专业课程中翻转教学探讨范文

《高等理科教育杂志》2016年第5期

摘要：

文章结合了微课和翻转式教学的优势，在对地理信息系统专业的“空间分析原理与方法”课程特点进行分析的基础上，有针对性地设计了基于微课的翻转式教学模式，并从视频制作、课前学习任务设计、翻转课堂教学等多个方面展开了研究与教学实践，最后通过问卷调查与学生访谈的方式对微课制作及翻转课堂的实施进行效果评价及意见反馈。研究表明，基于微课的翻转式教学模式在提高了教学效果的同时，也有利于激发和调动学生的学习兴趣和学习积极性。

关键词：

微课;翻转式教学;地理信息系统;专业课程

微课是为支持翻转学习、混合学习、移动学习、碎片化学习等多种新型学习方式，以短小精悍的微型流媒体教学视频为主要载体，针对某个学科知识点或教学环节而精心设计开发的一种情景化、趣味性、可视化的数字化学习资源包［1］。这一概念最早是在2008年秋由美国新墨西哥州圣胡安学院的高级教学设计师、学院在线服务经理戴维•彭罗斯所提出，并将其运用到阅读、种族管理、兽医学等开放在线课程中，同年秋季学期，由于采用了微课程的教学方法，该学院职业安全这门课程的选课学生人数激增至449人［2］1－13。在国内，2011年佛山市教育局开展首届全市中小学优秀微型教学视频课例征集活动，参赛的作品同步在网上供广大师生家长随时点播、交流和评论，活动的效果出乎意料，广大教师对这种“内容短小、教学价值大、针对性强、数量众多、使用灵活”微型课例好评如潮。此后，佛山市连续组织了三届微课作品大赛，并在全国率先展开了基于微课的教学改革研究［3］。紧随其后，关中客对微课程的起源及其在国内发展的适宜性做出了客观的阐述［4］，2012年，张静然对微课的国内外相关研究做了系统性的梳理［5］，董兴法等对基于微视频资源的电子类微项目翻转教育进行了研究，探索了一种校企合作的新模式［6］。2014年教育部全国高校教师网络培训中心举办了首届全国高校微课教学比赛，超过1600所高校、12000多人参与其中［7］，至此，微课教学正式进入了大学教育的视野。丰富的微课资源进一步促进了翻转课堂的实施，即通过课外观看学习微课视频达到知识传授的目的，而通过课堂上与教师的讨论交流实现知识的内化，改变了传统教学中的师生角色，实现了对教学模式的革新。目前各个网络平台上的微课资源以公共基础课程为主，如计算机、外语、数学等［8］，而有针对性的专业课程资源非常有限，究其原因，除了考虑到受众的广泛度之外，也存在着并不是所有的专业课程都适合开展微课教学的问题，2011年关中客在阐述了国内外“微课程”概念的来源的基础上就曾批判性地指出:“微课程并不能适用所有的课程，微课在课程或教学内容方面的适应性需要通过实践检验”［2］1－13。因此，本文将以地理信息系统专业的核心课程“空间分析原理与方法”为例，从视频制作、课程设计、教学效果评价等多个方面对基于微课的翻转式课堂教学应用于本专业课程的教学实践进行深入的研究总结，并对其适应性进行评价，旨在为更多针对专业特点进行微课翻转式教学的实践提供有益的经验借鉴。

一、课程特点分析

“空间分析原理与方法”的授课对象是地理信息系统专业本科三年级学生，在一、二年级开设的地理信息系统原理、地图学、遥感导论及数据结构等相关专业课程的基础上，学生对作为地理信息系统的核心功能———空间分析，有了初步的理解，本门课程开设的目的旨在进一步完整地阐述空间分析功能的理论基础及算法分析，为之后的地理信息系统二次开发、地理信息系统设计等进阶课程奠定基础。

(一)课程内容多、难度大

“空间分析原理与方法”课程涉及了较多的公式推导和算法演算，如投影方程变换、最短路径计算、最大流算法步骤演示等，课程内容量大并且有一定的难度，传统的授课模式下很难做到课时控制和内容深度讲解的有效结合，如果能把算法和公式的推导放在课外让学生进行自主学习，在课堂上只针对不懂的地方进行指导和讨论，将大大提高课时的利用率，并达到本课程理论学习深度的要求。

(二)理论性和实践性要求较高

本门课程的内容体系中也涉及了较多的实际案例操作内容，针对一些较难理解的概念和方法，教师也会在课堂中进行实践操作演示，但由于时间限制和学生接受能力的参差不齐，往往收效甚微，如果能把该部分内容放在微课中让学生在课余进行反复的观看和模拟操作，能使本课程的实践教学部分得到较大的改善。

