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《高等理科教育雜志》2016年第5期

摘要：

文章結合了微課和翻轉式教學的優勢，在對地理信息系統專業的“空間分析原理與方法”課程特點進行分析的基礎上，有針對性地設計了基于微課的翻轉式教學模式，并從視頻制作、課前學習任務設計、翻轉課堂教學等多個方面展開了研究與教學實踐，最后通過問卷調查與學生訪談的方式對微課制作及翻轉課堂的實施進行效果評價及意見反饋。研究表明，基于微課的翻轉式教學模式在提高了教學效果的同時，也有利于激發和調動學生的學習興趣和學習積極性。

關鍵詞：

微課;翻轉式教學;地理信息系統;專業課程

微課是為支持翻轉學習、混合學習、移動學習、碎片化學習等多種新型學習方式，以短小精悍的微型流媒體教學視頻為主要載體，針對某個學科知識點或教學環節而精心設計開發的一種情景化、趣味性、可視化的數字化學習資源包［1］。這一概念最早是在2008年秋由美國新墨西哥州圣胡安學院的高級教學設計師、學院在線服務經理戴維•彭羅斯所提出，并將其運用到閱讀、種族管理、獸醫學等開放在線課程中，同年秋季學期，由于采用了微課程的教學方法，該學院職業安全這門課程的選課學生人數激增至449人［2］1－13。在國內，2011年佛山市教育局開展首屆全市中小學優秀微型教學視頻課例征集活動，參賽的作品同步在網上供廣大師生家長隨時點播、交流和評論，活動的效果出乎意料，廣大教師對這種“內容短小、教學價值大、針對性強、數量眾多、使用靈活”微型課例好評如潮。此后，佛山市連續組織了三屆微課作品大賽，并在全國率先展開了基于微課的教學改革研究［3］。緊隨其后，關中客對微課程的起源及其在國內發展的適宜性做出了客觀的闡述［4］，2012年，張靜然對微課的國內外相關研究做了系統性的梳理［5］，董興法等對基于微視頻資源的電子類微項目翻轉教育進行了研究，探索了一種校企合作的新模式［6］。2014年教育部全國高校教師網絡培訓中心舉辦了首屆全國高校微課教學比賽，超過1600所高校、12000多人參與其中［7］，至此，微課教學正式進入了大學教育的視野。豐富的微課資源進一步促進了翻轉課堂的實施，即通過課外觀看學習微課視頻達到知識傳授的目的，而通過課堂上與教師的討論交流實現知識的內化，改變了傳統教學中的師生角色，實現了對教學模式的革新。目前各個網絡平臺上的微課資源以公共基礎課程為主，如計算機、外語、數學等［8］，而有針對性的專業課程資源非常有限，究其原因，除了考慮到受眾的廣泛度之外，也存在著并不是所有的專業課程都適合開展微課教學的問題，2011年關中客在闡述了國內外“微課程”概念的來源的基礎上就曾批判性地指出:“微課程并不能適用所有的課程，微課在課程或教學內容方面的適應性需要通過實踐檢驗”［2］1－13。因此，本文將以地理信息系統專業的核心課程“空間分析原理與方法”為例，從視頻制作、課程設計、教學效果評價等多個方面對基于微課的翻轉式課堂教學應用于本專業課程的教學實踐進行深入的研究總結，并對其適應性進行評價，旨在為更多針對專業特點進行微課翻轉式教學的實踐提供有益的經驗借鑒。

一、課程特點分析

“空間分析原理與方法”的授課對象是地理信息系統專業本科三年級學生，在一、二年級開設的地理信息系統原理、地圖學、遙感導論及數據結構等相關專業課程的基礎上，學生對作為地理信息系統的核心功能———空間分析，有了初步的理解，本門課程開設的目的旨在進一步完整地闡述空間分析功能的理論基礎及算法分析，為之后的地理信息系統二次開發、地理信息系統設計等進階課程奠定基礎。

(一)課程內容多、難度大

“空間分析原理與方法”課程涉及了較多的公式推導和算法演算，如投影方程變換、最短路徑計算、最大流算法步驟演示等，課程內容量大并且有一定的難度，傳統的授課模式下很難做到課時控制和內容深度講解的有效結合，如果能把算法和公式的推導放在課外讓學生進行自主學習，在課堂上只針對不懂的地方進行指導和討論，將大大提高課時的利用率，并達到本課程理論學習深度的要求。

(二)理論性和實踐性要求較高

本門課程的內容體系中也涉及了較多的實際案例操作內容，針對一些較難理解的概念和方法，教師也會在課堂中進行實踐操作演示，但由于時間限制和學生接受能力的參差不齊，往往收效甚微，如果能把該部分內容放在微課中讓學生在課余進行反復的觀看和模擬操作，能使本課程的實踐教學部分得到較大的改善。

