李淑敬,李林國(guó)
(阜陽(yáng)師范學(xué)院信息工程學(xué)院,安徽 阜陽(yáng) 236041)
隨著慕課、小規(guī)模限制性在線課程在教學(xué)中的不斷應(yīng)用,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)類本科教學(xué)面臨重大變革[1]。基于傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式的缺陷,許多新型教學(xué)方法在相關(guān)課程的教學(xué)中不斷涌現(xiàn),PBL(Problem Based Learning)教學(xué)方法是一種重要的教學(xué)模式改革方向。該教學(xué)方法由二十世紀(jì)六十年代美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Barrows 首次提出[2]。它以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)模式為主體,將教學(xué)內(nèi)容細(xì)化為多個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題,使學(xué)生在解決和分析問(wèn)題的同時(shí),提高其自主學(xué)習(xí)的能力和水平。
翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)是學(xué)生在教師引導(dǎo)下在課前觀看和學(xué)習(xí)相關(guān)課程視頻,然后授課過(guò)程中,教師和學(xué)生根據(jù)視頻要義進(jìn)行深入分析和討論。相關(guān)視頻內(nèi)容需教師在課前根據(jù)課程大綱錄制完成,且需要目標(biāo)明確、內(nèi)容精煉[3]。視頻內(nèi)容需要經(jīng)過(guò)充分凝練,一般情況下視頻時(shí)長(zhǎng)為10~20 分鐘。學(xué)生通過(guò)觀看視頻學(xué)習(xí)課程的基本理論知識(shí)或原理方法,在此基礎(chǔ)上,將課程剩余時(shí)間對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行消化吸收,并通過(guò)師生和學(xué)生之間的互動(dòng)提高對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。在具體教學(xué)過(guò)程中,教師可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展和補(bǔ)充,并及時(shí)解決學(xué)生提出的相關(guān)問(wèn)題。翻轉(zhuǎn)課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和能動(dòng)性,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容的掌握程度。
計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手和獨(dú)立思考能力,它是高校培養(yǎng)計(jì)劃中不可或缺的組成部分,主要包括實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程、實(shí)習(xí)、見(jiàn)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。它們既是理論課程的有效補(bǔ)充,也是培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)踐技能,提高學(xué)生工程素養(yǎng)、創(chuàng)新能力及探索精神的重要手段[4]。有助于學(xué)生深化理解理論知識(shí),強(qiáng)化就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。因此計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程的特點(diǎn)和性質(zhì)與PBL 及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式極度吻合,是提高計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的有效手段。
為了推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)改革,提高學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力,各級(jí)各類高校在教學(xué)改革和教學(xué)計(jì)劃修訂過(guò)程中普遍增加了實(shí)踐類課程的課程數(shù)量和授課學(xué)時(shí)[5]。在傳統(tǒng)理論加上機(jī)實(shí)踐課程的基礎(chǔ)上,大部分高校都專門設(shè)置了見(jiàn)習(xí)周或?qū)嵺`周。在原有教學(xué)計(jì)劃基礎(chǔ)上,給學(xué)生充分的時(shí)間和空間進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí),從而保證實(shí)踐類課程的教學(xué)質(zhì)量。但是受師資和固有教學(xué)模式的限制,高等學(xué)校實(shí)踐類課程的教學(xué)效果有限。目前,普遍采用校企合作模式,通過(guò)企業(yè)或培訓(xùn)機(jī)構(gòu)引入實(shí)踐教學(xué)資源。也有部分高校允許學(xué)生到企業(yè)參觀學(xué)習(xí),實(shí)際體會(huì)相關(guān)就業(yè)崗位的基本素質(zhì)要求。在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的適應(yīng)能力、組織能力、協(xié)調(diào)能力和分析解決問(wèn)題的能力。但是這些模式與正常理論教學(xué)模式脫節(jié)較為嚴(yán)重,高校和企業(yè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鏈接和溝通,其實(shí)際教學(xué)效果也有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。
基于以上計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程現(xiàn)狀,本文將探索基于PBL 和翻轉(zhuǎn)課堂的校企合作新模式。在引進(jìn)企業(yè)和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)豐富的實(shí)踐項(xiàng)目的基礎(chǔ)上,通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂模式,以PBL 教學(xué)方法對(duì)企業(yè)資源進(jìn)行整合,使學(xué)校教育與企業(yè)實(shí)踐進(jìn)行深度融合,提高計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程的教學(xué)效果。
