張 靜,閆璽璽,魏 鋒
(1.河南理工大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,河南 焦作 454003;2.河南理工大學(xué) 機(jī)械動力與工程學(xué)院,河南 焦作 454003)
OBE (Outcome Based Education)理念是一種被國際教育界廣泛認(rèn)可的教育理念[1]。該理念提倡以學(xué)生為主體的教學(xué)模式,強(qiáng)調(diào)學(xué)生個性化培養(yǎng)。當(dāng)前興起的“互聯(lián)網(wǎng) +”教育教學(xué)模式能夠與傳統(tǒng)課堂優(yōu)勢互補(bǔ),并且能夠極大地改變學(xué)生的學(xué)習(xí)渠道和方式[2],這無疑是對OBE 理念最好的詮釋。目前移動教學(xué)平臺已經(jīng)成為“互聯(lián)網(wǎng)+”教育教學(xué)模式的重要教學(xué)工具,但僅在課程教學(xué)中承擔(dān)消息發(fā)布、課堂考勤、線上答疑等課堂輔助性工作,并沒有改變灌輸式的授課形式和學(xué)生被動式學(xué)習(xí)習(xí)慣。問題的根源在于沒有形成切實有效的“線上線下”相結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)體系。
離散數(shù)學(xué)是計算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)的核心課程之一。該課程以研究離散量的結(jié)構(gòu)和相互間的關(guān)系為主要目標(biāo),通過數(shù)理邏輯、集合論、二元關(guān)系、代數(shù)系統(tǒng)、圖論等內(nèi)容的學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生抽象思維和邏輯推理的能力,提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力[3],但是該課程知識體系龐雜,且具有離散、抽象的特點,學(xué)習(xí)難度大。因此,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動性并不高,一旦學(xué)生沒能及時跟上教學(xué)進(jìn)度,對于知識點的理解和把握方面就會顯得力不從心,甚至產(chǎn)生棄學(xué)的情緒。
另一方面,離散數(shù)學(xué)課程的知識體系是從計算機(jī)應(yīng)用實踐中總結(jié)而來的,需要將知識點與相關(guān)計算機(jī)課程的實際問題相結(jié)合,才能靈活運(yùn)用課堂所學(xué)。但是,隨著專業(yè)培養(yǎng)計劃的不斷調(diào)整,多數(shù)學(xué)校的離散數(shù)學(xué)教學(xué)學(xué)時都非常有限,有的學(xué)校連基本的理論教學(xué)都很難保證,完成實踐教學(xué)更是難上加難。學(xué)生只能根據(jù)課本上提供的經(jīng)典范例理解學(xué)習(xí)離散數(shù)學(xué)的真正意義,無法真正做到學(xué)以致用,以至于不少學(xué)生認(rèn)為離散數(shù)學(xué)沒有實用價值。
在教學(xué)方面,計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展要求離散數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法能夠與時俱進(jìn)。但近年來,離散數(shù)學(xué)的教材內(nèi)容以及教學(xué)方法并沒有隨著計算機(jī)理論和應(yīng)用的快速發(fā)展而進(jìn)步[4],學(xué)生多處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài),缺乏主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的意識和能力,課堂教學(xué)效果并不理想。
因此,在進(jìn)行離散數(shù)學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革時應(yīng)考慮以下幾個方面:①注重離散數(shù)學(xué)知識體系的深度和廣度,建立線上課堂資源庫,通過實例和模型素材拓展學(xué)生課外知識;②注重理論知識與應(yīng)用實際的內(nèi)在聯(lián)系,結(jié)合線上活動,落實創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié),打破理論與實際應(yīng)用相脫節(jié)的局面;③注重課程培養(yǎng)目標(biāo)與過程化考核的關(guān)聯(lián)關(guān)系,建立“立體化”的過程考評機(jī)制,實現(xiàn)學(xué)生個性化培養(yǎng)。
