为基于云技术的翻转课堂实践建模

陈忠

2013年，为了提升教师应用现代信息技术的能力，加快信息技术与学科教学的深度融合，积极构建基于学生有效学习、更好地促进学生个性化学习的教学模式，我校加入了华师慕课联盟，与全国20所重点初中一道，成为全国首批试点翻转课堂的初中学校，也因之成为我区首批实践翻转课堂的学校。在经历了自我设计教学空间、使用第三方教学平台的曲折之后，2014年，我校立项了南宁市教育科研A类课题“基于‘云技术的翻转课堂对教师教学方式转变的研究”，决定在本校初中部的物理、化学、数学、语文等学科中利用基于云技术的互动教学平台开展翻转课堂教学实践，以此促使教师转变教学方式，适应未来学生学习方式转变的需求，同时为学生积累学习资源、充实自我测评试题库，促成学生有效的自主学习。

一、现实召唤和我们的技术支撑

（一）现实召唤

我校进行翻转课堂教改实验，基于以下现实需求：

1.大班额教学。学生不同的学习能力、环境等因素导致同一年龄段的学生有着不同的学业水平，目前的大班额教学无法满足学生的个性化学习需要。

2.平板、手机等智能化通讯工具已经成为学生生活的必需品。家长、社会的不当引导一度导致许多学生仅仅把平板、手机等智能化通讯工具当做游戏、社交的平台，而随着互联网业务的迅猛发展，线上教育资源日渐丰富，无时无处不在的网络使得知识的获取变得更加方便快捷，这就使得之前以教师作为知识获取主要方式的现状有了被改变的可能性，同时也使家长、社会改变观念，支持学校将智能化通讯工具服务于教育教学有了可能性。

3.“应试教育”的弊端。目前的教育评价与考试制度是评价和选拔人才的重要手段，虽然有公正、公开等优势，但也有明显缺陷，最大的弊端是家长把考试成绩和升学率作为评价学校和教师的最高标准，导致学校和教师被迫将“应对考试”作为自己教学的指导思想，从而有意无意间为“应试教育”培育出了“肥沃的土壤”。升学率所引发的惨酷竞争导致教辅资料市场乱相丛生；家长、老师生怕学生的学习有所遗漏，便海量地购买学习辅导资料；“勤奋”的学生整天埋头于作业，学习时间越来越多，学习效率越来越低。

4.国家对教育信息化寄予厚望，社会各界对利用信息技术促进学校变革的呼声越来越强烈。2015年，国务院印发《关于积极推进“互联网+”行动计划的指导意见》，迅速点燃了教育界的“互联网+”行动热情。

（二）我们的技术支撑

翻转课堂是一种在信息化环境中，课程教师提供以教学视频为主要形式的学习资源，学生在上课前完成对教学视频等学习资源的观看和学习，师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的新型教学模式。在探索翻转课堂教学实践的过程中，我校与技术部门联手，根据翻转课堂的教学需要，开发出基于云技术的六大互动教学平台。

1.预习平台。该平台主要用于学生课前自主学习。为了支持该平台的正常运转，教师需要在课前根据教学需要给学生推送网上预习用的视频和图文资料以及自主检测的小练习等学习任务。学生根据自己的学习能力完成相关的预习任务后，预习平台会自动生成学生预习情况的相关数据。老师通过预习平台反馈的“学情”数据，不仅能清楚地知道学生的预习情况，还能够通过该平台的投票环节了解学生的学习欲望，这就为老师的“精准”备课打下了良好的基础。此外，该平台还可以及时向家长发送信息，提醒家长配合学生按时完成预习任务。

2.备课平台。该平台主要用于教师备课，它可以记录下教师的所有备课情况，并且平台内资源向全体教师开放，以方便每一位教师分享、补充或完善网上资源，进而不断改进自己的课堂教学，避免原有教学资源的流失，减少教师不必要的重复劳动。在备课的过程中，教师根据自己的课堂教学需求，既可以推送视频、PPT、主题讨论、投票、例题讲解、问题预设等形式的教学资源，也可以使用其他老师共享到平台中的教学资源。在进行资源库建设的过程中，各学科教师需要对本学科的知识点进行系统归整，再为每一个知识点组织易、中、难题库，形成系统的资源库，以便于平台通过实时诊断自动向学生客户端推送适合该学生学习能力的学习和练习内容。