二、微課視頻制作

(一)微課視頻特點

微課視頻時間通常在5～10分鐘，從心理學角度來看，這個時間長度非常符合學生的視頻駐留規律和學生的學習認知特點，可以讓學生在短暫時間內高效完成學習任務而不分散注意力。同時，作為課程內容的學習，微課視頻須達到課題切入迅速、講授線索清晰、總結收尾快捷的特點。綜上，本課程選取了以下課程內容來制作微課視頻(見表1)。

(二)視頻制作技術

在視頻制作技術方面，主要采用了PPT結合手寫板的方式進行視頻錄制，其中通過手寫板技術對最佳路徑求解和網絡最大流等算法進行步驟分解演算，以方便學生反復觀看學習。其次，動畫技術的運用使得原本抽象難懂的地圖投影理論知識得到了生動的詮釋，得到學生的一致好評。

三、翻轉式課堂教學設計

按照不同學者對翻轉式課堂教學的定義，歸納起來即:在信息化環境中，課程教師提供以教學視頻為主要形式的學習資源，學生在上課前完成對教學視頻等學習資源的觀看和學習，師生在課堂上一起完成作業答疑、協作探究和互動交流等活動的一種新型教學模式［9］。因此，翻轉式課堂的教學設計不僅僅只是“課堂內”的教學活動，應從視頻制作階段就納入教學設計的內容中。本次課程的翻轉式教學設計主要包含以下幾部分的內容:

(一)微課視頻內容的選取

此次選取的課程內容除了滿足微課視頻短小精悍、知識結構完整等特點外，還具有以下特征:(1)抽象難懂的概念或方法。如地圖投影的內容，在此次的微課視頻中用了一個“剝橘子皮并展平”的動畫生動地詮釋了高斯投影的過程，同時也較好地引導了學生對高斯投影方法所存在缺陷的思考。(2)復雜的算法演算過程。在傳統的課堂授課模式下，學生或對算法演算過程難以完全掌握，或在課后復習的過程中對算法中的某些步驟不能理解，這種不可復制地一次性講解方式使學生對復雜算法的理解造成了一定程度的障礙，利用微課視頻也可很好地解決這一問題。(3)實踐性較強的內容。例如對空間疊加分析知識的講解，通過實際的軟件操作演示既能避免平鋪直敘地講解，同時較好的視覺效果也能讓學生充分理解空間疊加的意義。

(二)課前學習任務單的設計

要實現翻轉式教學的目標，課前的學習至關重要，對于這一無監督、無指導的學習過程，如何促使學生自覺地、有效地完成學習任務對后續教學活動的開展起著決定性的作用。目前，學習任務單的布置與完成是解決這一問題的有效途徑，在任務單中需明確本次學習的目的，并完整地展示知識點的體系結構，還應包含學生問題反饋的內容，最后以作業形式提交。

(三)問題收集與分析

針對任務單內學生提出的問題進行及時的整理與分析，以便于在課堂上開展進一步的答疑和討論活動。同時，收集對微課視頻中的內容、表達方式、時間分配等各個方面提出的意見和建議，有利于提高微課制作的水平。

(四)課堂教學活動設計

這部分是實現學生所學知識“內化”的重要階段，由知識點回顧—答疑—討論三個部分組成。其中，知識點回顧和答疑由教師主導完成，大約占到課時的50%左右，討論部分主要由學生完成，教師可針對討論內容進行引導，實現教師與學生、學生與學生之間平等多向互動。

