劉平山,張瑞霞,周婭

(桂林電子科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

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微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐

劉平山,張瑞霞,周婭

(桂林電子科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541004)

摘要：智能移動(dòng)終端的普及以及Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍越來越廣，為移動(dòng)學(xué)習(xí)的發(fā)展提供了很好的物質(zhì)基礎(chǔ)。而微課短小精悍的特點(diǎn)適應(yīng)移動(dòng)學(xué)習(xí)碎片化、移動(dòng)性的需求。將微課和移動(dòng)學(xué)習(xí)相結(jié)合，設(shè)計(jì)微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的核心功能，闡述系統(tǒng)架構(gòu)與部署情況，并以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，設(shè)計(jì)基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模型，為大學(xué)生學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程提供了一種新的學(xué)習(xí)方式，具有一定的理論和實(shí)踐參考意義。

關(guān)鍵詞：微課；移動(dòng)學(xué)習(xí)；翻轉(zhuǎn)課堂

目前，智能移動(dòng)終端(本文主要指智能手機(jī)和平板電腦)的用戶越來越多，智能移動(dòng)終端的性能越來越好，也支持Wi-Fi連接。在大學(xué)校園里，幾乎人人都有一部智能手機(jī)，部分學(xué)生擁有平板電腦(如iPad、三星Galaxy等)。另一方面，基于Wi-Fi的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍越來越廣，不僅公共場(chǎng)所部署了越來越多的無線路由器，而且寬帶家庭用戶也是廣泛部署了無線路由器。這些廣泛部署的Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)很好地支持了智能移動(dòng)終端的聯(lián)網(wǎng)，并且無須消耗中國移動(dòng)或中國聯(lián)通或中國電信的流量費(fèi)用。這些現(xiàn)實(shí)情況為移動(dòng)學(xué)習(xí)的發(fā)展提供很好的物質(zhì)基礎(chǔ)，使得學(xué)習(xí)者能夠利用方便攜帶的智能移動(dòng)終端進(jìn)行有效學(xué)習(xí)，還不用擔(dān)心流量費(fèi)用。

移動(dòng)學(xué)習(xí)模式，用戶的學(xué)習(xí)時(shí)間一般比較短，具有碎片化學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。而微課的出現(xiàn)正好適合移動(dòng)學(xué)習(xí)碎片化的需求，微課視頻時(shí)長一般是5～10 min。因此，本文在基于Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)的條件下設(shè)計(jì)了面向微課的移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)(簡稱微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng))，并在校園網(wǎng)內(nèi)部署該系統(tǒng)，以“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程為例，結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，為大學(xué)生學(xué)習(xí)“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”提供一種新的移動(dòng)學(xué)習(xí)方式。

1微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)以微課為教學(xué)內(nèi)容載體，支持移動(dòng)學(xué)習(xí)方式以及翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容的組織按照三級(jí)模式：課程、知識(shí)單元、知識(shí)點(diǎn)。每門課程由多個(gè)知識(shí)單元構(gòu)成，每個(gè)知識(shí)單元由多個(gè)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)由1個(gè)或多個(gè)微課資源構(gòu)成。

1.1微課

目前，面向微課的教育信息化研究與應(yīng)用引起了我國學(xué)者的廣泛關(guān)注。關(guān)于微課的定義已有10多種。比如，胡鐵生等人的定義：微課又名微課程，是基于學(xué)科知識(shí)點(diǎn)而構(gòu)建、生成的新型網(wǎng)絡(luò)課程資源。微課以“微視頻”為核心，包含與教學(xué)相配套的“微教案”“微練習(xí)”“微課件”“微反思”及“微點(diǎn)評(píng)”等支持性和擴(kuò)展性資源，從而形成一個(gè)半結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)頁化、開放性、情景化的資源動(dòng)態(tài)生成與交互教學(xué)應(yīng)用環(huán)境[1]。該定義中，說明了微課資源的基本構(gòu)成與應(yīng)用環(huán)境。然而，如何構(gòu)建微課資源與應(yīng)用微課，不同的實(shí)踐者可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。在微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，微課資源以微視頻為主并提供相關(guān)的課件和練習(xí)。針對(duì)高等教育的復(fù)雜性，微視頻時(shí)長以10 min左右為主，部分更加復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)在15 min左右。

1.2移動(dòng)學(xué)習(xí)

移動(dòng)學(xué)習(xí)是指利用無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無線移動(dòng)通信設(shè)備獲取教育信息、教育資源和教育服務(wù)的一種新型學(xué)習(xí)形式[2]。目前，主流無線移動(dòng)通信設(shè)備是智能手機(jī)、平板電腦等，本文考慮的設(shè)備主要是基于Android系統(tǒng)的智能手機(jī)和平板電腦。移動(dòng)學(xué)習(xí)在我國的研究起始于國際遠(yuǎn)程教育專家德斯蒙德.基更(Desmond Keegan)博士在上海電視大學(xué)40年校慶上所作的報(bào)告[3]，基更博士指出移動(dòng)學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的第三個(gè)階段，前兩個(gè)階段分別是遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、電子學(xué)習(xí)。隨著移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，我國移動(dòng)學(xué)習(xí)研究取得迅速發(fā)展，然而在移動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)踐研究領(lǐng)域仍有很大的發(fā)展空間[4]。本文就是結(jié)合現(xiàn)有的移動(dòng)技術(shù)與移動(dòng)環(huán)境，將移動(dòng)學(xué)習(xí)應(yīng)用到大學(xué)課程的教學(xué)中來。