二、微课视频制作

(一)微课视频特点

微课视频时间通常在5～10分钟，从心理学角度来看，这个时间长度非常符合学生的视频驻留规律和学生的学习认知特点，可以让学生在短暂时间内高效完成学习任务而不分散注意力。同时，作为课程内容的学习，微课视频须达到课题切入迅速、讲授线索清晰、总结收尾快捷的特点。综上，本课程选取了以下课程内容来制作微课视频(见表1)。

(二)视频制作技术

在视频制作技术方面，主要采用了PPT结合手写板的方式进行视频录制，其中通过手写板技术对最佳路径求解和网络最大流等算法进行步骤分解演算，以方便学生反复观看学习。其次，动画技术的运用使得原本抽象难懂的地图投影理论知识得到了生动的诠释，得到学生的一致好评。

三、翻转式课堂教学设计

按照不同学者对翻转式课堂教学的定义，归纳起来即:在信息化环境中，课程教师提供以教学视频为主要形式的学习资源，学生在上课前完成对教学视频等学习资源的观看和学习，师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型教学模式［9］。因此，翻转式课堂的教学设计不仅仅只是“课堂内”的教学活动，应从视频制作阶段就纳入教学设计的内容中。本次课程的翻转式教学设计主要包含以下几部分的内容:

(一)微课视频内容的选取

此次选取的课程内容除了满足微课视频短小精悍、知识结构完整等特点外，还具有以下特征:(1)抽象难懂的概念或方法。如地图投影的内容，在此次的微课视频中用了一个“剥橘子皮并展平”的动画生动地诠释了高斯投影的过程，同时也较好地引导了学生对高斯投影方法所存在缺陷的思考。(2)复杂的算法演算过程。在传统的课堂授课模式下，学生或对算法演算过程难以完全掌握，或在课后复习的过程中对算法中的某些步骤不能理解，这种不可复制地一次性讲解方式使学生对复杂算法的理解造成了一定程度的障碍，利用微课视频也可很好地解决这一问题。(3)实践性较强的内容。例如对空间叠加分析知识的讲解，通过实际的软件操作演示既能避免平铺直叙地讲解，同时较好的视觉效果也能让学生充分理解空间叠加的意义。

(二)课前学习任务单的设计

要实现翻转式教学的目标，课前的学习至关重要，对于这一无监督、无指导的学习过程，如何促使学生自觉地、有效地完成学习任务对后续教学活动的开展起着决定性的作用。目前，学习任务单的布置与完成是解决这一问题的有效途径，在任务单中需明确本次学习的目的，并完整地展示知识点的体系结构，还应包含学生问题反馈的内容，最后以作业形式提交。

(三)问题收集与分析

针对任务单内学生提出的问题进行及时的整理与分析，以便于在课堂上开展进一步的答疑和讨论活动。同时，收集对微课视频中的内容、表达方式、时间分配等各个方面提出的意见和建议，有利于提高微课制作的水平。

(四)课堂教学活动设计

这部分是实现学生所学知识“内化”的重要阶段，由知识点回顾—答疑—讨论三个部分组成。其中，知识点回顾和答疑由教师主导完成，大约占到课时的50%左右，讨论部分主要由学生完成，教师可针对讨论内容进行引导，实现教师与学生、学生与学生之间平等多向互动。

(五)教学效果反馈

本研究选取地理信息系统专业本科三年级一个班级共39人进行“空间分析原理与方法”的翻转教学试验，通过一个学期的授课，在传统课堂和翻转课堂两种模式交叉使用的情况下，以问卷调查及学生访谈的形式，并辅以内容分析法分别对37份有效问卷样本及38份访谈记录进行反馈意见的提炼。调查问卷的设计主要是为了从技术、效果和内容等多个方面评价本次课程所制作的10个微课视频，并提出相应的改进意见。此外，通过学生访谈，从翻转课堂的实施、与传统课堂的区别、接受程度、改进的意见和建议等多个方面进行调查。结果表明:在视频内容方面，66.6%的学生认为视频内容适中，讲解清晰;25.6%的学生认为视频内容偏少;7.8%的学生认为视频内容偏多，难以完全接受。在视频讲述形式方面，89.7%的学生认为形式新颖，内容形象生动，能很好地帮助理解所讲知识;7.7%的学生认为不太习惯没有教师形象出现的教学视频，对知识的学习有一定的困难;0.7%的学生认为一般，对知识的理解和学习没有太大影响。图1是学生对本门课程制作的10个微课视频的满意度调查，从时间、内容、制作技术等多个方面进行评价，满分为5分，图中列出的均为获得5分的视频投票情况。在课堂学习方面，23.1%的学生喜欢这种自由讨论的学习方式，46.2%的学生能够接受这种教师引导和自由讨论的学习方式，30.7%的学生表示不太习惯自由讨论的方式，更希望由教师对课前所学知识进行归纳和总结式的教学。在知识的掌握方面，71.8%的学生认为这种翻转式的教学增加了对知识点的理解程度，不再担心公式推导过快或者暂时没有听懂的问题，可通过观看视频和课堂提问来解决;17.9%的学生对知识点的掌握有所帮助，但主要还是依靠教师在课堂上的归纳总结才能完全掌握;10.3%的学生认为对知识的掌握程度和传统模式的授课方式区别不大。