計(jì)算機(jī)類課程對(duì)實(shí)踐能力的要求較高,傳統(tǒng)教學(xué)都是課堂授課加上機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。源于課時(shí)數(shù)及實(shí)踐上機(jī)資源限制,學(xué)生只能在有限的資源和時(shí)間內(nèi)完成最基本的教學(xué)任務(wù)。在這種教學(xué)模式下培養(yǎng)的學(xué)生很難適應(yīng)激烈的就業(yè)市場(chǎng),也不能滿足公司和企業(yè)對(duì)編程人員的要求。因而,編程能力較強(qiáng)學(xué)生多數(shù)通過(guò)課余時(shí)間自學(xué)來(lái)提高自己。隨著實(shí)踐類課程改革,教學(xué)計(jì)劃中將大幅提高實(shí)踐類課程比例,這為學(xué)生提高實(shí)踐能力提供了便利條件。但是,不同于課堂授課模式,實(shí)踐類課程在教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度方面存在明顯缺陷。因此,在實(shí)踐類課程中提高相關(guān)課程的全面性和充實(shí)性變成了一個(gè)難題。而且在實(shí)踐類課程中,如何提高教師與學(xué)生之間的交互也是一個(gè)難題。因此本文的基本教學(xué)模式框架結(jié)構(gòu)為:通過(guò)精心制作的翻轉(zhuǎn)課堂視頻進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)的傳播,以PBL 教學(xué)方法與學(xué)生充分互動(dòng),在實(shí)踐類教學(xué)中,不斷提出問(wèn)題,解決問(wèn)題。既能完成教學(xué)要求,也能最大化的提高學(xué)生的參與度和自主性。
翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的關(guān)鍵是課程相關(guān)內(nèi)容的微視頻制作,區(qū)別于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)類理論教學(xué),實(shí)踐類課程一般建立在相關(guān)支撐課程基礎(chǔ)之上[6-7]。在進(jìn)入實(shí)踐類課程教學(xué)之前,學(xué)生已經(jīng)較為全面的掌握了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)程序語(yǔ)言的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。對(duì)計(jì)算機(jī)操作及編程模式和方法已經(jīng)有了一定程度的了解和掌握。因此實(shí)踐類課程所需理論課時(shí)較少,以微視頻方式進(jìn)行教學(xué)更為恰當(dāng)。
在翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)中,微視頻是課程的基礎(chǔ)條件和重要資源,其特點(diǎn)包括:
(1)內(nèi)容精煉、時(shí)長(zhǎng)短:微課程是重要和重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的概括和精煉,一般時(shí)長(zhǎng)不會(huì)超過(guò)20 分鐘。計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程一般在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成,教學(xué)過(guò)程中一般以單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為單位制作微視頻,其內(nèi)容有限,因此更加適合以微視頻方式呈現(xiàn)。
(2)主題鮮明、詳略得當(dāng):基于實(shí)踐類課程特點(diǎn),在較短時(shí)間的微視頻需主題鮮明、詳略得當(dāng)?shù)慕o出課程內(nèi)容。使學(xué)生在把握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上,對(duì)課程所涉及內(nèi)容有更加清晰的宏觀認(rèn)識(shí)。
(3)顆?;虒W(xué)、重點(diǎn)突出:每一個(gè)微視頻資源一般只針對(duì)實(shí)踐類課程的某個(gè)環(huán)節(jié)或某一階段,整體上以層次性或顆粒化教學(xué)內(nèi)容為單元。這種顆粒化教學(xué)單元的設(shè)計(jì),使每個(gè)課時(shí)的教學(xué)更有針對(duì)性,重點(diǎn)問(wèn)題的分析更詳細(xì)、更明確。
以企業(yè)或培訓(xùn)機(jī)構(gòu)提供的項(xiàng)目實(shí)踐資源為基礎(chǔ),微視頻制作包括教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)、涉及知識(shí)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和布局、重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題的剖析等。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)緊扣項(xiàng)目主題,通過(guò)項(xiàng)目所涉及理論及語(yǔ)言關(guān)鍵點(diǎn)的深入分析和整理,按照邏輯結(jié)構(gòu)和順序?qū)⑾嚓P(guān)進(jìn)行重點(diǎn)剖析或提供相關(guān)參考資料。在知識(shí)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和布局設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循由淺入深,逐級(jí)細(xì)化的原則,充分利用語(yǔ)速快慢、聲音大小及肢體語(yǔ)言等加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的印象。在重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容剖析時(shí),需充分利用文本、圖像、動(dòng)畫等多媒體資源,盡量保證微視頻的完整性和生動(dòng)性。
除了精心制作微視頻教學(xué)資源以外,翻轉(zhuǎn)式課堂還需要配套詳實(shí)、完整的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)素材、編譯環(huán)境等輔助教學(xué)資源。在實(shí)際課堂教學(xué)中,將他們以靈活和多態(tài)的組織關(guān)系和呈現(xiàn)方式,營(yíng)造一種豐富多彩、生動(dòng)活潑的課堂環(huán)境和氛圍。