3.上课平台。该平台主要用于课堂教学，可通过大数据的交互功能帮助教师实现对课堂教学活动的实时掌控，体现学生主体、教师主导。在该平台的支持下，教师在讲解完例题后，可以布置相应的网上练习给学生当堂检测学习效果；再根据大数据实时反馈上来的学情数据，对接下来的课堂教学内容和教学组织形式做出调整，或者由平台为学生生成智能化的补缺练习，帮助不同学力的学生快速解决学习中的薄弱环节；教师还可以通过抢答、抽学号限时回答、小组讨论等多种形式活跃课堂气氛，实现生动、个性、自主的生本课堂。

4.作业平台。该平台主要用于基于大数据的学生自主练习和练习的实时反馈，减轻教师作业批改不必要的精神负担和时间消耗。在该平台的支持下，教师按需求上传或者收藏题目，形成各知识点的分层题库，再布置个性化的作业给学生，用于学生的课后巩固练习。此外，该平台还可以分析学生作业的完成情况，便于教师了解学生对各知识点的掌握情况及学生的学习习惯，生成学生的学习成长档案，让学生清楚地知道自己的学习问题在哪里。

5.评课平台。该平台用于听课的老师们对所听的某一节课进行课堂教学评价。我们用“教学效果如何”来评价一节课，宗旨是使每一个学生在各方面都能得到发展，因此，该“教学效果”的具体评课指标包括：学生是否在原有的知识水平上得到提高，对新的知识是否掌握，分析问题能力有没有提高，情感态度价值观是否受到积极的影响，等等。这些评课指标，可以从学生的课堂反映、作业质量等方面去了解。因为评课平台会记录下与此相关的一些数据，所以，听课教师也可以借助评课平台记录的这些信息，对授课教师的教学效果进行评价，并将评价提交到服务器。

6.教学管理平台。学校的教育管理者可以通过该平台的后台数据分析，查看有关学生的学情以及教师的教情所生成的相关数据如时间、内容、效果等，并据此给出改进教学的建议。

二、基于云技术的翻转课堂教学模型

（一）理论基础

1.建构主义学习理论。建构主义倡导在教师指导下的以学习者为中心的学习。它既强调学习者的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，将教师的作用定位为意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者；将学生作为信息加工的主体、意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。基于云技术的翻转课堂，重视结合数据分析发现学生群体在学习上所表现出的共性与个性，依此进行有针对性的教学；基于云技术的翻转课堂，就是利用互动教学云平台的各种相关功能，为学生构建良好的个性化学习环境，包括学生在课前的自主学习环境以及在课堂上的参与式学习环境，以确保学生能够顺利完成对知识的主动而有效的建构。

2.混合式学习理论。混合式学习就是把传统学习方式的优势和网络化学习的优势结合起来，让学生在“适当的”时间，应用“适当的”学习技术，以“适当的”学习风格进行“适当的”学习，从而获得最优化的学习效果的一种学习方式。混合式学习既能发挥教师引导、启发和掌控教学过程的主导作用，又能体现学生作为学习主体在学习过程中的主动性、积极性和创造性。

（二）基于云技术的翻转课堂教学模型的构建

为了构建基于云技术的翻转课堂教学模型，我们首先需要具备符合学科特点的、丰富的网上课程资源，然后利用已经搭建好的云平台监控学生的在线学习过程，通过大数据分析确认学生的学习情况、生成学生的学习档案，最后才是根据学生的学情组织实施“适合的”课堂教学活动，确保实现学生有区别的个性化学习，进而全面提高学生的综合素质和学习能力。

1.科学积累网上课程资源。传统方式下的学习资源很难妥善保存和反复利用，学生在课堂上需要花费大量时间做笔记，有些学生因忙于记笔记而无法跟上老师的教学进度，有些学生因跟着进度思考而不能全面、详实地记笔记……如果我们的老师能够根据教学大纲的要求和学生的学习特点建立大量适合的教学微视频、网络作业习题、自评自测题库、教学课件PPT、学习任务单等课程资源，通过信息化技术长期保存，学生就可以根据自己的需要，不受时间和空间的限制，灵活自主、反复深入地学习一时半会还不能完全理解的知识。

当然，要建立和丰富以上课程资源，会耗费老师大量的时间，但我们可以这样做：结合教研组集体备课，研究教材和中考考点，细化各门课程的知识图谱；再根据图谱，收集并整合以往的教学课件和微视频资源，收集和改编原有的题目搭建丰富的智能题库，进而形成初步的较为全面的资源库。在初步的资源库搭建起来以后，在日常的教学中，我们的教师便可以依据自己学生的学情需要，或者直接在资源库中调取符合自己教学需要的资源，或者通过整合资源库中的资源完成自己新的教学设计并储存于资源库，或者收集、编制新的课程资源以为日后的教学形成新的教学资源，使我们的资源库得以不断丰富和完善。

