模块化教学背景下运筹学教学模式改革研究——基于翻转课堂

赵　娟,管　梅,江立辉

(合肥学院　数学与物理系,安徽　合肥　230061)



模块化教学背景下运筹学教学模式改革研究
——基于翻转课堂

赵娟,管梅,江立辉

(合肥学院数学与物理系,安徽合肥230061)

摘要：翻转课堂打破了传统自上而下的教学模式，为教学改革的开展注入了新的活力，从而也成为近几年来国内外教育界的热门话题。文章首先介绍了在模块化教学改革背景下针对运筹学的课程特点实施翻转课堂教学模式的必要性，然后针对运筹学课程的特点构建了适用于该课程的翻转课堂教学模式并加以实施。教学实践证明，翻转课堂教学模式既可以提高学生对运筹学这门应用性很强的学科的学习兴趣，又可以有效培养大学生的创新意识。

关键词：微课程；慕课；翻转课堂

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》提出要建立“创新人才培养模式”，“探索多种培养方式”[1]。 在此背景下，为了适应应用型大学的办学要求，2011年我校在数学与应用数学专业实行模块化教学改革，将运筹学归为运筹与优化模块。模块化教学改革是以专业能力培养为目标[2]，注重教学内容的实践性和应用性，要求改变传统的以知识输入为导向的课程体系为以知识输出为导向(从能力分解出发)的模块体系[3]。

运筹与优化这个模块以往的教学模式是基于模型驱动的教学模式，学生学习了课本上的模型以后往往感到在处理实际问题时还是摸不到头脑，从而产生数学没用的想法，大大挫伤了学生学习的积极性。于是在运筹学的教学过程中尝试了问题驱动教学法，取得了较好的教学效果。但是由于运筹学是一门应用性很强的学科，将学生局限于校园和课堂的45分钟，一来提出的问题跟实际生活中的问题有一些脱轨，二来因为没有实际背景和相关的专业知识，学生对于老师提出的问题很难给出满意的回答。随着模块化建设的深化，尝试将学生带到企业去，然后在现场向他们提出实际问题，学生表现出极大的兴趣，再回到课堂上时给出的答案较之以前有了明显的进步。但是每门课程的学时有限，这种将课堂搬到教室之外的做法虽然取得了很好的教学效果，但是却给学时安排带来了极大的麻烦。因此，必须继续探索出新的教学模式以适应问题驱动教学法的需要。我们考虑互联网尤其是移动互联网特别发达的今天，学生对知识的学习可以在课下进行，既可以借助于网络资源也可以借助老师针对这个知识点制作的微课程来进行。把课堂变成老师学生之间以及学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等。这种教学模式就是当下流行的翻转课堂教学模式。

1研究基础

1.1翻转课堂

翻转课堂(Flipped Classroom)是一种新型教学模式。翻转课堂教学模式于2012年起源于美国科罗拉多州的林地公园高中[4]。传统教学过程通常包括“信息传递”和“知识内化”两个阶段。“信息传递”是通过教师在课堂中的讲授来完成，“知识内化”则需要学生在课后通过作业、操作或者实践来完成，在“知识内化”阶段由于缺少教师的支持和帮助，学生常常会有挫败感，丧失学习的动机和成就感。鉴于此，翻转课堂教学模式对学生的学习过程进行了重构，“信息传递”是学生在课前进行的，学生可以借助于网络和老师提供的微课程等完成相关知识的学习。“知识内化”是在课堂上通过互动来完成的，老师在课前可以通过在线平台了解到学生的学习困难，在课堂上给予有效的指导，同学之间的交流更有助于促进学生知识的吸收内化进程。

1.2微课程

微课程是指为使学习者自主学习获得最佳效果，经过精心的信息化教学设计，以流媒体的形式展示出来的围绕某个知识点或者教学环节开展的简短、完整的教学活动。它的形式是自主学习，目的是最佳效果，设计是精心的信息化教学设计，形式是流媒体，内容是某个重点、难点、疑点或者某个教学环节。对于老师而言，最关键的是要从学生的角度去制作微课程，要体现以学生为本的教学思想。在“互联网+”时代，微课程的出现，以及它与翻转课堂的完美结合，为我们现在的课堂教学带来了新的思路。

1.3慕课

慕课(MOOC, massive open online courses)是新近涌现出来的一种在线课程开发模式，这一大规模在线课程掀起的风暴始于2011年秋天，被誉为“印刷术发明以来教育最大的革新”呈现“未来教育”的曙光。2012年被《纽约时报》称为“慕课元年”。慕课是以连通主义理论和网络化学习的开放教育学为基础的。课程的范围不仅覆盖了广泛的科技学科，也包含了社会学科和人文学科。这些课程跟传统的大学课程一样循序渐进地让学生从初学者成为高级人才。通常，参与慕课的学习是免费的。鉴于慕课的以上特点，显然其可以成为翻转课堂实施过程中微课程的一种补充。

