基于强交互式课件的翻转课堂教学法

喻学才 陈健文 梁剑平

摘要：本文报道在二本院校计算机学院针对《算法设计与分析》实施翻转课堂的方案及退化回传统单向授课课堂方式的原因和结果。本文提出强交互课件的概念及功能和作用，建议并分析实施强制性翻转课堂的成本及预期效果。

关键词：交互式课件;翻转课堂;选课系统;智慧教育

一、引言

翻转课堂指将专业知识领域中单向传授的部分让学生在课前自行学习，而将课堂时间用于进一步发展布鲁姆教育目标中的高阶能力。这些高阶能力包括知识应用、分析、综合、评估及创新创业等[1]。翻转课堂是“以学生学习为中心”教育理念的一种实践形式。近年来，在线教育、移动学习、MOOC、微课、混合式教学等互联網环境下的创新学习方式不断涌现，为学习者增加了许多方便获取的学习资源，也为实施翻转课堂添加了更多可选择的措施。一般说来，在线电子书、课程视频、微课、MOOC可以在学生自行学习中被广泛使用[2]。

近十年来，翻转课堂教学法在不同层次教学中的积极效用在国内外教育类期刊中被广泛报道。通常认为翻转课堂能促进个性化学习，能提高学习者的效率，能更好地进行深层次学习。然而，翻转课堂一定比传统课堂教学方式更好吗？本文首先报道作者在某师范学院二本学生中实施翻转课堂近一年的情况。然后提出在学生学习理解能力不强、学生动手能力比较弱、缺乏主动学习能力的情况下实施翻转课堂的方案。最后总结实施翻转课堂的各种条件。

二、从“翻转”回到“传统”课堂的教学实践

学无定法。每个学习者不完全一样，甚至很不相同。有些记忆力好，有些则差。有些喜欢理工科，有些则喜欢文史哲。有些很自律，而大部分则难以持之以恒。目前，上至国家教育管理部门，下至有识之士，都希望互联网技术、智能技术能在教育教学上应用，以促进个性化学习，降低教育教学成本，增加学习效率，提高学习质量。同许多同行一样，作者也对便利的在线教育资源和翻转课堂教学模式抱有较大的改善学生学习的期望。期望开展“以学生发展为中心”的教学;期望互联网环境能促进学生学习内容、学习进度和学习方式的个性化;期望学生能主动学习，增强本领。2019年春季和秋季学期，作者在某师范学院计算机类专业学生中执教《算法设计与分析》这门课时实施了翻转课堂。

（一）学情

选修作者《算法设计与分析》课程的学生总体上阅读能力、记忆能力、理解分析能力、表达能力等比较差。经统计，在前修课程《C语言程序设计》学习完成后，仅仅有10%左右的学生能写简单的递归调用程序，与在课堂上表现相一致。学生就业志向与专业培养目标相差比较大。计算机类专业的学生整体上就业工程师类岗位，但大多数学生（85%左右）觉得研发岗位很难，希望当公务员或者教师。这表明大多数学生遇到学习难题很容易放弃，妄想更容易的事情，缺乏继续坚持学习的勇气。希望改善大多数学生的学习勇气、学习能力和学习效果是我和同事们的梦想。

（二） 退化的实施方案

学习可以用多种感官进行。看书、讲解、动手操作演示或完成一个小项目、冥思苦想、自问自答或与别人交互式问答等。多感官学习可以帮助强化记忆力，加深理解等。

我们实施的翻转课堂，要求学生上课前提交自行学习讲解录音。学生自行学习时，能理解的需要用自己语言讲解出来。遇到理解困难的，则要用“是什么”、“为什么”、“如何”等疑问词提出相应的问题。我们鼓励学生多提问题，尤其是有难度的问题。学生也可提交录屏，讲解代码如何工作。还可以提交展示视频，比如用扑克牌展示合并排序的工作过程等。录音、视频或录屏旨在调动学生采用多种感觉器官自主学习，也能作为区分学习者身份的材料。教师评判、记录课堂前提交情况，并按权重计入期末总成绩。

针对自主学习结果，课堂第一个十分钟时间，由教师或学生重点讲解共同难点。或者抽查学生真实的学习情况。如果多数人已经完成浅层次的学习，则教师引导学生进行深层次学习。课后布置一些练习进一步加强综合应用能力培养。

根据提交结果统计，前半学期85%的学生能在上课前主动提交，11%的学生经督促后能提交;后半学期有所下降，55%左右的学生能主动提交，35%左右的学生经督促后提交。主动学习的质量方面，经课堂抽查，极少有学生能讲自主学习内容讲出来，仅仅约占5%;很多学生遇到严格的过程性、抽象符号化资料都有很强的畏难情绪，直接跳过，甚至连读也不会读的，约占80%;很少有学生能按要求采用自问自答的形式进行自主学习提交录音的（要求采用自问自答的目的是防止大部分学生照着资料读），不到10%。

由于自主学习效果整体上很差，课堂只能退化到传统单向知识传授为主的方式进行。从作业结果看，传统课堂的效果也不比实施翻转课堂的效果更好。能针对问题请教老师的、能交上作业的仅仅不到5%。这很可能跟《算法设计与分析》这门课的内容对学生们很难有关。