基于問(wèn)題的教學(xué)法[8]主要是以問(wèn)題為導(dǎo)向,教師引導(dǎo)整個(gè)教學(xué)過(guò)程,以學(xué)生為主體,以解決具體問(wèn)題為目標(biāo),根據(jù)具體問(wèn)題有針對(duì)性的進(jìn)行教學(xué)。它鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)尋找解決問(wèn)題的方法,從而激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索相關(guān)問(wèn)題和知識(shí)點(diǎn)的熱情。并且在PBL教學(xué)方法中,解決問(wèn)題一般是分組進(jìn)行的,這也鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的能力,使學(xué)生相互學(xué)習(xí),互相促進(jìn),進(jìn)而活躍課堂氣氛,提高教學(xué)效果[9-10]。
根據(jù)翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)模式的要求,在計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程中,相關(guān)問(wèn)題的設(shè)置應(yīng)該遵循以下原則:
(1)緊扣主題、密切聯(lián)系知識(shí)點(diǎn):以微視頻資源所涵蓋的知識(shí)點(diǎn)及重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題為基礎(chǔ),由簡(jiǎn)到繁、循序漸進(jìn)的設(shè)置相關(guān)問(wèn)題。問(wèn)題應(yīng)該環(huán)環(huán)相扣,并形成一個(gè)反映主題的完整知識(shí)體系。
(2)層次鮮明、難易適中:在分解課程結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,準(zhǔn)確、合理的劃分問(wèn)題層次,并根據(jù)學(xué)生掌握情況調(diào)整問(wèn)題難易度,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。問(wèn)題的設(shè)置要與學(xué)生的生活或興趣密切相關(guān)。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),使他們知道通過(guò)完成任務(wù)得到一個(gè)有價(jià)值與意義的結(jié)果。
(3)激發(fā)潛能、有效互動(dòng):?jiǎn)栴}設(shè)置過(guò)程中要為學(xué)生留出創(chuàng)造性空間,引導(dǎo)學(xué)生積極提出問(wèn)題。通過(guò)教師答疑解惑,學(xué)生分組討論等方式充分延展問(wèn)題空間,也需要在實(shí)踐類項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中,針對(duì)共性問(wèn)題進(jìn)一步提出問(wèn)題、解決問(wèn)題。
在設(shè)置和解決問(wèn)題的過(guò)程中,也應(yīng)該與企業(yè)或培訓(xùn)結(jié)構(gòu)充分溝通,共同制定授課方式和方法,以彌補(bǔ)高校教師在實(shí)踐操作知識(shí)方面的不足。通過(guò)一定周期的教學(xué)實(shí)踐,真正實(shí)現(xiàn)校企聯(lián)合,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),提高計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程的教學(xué)質(zhì)量。
在精心設(shè)計(jì)微課程和相關(guān)教學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)上,基于PBL 的翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過(guò)程將首先學(xué)習(xí)微視頻資源,使學(xué)生初步了解課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)及重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容;然后以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)方法,采用翻轉(zhuǎn)課堂模式,使學(xué)生在實(shí)踐項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中不斷提出問(wèn)題、解決問(wèn)題。在強(qiáng)化知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和自主分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。并輔助以適當(dāng)?shù)慕涣骱陀懻?,激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。
以網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)-中小型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理的實(shí)踐項(xiàng)目為例,項(xiàng)目根據(jù)班級(jí)人數(shù),以五人為一組,按照理論課教師和企業(yè)人員商定的基于PBL 的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,各組首先由理論課教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)課程相關(guān)微視頻資源,然后在企業(yè)和理論課教師的共同指導(dǎo)下,對(duì)該項(xiàng)目相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析、討論和答疑,最后學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,根據(jù)實(shí)際操作中出現(xiàn)的問(wèn)題,由學(xué)生主動(dòng)總結(jié)和歸納問(wèn)題,以翻轉(zhuǎn)課堂的模式分析和解決問(wèn)題,在這一過(guò)程不斷重復(fù)中完成項(xiàng)目實(shí)踐。
圖1 項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中,學(xué)生通過(guò)思科公司提供的軟件進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置,其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。根據(jù)微視頻和相關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題的介紹,由學(xué)生采用了思科私有協(xié)議 VTP(VLAN Trunking Protocol),首先創(chuàng)建了VTP 域。在Server 模式的交換機(jī)上創(chuàng)建 VLAN 10、20、30、40。然后在 IP 分配完成以后,對(duì)路由器、交換機(jī)和PC 終端的設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)配置。最后使用EIGRP 協(xié)議使全網(wǎng)互通,并通過(guò)主機(jī)34.34.34.2 可以telnet 所有交換機(jī)。
