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翻转课堂”在软件技术实训中的创新应用

时间:2018-10-07 12:21作者:admin打印字号:

作者简介:曹育红:副教授,博士,研究方向为教育信息化、知识工程

  一、“翻转课堂”在软件技术实训中的应用价值

  “翻转课堂”作为一种新兴的教学模式起源于美国科罗拉多州“林地公园”高中,2007年该校两位教师为补救学生因参加课外活动或运动比赛而耽误的课程,将授课PPT演示文稿和讲课声音录制下来并上传至网络供学生在家观看,学生通过在线或离线观看视频的方式在家完成知识的自主学习,而节省出的课堂时间为在完成作业或做实验过程中有困难的学生提供帮助,课堂变成学生参与讨论问题、合作学习的场所,包括答疑解惑、知识的运用、协作学习和概念掌握的练习等。翻转课堂颠覆了传统课堂课上授课、课下作业的教学模式,将知识传授和知识内化的顺序颠倒[1]。翻转课堂是当下最热的教育改革和创新话题,世界各地的许多教师开始在基础教育、高等教育、职业教育和成人教育中尝试翻转课堂教学模式,帮助改善学生的学习态度和提高学生的学习成绩。

  随着国家产业结构升级、国民经济信息化需求增长、电子政务及互联网蓬勃发展,IT产业已经成为拉动行业经济增长的主要力量而被列入重点发展行业之一,IT行业需要大量软件技术人员来完成软件系统的设计、实现、维护和管理。无论是高等院校还高职高专学校纷纷开设软件技术专业以满足社会对IT人才的需求,由于软件技术专业是知识更新快、实践性强的专业,因此,建立符合软件企业开发流程和开发规范的实训环境、探索和实践软件技术实训体系是培养专业知识过硬、岗位适应能力强的软件专业技术人才的重要保障。为突出软件技术实训面向市场和岗位需求、以操作技能为本位、以就业为导向的人才培养目标,将“翻转课堂”教学模式引入软件技术实训中,颠倒传统软件技术实训模式使学生全程参与翻转课堂软件技术实训课前和课中两大模块,最终在教师引导下完成软件技术实训任务。基于“翻转课堂”模式软件技术实训帮助学生迅速熟悉整个软件开发的周期和过程、理解软件工程的理念和思维方式方法,学生毕业后可以直接承担编码工作,符合IT企业对人才的技能需求。“翻转课堂”模式软件技术实训以提高软件人才培养质量和社会服务能力为目的,构建基于网络运行、开放式管理的实训平台,力求创新、实效地开展软件技术实训,势必对软件技术专业教学手段的变革起到推动作用。

  二、“翻转课堂”模式软件技术实训课前实施模块

  传统软件技术实训课前准备更多地注重扩大实训场地、更新实训设备、提高教师业务理论水平,实训内容匮乏、枯燥无味,学生难以通过实训来掌握IT行业所需要的职业技能。“翻转课堂”模式的软件技术实训课前模块允许学生随时登陆软件技术实训平台观看与实训相关的资源视频,以在线或离线的方式与导师、同学进行交流,完成实训前的自主学习。

  (一)构建软件技术实训平台

  构建软件技术实训平台是实施“翻转课堂”模式软件技术实训的技术保障,以体现共享性、可扩展性和高可靠性为构建原则,以数字化、信息化等现代教育技术为手段,以互联网为依托、局域网为载体,构建能够提供软件技术实训资源、跟踪和管理学生实训进程的软件技术实训平台,支持在“翻转课堂”模式软件技术实训中指导、帮助和促进学生的自主学习。软件技术实训平台的实战性、便捷性和灵活有助于提高软件技术实训的质量和效果。软件技术实训平台由软件技术实训支持工具和软件技术实训内容资源体系两部分组成[2]。

