李 寶,宋權華
安康學院電子與信息工程學院, 陜西 安康 725000
早在2003年,國內學者何克抗對混合式學習的概念明確界定:混合式教學就是將網(wǎng)絡學習與傳統(tǒng)學習方式結合起來,既要發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用,又要充分體現(xiàn)學生作為學習主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性[1]。該概念明確指出,學習者在混合式教學或者混合式學習中的“以學為中心”的思想,必須對原有傳統(tǒng)教學中“以教為主”的教學模式進行革新,以體現(xiàn)教學中“雙主”的地位。通過對國內文獻分析發(fā)現(xiàn),目前國內的研究主要聚焦于理論探析的研究和聚焦于成效分析的實證研究這兩個視角。聚焦于理論探析的研究,主要關注混合式教學模式探究、強調混合式教學中的活動設計、混合式教學研究現(xiàn)狀的梳理、教學質量評價體系等。例如:譚偉和顧小清[2]提出基于評價的混合式教學模式,將課前、課中、課后的三個教學階段以及線上、線下的兩個教學層面進行有效結合;謝泉峰和段怡[3]針對基于網(wǎng)絡學習空間的混合式教學法如何有效的問題,提出S-ISAL教學法,充分利用虛擬學習社區(qū)來優(yōu)化學生學習環(huán)境,記錄教學全過程,改變教與學的關系。聚焦于成效分析的實證研究,主要集中于混合式教學效果的實證探究與分析。例如:王晶心和原帥等[4]通過386名選修過基于MOOC的混合式課程學生進行統(tǒng)計分析,結果發(fā)現(xiàn)大學生動機信念在混合式教學和學習成效之間起到顯著的正向強化作用;王懷波和李冀紅等[5]從行為角度探究深淺層學習者的差異,研究發(fā)現(xiàn)深度學習者在課堂傾向于積極主動參與活動,深度學習者的內容編輯、評論、發(fā)帖、批判理解等明顯高于淺層次學習者。通過對國內研究文獻的梳理,筆者發(fā)現(xiàn)國內混合式教學研究的兩個視角集中在關于如何利用混合式教學來支持教師的教,大多數(shù)利用在線學習只是輔助面授教學,這與傳統(tǒng)的教學模式和方法相較,并未發(fā)生本質的改變?,F(xiàn)有的文獻側重于教師的“教”,缺乏從教師的“教”和學生的“學”兩個角度相互融合的方式進行研究。同時,程序性知識的項目式學習恰好適合于混合式教學,但對現(xiàn)有國內文獻梳理過程中可以看到,針對程序性知識的混合式教學模式探究相對較少。近年來,在大數(shù)據(jù)、學習分析、個性化學習推薦、人工智能等技術的再次催動下,混合式教學產(chǎn)生了井噴式的發(fā)展?!兜仄骄€報告(2019高等教育版)》中提到“未來1~2年混合式學習是加速高等教育技術應用的六大趨勢之一”[6]。新冠肺炎疫情使得在線教學和面授教學相結合研究的熱潮,再次聚焦于混合式教學的實踐研究?;谝陨戏治?,該研究嘗試立足“教師主導、學生主體”的角度來構建基于“優(yōu)慕課”平臺的混合式教學模式,并將其應用于“Python數(shù)據(jù)分析”課程的教學實踐。
混合式教學并不是對面授教學和平臺在線學習劃分好比例,簡單將其混合就完成了[7],而是需要對于原有教學模式進行重新構建,結合建構主義、聯(lián)通主義的理論思想進行教學顛覆性的改變,利用面授教學和在線教學相結合的方式支持教學設計,實現(xiàn)在線教學和面授教學的有效融合,既發(fā)揮出教師教學中的主導地位,又結合教學活動設計來體現(xiàn)學生在混合式學習中的主體地位。該研究以“Python數(shù)據(jù)分析”課程為例,為后續(xù)進一步探究混合式教學模式,首先對該課程教學進行前端分析。