(五)教學效果反饋

本研究選取地理信息系統專業本科三年級一個班級共39人進行“空間分析原理與方法”的翻轉教學試驗，通過一個學期的授課，在傳統課堂和翻轉課堂兩種模式交叉使用的情況下，以問卷調查及學生訪談的形式，并輔以內容分析法分別對37份有效問卷樣本及38份訪談記錄進行反饋意見的提煉。調查問卷的設計主要是為了從技術、效果和內容等多個方面評價本次課程所制作的10個微課視頻，并提出相應的改進意見。此外，通過學生訪談，從翻轉課堂的實施、與傳統課堂的區別、接受程度、改進的意見和建議等多個方面進行調查。結果表明:在視頻內容方面，66.6%的學生認為視頻內容適中，講解清晰;25.6%的學生認為視頻內容偏少;7.8%的學生認為視頻內容偏多，難以完全接受。在視頻講述形式方面，89.7%的學生認為形式新穎，內容形象生動，能很好地幫助理解所講知識;7.7%的學生認為不太習慣沒有教師形象出現的教學視頻，對知識的學習有一定的困難;0.7%的學生認為一般，對知識的理解和學習沒有太大影響。圖1是學生對本門課程制作的10個微課視頻的滿意度調查，從時間、內容、制作技術等多個方面進行評價，滿分為5分，圖中列出的均為獲得5分的視頻投票情況。在課堂學習方面，23.1%的學生喜歡這種自由討論的學習方式，46.2%的學生能夠接受這種教師引導和自由討論的學習方式，30.7%的學生表示不太習慣自由討論的方式，更希望由教師對課前所學知識進行歸納和總結式的教學。在知識的掌握方面，71.8%的學生認為這種翻轉式的教學增加了對知識點的理解程度，不再擔心公式推導過快或者暫時沒有聽懂的問題，可通過觀看視頻和課堂提問來解決;17.9%的學生對知識點的掌握有所幫助，但主要還是依靠教師在課堂上的歸納總結才能完全掌握;10.3%的學生認為對知識的掌握程度和傳統模式的授課方式區別不大。

四、經驗與總結

通過對上述調查結果的分析可以看出，大部分學生對基于微課的翻轉式教學形式是能夠完全接受并對知識點的掌握有明顯的幫助，當然，也有部分學生(30%左右)由于各種各樣的原因不能很好地接受這種新的教學模式，這其中除了個體的因素之外，整個翻轉式教學的開展過程中仍然存在一些需要改進的地方，同時也汲取了很多經驗教訓，歸納起來有以下幾個方面:

(一)課前微課學習的數量

每個10分鐘以內的微課視頻平均包含1～2個知識點，可按照每個知識點的難度和復雜度來安排課前微課學習的數量，通常是2～3個微課視頻作為一次學習的任務，一是為了保證課堂討論內容的充實性，二是為了保證整門課程的教學進度。

(二)翻轉課堂的開展

對于習慣了傳統教學模式的師生來說，翻轉式課堂所帶來的改變是巨大的。那些平時“被動”接受知識的學生突然需要轉變為知識學習的“主動”發起者，無論從思維方式還是行為表現上都是對學生的巨大挑戰，因此，一開始的翻轉課堂討論很可能會遇到根本無法開展的情況，即使如本門課程在開展了五六次翻轉課堂教學后，仍然有30%左右的學生表示難以適應此種教學方式。另一方面，對于大多數教師來說，翻轉課堂教學也是一種全新的嘗試，從之前完全包攬的知識傳授者變為拋磚引玉的輔助引導者，這種轉變需要不斷的探索和實踐才能真正實現課堂“翻轉”的目的［10］。因此，本門課程在課堂上的翻轉式教學采用一種循序漸進的方式來開展，從一開始的“歸納—提問—總結”到后來的“歸納—提問—討論—總結”，逐步增加學生的課堂討論時間，讓教師和學生都有一個適應和調整的過程。

(三)教學效果的評價標準

這里所說的教學效果除了傳統的考試成績外，還應包括學生的自主學習能力、自我觀點的表達能力以及由本門課程所延伸出去的知識的拓展能力等，而這些指標往往因為無法進行量化的考查而被忽略，但所有這些因素的綜合才能真正實現翻轉式教學的目的，而不僅僅是為了片面地提高考試成績。在這個互聯網信息化高速發展的時代，微課作為一種豐富的學習資源，如何將其整合到具體學科的常規課堂教學，借此提高課堂教學效率，將是未來微課研究的主要方向，而在此基礎上開展的課堂翻轉式教學可在提高常規教學效果的同時，拓展學生的自主學習和自我表達等多方面的能力，兩者的結合勢將成為高校教學的重要改革方向。

參考文獻:

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［4］關中客.微課程［J］.中國信息技術教育，2011(17):14－15.

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［6］董興法，歐揚，肖金球，等.網絡微視頻資源引領電子類微項目翻轉課堂研究［J］.高等理科教育，2015，123(5):105－108.

［7］全國高校教師網絡培訓中心.首屆全國高校微課教學比賽進展說明［EB/OL］.［2015－12－01］.

［8］管會生，高青松，張明潔.MOOC浪潮下的高校課程聯盟［J］.高等理科教育，2014，113(1):44－52.

［9］鐘曉流，宋述強，焦麗珍.信息化環境中基于翻轉課堂理念的教學設計研究［J］.開放教育研究，2013，19(1):58－64.

［10］蔣翀，費洪曉.基于MOOC的混合教學模式設計與應用研究［J］.高等理科教育，2015，121(3):120－125.

作者:劉蕊 夏既勝 楊克誠 單位:云南大學地理信息科學系