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大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)翻轉(zhuǎn)課堂實踐

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大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)翻轉(zhuǎn)課堂實踐

摘要:為探索大規(guī)模在線開放課程(MOOC)與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的混合教學(xué)模式建設(shè)方法,基于大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)MOOC課程,設(shè)計翻轉(zhuǎn)課堂實施方案,并制定詳細(xì)的課堂組織方式和授課內(nèi)容。教學(xué)實踐表明,翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂相比,能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,學(xué)習(xí)效果更好?;贛OOC的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)將線上線下有機(jī)結(jié)合,實施方案、組織方式和教學(xué)內(nèi)容合理,可提升教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞:MOOC;翻轉(zhuǎn)課堂;混合式教學(xué);大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)

0引言

大規(guī)模在線開放課程(MassiveOpenOnlineCourse,MOOC)與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的混合教學(xué)模式對高校傳統(tǒng)課堂教學(xué)形成沖擊,為高等教育改革帶來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[1-3]。翻轉(zhuǎn)課堂于2007年起源于美國,是一種重新調(diào)整課堂內(nèi)外教學(xué)活動的新型教學(xué)模式。學(xué)生在課前通過觀看視頻、在線測試、論壇討論等形式自主學(xué)習(xí)課程內(nèi)容;課堂上,老師和學(xué)生一起討論、互動、解惑,以深入理解課程內(nèi)容[4]。翻轉(zhuǎn)課堂是對傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式與教學(xué)流程的徹底顛覆,由此引發(fā)了教師角色、授課模式和管理模式等一系列變革。目前,各高校紛紛推出了與大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)相關(guān)的MOOC課程,這些課程各有側(cè)重點和特色[5]。例如:哈爾濱工業(yè)大學(xué)戰(zhàn)德臣等[6]的《大學(xué)計算機(jī)—計算思維導(dǎo)論》,北京理工大學(xué)李鳳霞等[7]的《大學(xué)計算機(jī)》等。筆者基于自主建設(shè)的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)MOOC課程,開展線上線下相結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)[8]。近年來,圍繞翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)問題,國內(nèi)外學(xué)者開展了多方面的研究工作,包括翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法、學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂的體驗、學(xué)習(xí)成效等[9-11]。各學(xué)科專業(yè)課程也紛紛開展了MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)實踐,對資源建設(shè)、課堂活動、評估及反饋機(jī)制等進(jìn)行教學(xué)設(shè)計[12-13]。在MOOC背景下的大學(xué)計算機(jī)課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方面,有學(xué)者提出翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)優(yōu)勢、教學(xué)方法和策略等[14-16],但并未給出較具體的實踐方案。本文結(jié)合自建的MOOC課程設(shè)計具體的翻轉(zhuǎn)課堂實施方案,并對翻轉(zhuǎn)課堂組織方式及授課內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的教學(xué)設(shè)計,通過開展混合式教學(xué)實踐,對實踐結(jié)果進(jìn)行分析。

1翻轉(zhuǎn)課堂實施方案

在MOOC與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的混合教學(xué)模式中,對原課程教學(xué)安排和考核方式進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。在新教學(xué)模式下,課程總學(xué)時為24學(xué)時,其中翻轉(zhuǎn)課堂12學(xué)時,實驗教學(xué)12學(xué)時,翻轉(zhuǎn)課堂具體包括:大班講授2學(xué)時,小班研討10學(xué)時。研討課要求學(xué)生課前完成老師布置的學(xué)習(xí)任務(wù),包括MOOC視頻學(xué)習(xí)及在線測驗,在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)會自行解決低級問題,并提出高級問題。在課堂上,老師先對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行概要回顧,然后針對關(guān)鍵知識點提問,隨后學(xué)生分組開展討論,老師引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際,應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題,培養(yǎng)計算思維能力。翻轉(zhuǎn)課堂大班講授2學(xué)時,包括課程總體介紹1學(xué)時和課程總結(jié)1學(xué)時。課程總體介紹包括:①MOOC的定義、MOOC發(fā)展現(xiàn)狀、如何使用MOOC資源;②什么是翻轉(zhuǎn)課堂、課前需進(jìn)行的準(zhǔn)備工作、課堂及課后需完成的任務(wù);③課程計劃與總體安排。