2翻转课堂模型的构建

图1　翻转课堂模型图

翻转课堂的教学模型最早是在2011年由美国学者Gerstein构建的[5]，该模型将课堂划分为体验学习、概念探究、意义建构以及展示应用这四个阶段。我国的学者曾贞等[6-7]也结合自己的教学实践，构建了翻转课堂教学框架。借鉴众多学者的观点，结合我们的教学需求以及学习者特征，构建了图1所示的翻转课堂教学模型图。

将模型的整个过程分为五个部分。其中课程开发和学习先行发生在课前，教师和学生承担不同的任务，教师负责制作微视频课程、提供丰富的资源、布置任务等，学生按照教师的安排通过微课程和慕课开放资源等方式自主学习。课堂内化、评价反馈和研讨总结则是在课中进行，这时教师作为指导者引导学生交流讨论、巩固练习，对学生学习中存在的问题既要有集中辅导，又要进行个性化指导。该模式课前注重培养学生自主学习能力和自控力，课中注重在协作探究中促进知识的内化，课后注重交流和评价。这种方式有利于引导学生向探究的深层思维发展，以充分挖掘学习者学习的潜力、发挥学习者的主动学习积极性，从而有利于培养学生的创新能力[8]。

3基于翻转课堂教学模式的教学设计

基于前面构建的基于翻转课堂的教学模型，以“运筹学”课程为例，设计整个教学流程。本次课程教授对象信息与计算科学专业三年级的学生，通过前两年对大学学习的适应，已经具有一定的信息获取能力和自主学习能力。班级人数为45，将学生分为了15个小组，教师可以尽可能兼顾各个小组的协作交流过程并予以个性化指导。学校具备基本的硬件与软件设施，可以保证翻转课堂的有效开展。

3.1课前

这个阶段，教师的任务除了向学生提供一些参考书籍、电子课件和教案之外，还需要向学生提供相应教学内容的微课程视频，以及相关专题的慕课学习网站等类型的教学资源。一般会根据不同基础的学习者将资源分为基础部分和延伸部分两个等级。这里，微视频的制作是资源准备中的核心内容。根据每节课的课堂目标，我们为学习者准备3个左右微课程视频，每一个微课程视频不超过10分钟，只介绍一个知识点或者呈现一个案例。利用Camtasia Studio 8.5.2来进行微视频的录制与后期制作，画面清晰且操作简单。制作完成后，将视频和其他电子资源上传到网盘，方便学生们下载观看。教师会将课前学习任务明确的告知学习者，并在学生自学完毕后，统计学生的问题，及时了解学生的自学情况。

学生在这个阶段要做的是，在充分了解教师安排的任务之后，学习教师准备好的微课程视频，对于那些有能力的同学还可以再学习了基础资源后，继续学习延伸资源。有一些内容还可以结合着相应的慕课来学习。经过前一阶段的学习之后，学生还要及时总结自己学到的知识，记录自己在学习过程中遇到的问题，并将问题反馈给小组长，由小组长将问题汇总后反馈给教师。这种学习方式的好处是显而易见的。学生可以根据自己的情况选择资源和自定学习时间，很好地实现了个性化学习。

3.2课中

这一过程是学生知识内化阶段，具体来说分为以下几步：

3.2.1合作探究阶段合作探究阶段可以由教师根据小组长之前汇总上来的学生在课前学习中遇到的问题来安排任务，由小组同学合作完成。学生可以充分利用这段时间来和学习伙伴讨论交换意见，有些课前遇到的问题在这个阶段已经得到完美的解决。这个阶段是学生团结互助精神的体现。

3.2.2个性化指导阶段个性化指导阶段为教师为各个小组解答疑惑的过程。因为每一个小组在合作探究阶段都会遇到不同的问题，而这些问题在合作探究阶段也许不能够完全解决，这时候需要教师根据学生不同的问题进行个性化指导，为每个小组解答疑惑。这个阶段是教师实施因材施教教学方式的体现。

3.2.3巩固练习阶段经历了教师个性化指导之后，学习中遇到的各种问题得以解决，这时候小组内部同学应该总结收获，通过做练习来巩固重难点以加深印象。这时候如若练习时间充裕，则可与其他小组同学进行组间的心得体会交流。将自己遇到的问题和需要注意的地方和他人分享，这时候对知识的理解会更进一步。

3.2.4总结点拨阶段总结点拨阶段教师可以根据事先掌握的情况由选择几个提出典型问题的同学来总结本次课程的收获及已解决的疑难点。之后教师通过对整节课的知识进行系统化梳理，集中强调重难点以引起学生注意。

