基于翻转课堂的大学自修课程教学研究与实践

逄德明,胡 罡,马行空,付绍静

（国防科学技术大学 计算机学院，湖南 长沙 410073）

0 引 言

大学自修课程是指学生在教师的指导下,通过自学课程内容并完成相应考核的一种教学模式。自修课以学生为学习主体,强调对学生自学能力的培养,是当前信息化时代背景下教学改革过程中的一种有益尝试。大学自修学分制已成为当前很多高校的一种教学管理制度[1]。当前网络学习资源不断丰富,MOOC等平台汇集了世界各地名校名师的教学视频等资源,为学生自修课程提供了客观条件。另外,计算机等学科领域的知识呈现爆炸式增长,这给传统课堂的集中教育模式带来了挑战。如何在海量信息资源中锻炼学生“会学”“会用”知行合一的能力,快、准、精地获取知识,已成为新时期人才能力培养的重要因素之一[2]。

自修课程并非完全新的教学模式,在国内外高校教育中有着广泛应用。国外众多高校如麻省理工学院等推出了基于网络教学的自修课程[3]。美国的大学水平考试CLEP(The College Level Examination Program)是全美影响最大的以自修考试获得大学课程学分的国家考试项目。近年来,每年约有1 300所普通高等学校参与这项考试。考生群体主要由普通高校(社区学院)在校生、公司职员及其他一些利用业余时间学习的学生组成。

我国高校很早就对自修课程的教学模式进行了尝试。在20世纪初,北京大学校长蔡元培先生参考德国大学教育,引入了自修课与研讨课教学。近些年来,国内一些大学也相继开设了自修课程,国防科技大学目前设置了44门本科自修课程,且是必修课程,约占全部本科课程的4.6%。

自修课程与传统课堂教学相比具有以下优点:首先,自修课程有利于培养学生的自学能力。自修课本身即是通过发挥学生的自主能动性来完成课程学习,学生在独立完成教材阅读、资料查找和学习的过程中进行知识建构和内化。其次,自修课程有利于实现跨学科培养。在自修课程的学习过程中,学生可以对自己欠缺的部分有针对性地补习,对已掌握的部分可以跳跃学习。学生通过自修并完成考试,获得相应课程的学分,相比于“双学位”等现有的跨学科培养方式,可以减少跨学科学习成本,学生也可以根据自己的时间和精力选择课程量,使得跨学科培养更灵活。最后,自修课程有利于提高学习自由度,包括学习时间的自由度和学习内容、学习手段的自由度。

1 现阶段自修课的教学方法及不足

传统自修课程的教学方法中,学生在教师的适当指导下自主学习课程内容,课程结束后参加考核获取相应学分,在这个过程中教师作为学习效果的评估者。老师在课堂中讲的少,出现的时间也短。例如,在国防科技大学,每门自修课一般在学期一开始安排2个学时的课堂教学,用来讲解课程的意义、课程基本理念和设计思路,并提出自修内容和要求,布置作业,然后在4学时之外让学生通过查找资料自学,在学期末安排2个课时进行答疑和考核。

通过笔者对所在学校参与自修课程的教师和学生的调研发现,现阶段的自修课程教学效果并不理想,对学生自主学习能力的提高有限,主要原因与存在的困难如下:

(1)课程体系设置的原因。现阶段自修课程仍处于探索阶段,各高校对其重视不足,目前自修课程在大学课程体系中主要作为一种补充课程的形式实施,使得自修类课程开课数量少,学生选择空间小。已开设的自修课程往往是非核心类、选修类课程,一般是那些容易学习和理解的人文与社会科学课程。高校缺少针对自修课程体系的科学规划和设计,只有将更多专业课程纳入自修课程体系,才能使学生在大学4年里有系统地完成自修学习。在课程大纲中,还需要设计适用于自修模式的教学内容,充分考虑自修的特点,要与传统课程有一定差异性,将自修课程的目标与要求规范化,便于对学生进行标准化考核。

(2)教学组织的原因。从本校调研情况看,部分自修课的学生学习积极性不高。一个原因是教学内容的难度不合适,另一个原因是课程设计不够完善合理。如何在学习自由度和教师的干预程度之间找到平衡,是教学组织面临的重要难题。自修课程的属性决定了学生的学习积极性主要靠自觉,但仍然需要通过教学组织进行学习激励与约束。

(3)教师方面的原因。自修课程虽然以学生为主体,但对教师的要求并没有因此而降低,工作量也没有减少,相反,教师需要在课前自修材料准备、课中组织研讨答疑、课后自修效果评估等方面付出更多精力,但针对自修课程的授课教师激励机制存在明显不足。自修课以学生自学为主,因此在教学大纲中设置的学时较少。例如在国防科技大学,自修课时一般为4课时,但在整个自修课程学习过程中,教师工作量远不止4课时,但这部分工作并未计入教学工作量,导致教师对自修课程的重视程度不够。

