翻转课堂信息化课程设计研究

翻转课堂信息化课程设计研究

1“C语言程序设计”课程教学现状

“C语言程序设计”是高校计算机专业和非计算机专业理工科学生的必修科目,内容包括基本的程序编写和算法设计,目标是通过理论与动手实践相结合,要求学生能够掌握“C语言程序设计”的基础理论,具备较强的程序编写能力。该课旨在培养学生的逻辑思维能力、实践动手能力以及解决问题的能力,为学生学习其他计算机相关课程打好基础。传统的C语言教学中,往往采用以教师为中心的教学方式,只关注教师的“教”,忽略了学生的“学”,难以发挥学生的主体作用;课堂上只关注知识的讲解,忽视了培养学生的计算思维和动手实践能力的目标;教师和学生之间缺乏互动;不能很好地因材施教,忽视了学生的个体差异,从而使部分学生难以跟上教师的进度。

2翻转课堂

翻转课堂起源于美国科罗拉多州落基山的一个山区学校—“林地公园”高中,又称“反转课堂”、“颠倒教室”。顾名思义,就是将传统课堂“颠倒”过来,知识的传授在课堂外进行,而知识的吸收内化则在课堂内完成。教师将课程内容录制成视频,学生在课前通过观看视频进行自主学习,并将遇到的问题向教师反馈;回到课堂上,师生有针对性地面对面地互动和解决问题。在这个过程中,学生通过自主学习,对知识有了自己的理解和认识,提出问题,结合教师的讲解,深化对知识的理解和应用,完成知识的自我建构;课后,对知识进行一定的扩展,学生通过扩展完成知识的自我创新,在该过程中,教师对于扩展知识的学习有一定的指导。这种学习模式能够激发学生的学习主动性,使学生真正实现在学习资源和环境的支撑下完成知识的自我建构过程,变被动学习为主动协作学习。

3教学设计案例—以指针变量做函数参数

C语言是一个注重动手实践的课程,单纯的课堂讲授不利于学生掌握知识。利用翻转课堂的教学特点,可以使学生在上课前了解课程内容,通过自己在操作环境中动手实践发现问题和难点,或者通过课前自测发现问题;而课堂教学则以“问题”为中心,开展协作学习或者独立探索学习,旨在帮助学生解决心中的疑团,能够很好地调动学生的积极性,并且通过师生之间的良性互动,加深学生对知识的理解和自我建构。该文结合建构主义学习理论和教学设计相关理论基础,在翻转课堂理念的指导下,构建了基于翻转课堂的C语言信息化课程设计模式,并以“指针变量做函数参数”内容为例进行了具体的分析。

3.1前端分析

“C语言程序设计”是一门实践操作性非常强的课程,“指针变量做函数参数”这一节的内容尤其比较生涩。学生头脑中对于简单变量做函数参数已经形成了深刻的认识,要转变思维方式很难。理解指针变量作为函数参数的设计思想是该课的关键。该文中采用翻转课堂模式教学,避免了传统课堂学生听不懂就放弃的现象,课下学生通过反复观看视频对该内容有了一定的了解,通过亲自在TurboC环境中反复实践来体会其中的原理。在课堂上通过师生以及生生之间的交流互动,加深学生对知识的理解。由于翻转课堂模式下的C语言教学是在线学习与传统课堂相结合的混合式学习方式,这就对学习环境有一定的要求。经过调查发现:目前高校大都配备了电子阅览室和计算机实验室,再加上大学生中电脑基本普及,为该模式的开展提供了可能性。

3.2教学“微视频”录制

微视频是整个翻转课堂教学的核心,华南师范大学焦建利教授用短小精悍四个字来概括微视频的特点。即围绕一个小的知识点,有明确的教学目标,经过精心的课程设计所录制的时长较短的教学视频。一个好的微视频主要体现在两个方面,微视频的内容设计和制作上。其中,微视频的内容设计是微视频的灵魂,该案例结合C语言指针的特点与相关教学理论,设计了微视频教学过程。微视频制作是微视频内容的呈现效果,当前教学微视频录制的方法包括外拍式,内录式和混合式。该案例采用录屏方式,使用屏幕录像专家CamtasiaStu-dio录制的PPT+教师头像形式,配以手写板辅助。屏幕录像专家是一款集视频录制和编辑于一体的强大的录屏软件,并且自带PPT插件。教师在讲授过程中,边讲边用手写笔在PPT上进行标注,在案例中分析函数调用过程和将指针变量作为函数参数与简单变量作为函数参数的执行过程进行对比时,教师采用手写笔来标注执行过程,使得学生跟着教师的思路一步一步往下分析,大大减少了学生“看视频走神”,“不知道讲到哪里”的现象。

3.3教学资源设计

翻转课堂模式是课前知识获取,课上吸收内化的新型学习模式,相关资源建设的好坏就成为该课程能否吸引学生以及帮助学生内化知识的重要因素。该文将教学资源建设分为基本资源建设、拓展资源建设和学生信息记录三部分。实验心理学家赤瑞特拉通过大量的实验研究表明:人类获取的信息来自不同感官的相互配合,并且不同感官获取的信息,记忆保持时间不同;再加上不同学生的认知水平和学习风格都存在差异。所以,在资源设计时,要注重多媒体资源的建设,以使得不同类型的学生选择适合自己的资源进行学习,以有利于其知识的获取与保持。在“指针变量做函数参数”这一节中,基本资源包括该节内容的课件PPT,教师制作的教学微视频,课前在线自测题和相关题库,TurboC境;拓展资源主要包括典型的指针变量的相关案例,有关指针变量作函数参数的相关视频和趣闻故事;学生信息记录包括学生在线讨论信息的保留和学生访问的历史足迹信息保留。将这些资源整合打包在Blackboard平台中的“指针变量做函数参数”学习模块中,既方便了学生获取知识,同时多种媒体资源相结合,有助于学生知识的保持与记忆。