“Python數(shù)據(jù)分析”是某高校經(jīng)濟與管理學院開設的一門專業(yè)選修課程,主要面向財務管理、會計學、金融學等專業(yè)的本科生,重在培養(yǎng)學生利用Python程序語言實現(xiàn)財經(jīng)數(shù)據(jù)分析的基本技能,主要考核方式是以學生實踐動手操作能力為評價標準,重點評價學生利用知識解決財經(jīng)專業(yè)數(shù)據(jù)分析實際問題的能力。結合布魯姆教學目標分類的方法[8],主要將知識分為描述性知識和程序性知識,“Python數(shù)據(jù)分析”的課程知識屬于程序性知識。因此,在課程教學過程中的重點是在學生對于Python數(shù)據(jù)分析基本語法編程知識理解與記憶的基礎上,能夠熟練地將其應用到實際數(shù)據(jù)分析和技能操作項目中。
該課程主要面向的課程對象屬于財經(jīng)類專業(yè)的學生,而課程的知識內容又偏向于計算機實踐類的課程,課程對象是大二的本科生,之前他們除了學習大學信息技術基礎的公共課之外,基本沒有接觸到任何計算機編程語言的學習,所以整個課程所面對的學生基本不具備計算機編程思維。同時,學生平時對于電腦基礎知識的了解存在差異,呈現(xiàn)高低不同的個體差異分化。傳統(tǒng)面授滿堂灌的大班教學方式無法實現(xiàn)個性化輔導或者差異化教學,需要借助線上一對一輔導方式。此外,整個課程面向對象是財經(jīng)類學生,在實際教學中應該結合該領域專業(yè)實際處理數(shù)據(jù)為案例或者項目實踐來進行引導,逐步培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)和技能。每個學生在實際操作中所遇到的問題也會存在差異,需要針對學生個體差異進行不同方式教學和引導。在對學習者的特征掌握的過程中,為了更加清楚地了解學生個體差異,教師在課前采用問卷調查的方式了解其對于計算機操作技術的熟練程度、學習動機、課程平臺的操作熟悉程度、學習風格、對于混合式教學的態(tài)度等信息,依據(jù)分析結果初步確定學習者特征,后續(xù)依據(jù)其參加平臺學習的行為數(shù)據(jù)分析結果進行逐步完善。
“優(yōu)慕課”在線教育平臺由清華大學教育技術研究所團隊研發(fā),目前全國部分高校均采用該平臺進行在線學習部分教學。該平臺能夠滿足教師的“教”:教師可以自由創(chuàng)建課程,方便實現(xiàn)課程知識的單元模塊化,能夠上傳豐富的教學資源,方便開展答疑、討論、測試、作業(yè)、評優(yōu)點贊、消息公布等各類線上互動教學活動。同時,該平臺也滿足學生的“學”:學生隨時可以利用平臺進行線上學習,參與教師組織的教學活動,完成小組協(xié)作學習任務等。平臺配套有手機客戶端,支持教師和學生用戶隨時隨地的學習。教學平臺還支持分組和私聊等功能,完全支持教學中小組差異化輔導和學生個體的差異化教學,具備信息化教學的環(huán)境。參與到平臺學習的學生隨時可以自由獲取平臺資源,隨時成為學習的發(fā)起者和引導者,形成師生之間和學生同伴之間的雙向互動交流。學生在平臺學習過程中逐步由學習的參與者轉變?yōu)閷W習的引導者,發(fā)揮其學習的主體地位。
前期進行課程教學前端分析后,該研究依托“優(yōu)慕課”教學平臺,借鑒建構主義、聯(lián)通主義等理論思想,構建出基于“優(yōu)慕課”平臺的混合式教學模式,主要按照教學課前、課中、課后三階段進行具體模式的設計。該教學模式的課前、課后階段均可以在“優(yōu)慕課”平臺上完成,課中階段主要是結合多媒體教室和“優(yōu)慕課”平臺相互混合方式進行的。整個教學特點完全符合馮曉英等總結出的交互/協(xié)作式混合教學的特點,能夠讓學生在交互和協(xié)作中完成知識的構建[9]。教學模式中各環(huán)節(jié)教學活動的安排可依據(jù)實際教學進行調整,同時課中階段和課后階段由于每個學習單元知識類型和難易程度不同,采用的相應教學活動類型也可不同,教學模式具體如圖1所示。
圖1 基于優(yōu)慕課平臺的混合式教學模式
課前階段主要是以學生自主學習為主,分為三個階段:
第一階段主要是教師依據(jù)學習單元具體知識設計相應的學習活動。教師在該階段前應該建好課程學習所有資源,該階段需要呈現(xiàn)單元學習的路徑導圖、學習任務、學習時間期限說明等。需要學生完成課前作業(yè)提交的,應該及時創(chuàng)建作業(yè)提交入口。隨后公布此次學習任務的具體考核說明細則,實現(xiàn)課前學習考核方式的透明化。
第二階段主要是學生自主學習階段。學生查看學習任務、學習路徑導圖、評價細則,明晰課前學習活動主要學習任務和步驟。隨后,學生按照學習路徑導圖,自主學習微視頻、課件、文獻資料等內容,有疑問的學生可以隨時創(chuàng)建討論區(qū),教師和學生均可采用回帖方式參與答疑討論。自主學習活動完成后,學生按照學習任務提交相關材料。教師在第二階段的主要任務是答疑、督促學生等,同時可以依據(jù)學生學習進度和出現(xiàn)的問題推薦符合學生個性化學習需求的資源。
第三階段主要是教師針對學生課前學習結果進行評價的活動。教師對每個學生完成情況進行評價打分,完全按照事前公布的考核細則進行評價。同時,也可以開展互評活動,要求學生按照評價細則進行互評。該環(huán)節(jié)教師除了評價學生之外,還要對學生完成情況進行匯總分析,找出學生出現(xiàn)的典型問題,并將匯總結果于課前發(fā)布在平臺上并提醒學生查看。教師還應該督促學生結合反饋結果和自己得分情況進行個人總結反思,記錄個人學習的心得體會,找出下一步學習需要注意的知識點。課前階段的教學活動開展,使得教師對學生學習情況有所了解和掌握,有助于課中教學活動的設計和開展。
課中階段主要是在面對面授課的教室中進行的,其中學習活動要借助“優(yōu)慕課”平臺支持相應的學習活動,主要分為講授分析、實例鞏固、展示分享三個階段:
講授分析階段教師結合課前學習情況,優(yōu)先解決學生課前學習存在的典型問題,實現(xiàn)課前階段和課中階段的相互銜接,提高學生學習的注意力。隨后,教師結合該單元學習的教學目標,講授新的知識內容,可以按照“原理分析—創(chuàng)設情境—實例解析”的步驟進行。
實例鞏固階段此階段可以按照學習知識的內容進行。如果是適合學生獨立完成的基本操作知識內容則采用自主練習的環(huán)節(jié)進行展開。學生結合具體的小案例情境,先分析實現(xiàn)的步驟和過程,隨后自主進行具體代碼編程的練習并測試運行效果,最后在平臺上提交個人作業(yè)。如果課堂中的教學情境項目相對較大或者具有一定的挑戰(zhàn)性,則采用分組教學方式,要求學生小組協(xié)作完成。小組協(xié)作開始前,教師需要對協(xié)作學習的基本步驟給學生作簡要說明,以免小組學生完成效果不佳。一般的小組協(xié)作學習都是按照“案例討論—分工協(xié)調—協(xié)同學習—疑問討論—效果測試”的環(huán)節(jié)進行。小組協(xié)作學習中,教師需要在課堂隨機走動,溝通了解每一組進展的情況以及遇到的問題,隨時提供輔導幫助。
展示分享階段教師可以根據(jù)教學實際情況進行調整。如果教學過程中,該環(huán)節(jié)學生課堂消耗時間較長,小組的討論與互評環(huán)節(jié)可以放在課后階段進行;如果時間充足,則可要求每一個小組輪流進行簡要的答辯匯報,最終的結果主要以組間互評、組內互評、教師評價的結果為依據(jù)。各個小組則按照提出的問題和意見進行修改完善,并及時在平臺上提交,教師會針對小組修改情況進行二次測評。各小組匯報結束后,教師總結該次小組協(xié)作學習中出現(xiàn)的問題以及今后學習需要注意的事項。整個階段學生遇到的問題可以隨時在平臺上發(fā)布或者面對面提問,教師可針對個性化的問題進行一對一的指導。在分享展示環(huán)節(jié),教師引導學生積極思考、學會批判,引導學生在批判和討論交流中鞏固知識,并逐步培養(yǎng)學生的獨立思考問題能力和批判性思維。