  1.软件技术实训支持工具

  软件技术实训支持工具包括独立学习工具和协作学习工具两方面。一方面,独立学习工具提供同步在线或离线学习支持、教师在线帮助、实训管理等功能。同步在线或离线学习支持功能把实训内容快速地传递给学生,这样学生就不会因为各种原因而错过实训内容,学生通过在线观看实训视频及时对存在疑惑的知识点进行提问,教师组织和整理这些问题作为调整、控制和实施实训的依据;离线学习改变学生接受的实训方式,允许学生根据自身情况非常灵活地自由安排学习时间、学习内容和学习进展,各类层次不同的学生均可以控制教学讲座视频的暂停、倒退和重放,实践技能强的学生可以学得更快一些甚至挑战更难的实训内容,实践技能一般的学生可以放慢学习速度反复地学习直至完全学会为止。教师在线帮助功能为学生提供在线帮助答疑,通过实时聊天、论坛留言、e-Mail等方式寻求教师的帮助。实训管理功能以导航栏的形式允许学生查看实训内容列表,学生可以对正在学习的实训内容和已经学过的实训内容进行信息保留,随时根据自己的需要对实训内容进行检索或对自己学习过程信息进行管理。另一方面,协作学习工具包含小组协作支持功能、文件共享交换功能、白板工具等。小组协作支持功能是以达到共同学习为目标,在一定的激励机制下为获得最大化的个人和小组学习效果设置的一种功能,允许学生自由加入协作学习小组并针对具体学习内容通过发送e-Mail相互传递实训参考资料,为完成小组协作任务每个协作小组既可以利用BBS建立跨课程跨小组讨论区共同协作完成学习任务,也可以创建同步聊天室并为所有的聊天室建立聊天记录供教师或学生随时查看。文件共享交换功能允许学生将个人文件夹上传至协作小组的讨论区、小组的博客、邮箱,同时也允许学生下载实训学习资源使学习得到更强、更好的支持。

  2.软件技术实训内容资源体系

  翻转课堂软件技术实训内容资源体系由软件技术基本理论知识资源、软件开发实践经验资源、软件开发综合技能训练资源三个方面构成,其建设指导思想和目标是根据软件技术专业特点选取符合教学目标与标准、适应学生思维发展水平、满足学生自主学习需要的、贴近企业真实项目的软件技术实训资源,采用多渠道、多途径的方式构建“翻转课堂”模式软件技术实训内容资源网络支撑体系,既可以由学校根据人才培养目标和软件技术实训目标组织教师共同创建,也可以由学校与社会培训机构合作直接采用其软件技术实训平台资源,或者由学校与企业合作构建满足企业人才需求的软件技术实训资源[3]

  软件技术基本理论知识资源主要涉及软件开发基本理论、面向对象程序设计原理、软件工程思想等陈述性知识,其构建原则是依据软件技术专业人才培养目标形成符合教学大纲规范、满足于软件技术实训要求的动态知识资源体系,包括实训标准、实训总体设计和模块设计、实训基础理论视频、教学教案、教学课件等教学资源。软件技术基础知识资源的建设应立足于创设形象生动的学习情境,重新设计教学内容呈现形式,通过开展主题学习以激发学生的学习兴趣,促进学生对基础理论知识的理解和掌握。

  软件技术开发实践经验资源的构建围绕软件技术实训目标展开,涉及为完成软件开发生命周期中需求分析、过程建模、数据建模、编码实现、测试评估等步骤所需要的实践经验资源,包括项目开发流程视频、项目技术文件、编码实现讲义、配套作业、试题库、程序案例库、学生优秀作业等资源,这些资源帮助学生熟悉软件开发流程,辅助教师实现教学与实训的融合。

  软件开发综合技能训练资源构建的目的是实现教、学、训一体化,以综合技能训练为链条将整个实训过程串联起来,建立模拟软件企业业务流程、项目管理、软件开发和售后服务的仿真软件技术实训环境,包括仿真项目开发视频、仿真项目技术文件、企业项目典型编码、企业项目案例库等,需要通过传帮带方式来传承培养学生的职业岗位技能,解决专业技能培养和职业素质养成相对脱节的矛盾。

  (二)构建软件技术实训视频资源库

  软件技术实训视频资源库是实施“翻转课堂”软件技术实训的资源保障,其建立方式比较多元化。教师可以根据软件技术实训的需求自行录制,也可以直接利用符合实训要求的开放教育资源;当这些资源不能满足实训需求时,教师可以对开放教育资源进行修改、整合使之满足实训需求,也可以由社会培训机构、软件企业提供优秀视频资源。无论是采用何方式构建软件技术实训视频资源库,都需要包含软件技术基础视频资源、软件开发技术视频资源以及软件项目实战开发视频资源这三个部分的视频资源库。

