面向遥感专业课程的翻转课堂模式探析

　　一、背景。

　　针对遥感学科教育，本文提出了一种新的翻转课堂教学方法。翻转课堂教学方法有两个主要部分：课外知识传递（通常是在线）和课内自主学习。这两个部分面临四个教学设计挑战：如何组织学生课前准备工作；如何课前传递知识；如何组织课内活动，将学生疑惑进行归纳，培养学生关键技能；如何利用社会学习和同伴教学构建学生间的互动。针对以上四个挑战，本文提出了不同的应对方法。

　　最早，翻转课堂被用于经济学课堂，之后慢慢普及至数学、生物、经济管理、工业工程和计算机科学。

　　翻转课堂要求学生在完成课前准备工作后再参与课堂内的自主活动，课前准备工作材料通常包括音频或者视频讲座，还有PPT、在线教程和电子书等。课内自主活动是翻转课堂的重要环节，譬如解决疑惑、编写代码、设计任务或者讨论，这营造了一个学生间互相协作的学习氛围。众多研究表明，学生间的交流活动可以促进学习，增强学生的信心，使枯燥的教学内容变得生动有趣。此外，课堂测验也作为一种有效的手段被应用于课内教学中。制作翻转课堂教学材料是一个挑战性的工作，部分教育者将授课内容录制为在线视频，时长在15~30分钟以内比较合适。

　　本文提出一种面向遥感专业课程的翻转课堂模式，针对课前准备任务、在线知识传递、课内自主活动设计、构建小组任务等对不同的教学方法进行比较。

　　初步讨论结果显示大部分学生能够受益于翻转课堂教学模式。

　　二、遥感翻转课程介绍。

　　本文针对四门课程进行翻转课堂设计，这四门课程是遥感专业的传统课程，见表1.

　　三、方法流程。

　　课前知识传播和课内活动的设计有很多种方法，本文提出一种时间流的学习方式，并对学生的课前预习提出要求。

　　（一）时间流。

　　每周时间安排为：学生首先参与在线教育，然后参加课内小组活动，最后进行每周的编程实践。在所有的翻转课程中，学生都要参加诸如角色扮演、设计和批判、问题讨论、实际问题解决等活动。含有编程内容的课程一般安排在实际问题解决前以便学生加深理解。

　　（二）课前准备工作。

　　传统课前预习中通常会布置一些阅读任务，因为这些内容在课堂授课中会重复提及，所以学生可能不会去真正完成这些任务；然而在翻转课堂中教师不会再重复授课，所以学生必须在课前做足准备工作。表1中列出了四门课程所需的准备工作。

　　（三）经验总结。

　　在进行深入讨论前先让学生实践练习，这将使课堂活动讨论中的概念变得具体化，更有实际意义。提供详细的课程安排对新生很有帮助，可以跟踪更多的课程。起初学生对于课堂讨论前进行的专业训练和活动表示担心，按照本文提出的教学流程实施后，大家普遍消除了顾虑。

　　四、视频教学。

　　本文提出三种视频指导的方法并对实施过程中的经验进行总结。

　　（一）自制视频。

　　第一种方法是制作自己的视频，这种方法最耗时间。微波遥感课程的在线课程比较少，所以只能自己录制相关教学视频。之前已经提及，在线视频要求时间较短，重点突出，所以教师需要把讲义转换成简洁有效的视频。

　　（二）搜集编排视频。

　　搜集并编排已有的在线视频是一种很好的方法。在计算机高级语言程序设计C++课程中，我们针对每一个知识点剪辑了很多在线视频，这些视频来源于优酷、youtube等网站，这些视频时长5~35分钟不等。一些额外的资源可以推荐学生自己课下去学习。学生需要对观看的视频进行评价，学生的评价能够让教师了解到他们对视频的理解程度，是否感兴趣。视频评价通常要求学生每周提交一次。

　　（三）封装MOOC.

　　在遥感图像处理课程中，在某学者的许可下对其的教学视频进行封装，学生可以在校园网内直接访问，在此基础上进行了知识点的补充。

　　五、课内活动。

　　组织课内活动，传授概念和技能是翻转课堂的另一个重要环节。如何找到一种刺激学生主动性的方式是这个环节的重点。本文设计了两种课内活动：小组实践和灵活测试。

　　（一）结伴练习。

　　和其他程序类课程相似，C++课程每周会有一次实习。学生通常会布置一些编辑或拓展类的程序，熟练之后则自己独立构建整个程序。我们试用了很多方法将学生进行配对分组，每周随机的或者按照性别更换搭档，频繁更换搭档的目的是帮助学生间增进交流了解，并且能够分配不同的工作扮演不同的角色。结对练习目前看来比较成功，能够促进学生和不同搭档协作共同完成任务。

　　（二）小组实践活动。

　　这些活动通常涉及学生练习设计和评估技能。例如，在C++课中，一两个组员被要求扮演用户，其他组员对其进行采访。在遥感图像处理课中，学生使用不同的技术来创建不同级别的原型。在C++课中，学生经常通过编写伪代码或者其他练习来实践。在所有的课程中，我们强调协作和评价，这些活动通常在学生完成他们的作业后布置，在没有教师监督下可以检验学生对于知识的掌握程度。

　　（三）灵活的测试。

　　在翻转课堂，教师通常利用测试来刺激学生做好课前准备工作。测试通常包括一些和视频内容相关的选择题。和问题实践相比，测试能够进一步加深概念知识。

　　六、学生反馈。

　　学期末学生需要对课程质量进行评价，通常学生会对教师进行评定，教师却不知道学生究竟学到了多少。翻转课堂需要对学生对知识的掌握程度进行调研，于是学期末针对这几门课一共对60名学生进行了调研。调研项目7项，每项满分10分，调研结果见表2.

　　大多数学生喜欢翻转课堂，打分在8分以上。大多数项目收到赞成票，呈现出一致性。得分最高的是向其他人讲解和在线视频。大部分评论是积极的，并鼓励学生亲自参与。此外，学生表示需要用更多的实验室时间来完成作业，一部分人不希望在实验前进行测试。

　　大部分学生给予了建设性的反馈，一小部分学生希望增加课堂内的讲课量。虽然一开始对于减少课堂内的授课量表示担心，但是到学期末，大部分学生的观点都发生了转变。

　　七、结论。

　　本文提出了一种新的翻转课堂教学模式：时间流结构、多种视频资源和多种课内活动方法。课前通过视频资源进行知识传递，课堂上进行结伴学习活动，课内测试帮助消除疑惑。实验证明，大部分学生对这种模式表示认可。未来的研究方向：探索该方法对学生学习效果的影响，包括比较不同教学模式下学生的成绩，通过后续课程的分析结果帮助我们探明这种方法对学生今后学术发展的作用。

　　参考文献：

　　[1] 金陵“.翻转课堂”翻转了什么？[J]. 中国信息技术教育，2012,（9）。

　　[2]卢强。翻转课堂的冷思考：实证与反思[J].电化教育研究，2013,（8）。