人工智能技术背景下混合式教学以及翻转课堂应用实践探析

盛晓春

关键词：人工智能；翻转课堂；ChatGPT；形成性评价

0 引言

人工智能的发展历经多个阶段：从初期的推理与知识表示，至连接主义、机器学习、深度学习阶段，再延伸至强化学习和自主智能领域。这些进展促使人工智能在各个领域取得了重要应用和突破。人工智能对教育也产生深远影响，尤其随着ChatGPT的广泛使用，混合式教学以及翻转课堂都面临着新的机遇与挑战。

前沿技术运用这门课程采用讲座方式进行授课。该课程开设在大三的第二学期，共计16学时，是计算机科学与技术、数字媒体技术、智能科学与技术、物联网工程等专业的专业课之一。学生在前五个学期的课堂学习和课下积累的基础上，对人工智能、大数据技术、虚拟技术、物联网等前沿技术有了基本的认识和学习。在人工智能技术背景下，混合式教学以及翻转课堂如何在教学中提供更加个性化和自主的学习体验，这是本文的研究重点。

1 人工智能前的混合式教学以及翻转课堂

随着MOOC的兴起和线上线下教学的普及，翻转课堂被认为是线上线下教学手段的强化，是对学生在线学习效果的有效检验工具。翻转课堂是一种教学模式，其基本思想是将传统课堂教学中的知识传授环节移到课外完成，即线上学习，而将课堂时间用于学生深入探究和应用知识的活动[1]。在这种教学模式下，课堂内的宝贵时间，学生更多地参与项目的讨论、线上视频学习的疑问讨论，与同学、老师共同解决学习遇到的问题。教师在翻转课堂不再是教学的主体，而是学生学习的引导者、规划者，通过课堂教学讨论、学生疑难问题提问、课堂测试等环节总结学生知识点的掌握程度，对线上学习、课堂内容进行总结、归纳，引导学生对更深层次的知识点进行思考和探讨。

学生经历了线上学习以及对应的测试，翻转课堂有促进师生互动和生生互动，提升学生创新性和批判性思维等优点[2]，但在实际的线上线下教学以及翻转教学实施过程中，由于学生自主学习能力不强、线上学习资源与课堂教学内容匹配度不高、学生缺乏有效的表达能力等原因，翻转课堂的实际效果不尽如人意，表现在两个方面：一方面，学生在自我学习、自我表达中，缺乏有效的表达能力。这种情况一是和学生本身性格相关，不愿分享、不喜欢表达，只喜欢在自己的舒适圈“围观”

其他同学或老师“表演”。二是翻转课堂前学生储备知识不足，线上资源学习不充分，在翻转课堂环节表现不自信，表达能力弱，导致翻转效果不理想。

另一方面，线上资源虽然丰富，但缺乏与课堂内容高度契合的资源，影响学生线上学习效果。虽然现在MOOC、B站等在线资源众多，但短时间内很难找到与课堂内容高度匹配的资源，导致学生在线上学习的内容常常与课堂内容不符。

此外，学生在线上学习过程中，遇到的问题无法及时得到有效解决，导致学生自学自信心受挫。

前沿技术运用课程深入挖掘翻转课堂和混合式教学的内涵，以学生为中心，依据工程教育认证理念为基础，以成果为导向，在课堂教学中实施翻转课堂和混合式教学。将基本理论知识、概念性知识放到线上，推荐学生使用人工智能技术解决问题。在线下课堂教学中，先通过课堂测试评估学生的线上学习效果，并针对出错率较高的题目进行专门的讨论与讲解，讨论过程不限制使用人工智能技术寻求答案，鼓励对答案进行修改、创新，鼓励学生提出问题由其他学生回答。以班级为单位进行抽调式方式进行课堂知识讨论，教师对学生讨论内容、课堂测试内容进行总结、归纳，并在最后一次讲座时间全方位考核学生对前沿技术知识的学习效果、掌握程度，在整个教学周期采用形成性评价、“三法”式等方式评估学生的学习效果并进行持续改进。

2 人工智能后的混合式教学以及翻转课堂

随着人工智能技术的迅猛发展，人工智能技术逐渐渗透到各个领域。尤其是随着ChatGPT、文心一言等人工智能工具的迅速发展和推广使用，教育领域也逐渐开始探索如何将人工智能应用于混合式教学以及翻转教学中。

