基于“翻转课堂”的计算机类课程线上线下混合教学模式的探索与实践

2020-11-08高国红陈可可王应军

科学导报·学术 2020年84期

高国红陈可可王应军

【摘要】随着以学生为中心和线上线下混合式教学模式的推广，“翻转课堂”在线上线下混合式教学模式中的作用越来越重要。文章分析了“翻转课堂”教学模式的特点和优势，结合计算机类课程的特点，以学生为中心，以激发学生学习兴趣、提高课堂效率为目标，重点讨论了“翻转课堂”在计算机类课程中的实践与应用方法，突出了“翻转课堂”在线上线下混合式教学中的作用。以期通过引导学生自主学习，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，达到提高学生学习效果的目的。

【关键词】翻转课堂;计算机组成原理;线上线下混合式教学

前言

随着高等教育改革的深入，以学生为中心的课堂教学模式改革势在必行。目前线上线下混合式教学模式被广泛应用。尤其是新冠疫情的影响，推动了线上教学资源的建设和广泛应用。“翻转课堂”作为一种全新的教学模式，互换教师和学生在课堂中的角色，由传统的教师掌控课堂主讲转换为学生主动学习，教师负责引导、解惑和评价 [1-2]。相较于传统的教学模式，“翻转课堂”对授课教师、学生、课堂管理和课程开展模式等都提出了较高的要求[3]。本文结合“翻转课堂”自身特点，探索“翻转课堂”在计算机类课程中的应用方法，并以计算机专业核心课程《计算机组成原理》课程为例，论述了课程线上教学资源建设和“翻转课堂”在线上线下混合式教学中的实施方法，以期把“翻转课堂”和线上线下混合式教学模式很好的融合提供参考依据。

1 “翻转课堂”在线上线下混合式教学中的作用

“翻转课堂”是以为学生提供大量的网络在线学习资源，增加学生、教师间的互动和个性化沟通为手段，发挥学生自主学习能力，从而达到较好的课堂学习效果。2019年新冠疫情爆发以来，线上教学成为很多学校的主要教学方式。一些人认为：线上教学即为“翻转课堂”，或者线上线下混合式教学是高质量的“翻转课堂”，这些理解都是片面的。笔者认为“翻转课堂”在线上线下混合式教学中的作用主要有以下几点：

（1）教师对学生实施指导式、启发式和建议式学习;

（2）建设紧扣知识点，短小精悍的各类线上线下学习资源;

（3）教师安排学习任务，学生在完成学习任务过程中学习时间、学习方式自由灵活;

（4）教师与学生互动采取线下定期分组讨论和线上实时讨论答疑相互配合的模式;

（5）通过讨论、作业、测试等灵活多样的方式检验学生的学习效果。

2 “翻转课堂”教学模式在计算机类课程教学中应用的必要性

计算机类课程包括专业基础课程和专业实践开发类课程，前者包括计算机组成原理、数据结构、操作系统、计算机网络原理、离散数学、电子技术等课程;后者包括了C语言程序设计、JAVA程序设计、数据库原理及应用、移动端程序设计等课程。这些课程的普遍特点就是实践性与工程性都比较强，特别是后者更加注重对学生实践能力以及解决工程问题能力的培养。在计算机类课程的学习中，学生并不能仅仅依据理论知识去开发软件，关键是能够亲自动手，真正的练习，并从中不断的摸索经验，掌握软件开发的真谛。但是在传统的计算机类课程教学中往往表现出重理论，轻实践的特征，造成了学与用的严重脱离[4]。“翻转课堂”将学生单纯的通过课堂掌握知识的过程，转变成课堂上交流学习成果、进行相关实验操作、共同探究，以及完成课堂作业的过程，它更加注重通过任务驱动与问题导向方式进行教学，这种教学模式与计算机类课程的较强实践性要求是相一致的，对于提升课堂的教学效果将起到重要的积极作用。

