張　琳，賈　瑜,董正言,劉文濤

(武漢輕工大學(xué) 數(shù)學(xué)與計算機學(xué)院 湖北省 武漢市 430023)

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軟件工程專業(yè)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用探究

張琳，賈瑜,董正言,劉文濤

(武漢輕工大學(xué) 數(shù)學(xué)與計算機學(xué)院 湖北省 武漢市 430023)

翻轉(zhuǎn)課堂是將傳統(tǒng)課堂中知識傳授和知識內(nèi)化兩個部分顛倒安排，從而實現(xiàn)師生有效互動，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)的一種教學(xué)模式。針對軟件工程專業(yè)課程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，分析了應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂實行教學(xué)改革的可行性和積極意義，詳細設(shè)計了教學(xué)實施方案，并討論了翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于軟件工程專業(yè)課程的教學(xué)過程所面臨的挑戰(zhàn)及關(guān)鍵因素，對其他高等工程教育課堂的教學(xué)改革提供借鑒。

翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)改革；軟件工程

1　引言

軟件工程是計算機科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科下設(shè)的一個學(xué)科方向，它運用工程化的方法來開發(fā)并維護有效、實用和高質(zhì)量的軟件，在當今信息社會，軟件工程專業(yè)占據(jù)著極其重要的地位。軟件工程專業(yè)的核心課程(如：軟件工程導(dǎo)論、UML軟件建模、軟件測試、軟件體系結(jié)構(gòu)等)往往具有理論抽象、內(nèi)容繁多且實踐性極強等特性，筆者所在的教學(xué)研究團隊通過測評教學(xué)效果以及觀察學(xué)生的反饋，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)“教師為中心，教師講、學(xué)生聽”的課堂教學(xué)方式在面對這類課程時暴露出諸多缺陷：

(1)我院軟件工程專業(yè)的學(xué)生從大三開始接觸專業(yè)課程，一個學(xué)期要學(xué)習(xí)6～8門專業(yè)必修或選修課，如采用“滿堂灌”的授課方式，那么各門課程的理論疊加起來，內(nèi)容枯燥、形式單一，對自制力強的學(xué)生來說都是一種極大的挑戰(zhàn)，對于基礎(chǔ)弱的學(xué)生而言，更是直接導(dǎo)致他們聽課率甚至到課率下降。盡管教師在課堂上輸出大量內(nèi)容，但學(xué)生反饋表明他們獲得的有效知識輸入并不高，尤其是在實踐中靈活運用所學(xué)理論的能力不足。

(2)傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計強調(diào)結(jié)論的記憶和反復(fù)訓(xùn)練，而往往忽視學(xué)生對知識的體驗過程。教師教給學(xué)生的是現(xiàn)成的結(jié)論與觀點，無需學(xué)生動手實踐即可將知識快速儲存于大腦。軟件工程專業(yè)的課程理論繁多，盡管傳統(tǒng)“教師講，學(xué)生聽”的方式能夠以最高效率將知識傳遞給學(xué)生，但由于缺少主動思維的過程，學(xué)生容易養(yǎng)成死記硬背等被動接收知識的習(xí)慣，不但知識遺忘率高，而且不利于學(xué)生批判性思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

(3)重教輕學(xué)，教學(xué)分離的傳統(tǒng)方法忽略了學(xué)生自主探究與自主學(xué)習(xí)的重要性，容易引起學(xué)生對教師教材及權(quán)威的迷信，教學(xué)過程中學(xué)生體會不到作為知識構(gòu)建主體的角色定位，導(dǎo)致他們對待學(xué)習(xí)的興趣和責(zé)任意識下降，學(xué)習(xí)熱情逐漸冷卻。

針對上述問題，筆者所在的教學(xué)研究團隊不斷反思教學(xué)改革的方向和途徑，通過學(xué)習(xí)國內(nèi)外高校的創(chuàng)新教學(xué)方法，汲取優(yōu)秀經(jīng)驗，為我們的課程教學(xué)注入新的活力。在當前教育信息化大環(huán)境的啟發(fā)下，我們嘗試將“翻轉(zhuǎn)課堂”這一近年來引發(fā)全球教育界密切關(guān)注的新型教學(xué)模式應(yīng)用于軟件工程專業(yè)課程的教學(xué)改革中，研究并討論了應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂的價值和限制，以及相應(yīng)的解決思路。