課后階段主要在“優(yōu)慕課”平臺上進行課后知識的遷移和強化,并依據(jù)學習形式的不同分為單元學習和項目學習兩種類型。日常教學中,如果是針對單個知識單元的學習,那么就采用單元學習環(huán)節(jié)進行線上學習活動的開展。如果課中展示分享環(huán)節(jié)沒有完成,課后可以首先在平臺上開展該活動,具體流程步驟依照課中未完成的情況來開展。各小組內部學生借助平臺進行小組協(xié)作任務的討論與交流,共同完成小組的學習活動。對于單元學習形式類型的課后學習活動,學生在課下要參與課后作業(yè)提交、完成單元知識小測試、參與答疑討論等環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)中,教師也可以將學生單元學習的優(yōu)秀作品上傳展示,其中被選為優(yōu)秀作品的學生,在單元學習中都有獎勵學習積分的記錄。教師也可以針對優(yōu)秀作品進行投票打分,依據(jù)不同點贊或者分數(shù)結果換算為每個小組或者個人的獎勵學習積分。單元學習結束后,需要學生在平臺上撰寫個人學習總結反思或者學習筆記等。教師在教學中,可以依據(jù)學生提出的問題或者完成的效果程度給學生推薦符合個性化需求的資源。如果日常教學中選取的是比較大的項目,需要小組經(jīng)歷一段時間來完成的,則采用項目學習環(huán)節(jié)的步驟:首先,教師拋出問題,給學生創(chuàng)建知識應用的情境。學生學習過程中,首先需要小組討論問題情境如何解決,將目標任務進行分解,確定每個階段需要完成的具體內容。同時,組長負責協(xié)調分工,明確每一個組員的具體階段任務。學習過程中,小組隨時可以采用在線學習平臺進行同步或者異步的討論,解決小組協(xié)作中遇到的問題。教師需要實時監(jiān)督每個小組項目進展情況,由組長進行階段匯報,有問題的小組及時解決問題。整個項目完成后,教師可以約定一個時間在平臺上或者在實際面授教學中展開分享展示的學習活動——采用課中階段“展示分享”環(huán)節(jié)的具體流程進行,最后學生的得分采用過程性評價和終結性評價相互結合的方式。課后階段是對課堂教學的延伸,讓學生的學習不會因為面授教學中的下課而結束,也不會因為課程的結束而結束。每一個學期的課程學習后,該課程永不刪除,學生和教師隨時可以進行交流討論,形成一個學習的共同體,在不斷探索和內化過程中讓知識的學習得到延續(xù)。
在“Python數(shù)據(jù)分析”課程實際教學過程中,按照已構建出的混合式教學模式的課前、課中、課后三個階段進行實施,每個階段按照知識單元的不同來組織相應的學習活動。由于“Python數(shù)據(jù)分析”課程偏向于編程語言學習和數(shù)據(jù)分析操作實踐技能的塑造,所以課程單元知識的基本編程語法內容都放在課前學習完成,課中主要結合解決課前基本語法學習出現(xiàn)的問題以及具體的實際小案例操作練習,課后主要開展階段性的項目學習。例如,該次實例分析選取課程中“數(shù)據(jù)可視化”章節(jié)的單元學習項目“Python金融量化系列項目之上市公司知多少?”為例進行具體分析,該項目教學目標主要是引導學生掌握金融數(shù)據(jù)獲取方法、數(shù)據(jù)分析可視化(條形圖、動態(tài)交互地圖的繪制)、數(shù)據(jù)特征篩選等知識內容,其中利用Pandas庫進行數(shù)據(jù)處理,綜合Pandas庫中Sort_value()以及Groupby()等函數(shù)的使用、Matp- lotlib庫繪制圖的方法、Pyecharts庫繪制動態(tài)交互圖(畫地圖)等知識內容。