2.1 人工智能在混合式教学以及翻转课堂中的应用

一方面，ChatGPT等人工智能工具可以提供课前预习资料。教师可以事先录制课程介绍视频或编写文字材料，并将其提供给学生进行预习。学生在预习过程中可能遇到问题，这时可以使用ChatGPT等人工智能工具提供在线的解答和辅导，帮助学生更好地理解课程内容。对于线上资源，在互联网各类信息技术的支持下，线上平台有微课视频、PPT、MOOC等众多线上资源[3]。在前沿技术运用课程中，选择线上资源时要充分考虑学生目前所掌握的知识体系、线上资源与讲座的契合度等因素。另外，线上资源需有对视频内容的简单介绍，通过内容介绍便可以抓住学生的学习兴趣。

另一方面，ChatGPT等人工智能工具可以解答学生预习过程中遇到的问题。学生在学习过程中可能会有各种问题，ChatGPT等人工智能工具可以作为在线的答疑助手，随时解答学生的问题和提供解释。这样可以提高学生的学习效果，并增强他们对知识的理解和掌握。在前沿技术运用课程中，由于学生人数众多，老师无法帮助所有学生解决遇到的问题，学生可以直接借助ChatGPT等人工智能工具解决学习遇到的问题。

ChatGPT等人工智能工具还可以引导学生思考。它们通过提问和引导学生思考的方式，帮助学生深入理解课程内容。在前沿技术运用课程的实施过程中，教师设计了一些开放性问题，让学生与ChatGPT等人工智能工具进行对话，促进学生的思考和探索，培养他们的批判性思维和问题解决能力。

另外，ChatGPT等人工智能工具可以提供实践案例和示例代码。对于一些实践性较强的学科，如编程、金融工程等，ChatGPT等人工智能工具可以提供实践案例和示例代码[4]，帮助学生理解和应用知识。学生可以与ChatGPT等人工智能工具交互，了解代码的执行过程、结果和相关解释，提高他们的实践能力和应用能力。前沿技术运用课程的课程目标之一是掌握讲座涉及的前沿技术工具，掌握大数据、人工智能等前沿技术知识，但是在有限的讲座时间无法对核心知识一一讲解，学生可以利用课余时间对讲座内容进行延伸学习，而ChatGPT等人工智能工具可以较好地满足他们的需求。

2.2 混合式教学以及翻转课堂的效果评估

为了评估ChatGPT等人工智能工具、课程思政在混合式教学中的效果，前沿技术运用课程通过以下几个评估指标衡量学生的学习效果。

一方面，通过观察学生与ChatGPT等人工智能工具的互动情况，评估学生的参与度和积极性。在授课过程中，统计学生提问的数量和质量，以及学生对ChatGPT等人工智能工具回答的反馈和评价。

另一方面，通过学生学习成绩提升情况来衡量。2023年春季学期之前本课程虽然已经采用了混合式教学以及翻转教学，但因为学生数量多，翻转教学效果一般，学生对课堂知识的认识程度比较浅。2023年春季学期开始，课堂中积极推荐学生使用ChatGPT等人工智能工具解决学习中遇到的问题，比较使用ChatGPT等人工智能工具的翻转课堂教学和传统翻转课堂教学的学生成绩差异，ChatGPT等人工智能工具对学生学习成绩有较大积极影响，学生的在线测试成绩有一定幅度的提升。

其次，可以通过学生满意度调查混合式教学的满意度。通过问卷调查或访谈等方式，收集学生对于使用ChatGPT等人工智能工具的混合式教学以及翻转课堂的满意度和反馈意见。了解学生对ChatGPT等人工智能工具的认可程度和体验感受，以评估其在教学中的效果。在2023年春季教学过程中，积极鼓励学生使用ChatGPT等人工智能工具解决学生学习遇到的问题，在形成性评价结果反馈结果看到，学生对翻转课堂的满意度明显提升。

随着教育改革的不断深入，课程思政与混合教学已成为教育领域的重要话题。国内外已有大量研究表明，课程思政与混合教学在提高学生学习成绩和学习能力方面具有显著效果。例如，一项基于小学英语翻转课堂的研究发现，通过课前观看教学视频和课堂上的互动学习，学生的英语成绩和学习能力得到了显著提高[5]。此外，还有多项研究证实了课程思政在提高学生学习兴趣和价值观引领方面的作用。本课程思政内容多方位建设，“三法”式评估育人效果。课程思政从教学模式、教学案例、教学方法改进以及提升教师育人水平等多个方面进行切入，对课堂授课效果以及育人效果采用问卷法、观察法、访谈法三种方式进行评估[6]。课程思政内容采用显隐结合、“高大上”与“接地气”结合的方式把思政元素引入课堂中，把带有工匠精神、家国情怀、职业道德素质、民族自信和国家自信等思政元素的教学案例带入课堂，通过在教学目标中加入价值的培养、线上与线下思政同进行等方式，在给学生知识传授以及能力培养的过程中，培养学生具有正确的价值观、正确的社会认知以及社会道德感、责任感。