2　翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式概述

“翻轉(zhuǎn)課堂”最早由薩爾曼·可汗于2011年提出[1]，該方法是將學(xué)習(xí)過程的兩個階段，即知識傳授階段和知識內(nèi)化階段進行顛倒，課前學(xué)生通過觀看教學(xué)視頻、閱讀教學(xué)材料等方式完成知識的傳授，課堂上則通過作業(yè)輔導(dǎo)、小組討論、自主探究等方式完成知識的內(nèi)化[2]，這與傳統(tǒng)的課內(nèi)教師傳授知識，課外作業(yè)內(nèi)化知識的形式正好相反，從而形成翻轉(zhuǎn)課堂。翻轉(zhuǎn)課堂在學(xué)生的學(xué)習(xí)中取得了積極的成效，現(xiàn)已成為美國日漸主流的創(chuàng)新教學(xué)模式[3]，同時也在全球教育界引起了廣泛關(guān)注[4]，其教學(xué)流程及特點[5]如下：

(1)翻轉(zhuǎn)課堂使得師生角色發(fā)生了本質(zhì)的變化，教師從課堂的主導(dǎo)者變成了學(xué)習(xí)的促進者和設(shè)計者，統(tǒng)籌規(guī)劃課堂，學(xué)生從被動學(xué)習(xí)變化為認知主體，去真正深刻地理解構(gòu)建知識。

(2)教師需要充分利用現(xiàn)代化信息手段，向?qū)W生提供優(yōu)質(zhì)的課前學(xué)習(xí)資源，比如自制知識傳授微課視頻，或者對更開放的網(wǎng)絡(luò)教育資源進行集中整合，課前學(xué)習(xí)資源要求重點突出，簡短明晰，并極具吸引力。這個環(huán)節(jié)對教師的教學(xué)資源選擇能力和制作能力提出了更高更新的要求，對學(xué)生的自我管理能力是一種有力的引導(dǎo)，對師生雙方都是極大的促進。

(3)教師為課程建立合作式網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，幫助學(xué)生培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和合作學(xué)習(xí)能力。在學(xué)習(xí)平臺中，學(xué)生能有針對性地進行自主學(xué)習(xí)和探究，教師能有效督促和引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，師生能靈活互動。

(4)翻轉(zhuǎn)課堂將知識講授轉(zhuǎn)移到課前，從而釋放出充足的課堂時間用于學(xué)生知識的內(nèi)化。教師需要合理評估課程特點和學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，依此設(shè)計各式各樣的課堂活動，使得學(xué)生在課堂上總結(jié)所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)并解決問題，高質(zhì)量地完成知識的內(nèi)化，這是翻轉(zhuǎn)課堂對學(xué)生最有益的改變。翻轉(zhuǎn)課堂形式多樣，思維發(fā)散，在參與的過程中很容易從一個創(chuàng)意火花引發(fā)新的思考，師生知識的交互是雙向的，教師更多的是在互動中跟學(xué)生一起研究新的想法，開拓眼界，教學(xué)相長。

3　翻轉(zhuǎn)課堂在軟件工程專業(yè)課程中的應(yīng)用

針對第1節(jié)提到的軟件工程專業(yè)課程目前存在的主要問題，筆者所在的教學(xué)研究團隊在學(xué)習(xí)國外教學(xué)實踐案例的基礎(chǔ)上，嘗試將翻轉(zhuǎn)課堂模式應(yīng)用于相關(guān)課程的教學(xué)，建立新的課堂教學(xué)模型，其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，并從師生角色轉(zhuǎn)變、課前教學(xué)資源設(shè)計、課堂活動管理方案設(shè)計、合作學(xué)習(xí)平臺搭建等方面對課程進行教學(xué)改革，并對這一系列改革措施進行了初步的評估和討論。

3.1師生角色轉(zhuǎn)變

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，教師不再是課堂的中心，而變成了學(xué)習(xí)的設(shè)計者和推動者。教學(xué)過程中，教師要在課前將知識點精煉到微課視頻，在多媒體信息資源選擇與制作等方面對教師提出了更高要求。更為關(guān)鍵的是，教師還要著力規(guī)劃課堂，針對不同的知識點運用不同的教學(xué)策略，設(shè)計多種教學(xué)活動來最大程度地輔助學(xué)生完成自主探究，知識內(nèi)化，實現(xiàn)有效地成長與發(fā)展，這無疑是對教師專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力的一種挑戰(zhàn)，也是促進教師不斷自我提升的有效手段。我院軟件工程專業(yè)教研室的教師一直從事計算機相關(guān)專業(yè)的教學(xué)科研工作，完全能勝任信息資源處理和視頻制作，為翻轉(zhuǎn)課堂的實施提供了有力保障。