2翻轉(zhuǎn)課堂組織方式

翻轉(zhuǎn)課堂小班研討以分組形式進(jìn)行,學(xué)生按6~8人進(jìn)行分組,針對每個研討主題開展4個環(huán)節(jié)的教學(xué),分別是:①內(nèi)容回顧與提問;②實際應(yīng)用;③游戲;④討論。以兩學(xué)時(90分鐘)的研討課為例,各環(huán)節(jié)參與及組織方式、時間分配、評價方式如下:(1)內(nèi)容回顧與提問。參與和組織方式包括:老師首先概要回顧該主題主要知識內(nèi)容,然后學(xué)生在小組內(nèi)提出自己的問題,并回答其他同學(xué)的問題,老師匯總每組不能解決的問題,統(tǒng)一解答。如果沒有學(xué)生提問,老師將根據(jù)教學(xué)重點向?qū)W生提問。時間分配為20分鐘。該項評價占30%,要求能提出有意義的問題。(2)實際應(yīng)用。參與和組織方式包括老師首先示范性地給出幾個知識點的應(yīng)用實例,啟發(fā)學(xué)生,隨后學(xué)生在組內(nèi)討論,給出應(yīng)用實例,并對其中運用的知識進(jìn)行說明和展示。時間分配為25分鐘。該項評價占比40%,要求舉例說明所學(xué)知識在實際中的應(yīng)用,根據(jù)小組展示情況給分。(3)游戲。參與和組織方式包括:老師首先講解游戲規(guī)則,隨后學(xué)生在組內(nèi)開展游戲互動,解釋游戲中運用的知識。時間分配為15分鐘。該項作為額外附加分,要求學(xué)生解釋游戲的意義,發(fā)現(xiàn)其中蘊含的知識。(4)討論。參與和組織方式包括:老師首先根據(jù)該主題知識內(nèi)容提出實際問題,隨后學(xué)生通過小組討論給出解決方案。時間分配為30分鐘。該項評價占30%,要求設(shè)計方案應(yīng)用目標(biāo)知識,解決老師提出的問題。不同小組之間交叉展示,互評給分。在翻轉(zhuǎn)課堂的小班研討中,主講老師負(fù)責(zé)對各環(huán)節(jié)進(jìn)行總體把握,助教負(fù)責(zé)輔助小組開展討論。具體安排包括4個環(huán)節(jié):內(nèi)容回顧與提問、實際應(yīng)用、游戲及討論。在內(nèi)容回顧與提問環(huán)節(jié),主講老師回顧該主題主要知識內(nèi)容,匯總每組不能解決的問題,統(tǒng)一解答,當(dāng)沒有學(xué)生提問時,根據(jù)教學(xué)重點向?qū)W生提問;助教查看每個小組的討論情況,幫助回答小組學(xué)生的提問。在實際應(yīng)用環(huán)節(jié),主講老師示范性地給出知識點應(yīng)用實例,啟發(fā)學(xué)生,為小組展示打分;助教查看小組討論情況,幫忙解答小組疑問,為小組展示打分。在游戲環(huán)節(jié),主講老師講解游戲規(guī)則,解釋游戲蘊含的知識;助教協(xié)助小組開展游戲互動。在討論環(huán)節(jié),主講老師根據(jù)該主題知識內(nèi)容提出實際問題,小組討論結(jié)束后給出問題的示范性解答;助教查看小組討論情況,幫忙解答小組疑問,監(jiān)督小組進(jìn)行交叉互評給分。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動中,使用了清華大學(xué)開發(fā)的雨課堂工具,利用雨課堂開展課前預(yù)習(xí)、課堂簽到、課堂投票、隨機(jī)點名提問、實時答題等教學(xué)活動。

3翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)針對每個研討主題,進(jìn)行相應(yīng)教學(xué)設(shè)計,其中借鑒了《不插電的計算機(jī)科學(xué)項目》的游戲及案例,思科IT基礎(chǔ)課程中的虛擬計算機(jī)組裝環(huán)境,美國三一學(xué)院的MOOC——AppInventor移動計算中提供的4比特計算機(jī)模擬器,以及思科PacketTracer網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境等[17-20]。本文以研討“數(shù)據(jù)的表示與運算”為例制定教學(xué)設(shè)計,該部分是課程重難點,知識內(nèi)容比較抽象,學(xué)生不易理解和掌握。學(xué)生課前需完成的學(xué)習(xí)內(nèi)容包括:進(jìn)位計數(shù)表示方法、計算機(jī)中數(shù)值數(shù)據(jù)的表示、數(shù)據(jù)之間的運算、非數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的編碼、數(shù)據(jù)校驗碼。翻轉(zhuǎn)課堂上開展理論聯(lián)系實際的教學(xué),目的是讓學(xué)生不僅掌握知識本身,還能探究知識在實際中的應(yīng)用。本次研討包括3個主要內(nèi)容:(1)進(jìn)位計數(shù)制表示方法。共有4個環(huán)節(jié):①內(nèi)容回顧與提問,計算機(jī)中常用的4種計數(shù)制及它們之間的相互轉(zhuǎn)換。為檢測學(xué)生課前學(xué)習(xí)效果,首先提出簡單直觀問題,如:二進(jìn)制數(shù)00110對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是多少?5位二進(jìn)制數(shù)能表示的最大數(shù)字是多少?二進(jìn)制數(shù)(110.01)2的真值是多少?十進(jìn)制數(shù)13.625轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)是多少?利用雨課堂開展實時答題,并實時查看答題情況。然后,提出較深入問題,如:計算機(jī)中的數(shù)據(jù)為什么以二進(jìn)制的形式表示?②實際應(yīng)用。在學(xué)生理解二進(jìn)制工作機(jī)制以及計算機(jī)如何處理信息之后,即可聯(lián)系實際,如:32位計算機(jī)、64位操作系統(tǒng)、128位SSL加密、24位色彩、20M寬帶網(wǎng)絡(luò)等,探討日常經(jīng)常接觸的名詞和蘊含的技術(shù);③游戲。開展游戲,進(jìn)一步熟悉計算機(jī)的計數(shù)制,借鑒不插電的計算機(jī)科學(xué)中的讀心術(shù)紙牌游戲;④討論。利用所學(xué)知識解決問題,如:既然計算機(jī)中所有信息均以0和1的形式表示,那么只要能表示兩種數(shù)值的硬件設(shè)備均可以存儲信息,計算機(jī)中二進(jìn)制數(shù)是以怎樣不同形式存儲的?通過以上環(huán)節(jié),使學(xué)生不僅掌握計算機(jī)常用的4種計數(shù)制及其相互轉(zhuǎn)換方法,還能理解計算機(jī)是如何處理和存儲信息的。(2)非數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的編碼。共有4個環(huán)節(jié):①回顧教學(xué)內(nèi)容,字符、圖像等非數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的編碼方法;②實際應(yīng)用。由于實用的編碼系統(tǒng),如ASCII、Unicode、漢字編碼較復(fù)雜,令學(xué)生望而生畏,所以首先引入一個自定義的小編碼系統(tǒng),如拼音編碼系統(tǒng),給出編碼規(guī)則,讓學(xué)生對特定序列進(jìn)行編解碼,以理解編碼系統(tǒng)原理。隨后引出ASCII、Unicode及漢字編碼,通過提問檢測學(xué)生課前學(xué)習(xí)效果;③討論。學(xué)生在理解編解碼原理后,可以嘗試設(shè)計編碼系統(tǒng),并展開討論,如:計算機(jī)通過調(diào)制解調(diào)器上網(wǎng)時,信息是如何編碼并通過電話線傳送的?④引申。計算機(jī)如何用二進(jìn)制表示圖像。首先,通過實例引入像素概念,用1和0表示簡單的黑白圖像,并結(jié)合噴墨打印機(jī)原理擴(kuò)展到彩色圖像的表示。該環(huán)節(jié)預(yù)期達(dá)到的效果是使學(xué)生掌握字符、圖像等非數(shù)值型數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的編碼方法,理解ASCII、Unicode和漢字編碼系統(tǒng)的基本原理,能設(shè)計編碼系統(tǒng),解釋一些應(yīng)用原理,如調(diào)制解調(diào)器上網(wǎng)傳輸信息的原理及噴墨打印機(jī)原理。(3)數(shù)據(jù)校驗編碼。共有3個環(huán)節(jié):①回顧教學(xué)內(nèi)容,如常用的數(shù)據(jù)校驗技術(shù),特別是奇偶校驗技術(shù)。首先提出簡單直觀的問題,檢測學(xué)生課前學(xué)習(xí)效果,如:對給定的實例給出奇校驗或偶校驗結(jié)果。隨后提出較深入問題,如為什么需要數(shù)據(jù)校驗編碼,包括CD數(shù)據(jù)校驗、硬盤數(shù)據(jù)校驗,以及網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)校驗;②實際應(yīng)用,列舉日常生活中的校驗技術(shù),如商品條形碼、圖書的ISBN(國際標(biāo)準(zhǔn)書號);③游戲。通過游戲,更好地理解校驗編碼,如開展不插電的計算機(jī)科學(xué)中設(shè)計的翻卡魔術(shù)。該環(huán)節(jié)預(yù)期達(dá)到的效果是使學(xué)生不僅掌握常用數(shù)據(jù)校驗技術(shù),還能體會數(shù)據(jù)校驗技術(shù)在實際生活中的廣泛應(yīng)用,提高學(xué)習(xí)興趣。