1.3翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom或者 Inverted Classed)是一種新的課堂教學(xué)方式，學(xué)生課前觀看教師講解視頻，課堂上在教師指導(dǎo)下完成作業(yè)，是傳統(tǒng)課堂中知識(shí)傳授與知識(shí)內(nèi)化的顛倒。傳統(tǒng)教學(xué)模式是：課堂上教師進(jìn)行知識(shí)傳授，課后學(xué)生完成作業(yè)，進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化。翻轉(zhuǎn)課堂起源于美國科羅拉多州林地公園高中的2位化學(xué)教師：喬納森·伯爾曼(Jonathan Bergmann)和亞倫·薩姆斯(Aaron Sams)在2007年前后的教學(xué)嘗試。起初，他們只是使用屏幕捕捉軟件錄制PPT演示文稿的播放和講解，并將視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)，目的是為耽誤上課的學(xué)生補(bǔ)課[5]。而這些視頻也被其他不需要補(bǔ)課的學(xué)生所接受，最后逐漸形成了“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式：課前學(xué)生在家觀看視頻學(xué)習(xí)，課堂上教師幫助學(xué)生處理作業(yè)或?qū)嶒?yàn)中碰到的困難。另外，隨著“可汗學(xué)院”的迅速發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式在國際教育界取得廣泛關(guān)注和積極推廣。

翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式能夠在國際教育界迅速走紅，何克抗教授[6]總結(jié)了學(xué)術(shù)界的一些主流觀點(diǎn)：翻轉(zhuǎn)課堂能夠體現(xiàn)“混合式學(xué)習(xí)”的優(yōu)勢(shì)，符合人類的認(rèn)知規(guī)律，有助于構(gòu)建新型的師生關(guān)系，促進(jìn)教學(xué)資源的有效利用和研發(fā)，是“生成課程”這一全新理念的充分體現(xiàn)。上述觀點(diǎn)從理論上說明了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式值得推廣和應(yīng)用。

1.4系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與部署

微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要目的為在校大學(xué)生的課程學(xué)習(xí)提供服務(wù)?；谠撓到y(tǒng)，教師可以實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。學(xué)生、教師、管理員都可以使用智能移動(dòng)終端在Wi-Fi環(huán)境下使用該系統(tǒng)。微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的功能分為3大模塊：學(xué)生端模塊、教師端模塊、管理員端模塊。

學(xué)生端模塊主要包含8個(gè)功能。1)注冊(cè)登錄：學(xué)生第一次使用系統(tǒng)，需要用真實(shí)信息進(jìn)行注冊(cè)。學(xué)生登錄后，出現(xiàn)學(xué)生用戶界面。2)微視頻學(xué)習(xí)：提供微視頻查詢、微視頻在線學(xué)習(xí)、微視頻離線學(xué)習(xí)、微視頻播放記錄、微視頻下載記錄等功能。3)課件學(xué)習(xí)：提供了與微視頻對(duì)應(yīng)的課件，允許學(xué)生在線查看課件或離線查看課件。4)個(gè)性化學(xué)習(xí)信息中心：可以讓學(xué)生選擇要學(xué)習(xí)的課程，記錄學(xué)生個(gè)人的學(xué)習(xí)記錄和登錄記錄，學(xué)生可以隨時(shí)從上次學(xué)習(xí)中斷的地方繼續(xù)學(xué)習(xí)。5)在線練習(xí)：學(xué)生在學(xué)完微視頻和課件之后，進(jìn)行自測(cè)練習(xí)，系統(tǒng)記錄學(xué)生的正誤率并提供答案參考。6)疑問管理：學(xué)生在學(xué)習(xí)微視頻、課件、以及做自測(cè)練習(xí)過程中，可能會(huì)對(duì)某些問題產(chǎn)生疑問，系統(tǒng)允許學(xué)生記錄自己的疑問，提交給系統(tǒng)，由教師在課堂進(jìn)行集中講解。7)查看FAQ：學(xué)生可以查看與一個(gè)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的常見問題及其解答，也可以輸入關(guān)鍵字查詢FAQ。8)學(xué)習(xí)論壇：學(xué)習(xí)論壇的組織以課程為單位，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)。