教師事先準備好課程學習的資源,按照該項目需要用到的基本知識點內容繪制學生學習路徑導圖。學習微視頻主要呈現(xiàn)Matplotlib繪制方法的操作教程,講述基本知識和概念,呈現(xiàn)財經(jīng)數(shù)據(jù)獲取方法、畫布繪制、建立坐標系、設置圖例、設置畫布大小、設置坐標軸、圖標注釋和圖標標題設置、Pyecharts庫調用和繪圖等基本語法的使用。同時,教師提前制作Pyecharts庫安裝的操作視頻和指導教程文檔。學生按照學習路徑導圖學習相關資源,學習過程中有問題的學生隨時可以在平臺討論區(qū)留言。教師為了及時解決學生編程操作中遇到的問題,特別是學生安裝Python編譯環(huán)境使用某個庫出現(xiàn)的問題,可以讓學生將出現(xiàn)問題采用截圖的方式進行咨詢,進行一對一的輔導或者遠程操作輔導。學生自主學習結束后,進入到課程作業(yè)模塊,按照任務要求完成編程操作練習作業(yè)并提交。教師結合學生提交課前自主學習的作業(yè),逐個進行評分,同時總結學生基本編程語法使用過程中哪些問題出現(xiàn)頻率較高。通過實際教學發(fā)現(xiàn),學生在課前學習模塊中對于設置圖例、庫的安裝知識內容學習存在問題較多。教師將學生學習結果情況匯總后發(fā)布在平臺上,并推薦常見問題解決方法的鏈接資源,學生及時查看并總結。整個課前階段,需要教師時刻關注學生的動態(tài),及時作好學生輔導工作,盡量為學生營造一個好的學習體驗環(huán)境。
課中學習學時為2個學時,前1學時主要解決學生典型問題、新知講授、小案例的操作練習等(50 min),后1學時主要是小組進行項目學習(1 h)。由于課前學習階段,學生學習了基本語法知識,對于數(shù)據(jù)可視化繪制環(huán)境和方法已經(jīng)熟悉。教師首先演示設置圖例、庫的安裝方法具體操作,并總結強調出錯的常用處理方法。隨后,教師結合實際金融數(shù)據(jù)分析Pan- das中Sort_value()函數(shù)和Groupby()函數(shù)的使用、Matplotlib庫中繪制條形圖Plt.bar()的應用、Pye- charts繪制動態(tài)交互圖的基本語法。先從原理分析講授,然后結合具體數(shù)據(jù)演示操作,最后讓學生自主練習。自主練習的案例可以適當簡單些,例如“自主練習案例(一)繪制上市公司總資產(chǎn)排名前十省份的條形圖”“自主練習(二)繪制2019年新型冠狀病毒肺炎2月7日的疫情地圖(可提供參考示例源碼)”。練習過程中,可適當培養(yǎng)學生結合實際情境數(shù)據(jù)分析結果的討論闡述能力,能夠對數(shù)據(jù)可視化反映的結果進行說明并分析其原因。整個自主練習環(huán)節(jié)的學習完全按照課中階段“實例鞏固”環(huán)節(jié)進行,規(guī)定時間內需要學生在平臺提交個人自主練習的代碼源文件。第1學時學習環(huán)節(jié)結束后,教師呈現(xiàn)第2課時項目學習的內容,此次項目的具體問題情境:①你知道國內A股目前一共有多少家上市公司嗎? ②上市公司主要分布在哪些地方(省市)?③上市公司的資產(chǎn)情況如何?④目前上市公司的市盈率/市凈率情況如何?⑤資產(chǎn)規(guī)模最大/小的十家上市公司有哪些,具體規(guī)模多少?⑥目前上市公司經(jīng)營情況如何?(收入同比、利潤同比、毛利率、凈利潤率)。
教師結合呈現(xiàn)的情境引導學生分析問題,并展示針對該次任務之前學生完成的成功案例,讓學生對于此次項目的具體展現(xiàn)形式和分析結果有一個初步了解。同時,教師應該引導學生分析整個項目情境中需要注意的具體內容以及使用到的知識內容,由于該項目繪制動態(tài)分布地圖需要用到多個庫,教師須提供操作指導教程的文檔并制作好操作過程演示的微視頻。隨后,小組進行協(xié)作學習,組長負責協(xié)調組內成員討論項目實現(xiàn)的初步方案,逐步分析各個階段需要完成的內容,并由組長協(xié)調布置分工。組內協(xié)同學習過程中,成員隨時可以利用“優(yōu)慕課”平臺進行協(xié)商交流,數(shù)據(jù)分析結果呈現(xiàn)方式或者遇到問題等內容的討論均可利用平臺或者面對面進行交流。教師在該環(huán)節(jié)過程中,需要隨時關注各個小組對于項目的完成程度、編程數(shù)據(jù)分析中是否有報錯或者遇到疑問等,及時解決每個小組遇到的問題。由于項目學習在課中時間有限,課中可以重點進行項目的分析、小組內任務的拆解、協(xié)作學習開展等,未完成學習任務的小組可以放在課后繼續(xù)進行階段性的協(xié)作學習來完成。
