào)查問卷考察結果顯示，混合模式下學生的主觀能動性得以發(fā)揮，學生能夠積極主動參與課程學習，超過三分之二的學生認可這種教學方式，認為該方式更有利于全面深入掌握課程知識和培養(yǎng)綜合實踐能力；從線上隨堂測試效果看，18級學生平均成績81.5分，而15級缺少信息技術支持下的平時測驗考核環(huán)節(jié)；從課程目標達成情況看，結合平時作業(yè)、測驗、實驗及期末考核，16、17和18級課程總目標達成度分別為0.83、0.85和0.78，遠高于期望值0.7，而15級為0.68。同時，課程7個分目標達成度數(shù)據(jù)顯示，16、17和18級普遍高于15級。通過對比，混合教學模式對提升教學質(zhì)量具有顯著效果。

四、結論

在線開放課程、專屬在線課程與翻轉(zhuǎn)課堂相結合的混合教學模式，融合了網(wǎng)絡教學與課堂教學優(yōu)勢，帶來了教學時空的拓展，推動了以學生為中心教學結構的轉(zhuǎn)變，契合以學生能力為先的人才培養(yǎng)需求?；旌辖虒W模式下學生自主學習能力、思辨能力、運用現(xiàn)代化工具能力、溝通合作能力以及適應信息社會的創(chuàng)新能力都得到了鍛煉與提高?；旌辖虒W是實現(xiàn)信息技術與課堂教學深度融合的有效教學模式，對推動高校教學質(zhì)量的提升具有積極意義。