3.4学习环境设计

翻转课堂中课前学生自主学习必须借助一定的在线平台来完成。该文中采用以“课程”为中心的在线教学平台Blackboard平台,该平台包括内容资源管理模块,在线交流模块,考核管理模块,系统管理模块四大部分。该案例内容的设计主要包括课程目标、课程导引、教学资源(教学微视频、教学课件、相关案例视频,等)、在线自测、讨论区、拓展学习区、考试测评等模块。学生通过登录进入Blackboard在线学习平台,按照课程导引的指示,进入课程的学习。首先观看该节内容的教学微视频,并在视频中参与教师的互动。观看完视频之后,学生可以在平台上的讨论区中进行讨论,该平台开启了跟踪功能,能够记录学生的学习行为。完成学习之后,学生可以点击课前在线自测进入测试环节。由于C语言是一门实践操作性非常强的课程,所以自测题采用客观题与上机题结合的测试方式(在学习过程中将TurboC安装包上传到Bb平台上,方便学生下载)。客观题主要针对视频中的主要概念和基础性问题设置,主观题主要针对知识的灵活理解设置。考虑到教师的工作量,题目尽量集中在客观题,主观题目尽可能减少,并以学生探究型题目为主。

3.5收集并确定问题

教师通过自测成绩统计分析,结合论坛统计数据和学生的学习行为(知识点的停留时间、反复观看时间,等),总结出课堂上需要探讨的问题。如果共性问题较少,则采用分组教学,将学生按照有无学习问题进行互补分组,然后选择任务进行拓展学习,实现小组互相促进;如果共性问题较多,则列出任务列表,学生自由分组,然后采取抽签的方式进行选题,针对选题进行小组活动。

3.6设计学习活动

建构主义学习理论认为,学习是学习者在一定的情境中,通过交流利用必要的学习资源实现意义建构的过程。所以,在设计学习活动时,我们要充分发挥情境和协作的作用帮助学生形成自己的认知结构。目前,课堂教学方法主要包括讲授式教学、情境式教学、任务驱动式教学、讨论式教学,等,考虑到C语言的实践性及操作性,我们采用任务驱动式教学法。任务驱动式教学是一种以“任务”为主线的主动探究式学习方式,能够将新旧知识融合并贯穿到任务的各个环节,既能够使学生在有限的时间内完成规定的任务,又能激发学生对学习的兴趣。教师布置的任务要遵循“最近发展区”原则,使学生“跳一跳就能抅到”。在该案例中,首先由教师呈现任务:“使用函数调用的方法,完成下面程序编写:输入a、b、c三个整数,按大小顺序输出”(由于视频中教师讲解实现两数互换,任务中要求实现三数互换,既跟视频中有所相似,但是又增加函数调用的次数,启发学生动脑思考,符合学生的“最近发展区”),学生按照小组合作完成,每组在3~5人之间,小组协作不仅能够活跃课堂气氛,而且相比传统课堂,每个学生都能够参与到任务中,有助于任务的快速高效完成,促进学生的个性发展。

3.7交流汇报,知识重构

完成任务后,以小组为单位进行任务汇报,学生可以将该次任务的成果以代码、图形,甚至是手绘算法结构的形式展示。在成果展示过程中,学生能够对内容实现创造性重组和建构,既能够加深学生对知识的理解,同时又有助于小组之间、师生之间进一步交流,集思广益,拓宽知识的广度和深度。

3.8形成性评价

形成性评价是在教学过程中进行的评价,是对学生学习全过程进行的发展性评价,有助于激励学生主动学习。基于翻转课堂理念的形成性评价主要由同伴评价、学生自评和平台的监督反馈信息综合评定。在Blackboard平台中,学生主要通过自我检测和考试来进行自我评价,通过调查问卷和在线平台的论坛区进行匿名同伴评价,学生在在线平台上的信息记录作为学生学习过程的评价。

3.9课后扩展

翻转课堂模式中,学生通过课前自学和课堂活动完成对知识的学习和吸收内化。在课后的扩展中可以给学生推荐一些与C语言相关的名校视频,科学家的趣闻轶事和相关网站链接,开发学生的创新思维,开拓学生的视野。传统课堂往往将关注点放在课堂讲授上,而忽略了学生的问题往往集中在课后的实践环节。而翻转课堂正好将知识传授和学生吸收内化“翻转”过来,有效地弥补了C语言传统教学中缺乏有效解决实践环节问题这一不足。该文以C语言教学中的“指针变量做函数参数”为例,介绍了如何将翻转课堂有效地应用在大学课程设计中,较好地培养了学生的学习兴趣,促进了学生思维和能力的发展。相信通过不断研究、不断探索,翻转课堂模式在其他程序设计类课程和侧重实践的课程中都将发挥更大的作用。

作者:辛晓霞 张玉梅 吴晓军 焦瑒 单位:陕西师范大学