翻轉(zhuǎn)課堂是充滿活力并且需要學(xué)生高度參與的教學(xué)模式，學(xué)生要想從中有所收獲，課前知識點的學(xué)習(xí)是第一步。教師要動員學(xué)生，一改傳統(tǒng)模式中被動接收知識的心態(tài)，養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)、主動思考的好習(xí)慣。信息技術(shù)把教育引入到一個全新的時代，學(xué)生可以利用技術(shù)手段自主安排學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)地點，但在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)保持清醒，能夠在海量的網(wǎng)絡(luò)資源中準確定位有質(zhì)量的信息，而不是迷失在其中。課堂中更要積極參與，在合作學(xué)習(xí)環(huán)境中與教師和同學(xué)積極互動，完成知識的強化鞏固，勤于思考、善于總結(jié)、自主學(xué)習(xí)，做翻轉(zhuǎn)課堂的主角，才能收獲更理想的進步。

3.2課前教學(xué)資源設(shè)計

翻轉(zhuǎn)課堂中，知識傳授階段是由教師提供教學(xué)資源，學(xué)生在課前完成的，教學(xué)材料包括兩個內(nèi)容和一個平臺(圖1)：

(1)主講教師自己錄制的視頻或者是由教師精心篩選的網(wǎng)絡(luò)開放教育資源。教師自行制作教學(xué)視頻能夠保證教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標相符合，此外，還可以根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)差異制作難易程度不同的視頻版本，實現(xiàn)分層教學(xué)，視頻時間不宜過長，15分鐘以內(nèi)最為合適，更人性化的是教師不在視頻中出鏡，讓學(xué)生能在較為輕松的狀態(tài)下完成知識傳授這一學(xué)習(xí)階段。同時，教師還可以在網(wǎng)絡(luò)開放教育資源中，篩選與本次課內(nèi)容相一致的視頻、文檔資料。

(2)課前學(xué)習(xí)配套練習(xí)和提問。學(xué)生看完教學(xué)視頻和相關(guān)資料之后，要完成教師布置的針對性課前練習(xí)，從而鞏固知識的理解，幫助新知識的構(gòu)建，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生將課前學(xué)習(xí)中遇到的難點問題集中起來，便于課堂上與教師和其他同學(xué)共同討論解決。

(3)我院的泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合服務(wù)平臺已上線運行，為翻轉(zhuǎn)課堂的實施提供了便捷的師生互動合作學(xué)習(xí)場所。教師課前要將自制視頻和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資料以及課前練習(xí)一并發(fā)布到合作學(xué)習(xí)平臺中，供學(xué)生學(xué)習(xí)討論。在合作學(xué)習(xí)平臺中，教師可以發(fā)布資源、跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)、評閱作業(yè)、查詢學(xué)生學(xué)習(xí)進度、進行過程性評價，還能回答學(xué)生提問，組織學(xué)生在線討論。

3.3課堂活動設(shè)計

對師生而言，翻轉(zhuǎn)課堂最大的改變并非課前的學(xué)習(xí)，而是課堂的活動，課堂上教師的講授時間大幅減少，以期提供更多的活動供學(xué)生參與。軟件工程專業(yè)課程強調(diào)學(xué)生工程素養(yǎng)、實踐能力的培養(yǎng)，在翻轉(zhuǎn)課堂中，教師可以在評估學(xué)生課前學(xué)習(xí)狀態(tài)的前提下，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)實踐項目情境，讓學(xué)生在交互協(xié)作中完成學(xué)習(xí)任務(wù)。這個環(huán)節(jié)需要教師認真規(guī)劃，合理設(shè)計，使得課堂時間得到充分利用，課堂效率得到最大程度的提高，比如可以穿插進行基于項目的學(xué)習(xí)(Project-Based Learning)、案例驅(qū)動學(xué)習(xí)以及分組啟發(fā)式討論等活動，形式多樣，有利于營造輕松和諧的課堂氛圍，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生課堂參與度，提升學(xué)生實際動手能力，與傳統(tǒng)課堂相比，翻轉(zhuǎn)課堂的這些教學(xué)活動與軟件工程專業(yè)課程的強實踐性要求更加吻合，是非常適合該類課程的教學(xué)模式。