教師端模塊主要包含6個(gè)功能。1)注冊(cè)登錄：教師第一次使用系統(tǒng)，需要注冊(cè)真實(shí)信息。教師登錄系統(tǒng)后，出現(xiàn)教師用戶界面。2)課程信息管理：教師可以添加或刪除課程信息，可以對(duì)課程的知識(shí)單元進(jìn)行增刪改查。3)基于知識(shí)點(diǎn)的資源管理：微課資源包含微視頻、課件、練習(xí)題，教師以知識(shí)點(diǎn)為單元，對(duì)微課資源進(jìn)行管理。4)統(tǒng)計(jì)信息：系統(tǒng)可以給教師提供學(xué)生學(xué)習(xí)情況的統(tǒng)計(jì)信息，有多少人完成視頻學(xué)習(xí)或下載，有多少人查看過課件，有多少人完成了練習(xí)，所做練習(xí)的正確率如何。5)學(xué)習(xí)論壇：進(jìn)入一個(gè)課程的論壇，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)。6)FAQ列表管理：教師可以管理常見問題，形成FAQ列表。

管理員端模塊主要包含3個(gè)功能。1)注冊(cè)登錄：管理員分為超級(jí)管理員和普通管理員。系統(tǒng)只有一個(gè)超級(jí)管理員賬號(hào)admin，密碼也是admin。超級(jí)管理員登錄后，可以修改賬號(hào)名稱和密碼。超級(jí)管理員可添加其他的管理員(也稱為普通管理員)。2)用戶管理：普通管理員可以審核教師注冊(cè)信息和學(xué)生注冊(cè)信息的真實(shí)性，并予以通過。3)數(shù)據(jù)管理：主要包括數(shù)據(jù)清理、備份、還原。

微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以后，部署校園網(wǎng)內(nèi)的一臺(tái)工作站中，申請(qǐng)校內(nèi)IP地址，智能移動(dòng)終端可以通過Wi-Fi訪問該系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)的功能。

2基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實(shí)踐

按照如圖 1所示的教學(xué)模式對(duì)一個(gè)課程選修班的學(xué)生開展了教學(xué)實(shí)踐。下面以線性表知識(shí)單元為例，說明開展情況。線性表知識(shí)單元由6個(gè)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成：線性表定義、線性表的順序表示和實(shí)現(xiàn)、線性鏈表、循環(huán)鏈表、雙向鏈表、一元多項(xiàng)式的表示與相加。針對(duì)這6個(gè)知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的微課資源，并將這些資源導(dǎo)入到系統(tǒng)中。

在第一次上課時(shí)，教師介紹緒論，提供網(wǎng)址，要求學(xué)生注冊(cè)、登錄，并要求學(xué)生在第二次上課之前完成：1)自學(xué)微視頻，包括線性表定義、線性表的順序表示和實(shí)現(xiàn)、線性鏈表；2)完成自測(cè)練習(xí)并整理疑問。并且，建議學(xué)生根據(jù)需要查看FAQ和進(jìn)入學(xué)習(xí)論壇進(jìn)行交流。

在第二次上課時(shí)，教師針對(duì)學(xué)生的疑問進(jìn)行解答。接著，教師設(shè)計(jì)一些編程訓(xùn)練題，要求學(xué)生5～10 min寫出答案，教師抽樣瀏覽學(xué)生的解答并進(jìn)行講解，指出存在的問題，對(duì)整個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。然后，教師布置課后要求編程訓(xùn)練要求與提交總結(jié)。最后，布置自學(xué)完成的內(nèi)容：循環(huán)鏈表、雙向鏈表、一元多項(xiàng)式的表示與相加。在第三次上課時(shí)，采用與第二次上課時(shí)的相同步驟進(jìn)行，完成線性表知識(shí)單元的教學(xué)。

圖1　翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

通過與學(xué)生訪談交流，學(xué)生的主流觀點(diǎn)：知識(shí)掌握效果更好。原因在于：翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式“逼迫”他們課前花更多的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，練習(xí)放在課堂上做，避免同學(xué)之間抄襲作業(yè)，使得他們獨(dú)立認(rèn)真做練習(xí)，扎實(shí)完成了知識(shí)內(nèi)化的過程。

3結(jié)語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)部署在校園網(wǎng)內(nèi)的微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并通過“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程進(jìn)行測(cè)試與教學(xué)實(shí)踐，實(shí)踐效果良好。不過，微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)目前僅支持基于Android的智能手機(jī)與平板電腦，尚不能支持基于IOS的iPhone與IPAD。因此，后續(xù)待完成的主要工作是讓微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)支持iPhone與IPAD，從而擴(kuò)大微課移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

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(責(zé)任校對(duì)晏小敏)

doi:10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.05.026

收稿日期：20151108

基金項(xiàng)目：廣西高等教育改革工程重點(diǎn)項(xiàng)目(2014JGZ117);廣西區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)精品課程

作者簡介：劉平山(1977- )，男，湖北潛江人，副教授，博士，主要從事微課慕課應(yīng)用、教育信息化、云計(jì)算等研究。

中圖分類號(hào)：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-5884(2016)05-0085-03