  1.软件技术基础视频资源库

  软件技术基础视频资源库为培养学生软件开发的基本技能提供服务,包括计算机软硬件基础知识、计算机基本维护知识、软件开发语言基础知识以及软件开发工具基本应用知识等视频资源库。随着互联网的发展以及开放教育资源运动的开展,互联网已经成为世界上最大的资源库,教师除了自行录制教学视频以外,还可以从互联网资源中收集、审查、筛选、优化、整合教学视频资源。软件技术基础视频资源库要正确表达软件技术专业的学科知识内容,视频信息的取舍要服从于教学内容和实训内容的需要,是为表现某一个知识技能点的内容和为达到某一层次的教学与实训目标而设计和选择的,利用实训平台把各知识视频资源建立关联,进而形成具有软件技术专业学科特色的视频资源库。

  2.软件开发技术视频资源库

  软件开发技术视频资源库为培养学生软件开发的专业技能服务,包括软件开发和管理过程相关知识、数据库开发相关内容知识、嵌入式软件开发工具、JAVA和.NET软件项目开发与测试知识、项目开发和管理知识等视频资源库。软件开发技术视频资源库以视频信息的选择与组织、学习导航、问题设置、诊断评价等方式对实训项目的业务流程、作业规范进行分析,规范软件技术实训的过程和策略,能够满足教师和学生的资源需求达到提高软件技术实训效率的目的。

  3.软件项目实战开发视频资源库

  软件项目实战开发视频资源库为培养学生软件开发综合能力服务,其构建内容体现与软件企业的职业情境和学生未来职业岗位情境相关的软件开发流程经验,包括仿真企业项目和真实企业实战项目开发全过程的视频资源。为展现整个项目开发过程通过以子模块案例的形式反映相关开发工作完成细节,以综合案例形式反映软件系统整体结构综合完成情况,帮助学生了解完整的软件系统开发模式和开发流程。综合能力的训练有助于增强学生的职业感悟、职业意识、职业认同感、职业能力和职业习惯,提高学生融入职业的主动性和积极性,为将来更好、更快地适应工作岗位做好充分准备。

  (三)学生实训前自主学习

  学生实训前自主学习是翻转课堂模式软件技术实训的重要核心部分,教师利用网络工具和软件技术实训平台将与实训相关的视频资源以家庭作业的形式呈现给学生,学生根据自身情况灵活安排学习时间和控制学习进度并最终完成实训基础的知识学习。

  1.观看教师提供的教学视频

  教师根据实训目标和实训内容提供合适的教学讲座视频,学生可以在课外或在家里轻松地收看教师的视频讲解,不必担心遗漏学习内容或因分心跟不上教师教学节奏的事情发生。学生观看视频的节奏完全由自己来控制,明白的地方可以快进跳过,概念混淆的地方可以倒退反复观看,也可以暂停下来调动原有知识进行仔细思考。在观看视频的过程中,学生可以浏览教师讲义、参考书、项目技术或程序范例,对所学知识不明白的地方进行问题组织,可以通过聊天软件向教师和同伴在线提问寻求帮助,也可以留到课堂上进行提问,考试之前还可以重新观看部分重点、难点视频进行复习,学生逐渐减少焦躁而学习上更加独立。

  2.学生个性化学习

  翻转课堂模式软件技术实训为学生提供对自己负责的教学环境,学生根据自身基础、学习习惯、学习步调以及知识点掌握程度进行个性化学习,学习能力强的学生可以选择更难、更深入的课程学习,学习能力一般的学生可以通过反复观看教学视频或寻求教师帮助来提高学习。在软件技术实训平台支持下,允许学生通过观看视频、听播客、阅读文章等方式进行学习,同时软件技术实训内容资源体系为学生提供了多层次、全方位的学习资源,系统地帮助学生了解、掌握项目实战开发的方法、步骤和技术准备,学生根据自身层次水平自定义学习内容和学习深度,学生的学习由被动转为主动,真正实现个性化学习,为进入软件技术实训做好提前准备。