四、经验与总结

通过对上述调查结果的分析可以看出，大部分学生对基于微课的翻转式教学形式是能够完全接受并对知识点的掌握有明显的帮助，当然，也有部分学生(30%左右)由于各种各样的原因不能很好地接受这种新的教学模式，这其中除了个体的因素之外，整个翻转式教学的开展过程中仍然存在一些需要改进的地方，同时也汲取了很多经验教训，归纳起来有以下几个方面:

(一)课前微课学习的数量

每个10分钟以内的微课视频平均包含1～2个知识点，可按照每个知识点的难度和复杂度来安排课前微课学习的数量，通常是2～3个微课视频作为一次学习的任务，一是为了保证课堂讨论内容的充实性，二是为了保证整门课程的教学进度。

(二)翻转课堂的开展

对于习惯了传统教学模式的师生来说，翻转式课堂所带来的改变是巨大的。那些平时“被动”接受知识的学生突然需要转变为知识学习的“主动”发起者，无论从思维方式还是行为表现上都是对学生的巨大挑战，因此，一开始的翻转课堂讨论很可能会遇到根本无法开展的情况，即使如本门课程在开展了五六次翻转课堂教学后，仍然有30%左右的学生表示难以适应此种教学方式。另一方面，对于大多数教师来说，翻转课堂教学也是一种全新的尝试，从之前完全包揽的知识传授者变为抛砖引玉的辅助引导者，这种转变需要不断的探索和实践才能真正实现课堂“翻转”的目的［10］。因此，本门课程在课堂上的翻转式教学采用一种循序渐进的方式来开展，从一开始的“归纳—提问—总结”到后来的“归纳—提问—讨论—总结”，逐步增加学生的课堂讨论时间，让教师和学生都有一个适应和调整的过程。

(三)教学效果的评价标准

这里所说的教学效果除了传统的考试成绩外，还应包括学生的自主学习能力、自我观点的表达能力以及由本门课程所延伸出去的知识的拓展能力等，而这些指标往往因为无法进行量化的考查而被忽略，但所有这些因素的综合才能真正实现翻转式教学的目的，而不仅仅是为了片面地提高考试成绩。在这个互联网信息化高速发展的时代，微课作为一种丰富的学习资源，如何将其整合到具体学科的常规课堂教学，借此提高课堂教学效率，将是未来微课研究的主要方向，而在此基础上开展的课堂翻转式教学可在提高常规教学效果的同时，拓展学生的自主学习和自我表达等多方面的能力，两者的结合势将成为高校教学的重要改革方向。

参考文献:

［1］中华人民共和国教育部.教育信息化十年发展规划(2011－2020年)［Z］.2012.3.

［3］胡铁生.“微课”:区域教育信息资源发展的新趋势［J］.电化教育研究，2011(10):61－65.

［4］关中客.微课程［J］.中国信息技术教育，2011(17):14－15.

［5］张静然.微课程之综述［J］.中国信息技术教育，2012(11):19－21.

［6］董兴法，欧扬，肖金球，等.网络微视频资源引领电子类微项目翻转课堂研究［J］.高等理科教育，2015，123(5):105－108.

［7］全国高校教师网络培训中心.首届全国高校微课教学比赛进展说明［EB/OL］.［2015－12－01］.

［8］管会生，高青松，张明洁.MOOC浪潮下的高校课程联盟［J］.高等理科教育，2014，113(1):44－52.

［9］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.

［10］蒋翀，费洪晓.基于MOOC的混合教学模式设计与应用研究［J］.高等理科教育，2015，121(3):120－125.

作者:刘蕊 夏既胜 杨克诚 单位:云南大学地理信息科学系