3 基于“翻转课堂”的线上资源平台建设

课程在线学习平台是实现线上线下混合式教学，实施“翻转课堂”教学的重要资源。课程在线学习平台建设的核心要素为教师模块和学生模块。平台模块主要包括：课程管理模块（选课学生、分组、统计等）、学习评价模块（测试、考试、问卷等）、学习活动模块（讨论、作业、研究型学习等）、学习资源模块（学习单元、多媒体元件等）、数据采集模块（学生数据、教师数据、课程数据、元数据等）。学生模块要与教师模块相对应，能够让学生一目了然的看到教师所布置的各种工作，同时平台要体现教师与学生互动友好，实现学生之间互动、老师与学生之间互动、人与机器之间的互动的有效性。线上资源平台的功能模块结构如图1所示。

4 “翻转课堂”在计算机类课程线上线下混合式教学中的具体应用

为了避免教学过程中“学生难学、教师难教”的尴尬境地，也为了更好地达到学生在学习完计算机类课程后能够达到在计算机领域设计复杂工程问题的解决方案，甚至能够设计满足特定需求的计算机系统、软硬件及相关的产品的人才培养要求[5]，笔者所在课题组采用了实际项目开发+翻转课堂的全新教学模式。具体操作过程以项目开发过程为主线，贯穿于教学的整个过程当中，并以项目的发展为依据，安排课程学习步骤，通过项目任务来推动教学进展，而基础理论知识的学习则根据项目进展的实际需求来逐渐渗透，同时在课前、课中、课后3个阶段分层次实施“翻转课堂”。具体实施方案如图2所示。

具体实施方案如下：

（1）课前准备及学习

授课教师本著教师为主导、学生为主体的原则，有步骤有计划地完成该课程的教学任务安排，并将“翻转课堂”理念融入到课堂教学、实验教学及创新创业实践教学。具体操作如下：

a）课前相关知识的复习

以《计算机组成原理》课程模型计算机设计学习内容为例，课前需要复习指令系统相关知识，指令格式及指令设计相关知识，指令寻址方式及设计方法，微程序、微指令设计相关知识，重新熟悉计算机运算器、存储器、寄存器组的工作控制原理等相关知识。

b）课前视频学习

课前视频学习是实现翻转课堂教学的第一步，也是进行第二步课堂训练内化的条件，只有在这一步做好基础理论知识的储备，才能为第二步的顺利展开奠定基础。

授课教师依据课程特征、教学目标以及知识结构等将制作好的课堂理论知识相关学习视频上传至网络教学平台，给学生派发学习任务单，督促其进行课前观看，视频学习结束有一个针对视频所涉及知识点的在线随堂练习，学生则可以根据自己的能力与知识储备情况按照不同的速度与方式进行自主学习，随堂练习的结果系统会及时自动的反馈给学生。学生对于学习过程中不明白的知识点可以通过网络教学平台在线提问、课堂讨论区与同学进行交流、或者留待实际课堂与老师和同学进行交流。

c）学生自发讨论

将班级成员分成若干5人小組，以小组为单位讨论制定模型计算机的设计方案。网络教学平台上的在线讨论区可供该课程涉及到的所有教师和学生实时进行在线互动。

（2）课中训练内化

课堂训练内化的具体实施措施如下：

a）开展课堂讨论，以各小组现场讲解+答辩的形式进行，小组成员分工上台讲解本小组的模型计算机设计方案;

b）教师和其他小组同学对该组设计方案的合理性及存在的问题提出合理化的建议，答辩小组成员针对老师和同学们的提问进行现场解答;

c）现场讨论后，各小组组长组织本小组成员结合老师和同学的反馈意见，进一步论证本组的设计方案;

d）教师把控课堂进度和氛围，并注意将学生在课前学习中遇到的学习难点融入到课堂中，对学生课前学习的遗留问题进行现场解答。

（3）课后固化

课程结束之后，学生需要对整个项目过程中出现的问题及创新之处进行复习，并认真的思考教师对课堂活动的总结与评价，各小组完善自己的设计方案，将设计方案在实验平台进行验证，结合验证结果优化设计方案，并撰写设计报告。教师结合学生的表现结合学生互评和个人自评，最终给出该学生的学习评价。

5 “翻转课堂”在计算机类课程线上线下混合教学模式教学中的应用成效

笔者所在课题组基于“翻转课堂”采取线上线下混合教学模式开展了《计算机组成原理》《JAVA程序设计》《三维建模与动画》教学改革试点，经过两学期的课程教学并在课程结束后的对学生进行了问卷调查。调查结果及统计数据显示，学生对于采取的教学模式总体较为满意。具体的改革成效如下：