云班課是一款基于移動終端教學(xué)互動教學(xué)平臺[5]。該平臺能夠從時間和空間上打破教與學(xué)的束縛,通過分享資源、頭腦風(fēng)暴、小組任務(wù)、批改作業(yè)、投票問卷、討論答疑、組織點評等活動,在師生之間開展輕松、自由、有趣、有效的移動教學(xué);同時,還能夠通過學(xué)生學(xué)習(xí)活動軌跡記錄學(xué)生學(xué)習(xí)情況,并以“經(jīng)驗值”的大小來確定學(xué)生學(xué)習(xí)的程度,為開展教學(xué)行為分析和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的個性化、精準(zhǔn)化的教學(xué)改革提供了依據(jù)[6]。在充分考慮離散課程教學(xué)現(xiàn)狀和云班課APP 教學(xué)平臺優(yōu)勢的基礎(chǔ)上,以64 學(xué)時離散數(shù)學(xué)課程教學(xué)為研究對象,建立基于云班課的離散數(shù)學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式架構(gòu)。該架構(gòu)以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、邏輯思維和應(yīng)用實踐的能力為教學(xué)的最終目標(biāo),建立以教學(xué)資源組織、教學(xué)活動設(shè)計、考評機(jī)制為三大模塊的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)體系,見圖1。
圖1 基于云班課的離散數(shù)學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂架構(gòu)
課程資源庫是翻轉(zhuǎn)課堂最重要的組成部分,是教師展開教學(xué)活動和學(xué)生學(xué)習(xí)成果評測的基礎(chǔ)。教學(xué)資源庫的建設(shè)應(yīng)該以學(xué)生為中心,讓學(xué)生能夠隨時隨地隨心學(xué)習(xí),而不再拘泥于傳統(tǒng)課堂;提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、自覺性和積極性,實現(xiàn)對離散數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的真正理解,并能夠付諸應(yīng)用。因此,資源庫質(zhì)量的好壞將會直接影響教師任務(wù)引導(dǎo)和學(xué)生主動學(xué)習(xí)的效果。
為方便教師進(jìn)行課程資源管理,云班課平臺提供了資源庫、活動庫、試題庫3 種庫管理功能。結(jié)合云班課的庫管理功能,圍繞教學(xué)目標(biāo)和課程內(nèi)容,以理論知識和實際應(yīng)用并重為指導(dǎo)思想,將離散數(shù)學(xué)的課程信息、理論教學(xué)、案例資料、教學(xué)任務(wù)、問卷調(diào)查、章節(jié)練習(xí)和測試題等課程資源進(jìn)行分類存放,見圖2。
圖2 離散數(shù)學(xué)資源庫
(1)資源庫包括課程信息、理論教學(xué)、案例資源3 個子庫,其中課程信息庫包含課程簡介和教學(xué)大綱兩部分內(nèi)容,主要是以課程的重要性、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法、考核方式以及教材基本信息等方面概述離散數(shù)學(xué),讓學(xué)生初步了解課程;理論教學(xué)庫包括電子教材、課件、教學(xué)短視頻以及相關(guān)的教學(xué)案例。根據(jù)教學(xué)大綱內(nèi)容要求,課件劃分為7 個章節(jié),共64 個課時,符合課堂教學(xué)設(shè)計,重點難點突出,且兼顧課堂互動。每個課件配套若干個5~10 分鐘的教學(xué)短視頻,主要講解該課時重點難點以及課后作業(yè),圖文并茂,證明步驟清晰,是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主要資源。案例資料庫由應(yīng)用案例、實驗實踐和課外資料3 部分構(gòu)成。應(yīng)用案例庫將離散數(shù)學(xué)的基本理論知識和實際應(yīng)用相結(jié)合,通過邏輯電路設(shè)計、關(guān)系數(shù)據(jù)庫建立、物流優(yōu)化、數(shù)據(jù)加密等問題,讓學(xué)生充分認(rèn)識離散數(shù)學(xué)在計算機(jī)專業(yè)以及現(xiàn)實生活中的重要性;實驗實踐提供了過河問題、鎖具問題、警亭問題等經(jīng)典的程序設(shè)計代碼,以提高學(xué)生的動手能力;課外資料中收集了精品課程、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)空間安全等多種優(yōu)質(zhì)課外學(xué)習(xí)資源和前沿知識,拓展學(xué)生知識視野,提升學(xué)習(xí)效果。
(2)活動庫主要存放教學(xué)過程中需要學(xué)生參與完成的各種學(xué)習(xí)活動。任務(wù)的提前建立有助于教師引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。預(yù)習(xí)任務(wù)是學(xué)生在每次課程開始之前要完成的預(yù)習(xí)和簡單知識點測試工作;隨堂任務(wù)根據(jù)教師要展開的課堂教學(xué)活動建立,如頭腦風(fēng)暴、隨堂練習(xí)、搶答、隨機(jī)提問等,也可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況臨時建立。課后任務(wù)除了傳統(tǒng)作業(yè)的布置和測試之外,還建立了一些小組任務(wù),如以小組為單位總結(jié)圖論部分知識點,完成集合運(yùn)算的課堂展示等,這些活動能夠有效幫助學(xué)生進(jìn)行離散的知識點梳理。活動庫中還包含各種學(xué)生學(xué)習(xí)情況調(diào)查問卷。通過調(diào)查問卷的形式收集學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)情況以及對課程的看法,以便教師及時調(diào)整課程教學(xué)的引導(dǎo)方案。