理論課教師(企業(yè)人員)通過(guò)微視頻的方式講授網(wǎng)絡(luò)搭建的過(guò)程,重點(diǎn)內(nèi)容是校園網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的總體步驟、過(guò)程及每個(gè)步驟的注意事項(xiàng)。然后提出問(wèn)題,讓學(xué)生構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的中小型網(wǎng)絡(luò)。
以中小型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理項(xiàng)目為例,其課程構(gòu)建流程如圖2所示。在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中,微課程觀看主要在理論課教師指導(dǎo)下進(jìn)行,根據(jù)層次性和顆?;⒄n程設(shè)置模式,該項(xiàng)目共有四個(gè)微視頻,第一個(gè)視頻中詳細(xì)講述了構(gòu)建校園網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具體構(gòu)建過(guò)程,并由企業(yè)人員提出三個(gè)問(wèn)題:(1)如何劃分 IP 地址?(2)如何劃分 VLAN?(3)如何設(shè)置路由器、交換機(jī)設(shè)備?第二個(gè)視頻是IP 地址如何劃分和相關(guān)協(xié)議簡(jiǎn)單講述。第三個(gè)視頻主要是VLAN 如何劃分及劃分時(shí)需要注意的事項(xiàng)。第四個(gè)視頻是主要講述路由器、交換機(jī)和端口的設(shè)置以及需要注意的問(wèn)題。每個(gè)視頻都按照層次結(jié)構(gòu)設(shè)置了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)介紹,但并為進(jìn)行詳細(xì)和深入解讀,需要學(xué)生自主查找資料,提出問(wèn)題并尋找答案。在整個(gè)過(guò)程中,指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生問(wèn)題,進(jìn)行有限的指導(dǎo)和幫助。最終根據(jù)匯總的相關(guān)問(wèn)題,循環(huán)的以PBL 翻轉(zhuǎn)課堂模式進(jìn)行分析和解答。
圖2 基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂項(xiàng)目實(shí)踐流程
為了讓學(xué)生更好的熟悉項(xiàng)目操作過(guò)程,并鍛煉學(xué)生的分析和解決問(wèn)題能力,項(xiàng)目設(shè)置了兩次分組過(guò)程。根據(jù)視頻一提出的三個(gè)問(wèn)題首先進(jìn)行第一次分組,共分為三個(gè)小組,每組具體分析和解決一個(gè)問(wèn)題。在分組過(guò)程中,采用自由組隊(duì)和教師指定模式,既發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性,又使每組學(xué)生結(jié)構(gòu)更加合理。在三個(gè)小組完成相關(guān)內(nèi)容以后,執(zhí)行第二次分組,具體問(wèn)題為建立一個(gè)完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),根據(jù)第一次分組中學(xué)生表現(xiàn),從三個(gè)小組中各抽取相同數(shù)量的學(xué)生重新組隊(duì),然后相互協(xié)作完成整個(gè)中小型網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涞臉?gòu)建。在這個(gè)過(guò)程中,每個(gè)小組成員相互協(xié)作,根據(jù)自己掌握的階段知識(shí)進(jìn)行整合、完善,通過(guò)充分的交流和討論形成本組構(gòu)建流程,并最終完成網(wǎng)絡(luò)配置與管理。最后對(duì)三組完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià),同時(shí)對(duì)他們解決問(wèn)題過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。如有共性問(wèn)題,則循環(huán)執(zhí)行該框架內(nèi)容。
結(jié)合具體實(shí)踐類課程項(xiàng)目,以上完整的介紹了基于PBL 的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。通過(guò)基于問(wèn)題的分組教學(xué),使學(xué)生能夠自上而下、逐步細(xì)化的解決問(wèn)題。翻轉(zhuǎn)課堂模式為學(xué)生提供了完善的交流和協(xié)作平臺(tái),可以讓學(xué)生隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并及時(shí)解決問(wèn)題?;趩?wèn)題的教學(xué)方法激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,在課程設(shè)置初始問(wèn)題的引導(dǎo)下,通過(guò)微視頻的概述,學(xué)生可以不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并迅速的進(jìn)入實(shí)踐狀態(tài)。
通過(guò)基于問(wèn)題的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)模式,提高了計(jì)算機(jī)實(shí)踐類課程的教學(xué)效果,增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。在提出問(wèn)題,分組教學(xué),分組實(shí)踐中培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、協(xié)調(diào)能力、組織能力、適應(yīng)能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。改變了傳統(tǒng)課堂的灌輸式教學(xué)模式,提高了學(xué)生對(duì)知識(shí)主動(dòng)探索能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。對(duì)教師而言,通過(guò)綜合分析,發(fā)現(xiàn)了教學(xué)中存在的問(wèn)題和不足,為完善教學(xué)計(jì)劃,改進(jìn)教學(xué)方法提供實(shí)踐依據(jù)。