3.2.5反馈评价阶段反馈评价阶段是课程的最后环节。这个环节中，教师会对课程进行整体的评价，这时候要重视评价的多元性和公平性，主要以激励为主。之后教师可以从学生个人、各个小组的具体情况引导学生课后从自己薄弱的环节进行复习巩固。

4实施情况与结果分析

在设计了翻转课堂教学模式以后，将实施翻转课堂教学模式的信息与计算科学专业的学生与未实施该教学模式的应用数学专业的学生的期末考核情况做了对比分析。这里实验班和对照班学生基础和人数均相当。因此符合对照实验的条件，针对该课程我们的对照班采用传统的“教师讲+学生练习”的方式进行授课，实验组班级采用本文论述的翻转课堂教学模式进行教学，在为期三个月的时间后，我们对学生进行了考核。比较两个班的学生测试成绩发现实验班平均成绩(85.34)高出对照班平均成绩(79.37)将近6分。再将两个班的学生成绩划为：69分以下、70～79分、80～89分以及90分以上四个分数段做出成绩分布统计图如图2。由图2，实验班的学生在这四个成绩段的分布比例分别为13% ,22%, 46%, 19%，对照班的学生在这四个成绩段的分布比例分别为20%, 26%,36%, 18%。90分以上的优秀率实验班比对照班高的优势不是特别明显，但是实验班80分以上的同学远远高于对照班，而得分69分以下的比率实验班比对照班减少了7%，有了明显的进步。相信在总结了这次的经验以后，新一轮翻转课堂教学模式的实施将进一步提高教学效果。

图2　成绩分布对比图

5结语

通过在运筹学课程教学中实施翻转课堂教学模式，我们认为翻转课堂不应是对传统教学形式的简单翻转，而且是从尊重人、尊重人的发展规律的角度对课程教学结构的根本性变革[9]。这种变革不仅对教师的教学技能提出了新要求，也对学生的学习能力提出了新要求。因此，要想取得预期的效果，在翻转课堂实施过程中需要进行师生角色重定位、精心制作课程教学视频、重建课堂对话。只有实现了这几点，才能够实现真正的翻转课堂，才能取得预期的教学效果。

参考文献：

[1]何克抗．我国教育信息化理论研究新进展[J]．中国电化教育，2011(1)：1-19．

[2]蔡敬民，陈啸．基于能力导向的模块化教学体系构建-以合肥学院为例[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，2012．

[3]邵一江，刘红．基于能力导向的模块化教学体系构建[J]．合肥学院学报:自然科学版，2013(4)：58-63．

[4]张跃国，张渝江．透视“翻转课堂”[J]．中小学信息技术教育，2012(3)：9-10．

[5]Jackie Gerstein Ed. D. Dr.Jackie Gerstein's flipped classroom[EB/OL].Http://blog.tophet.com/dr-jackie-gersteins-flipped-class,2013-01-31.

[6]钟晓流，宋述强，焦丽珍．信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J]．开放教育研究，2013，19(1)：58-64．

[7]陈怡，赵呈领．基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究[J]．现代教育技术，2014，24(2)：49-54．

[8]丁自成，金美芳．信息技术与物理课程整合的思考——信息技术促进探究能力的教学模式设计[J]．新疆师范大学学报:自然科学版，2006，25(3)：393-396, 400．

[9]谢贵兰．慕课、翻转课堂、微课及微视频的五大关系辨析[J]．教育科学，2015，31(5)：43-46．

(责任编辑：郭万红)

收稿日期：2016-01-11

基金项目：安徽省高等学校省级教学研究重点项目(2015jyxm320)；安徽省省级教研项目(2014jyxm322)。

作者简介：赵娟(1980-)，女，安徽省蚌埠市人，硕士，副教授，主要从事预测与决策研究。

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1673-8772(2016)03-0121-04

Research on Operations Teaching Mode Reform under Modular Teaching ——Based on Flipped Classroom

ZHAO Juan, GUAN Mei, JIANG Li-hui

(Department of Mathematics and Physics , Hefei University, Hefei 230601, China)

Abstract：Flipped classroom broke the traditional teaching pattern of top-down, Which has injected new vitality for the development of teaching reform, and has become a hot topic in domestic and foreign education. This paper introduces the modular teaching reform under the background of implementation according to the characteristics of the operational research course to flip the necessity of the classroom teaching mode, and then according to the characteristics of the operational research course which applies to turn the course of classroom teaching model is established and implemented. Teaching practice has proved that flipped classroom teaching mode can improve the students' operational research and can be applied in strong discipline, and can effectively cultivate students' innovation consciousness.

Key words:Micro course; Massive open online courses; Flipped classroom