翻轉(zhuǎn)課堂成功的關(guān)鍵在于教師設(shè)計有吸引力的課堂活動來幫助學(xué)生實現(xiàn)知識內(nèi)化。軟件工程專業(yè)的專業(yè)課基本上都是圍繞軟件開發(fā)及維護的全過程展開教學(xué)，主講教師不妨為學(xué)生還原一個完整的軟件系統(tǒng)開發(fā)場景，并采用較新穎的實戰(zhàn)崗位培養(yǎng)方式讓學(xué)生投入其中。

對于課堂活動內(nèi)容，有幾點建議：教師通過分析軟件開發(fā)所需技術(shù)，確立課堂知識重難點，并依此模擬一系列實用場景，將所需要知識有機地融合在其中，再制定場景活動步驟，并給出預(yù)備文檔，包括系統(tǒng)需求說明書，詳細設(shè)計指導(dǎo)書，設(shè)計要點說明書等供學(xué)生參考。課堂活動則可以按以下過程逐步實施(上圖1)：

(1)創(chuàng)設(shè)情境。教師介紹活動背景，但不給出具體設(shè)計方案，要求學(xué)生利用課前自學(xué)的知識以及信息獲取手段，自行提出系統(tǒng)構(gòu)架。

(2)自主探究與合作學(xué)習(xí)相結(jié)合。教師將學(xué)生分組，學(xué)生針對活動案例展開自主探究和小組討論，充分表達各自的想法和意見，并做好記錄。教師應(yīng)嚴格把控小組討論的時間，以便對課堂活動進行合理地全局安排。

(3)交流展示。學(xué)生代表展示小組討論結(jié)果，教師在學(xué)生發(fā)言時不是一味地聽，更要總覽全局，靈活采取相應(yīng)策略提高學(xué)生討論發(fā)言的質(zhì)量，比如：選擇預(yù)習(xí)效果好的學(xué)生先發(fā)言，拋出一個問題，再經(jīng)由這個問題輻射到更多知識點。其間，學(xué)生可隨時提出問題，教師適時啟發(fā)學(xué)生進行自發(fā)辯論，運用學(xué)生之間對抗與合作以及學(xué)生之間角色扮演等方式帶動課堂討論氣氛，從而激發(fā)學(xué)生的批判性思維。

(4)解決問題。學(xué)生討論結(jié)束后，教師要對討論作出點評，這不僅使討論中暴露出的問題得到及時解決與修正，讓學(xué)生獲得正確的觀點和系統(tǒng)的認識，而且進一步加深了學(xué)生對基本理論在宏觀上的把握和理解。

(5)評價反饋。教師要投入精力做好整個課堂活動的過程性評價考核，考核方案公開、不強調(diào)標準答案，考核強調(diào)以學(xué)生為中心，考核其實踐能力、批判思維和創(chuàng)新精神，通過考核促進學(xué)生學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，提高學(xué)生的課堂活動參與度。每次評價考核都對下一次課堂活動起到有效的指導(dǎo)反饋作用，教師可結(jié)合本次堂課的評價結(jié)果來設(shè)計調(diào)整下一次課堂活動。

3.4翻轉(zhuǎn)課堂的可行性及面臨的挑戰(zhàn)

翻轉(zhuǎn)課堂有著不同于傳統(tǒng)課堂的顯著優(yōu)勢[6]，其理念被北美地區(qū)越來越多的學(xué)校所接受并逐步發(fā)展起來。我院軟件工程專業(yè)師生具備信息類工具的應(yīng)用能力，且配備有現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)資源，在我院軟件工程專業(yè)課程中實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革，通過各種課堂實踐活動激發(fā)學(xué)生興趣，可以有效提高專業(yè)課的教學(xué)效果，解決傳統(tǒng)課堂的弊端。當然，在嘗試與推廣階段，也不可避免地面臨一些困難與挑戰(zhàn)：

(1)教師教學(xué)觀念和教學(xué)技能方面：翻轉(zhuǎn)課堂給教師的教學(xué)觀念和教學(xué)技能帶來了很大的挑戰(zhàn)，教師需要有勇氣進行教學(xué)改革和創(chuàng)新，有意識地轉(zhuǎn)換自己的角色定位，在課堂中真誠地和學(xué)生交流。此外，自行錄制教學(xué)視頻、在協(xié)作學(xué)習(xí)平臺上管理跟蹤學(xué)生的在線學(xué)習(xí)過程也需要教師投入更多的時間和精力，學(xué)院應(yīng)給予教師更多的支持。