为提高自修课程教学质量,结合翻转课堂的教学方法开展自修课程教学,在发挥自修课优点的同时,有助于解决上述难题。

2 翻转课堂介绍

翻转课堂是将传统课堂中的知识讲授放到课外由学生自学,课堂上则以教师和学生的互动为主[4],通过“课前观看视频学习知识、课上知识内化”的方式实现对传统课堂教学的革新,实施过程包括课前自学、课中内化、课后升华3个阶段。相比于传统课程教学,翻转课堂具有以下特点[5]:① 翻转师生角色:翻转课堂中学生是学习的主体,教师是教学活动的组织者和引导者。②翻转教学活动:传统教学教师先对课程内容进行讲解,学生在课堂和课后消化吸收;翻转课堂采用先学后教的方式,学生带着问题去学习,可以提升学习主动性。③ 翻转教学内容:传统教学过程采用由点到线的过程串联学习内容,学生缺少对课程内容的整体认识,对各个知识点的定位与作用认识不清,影响学习效果;翻转课堂中学生通过课前学习能够及早获悉课程体系的全局视图,可以使教与学更有针对性。

3 结合翻转课堂，构建任务驱动的自修课程

与翻转课堂相比,自修课进一步突出学生的自主学习能力培养。教师将学习资料发放给学生,学习过程与知识内化主要在课下进行。在这个过程中,结合翻转课堂的教学实施过程进行任务驱动的自修课程设计。图1所示为任务驱动的自修课程实施方案。为达到更好的教学效果,需要针对不同学生设计适合的个性化教学计划,开展任务驱动的高效自学,组织及时的学习情况反馈与研讨,设计合理有效的学习效果评估。传统课程学习时间集中,周期短,要求教师在短时间内完成大量教学任务,因此只能采用线性教学模式。与此不同,自修课的教与学可以设计成一个闭环迭代优化的过程。自修课的课程周期可以设置较长,甚至跨越两个或更多学期。教师根据学生的学习计划执行情况、学习目标达成情况对学生的自修过程不断完善。

图1 任务驱动的自修课程实施方案

课程设计主要包括以下几个模块:

(1)个性化的教学设计。教师根据教学目标制订教学计划,布置学生在各个阶段的学习内容及需要完成的任务,包括各个知识点需要解决的问题、掌握的程度以及检验的方法。传统课堂上教学过程是统一进行的,所有学生按照相同的教学计划展开学习。但这种统一的教学计划对于不同基础、不同专业和兴趣的学生可能并不完全适合。自修课程的学习过程以学生为主体,因此教师可以按照各个学生的时间安排和需要进行调整,制定适合的个性化教学计划。在学习过程中,教师也可以根据各人学习进度及时调整教学计划。

在网络故障诊断与维护课程中,学生来自网络工程专业与信息安全专业,因此在制订教学计划时,为网工专业的学生设计了偏向网络协议故障的学习,而为信安专业的学生设计偏向安全事件引起的故障维护。通过为不同专业背景和兴趣的学生设计不同的教学计划,有助于提高学习效果。

在制定具体的学习任务时,教师需要将课程内容中各个知识点重新梳理,帮助学生更清晰地掌握课程的知识点及其内部关系。在此基础上对内容和知识点重构,划分成具有可操作性的若干学习任务。结合“三要素法”细化教学目标[6],使学生自学过程中能够抓住重点,提高效率。

(2)以任务驱动实现高效自学。自修课作为一种探索式的教学模式,本身仍然存在很多难题需要解决,其中最重要的一点是如何提高学生的自学质量,确保教学计划的顺利实施,完成既定的教学目标。为此,通过任务驱动的方式督促学生的自修过程有助于充分调动其积极性,提高学习效率。教师根据教学计划定期发布学习任务,根据学习内容与学生的实际掌握情况设定各个任务的学习周期。学习任务以过关的形式布置,并在网络教学平台或微信群发布所有学生任务完成情况的进展图,在学生间形成竞争性学习氛围。

在自修过程中,教师需要引导学生利用多种学习资源,通过教材、参考书、网络等资源进行自学,也可以在其他专业或其他院校学习。让学生掌握各种查询手段和方法,快速查阅和筛选自己所要的资料,提高学生的查阅速度、增强领悟能力。为提高学习枯燥内容的兴趣和求知欲,可以引导学生运用所学知识解决实际问题。

对于理工科难度较大的课程,学生独立学习往往遇到的问题较多,对于一些重要的知识点也难以理解透彻。通过建立学习小组,在组内开展学生间互助与讨论能够有效提高学习效果,同时能够培养学生的团队交流合作能力。