(3)題庫包括章節(jié)練習(xí)題、應(yīng)用提高題和綜合測試題,是學(xué)生隨堂活動以及課前和課后學(xué)習(xí)資料的補(bǔ)充。章節(jié)練習(xí)題依托章節(jié)知識點而設(shè)置,其目的是加深學(xué)生對知識點的理解和鞏固。應(yīng)用提高題是針對學(xué)習(xí)游刃有余的學(xué)生設(shè)定的,而且根據(jù)題目的難易程度劃分為簡單、中等和困難3 個等級。綜合測試題是對學(xué)生階段性學(xué)習(xí)成果的驗證,也可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況結(jié)合章節(jié)練習(xí)和應(yīng)用提高題目自由組卷。
基于云班課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是在教師的引導(dǎo)下,以云班課教學(xué)資源庫為主要支撐,以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主,“線上線下”相結(jié)合的教學(xué)方法。云班課提供的教學(xué)活動豐富有趣而且實用性強(qiáng):學(xué)習(xí)任務(wù)隨時創(chuàng)建與發(fā)布,讓教師擺脫電腦,隨時隨地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí);手勢簽到、數(shù)字簽到、隨機(jī)點名等多樣簽到形式,節(jié)約了線下課堂教學(xué)的時間;手機(jī)搖一搖、隨機(jī)提問、搶答等花式課堂提問,給學(xué)生帶來全新課堂答題體驗,吸引更多學(xué)生參與;頭腦風(fēng)暴讓學(xué)生放飛思維,腦洞大開;輕直播/討論活動讓師生間的溝通打破了時間和空間的限制。在離散數(shù)學(xué)的教學(xué)過程中,充分利用云班課線上活動的優(yōu)勢,一改往日的“教師講,學(xué)生聽”的教學(xué)模式,極大程度地激發(fā)學(xué)生對離散數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)生的課堂參與度,同時也提高了教學(xué)成效。教學(xué)活動分為課前、課中和課后3 個階段,活動中每項任務(wù)的結(jié)果都以學(xué)習(xí)經(jīng)驗值的形式反饋。具體設(shè)計見圖3。
圖3 基于云班課的離散數(shù)學(xué)教學(xué)活動設(shè)計
課前階段:教師在線發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)活動,并利用反饋結(jié)果分析學(xué)生對知識點的掌握情況。預(yù)習(xí)任務(wù)以云教材和相關(guān)課程資源(課件、視頻、在線案例等)為支撐,將學(xué)習(xí)內(nèi)容按照了解、理解、掌握、重點掌握4個層次進(jìn)行劃分。引導(dǎo)學(xué)生按照“是什么—為什么—如何解—怎么用”的學(xué)習(xí)思路,由淺入深地學(xué)習(xí)。對于需要重點掌握的內(nèi)容,增加預(yù)習(xí)自測環(huán)節(jié),引起學(xué)生對這些學(xué)習(xí)內(nèi)容的重視;同時,學(xué)生記錄學(xué)習(xí)過程中遇到的問題,并通過私聊或討論活動反饋給教師。學(xué)生預(yù)習(xí)任務(wù)完成情況也會轉(zhuǎn)換成相應(yīng)任務(wù)經(jīng)驗值,便于教師分析結(jié)果,及時調(diào)整和安排后續(xù)的課堂活動。
課中階段:教師利用“線上線下”相結(jié)合的方式,展開課堂教學(xué)活動。線下重點講授難理解,易出錯的知識點,并且?guī)椭鷮W(xué)生解決預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)遺留的問題。作為線下教學(xué)的有益補(bǔ)充,簽到、提問、討論、頭腦風(fēng)暴、隨堂測試等云班課線上活動穿插在授課過程中進(jìn)行。對于易于理解的內(nèi)容,比如集合運(yùn)算、圖的基本概念等,組織學(xué)生以分組形式完成課堂講解和評比,讓學(xué)生真正成為課堂的主體。對于應(yīng)用性較強(qiáng)或者涉及前沿的內(nèi)容,如群論、特殊圖等,則可以借助數(shù)據(jù)加密,任務(wù)分派等有趣的課外案例,展開分組討論或者頭腦風(fēng)暴活動。在組織活動過程中,可以根據(jù)同學(xué)的不同表現(xiàn)獎勵適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗值,鼓勵大家積極參與。
課后階段:教師利用作業(yè)/小組任務(wù)活動發(fā)布課后任務(wù),對學(xué)生提交的課后任務(wù)給予評價,全面分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況,調(diào)整后續(xù)教學(xué)計劃。課后任務(wù)內(nèi)容遵循少而精的原則,重在一題多解、一題多用,鼓勵學(xué)生多角度思考問題,拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)思路,從而起到舉一反三的效果。課后任務(wù)評價方面除了沿用傳統(tǒng)的教師評價之外,對于學(xué)生容易掌握的內(nèi)容,可以通過組內(nèi)學(xué)生互評、組間互評以及混合評價等靈活的評價方式,讓學(xué)生直觀地感知自己和其他同學(xué)之間的差距,激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)緊迫感和主動性。當(dāng)然,為了全方位掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況,可以不定期組織答疑討論、階段性測試,調(diào)查問卷等活動,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)與反思,完善自己的知識體系。