三、 强交互式课件

课件通常指一门课程学习资料的集合，常表现为PPT。交互式课件指利用脚本程序或者宏在课件合适的地方设置简单的测试题或者呈现方式的动画。另外一种是H5课件，利用html5、css和JavaScript制作或者在现有的PPT基础上制作交互性功能更强的课件。以MOOC为典型代表的交互式课件、在线课程等实践表明，耗费大量人力物力制作的课程资源，未能按人们预期那样对学习带来变革。

强交互式课件指一种将个性化的学习资源、学习过程、学习要求、简单测试等进行编码的软件。除MOOC课程的功能外，个性化的学习过程控制和选人工课堂课的条件控制功能是其鲜明特征。强交互式课件通常在学校或者培训机构等环境下使用，学生选择人工课堂课前，必须通过课件学习并且达到规定的水平才具备选课资格。教师不用开一门课，而是不断地主持最擅长的一节课或者几节课。课堂授课内容为强化自主学习内容或者综合应用学生们所需知识，引导学生进行深层次学习。

强交互式课件除了使用机构一定程度的强制性外，还指课件作为软件有较强的自然交互功能。一是根据学员的学习效果和进度，个性化地呈现学习资源和测试题。二是根据学员的学习习惯，个性化地呈现学习资源的适当媒体。学习资源媒体包括动画、文本、语音和视频。三是强交互式课件支持像人类老师和学生一样的自然问答，探讨。第四，甚至支持AR或VR侵入式场景，学生感觉不出虚拟老师或真实老师的区别。也就是说，强交互式课件也是人工智能的，是智慧教育的基础。

四、强制性翻转课堂教学法

强制性翻转课堂教学法指采用强交互式课件实施翻转课堂的教学过程和方法。据在线教育和MOOC课程学习效果研究报道，能坚持学完在线课程的人不足5%[3]。这样的数据很可能大大低于人们的预期。但是如果学员的学校或者单位强制性要求学习，则结课率能大幅度提高至50%左右。这说明没有强制性要求的学习对大多数人是极难坚持的，也说明了在互联网学习资源非常便利获取的条件下，学校和培训机构仍然存在的价值。这种价值就是为学习者提供一个能进行持续学习的环境。

学校和培训机构在教育教学过程中采用任何技术的考量很可能包括降本、增效、提质三个方面。三个方面能全部有显著效果，采用这种技术应该不会有任何阻碍。采用新技术本身是需要成本的，只有在一定条件下才可行。好在作者所教学生人人有手机电脑，能上网。作者本人对信息技术、人工智能原理和技术、以及产品较为熟悉。从學生和教师来看，实施强制性翻转课堂教学法几乎不会给学校产生投入成本。从关于在线教育的研究结果看，有强制性要求，预期可以显著改善学生学习效果。学习效果短期可以从学生考研、竞赛结果体现;长期可以从毕业学生职业发展结果来体现。

采用强交互式课件实施翻转课堂教学法需要改变现行的教学及管理关系。如果在现有公立学校中实施，估计阻力非常巨大。培训机构由于利润驱动及管理灵活，可能采用速度会快速很多。不管如何，改变现行教学教育系统都需要很长的时间，投入较大的精力，解决抵触障碍。另一方面，强交互式课件仍需大量人力和时间研发。这很可能需要开源社区或者专业公司的大量努力。

五、结论和展望

本文介绍了在二本大学本科《算法设计与分析》课程实施翻转课堂的方案及翻转课堂退化为传统课堂的原因。原因很可能在于生源不太好的二本计算机学院学生的学习能力比较低，自主学习《算法设计与分析》很难理解，很难坚持，使得自主学习阶段难有效果。本文提出研发强交互式智能课件来部署强制性自主学习环境，可以帮助学校和培训机构降本增效提质。但强交互式智能课件仍需大量研发工作，而且采用强交互式智能课件需要变革教学和管理关系，需要很多时间。尽管投入时间和精力成本会比较大，但这或许是学习变革的可行道路。

参考文献：

[1]朱丹. MOOC+翻转课堂混合教学模式设计[J]. 河北农业大学学报（农林教育版）， 2018（1）.

[2]杨燕. “互联网+”背景下翻转课堂的研究与实践[J]. 中国职业技术教育， 2017（17）：77-79.

[3]李珍. 翻转课堂学习体验质性研究[J]. 教育评论， 2017（12）：145-148.

作者简介：

喻学才，（1975.12-），四川仁寿生人，男，汉族，计算机应用技术博士，副教授，研究兴趣为计算智能、机器学习、区块链和智慧教育。

梁剑平，（1987.6-），广西玉林生人，女，汉族，计算机硕士，讲师，研究兴趣为模式识别与智能系统、

通讯作者简介：

陈健文，（1970.2-），台湾省嘉义生人，男，汉族，计算机博士，助理教授，研究兴趣为图像处理、机器视觉、自然语言处理。

基金项目：

支撑项目编号：2019JGB314 （广西高等教育本科教学改革工程项目）