  3.学生接受小测验

  为避免学生出现乏味、疲劳状态,观看教学讲座视频时每隔15分钟弹出一个小测验检查学生是否理解教学内容并即时反馈测验结果,教师则依据测验结果锁定那些学习有困难的学生并提供帮助。观看视频结束后学生需要完成一定的编码练习,教师可以在线或离线批改作业、答疑问题、审阅测验卷,只有通过测验和完成作业才是真正完成“翻转课堂”软件技术实训课前模块任务。

  三、“翻转课堂”模式在软件技术实训课中模块实施策

  传统软件技术实训课中训练内容与企业需求存在一定的差距,难以与IT产业的高速发展同步,尤其在学生软件开发综合技能训练方面效果不理想。“翻转课堂”模式软件技术实训在实训内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式等方面均发生很大变化[4]。教师由授课者、演示者转变为教练更多地负责帮助学生知识吸收内化、指导学生互助实训。

  (一)互动实训

  由于实训前学生已经观看教学讲座视频并完成基础知识的学习,因此,进入实训活动后教师应尽量减少知识授课时间,把实训时间更多分配给教师与学生、学生与学生之间的互动实训,强化学生软件开发技能的训练。

  1.教师与学生之间互动实训

  师生互动实训是“翻转课堂”模式软件技术实训的基本形式,在实训活动中有效地实现师生互动实训可以充分发挥教师与学生双方的主观能动性,通过师生之间相互对话、相互讨论、相互观摩、相互交流、相互促进、良性互动的方式使学生在获取知识、知识运用、思维能力、情感态度和价值观等方面得到全面和谐的发展。“翻转课堂”模式软件技术实训中的师生互动实训建立了一种新型的师生关系,实训过程由教师为主的知识传递转向以学生为主的互助实训教学,教师角色转变为学习的组织者、促进者和帮助者,实训活动由单向转变为双向交流,师生之间相互驱动促进学生吸收内化知识。

  首先是学生提出质疑和困难。教师根据实训教学内容、学生实训前观看教学讲座视频、自主学习、实训前小测验中提出的质疑和困难,有针对性地以微型讲座或演示的形式对质疑的问题进行讲解、对困难点进行点拨和辅导,最终解决学生的质疑、突破学生的困难点。在师生互动实训活动中重点施训、因材施训,通过与学生一对一的交流或与学生一对多的交流增加教师与学生相处的时间,帮助学生解决常见的但没有发现的软件开发过程中的误解,激发学生实训的积极性。在分析项目问题和解决项目问题的过程中培养了学生的软件开发技能,为提升其软件开发综合技能打下坚实的基础;在与学生沟通过程中教师与学生有更多的时间在一起,有助于教师更好地了解学生并有更多的机会识别和跟踪学生在实训中存在的潜在问题。

  其次是教师抛出问题。为充分发挥学生的主体地位和作用,教师根据实训教学内容和学生已经获取软件技术基础知识程度,以具体任务的形式抛出以知识应用为动力、目的和核心的有探究价值的问题,留给学生充分的自由去自发地、主动地、独立地探究学习,学生有机会思考、决策、应变并充分发挥自身的主动性和创造性,真正实现为应用而学习知识、在应用中巩固知识。在师生互动实训过程中教师是实训活动的积极参与者,不仅给学生提供软件开发的技巧,还要观察、监控实训活动的进展,使师生互动实训有序进行。

  再次是双向提问。师生双向提问是“翻转课堂”模式软件技术实训的重要环节,实施有效的双向提问可以激发学生的兴趣,驱使学生主动参与实训过程。学生经过独立思考反复琢磨提出切合实际的问题,通过提问学生把自己思考和讨论的结果呈现给全体同学和教师,教师必须提前准备做好充分的备课准备才能回答学生提出的各种各样问题。教师根据学生提出的问题结合项目具体要求引导启发学生思考,学生从教师的提示中寻找解决项目问题的办法完成项目开发工作,教师则根据学生在完成项目开发过程中出现的情况提出设问,更进一步培养学生逻辑思维能力和分析问题的能力,提高软件开发综合技能水平。