云班課平臺借鑒游戲中經(jīng)驗值獲取的思想,將學(xué)生參與活動的所有反饋(見圖3)都轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的經(jīng)驗值,學(xué)生成績的優(yōu)劣通過其取得的經(jīng)驗值衡量。而且通過云班課的任務(wù)中心,可以獲得學(xué)生的經(jīng)驗值總匯和參與明細(xì)。利用云班課的經(jīng)驗值機(jī)制,結(jié)合我校課程考核的相關(guān)規(guī)定,將離散數(shù)學(xué)期末成績的計算方式設(shè)定為:期末成績=平時考核×15%+過程考核×35%+期末考試×50%。其中,學(xué)生平時考核對應(yīng)線上簽到結(jié)果,而學(xué)生過程考核成績則由學(xué)生參與其他云班課活動的經(jīng)驗值轉(zhuǎn)化而來。當(dāng)然任課教師可以根據(jù)學(xué)生的參與情況,調(diào)整各項活動所占權(quán)重。后續(xù)還會考慮逐漸加大平時考核和過程考核的比例,提高學(xué)生對平時學(xué)習(xí)的關(guān)注度。這樣將過程考核貫穿在教學(xué)和學(xué)習(xí)活動各個環(huán)節(jié)的考核方式,不但方便教師全面掌握學(xué)生的日常學(xué)習(xí)情況,及時發(fā)現(xiàn)和解決教學(xué)中存在的問題,而且能夠激勵學(xué)生將學(xué)習(xí)過程堅持到底。
在教學(xué)改革之初,云班課資源庫內(nèi)容比較單一,只有課堂教學(xué)PPT,少量的頭腦風(fēng)暴和課后作業(yè);課堂活動也僅限于課前預(yù)習(xí)PPT,簽到、隨堂問答等。學(xué)生參與度并不高,學(xué)習(xí)依賴性較強(qiáng)。預(yù)習(xí)應(yīng)付了事,課上一問三不知,教學(xué)效果并不理想。為了提高翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,不斷豐富和完善離散數(shù)學(xué)的資源庫;在教學(xué)過程中,增加測試環(huán)節(jié)和分組活動,并將其融入過程考核;加強(qiáng)課后輔導(dǎo)力度;并將鼓勵貫穿于課堂教學(xué)始終,增強(qiáng)學(xué)生的成就感和認(rèn)同感。根據(jù)2019—2020 年云班課資源報告統(tǒng)計,云班課平臺資源庫共有各類教學(xué)資源63 個,班課活動達(dá)27 次。根據(jù)近兩年教學(xué)活動參與度對比可以看出,學(xué)生參與度明顯增加,見圖4。其中,學(xué)生的課堂到課率增加7.98%,頭腦風(fēng)暴的參與度增加22.08%,作業(yè)/小組活動參與度增加30.54%,在新增加的測試活動中,學(xué)生參與度達(dá)到97.27%。
隨著學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的認(rèn)可,目前翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)學(xué)時已經(jīng)增加到8 個,但依然存在一些問題。從云班課活動分析可以看出,不同學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好、學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)需求差異較大。有些學(xué)生能夠很好地完成各個環(huán)節(jié)的任務(wù),而且他們希望獲得更多的課外知識;有些學(xué)生則需要對知識點進(jìn)行重復(fù)講解,綜合分析和解決問題的能力也有待提高。因此,需要不斷探索和研究翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實踐,分級教學(xué)內(nèi)容,創(chuàng)新教學(xué)方法,實現(xiàn)學(xué)生個性化培養(yǎng),以期達(dá)到更優(yōu)良的教學(xué)效果。
圖4 教學(xué)活動參與度對比
移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,高校本科教學(xué)模式正悄然發(fā)生著變革。離散數(shù)學(xué)遇上云班課是“互聯(lián)網(wǎng)+”教育模式的一種嘗試。它不僅能夠整合教學(xué)資源,擴(kuò)大教學(xué)空間,更重要意義在于它能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變;同時結(jié)合云班課的大數(shù)據(jù)分析功能,還能夠及時了解和掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài),實時調(diào)整教學(xué)活動,提高課堂教學(xué)質(zhì)量,實現(xiàn)真正意義上的教學(xué)相長。相信在不斷地教學(xué)研究和探索下,基于云班課的教學(xué)改革必將更加充滿活力。