我们将网络故障诊断与维护课程的教学内容组织成多个学习任务,包括局域网故障、路由器故障、网络性能维护等,不同类型的故障要求学生通过多种方法进行诊断排除。学生间以小组的方式展开合作,通过查找网上资料、阅读教师下发的实验指导等资料,对不同任务能够按照计划顺利完成。

(3)高质量师生研讨。课堂研讨的目的是了解学生的任务进展情况,并对问题较多的知识点进行重点讲解和答疑,研讨内容包括学生的任务进展汇报以及师生间互动交流。课堂研讨占自修课程的时间较少,因此需要科学设计、合理安排研讨计划才能达到目标。

课堂研讨时间可以安排在每个学习任务结束后进行。由于不同学生的学习计划和任务完成情况不同,课堂研讨可以按照分组的方式进行,即每次一个小组的成员与教师参加研讨。以小组为单位进行师生研讨的另一个优点是可以实现小班教学的效果,每个小组成员都可以得到相应指导。

在小组讨论中,首先由学生汇报任务成果及遇到的困难,接下来由教师点评并答疑。师生、生生的研讨、探究,使学生达到对问题的深层次的认识和理解,从而使知识内化,建构属于自己的知识体系。教师引导学生进行问题的梳理和总结、方案的整合和评比、疑问的归纳和解答、创新的分析和验证。研讨过程中教师可以对知识点进行挖掘和扩散,引导学生从不同角度考虑问题,对知识点在不同场景下如何应用进行发散。鼓励学生进行独立思考和创新,帮助其构建课程的整体框架。落实知识建构过程使其对知识具有自己的理解和认知,从而形成个体的知识意识。

(4)建立适应自修课程的评价机制。课后评测是翻转课堂的最后环节,该阶段的目的是强化学生对课上知识的理解,使教师对学生的学习成效、是否达到教学目标等情况进行综合判断。自修课程同样离不开及时客观的学习情况评价。因此需要合理的考核模式和充分的教学评价。传统课堂中单向线性的教学方式中,对学生的学习效果评价只能在课程结束后以集中的方式进行,因此评价机制无法对学习过程起到指导和改进的作用。在以任务驱动的自修课程学习过程中,可以通过阶段性评测来引导和评价学生的学习过程与学习效果,因此需要设置与自修课相适应的评价机制。

学习过程是以各个任务为单位进行的,因此在每个任务的学习过程中和完成后教师进行评价,使学生了解自己的学习程度。评价可以采用多种方式进行。例如在小组研讨过程中教师可以观察各个组员的发言或回答问题情况,还可以采用学生上台报告,再进行互评,实现自修自评。不同课程可以选择与其适应的考核方式。在网络故障诊断的课程中,除上述方式外,我们还采用了分组对抗的方式来检验学生对所学知识的活学活用能力。采用分组实验的方式,两个学生一组,相互在对方的网络中设置故障点,之后各自利用所学知识进行网络故障的诊断与修复。通过这种对抗的方式,既可以检验学生对知识的理解和运用能力,还可以增强学习兴趣和积极性,提高了自修课的学习效果。

4 结 语

通过完善大学自修课程设计,可以有效推进以学生为学习主体的高校教学改革,提高学生的自主学习能力,为学生终身学习奠定基础,实现研究型、创新型学习的目标。通过上述自修课程模式在网络故障诊断与维护课程中的实践及反馈结果表明,结合翻转课堂的教学模式进行任务驱动的自修课程设计,对于学生的学习积极性与学习效率具有很好的提升作用。对于网络故障诊断与维护这类理论与实践并重的课程教学能够有效提高教学效果。

[1]内蒙古大学关于学分制的暂行规定[EB/OL]. [2018-02-12]. http://service.ndzsw.cn: 8080/showl.asp?id=181, 2010.10.28/2012.03.20．

[2]史宁中, 柳海民. 素质教育的根本目的与实施路径[J]. 教育研究, 2007(8): 10-14.

[3]邓康桥, 高小涵, 范洪梅. 中美网络公开课运营模式比较研究: 基于麻省理工学院网络公开课与网易公开课的案例分析[J]. 世界教育信息, 2013(10): 25- 30．

[4]张德成. 高校翻转课堂教学与课程设置的重构研究[J]. 现代教育技术, 2014, 24(12): 107-111.

[5]马行空, 付绍静, 赵文涛, 等. 翻转课堂教学在网络安全程序设计课程中的应用[J]. 计算机教育, 2016 (5): 68-71.

[6]Kennedy D, Hyland A, Ryan N. Writing and using learning outcomes: A practical guide[EB/OL]. [2017-01-16]. http://www.tcd.ie/teaching-learning/academic-development/assets/pdf/Kennedy_Writing_and_Using_Learning_Outcomes.pdf.