該項目的學習由于課中學習階段的時間有限,所以課后階段的首要任務是各小組繼續(xù)協(xié)作完成任務,整個項目學習活動時間持續(xù)兩周左右。由于不具備面授教學的環(huán)境,小組之間的溝通需要借助優(yōu)慕課教學平臺進行線上溝通交流。教師需要在小組線上協(xié)作學習過程中,全程持續(xù)支持幫助和輔導。例如,實際教學中,學生利用Pyecharts庫繪制動態(tài)交互圖存在編程和保存等問題,教師可以結合學生出現(xiàn)的問題推薦相應的學習資源并輔導其完成。每個小組協(xié)作完成后,將自己小組協(xié)作編程的源代碼和項目數(shù)據(jù)分析報告文件上傳到平臺。各小組進行互評打分,評選出優(yōu)秀作品,各小組最終評分按照排名換算成學習獎勵積分。各組組長負責組內互評打分,整個評價結果是公開的。教師針對各組情況,提出每一組出現(xiàn)的問題和需要改進的措施。之后,需要小組結合修改意見進行二次提交,結果由教師進行評價。整個項目中學生總評分的計算比例為“教師第一次評價(40%)+教師第二次評價(10%)+小組互評(30%)+組內互評(20%)”。課程學習結束后,教師依據(jù)項目的內容,推薦學生下一步學習內容。此項目是針對上市公司基本面數(shù)據(jù)的分析,主要是靜態(tài)呈現(xiàn)的,后續(xù)推薦學生結合時間序列知識自主學習公司估值等方面動態(tài)過程繪圖的知識內容。
該研究將基于“優(yōu)慕課”平臺的“教師主導、學生主體”混合式教學模式應用到“Python數(shù)據(jù)分析”課程教學實踐中,最大限度地彌補網(wǎng)絡在線教學方式的單一和面授教學的缺陷,充分發(fā)揮了教師的引導作用和學生學習主體的地位,讓教師在教學中能夠及時了解學生個體學習的差異化以及小組項目的進展情況,可以依據(jù)學生個人喜好和小組項目進度隨時進行個性化學習資源的推薦。教師可以依據(jù)自己課程特點和授課對象隨時調整教學策略,采用線上和線下相結合的方式貫穿教學的課前、課中、課后三個階段來完成整個項目的學習任務。對于學生來說,學生的學習更加主動,學會如何與同伴進行交流、協(xié)作,學會如何對他人作品或者觀點進行點評和批判,培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造力和批判思維,同時在具體項目實踐中不斷培養(yǎng)學生利用知識解決問題的能力和計算機思維。教師在整個教學中扮演至關重要的角色,既要引導學生積極思考,同時又要完成教學有效控制管理,這對于教師教學能力和素養(yǎng)具有較高的要求。另外,該教學模式下教師和學生均需要投入一定的時間,在課前、課中、課后三個階段都需要教師和學生參與其中。只有通過學生大量的學習行為表現(xiàn),教師才可以全面了解學生學習的進度和掌握情況,才可以進行個性化教學的指導??傊@種教學模式對于學生學習的要求進一步提高,需要學生在課前、課后階段參與不同的學習活動,對于教師教學組織和管理來說也是一個挑戰(zhàn)。此外,如何能夠依據(jù)學習者學習路徑不同智能化地推薦自適應學習資源和學習活動,目前“優(yōu)慕課”在線學習平臺暫不支持該項功能。后續(xù)研究中,需要進一步結合現(xiàn)有實踐研究開發(fā)出相應的自適應學習系統(tǒng)平臺,并將其應用于實際課程教學中,對教學效果和教學達成度等進行量化分析來逐步迭代修改完善教學模式,在實踐中逐步打造出線上線下混合式的“金課”,推動混合式教學新的發(fā)展與變革。