4實踐結(jié)果

本文利用雨課堂工具的投票功能,對學(xué)生開展了關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的問卷調(diào)查。通過投票結(jié)果統(tǒng)計可知,73%的學(xué)生喜歡翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式,認(rèn)為能調(diào)動學(xué)習(xí)積極性;85%的學(xué)生希望課堂知識講授可與實際相聯(lián)系,而不是講解知識本身;76%的學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課程相比,學(xué)習(xí)效果更好,對知識的理解和記憶更深刻,說明學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂的認(rèn)可度較高。但是僅62%的學(xué)生在參加課堂教學(xué)前,完成了對應(yīng)章節(jié)MOOC視頻的學(xué)習(xí),說明學(xué)生還需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念和學(xué)習(xí)習(xí)慣,學(xué)會合理安排時間,課前按時完成自學(xué)。只有30%的學(xué)生喜歡小組展示的方式,23%的學(xué)生喜歡學(xué)生分組討論的方式,說明學(xué)生從多年被動學(xué)習(xí)模式向以以學(xué)生為中心、學(xué)生積極參與討論互動與自我展示的轉(zhuǎn)變,需要假以時日,得到逐步培養(yǎng)和鍛煉。

5結(jié)語

本文基于自主建設(shè)的大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)MOOC課程,開展線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué),設(shè)計了翻轉(zhuǎn)課堂實施方案和組織形式,圍繞課程重難點內(nèi)容,設(shè)計了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)內(nèi)容,開展包括內(nèi)容回顧與提問、實際應(yīng)用、游戲和討論4個環(huán)節(jié)的教學(xué)活動,通過翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐,取得了較好的教學(xué)效果,也發(fā)現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中的一些不足,下一步研究內(nèi)容是如何提高學(xué)生參與積極性。

作者:劉欣欣 徐紅云 單位:華南理工大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院