  2.学生与学生之间互动实训

  在学生与学生之间互动实训活动中学生们为完成项目一起共同努力,既对自己的实训负责也对他人的实训负责,强调合作的意识。互动实训有助于培养学生的合作精神,掌握与人沟通的技巧,形成良好的人际关系,促进学生人格的健全发展。

  首先,教师提出探究问题。教师从启发学生思维、提升学生软件开发技能的角度出发创建项目情境,提出具有普遍性、代表性和灵活性的有探究价值的项目任务。在教师的激励、启发和诱导之下,在学生跳一跳就得够得到的能力范围内探究他们暂时还未理解和掌握的软件技术知识,有助于激发学生的学习兴趣、培养学生的科学素养、锻炼学生的创造力和想象力、培养学生的胆识和独立精神,提高学生软件开发综合技能。

  其次,学生独立探究。学生结合教师的项目任务对项目要求和需要解决的问题进行逻辑性进行分析,通过构建完成项目开发所需要的知识体系进行自主探求知识的活动。允许学生从不同的角度联想、从不同层面思考从而突破思维的局限性,增强了解问题、解决问题、自主参与学习的强烈愿望;鼓励学生通过自己独立编码操作来验证编程思维的合理性,让学生在批判与创造中掌握完成项目任务所需要的相应知识和经验。

  再次,学生之间多向交流。学生在开展项目开发讨论时,一方面需要获得其他学生的帮助来解决自己的疑难问题;另一方面需要主动帮助其他学生解决疑难问题。学生之间的多向交流为项目讨论创设畅所欲言的自由空间,学生既可以主动提出自己的想法和问题,又可以对其他学生的想法提出质疑,学会从不同的角度看待问题、启发思维,在讨论中捕捉灵感、总结反思、深入分析并找到解决问题的方法。

  (二)协作实训

  协作实训是实施“翻转课堂”模式软件技术实训的一种有效形式,是学生与他人交流形成实训合力的过程。在教师有针对性的指导下学生根据理解和兴趣选择相应的项目并组成协作实训小组,根据问题的难易进行小组内部的协作分工,每个小组成员负责项目中某个子模块的开发,最后聚合在一起进行协作式整体开发[5]。

  1.头脑风暴

  在“翻转课堂”模式软件技术实训活动中为完成协作小组的项目任务,采用头脑风暴形式组织小组成员进行自由思考、联想和设想以提出自己的见解和意见,利用学生的集体智慧来完成项目任务。在具体实施过程中由小组长对项目总体任务进行陈述,小组成员一个接一个地提出自己的见解和设想,允许在他人见解上进行发挥,在此阶段不对意见和见解做任何评价、批评或质问,然后以鉴别的眼光对所有列出的意见和见解进行讨论,对同类意见和见解进行合并、排序、组合,确定完成项目开发任务的途径和方法。

  2.小组讨论

  协作学习小组以达到全组成功目标为教学目标,即只有全组所有的成员都达到了实训要求才算达到目标。在协作小组中学生既对自己的实训负责也对组内其他成员的实训负责,小组项目开发的成功依靠于每个组员的开发情况,各个层次的学生各尽其最大努力,相互依赖、相互支持、相互帮助以确保每个成员都能独立完成软件开发任务。小组成员之间采用对话、商讨和争论等形式充分论证所研究的问题,在思想碰撞、迁移、联想中激发智慧而形成解决问题的信念、方法和毅力,对提高实训效果、提升软件开发综合技能、养成岗位意识和团队协作精神都有明显的促进作用。

  四、结束语

  在具体“翻转课堂”模式软件技术实训中,需要注意以下三个方面:一是预先制作的视频要有针对性,要保证视频质量而不能只是教学视频的复制,重点放在实训前学生需要掌握的内容;二是保证所提供的软件源代码必须是通过验证的,同时在技术上实现禁止学生复制源代码;三是教师要预先对学生可能遇到的问题进行充分准备,以学生实训引领者的身份有效地监控整个实训过程,缩短软件技术实训与企业项目开发的差距。

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