(2)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識方面：學(xué)生在課前需要自覺完成知識學(xué)習(xí)任務(wù)，并能產(chǎn)生對知識點的理解和自己的觀點。課堂上，學(xué)生更要調(diào)整心態(tài)，配合老師參與課堂活動，積極思考，提高表達能力和團隊協(xié)作溝通能力。要改變傳統(tǒng)的被動學(xué)習(xí)習(xí)慣，對學(xué)生來說是一項挑戰(zhàn)，他們需要花時間逐步培養(yǎng)新的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，教師應(yīng)多一份耐心，加強與學(xué)生的溝通。

(3)課堂規(guī)模方面：我們現(xiàn)有的軟件工程專業(yè)課是采取大班制教學(xué)，一個課堂約60名學(xué)生，學(xué)生眾多，教室空間的限制導(dǎo)致給翻轉(zhuǎn)課堂的實施帶來了阻礙，這就要求教師設(shè)計更新穎的課堂活動，并投入更多的時間精力，盡量關(guān)注到每位同學(xué)，確保學(xué)生能提前做好課前學(xué)習(xí)，課堂上能切實參與協(xié)作互動，完成自主探究和知識內(nèi)化。

4　結(jié)束語

翻轉(zhuǎn)課堂在國內(nèi)外所取得的實踐成果表明，這種創(chuàng)新性教學(xué)模式在很多方面要優(yōu)于傳統(tǒng)課堂的授課模式，尤其是對于軟件工程這類工程性實踐性較強的課程，翻轉(zhuǎn)課堂的實施更顯示出其顯著優(yōu)勢[7]。它體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教育理念，給信息化時代的課堂教學(xué)注入了新的活力，同時也給教師和學(xué)生在時間投入、思維轉(zhuǎn)換、技能提高等方面帶來了很大的挑戰(zhàn)[8]。在未來的教學(xué)實踐中，還需要不斷探索，以期完善翻轉(zhuǎn)課堂各個教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計與改革，為促進學(xué)生的高效學(xué)習(xí)提供更有利的環(huán)境。

[1]Aron Sams. Flip Your Students’ Learning[J]. Educational Leadership, 2013,(3):16-20.

[2]Fulton Kathleen. Upside Down and Inside Out: Flip Your Classroom to Improve Student Learning[J]. Learning & Leading with Technology, 2012,(6): 12-17.

[3]何朝陽,歐玉芳,曹祁.美國大學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的啟示[J].高等工程教育研究,2014(2):148-151.

[4]劉健智,王丹.國內(nèi)外關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的研究與實踐評述[J].當代教育理論與實踐,2014,6(2):68-71.

[5]張金磊,王穎,張寶輝.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[J].遠程教育雜志,2012,30(4):46-51.

[6]陳瑞增,劉思思.翻轉(zhuǎn)課堂:傳統(tǒng)教育面臨的機遇和挑戰(zhàn)[J].電子世界,2013(18):214-214.

[7]曾明星,周清平,蔡國民,等.軟件開發(fā)類課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[J].實驗室研究與探索,2014,33(2):203-209.

[8]楊偉杰.翻轉(zhuǎn)課堂:轉(zhuǎn)變與挑戰(zhàn)[J].教學(xué)與管理:理論版,2013(30):93-95.

Research on flipped classroom for software engineering professional curricula

ZhangLin,JiaYu,DongZheng-yan,LiuWen-tao

(School of Mathematics & Computer Science,Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)

Flipped classroom teaching model is a reversal arrangement of knowledge instruction and knowledge internalization, which realizes effective interaction between teachers and students and promotes students’ autonomous learning. To solve the problems raised in traditional teaching of Software Engineering professional curricula, this article analyzes the feasibility and positive effects of applying flipped classroom to teaching reform of these curricula, presents the detailed teaching implementation, and discusses the challenges maybe occuring as well, it also provides reference for teaching reform of other higher engineering education.

flipped classroom; teaching reform; software engineering

2015-10-20.

2016-05-17.

張琳(1979—)，女，副教授，E-mail：zhl_wh@sina.com.

2015年湖北省高等學(xué)校省級教學(xué)研究項目“面向產(chǎn)業(yè)需求的軟件工程實踐教學(xué)改革與實踐”(項目編號2015337).

2095-7386(2016)03-0102-05

10.3969/j.issn.2095-7386.2016.03.021

G 642.0

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