另外，课程以工程教育认证理念为依据，对学生学习效果进行综合评定。本课程的计算机科学与技术专业一直坚持工程教育专业认证，课程以国家工程教育专业认证标准为指南，以产出导向、学生为中心、持续改进的认证理念为引领，通过视频观看率、视频观看时长、课堂在线测试、学生讨论、形成性评价等多种方式对学生的学习效果进行评估，捕捉教学过程中学生知识薄弱点，总结学生对讲座老师的授课评价，及时修正教学大纲、教案等教学资料，进行持续性改进。

3 人工智能给混合式教学以及翻转课堂带来的挑战

有研究指出，线上线下学习以及翻转课堂要求学生具备一定的自主学习和合作学习的能力。对于一些学生来说，这可能是一个挑战。在混合式教学中，一些学生可能会因为自主学习能力不足而无法跟上课程进度，从而导致学习效果下降。另外，部分学生过于依赖于人工智能所带来的便利，缺乏自我思考以及对知识的辨识能力，教师需要帮助学生培养这些能力，使其适应混合式教学以及翻转课堂的学习方式。

3.1 教师角色的转变

课程在混合式教学以及翻转课堂中，课程组教师首先转变了自己的角色任务，即由传统的知识传授者转变为学生的指导者和辅导者。教师更多地在于引导学生如何运用知识，如何解决问题，以及如何进行创新思维。

另外，随着人工智能时代的到来，教师在混合式教学以及翻转课堂中，需要了解并熟练掌握人工智能工具，以更有效地帮助学生。因此，课程组教师也在持续关注技术的发展，以便能够及时更新自己的知识和技能。教师也在教学过程中，锻炼自己的教学策略和技能，有效地引导学生进行自主学习和合作学习。

3.2 学生自主学习能力的培养

课程组教师采取以下措施来提供适当的支持和激励措施，以提高学生的自主学习能力和学习动力。

设定明确的学习目标：明确的目标可以激发学生的学习动力，并帮助他们更好地规划学习过程。所以教师应与学生有效、及时地沟通并确定学习目标，学生才能及时、准确地知道自己应该达到怎样的学习目标。

提供学习资源和指导：教师为学生提供丰富的学习资源，如教材、参考书籍、在线教学视频等。同时，教师也提供指导和解答学生在学习过程中遇到的问题，帮助他们克服困难。

鼓励学生自主学习：教师鼓励学生在学习过程中保持主动性和自主性。例如，鼓励学生提出问题、进行独立思考和探索，培养他们的学习兴趣和学习动力。

提供及时反馈：教师及时给予了学生反馈，帮助他们了解自己的学习进展和成绩。积极的反馈可以激励学生继续努力，同时也可以帮助他们及时调整学习策略。

创造积极的学习环境：教师创造积极的学习环境，鼓励学生相互合作、分享经验和知识。同时，教师也提供了一些奖励机制，如表扬、奖励或认可，以激励学生的学习动力和自主学习能力。

个性化学习支持：教师了解学生的学习需求和学习风格，根据不同学生的差异性提供个性化的学习支持和指导。这可以帮助学生更好地发挥自己的优势和潜力。

总之，教师在提供适当的支持和激励措施时，注重学生的个体差异和需求，鼓励学生的自主学习和主动性，同时提供及时的反馈和指导。这样可以有效提高学生的自主学习能力和学习动力，促进他们的学习成长和发展。

3.3 学生创新思维能力的培养

教师在混合式教学以及翻转教学过程中，注重培养学生创新思维能力、多学科知识的综合运用能力、计算思维能力。充分利用ChatGPT等人工智能工具帮助学生分析问题、提出问题、解决问题，培养学生用创新的思维解决问题。

教师引导学生学会批判性地看待问题，不盲从权威或传统的观点，而是通过自己的思考和分析来评判事物的优劣。这样可以帮助学生形成独立思考的能力，进一步培养创新思维能力。

4 总结

在人工智能技术背景下，混合式教学以及翻转课堂为教育带来了许多机遇，包括但不限于个性化学习、自主学习与合作学习、实时反馈和个性化辅导等。然而，这也伴随着一些挑战，如技术支持和设备要求、教师角色的转变以及学生的自主学习能力等方面。因此，我们需要进一步研究和探索如何充分利用人工智能技术，优化混合式教学以及翻转课堂教学模式，从而提高教育质量和学生的学习效果。