2.教学效益监控。建立自动化的教学效益监控系统，对教师的教和学生的学进行实时的数据监测和分析诊断，及时给出相关的报表与建议，让每一位教师不断改进教学，进而达到全面提高教学效益的目的。教学效益监控体系包括对教学目标、教学过程、教学效益三个层面的监控，包含了对学生学情、教师教情、教学效果等各方面的功能诊断，渗透在我们翻转课堂教学的课前、课中、课后的每一个流程当中。

例如：在作业系统中，教师可以通过一些简单的操作，完成对某一个学生或某一个群体学生的学习过程监控，并通过大数据分析，最终完成对某一个学生或某一个群体学生的学习质量的智能化分析。对某一个学生作业完成情况的监控，可以通过该生在本次专题作业中的通过率、首次通过或建议通过、进度即做题的起始时间及整体用时、通过题目的正确率、错题数及做错的知识点等相关数据来体现；系统根据这些数据可自动生成该生本次作业知识点平均正确率雷达图（如图1），师生都可以依据该图的分析知道该生的知识漏洞所在，教师可据此对学生进行个性化辅导，学生可据此对自己进行查缺补漏。对学生群体作业完成情况的监控，包括对该群体作业完成人数和未完成人数统计、练习通过和完成情况统计、知识点错题量与正确率分布、整体作业通过率及个别学生最高通过率等内容，既包含全班学生共做了多少题、做错多少次、做错学生名单等宏观数据，又包含错得最多的每一道题目的做题人数、做错人数及错误率等微观数据（如图2、图3）。通常情况下，我们还通过系统群发短信的方式将学生的作业完成情况反馈给家长、班主任和学生自己，以形成家校携手、齐抓共管的局面。教师全面了解学生群体和学生个体对各知识点的掌握程度等学情，便于因材施教，针对出错较多的题目进行集体讲评、个别点评；亦可通过对每一个学生的作业完成情况如做作业次数、作业完成次数、达标次数、完成题目个数、达标题目个数、取得最高分专题等的全面统计分析，公正地评判每一个学生的学情。

我们还可以通过云平台查看学生的错题集，可以查看某一时间段某一科目、某一年级、某一班级、某一小组甚至某一个学生的错题数据，进一步了解学生群体或个体在任一时间段内的错题题目，以及系统自动生成的学情状态智能分析，检测某一段时间内的教学效益，并据此提出适合的教学改进建议（如图4）。

3.基本教学流程

基于云技术的翻转课堂，因为有了互动教学平台的智能化数据分析，可以让教师有效避免受到以往所谓“教学经验”的干扰，导致忽略不同届、不同班级学生的共性和差异。基于云技术的翻转课堂教学模式，主要包括课前、课中两大教学环节。

（1）课前。教师利用资源库提供的教学微视频或自己制作的微视频以及适合各个班级学情的学习任务单，在网上向学生发布学习任务，引导学生根据自己的学习能力、按照自己的学习进度，自主预习并完成前置性练习。翻转课堂的成功，关键是引导学生做好预习和前置性练习，让学生清楚自己要干什么、需要达到什么目标。对学生课前预习的评价包括系统自动评价和教师批阅两种方式，教师可据此全面掌握学生的学情，并通过分析查找学生的知识盲点，为第二天的“解盲”做足准备，有效设计课堂教学的学习内容和组织形式。我们以我校林建秀老师执教的人教版化学第六单元复习课《碳和碳的氧化物》为例，展开有关的讲解。

课前，林老师制作了一段微视频和一些相关的练习，并设计了下面的学习任务单（见图5）上传云平台。

图5

学生根据学习任务单自由观看预习平台中《碳和碳的氧化物》这一单元的微视频，并在作业平台中完成思维导图和作业后上传；教师浏览学生提交的思维导图，根据授课需要对学生提交的思维导图做出选择性点评；教师通过平台的数据分析，将学生课前预习的12个知识点（见图6）中错误率超过40%的知识点（包括碳的物理性质和用途、一氧化碳和二氧化碳的鉴别与除杂、碳和碳的氧化物）作为薄弱知识，设计了需要师生在课堂上研究解决的三个问题（问题1：你能用哪些方法鉴别金刚石和石墨这两种碳单质？问题2：利用所学知识，如何区分木炭粉和氧化铜粉末这两种黑色固体？问题3：对于一氧化碳和二氧化碳两种无色气体，你能用多少种方法把二者鉴别出来？），要求学生简单陈述解题方法和依据。

（2）课中。课堂上，教师首先展示大数据对学生预习情况的数据分析量表，客观点评学生的学情（主要是已经掌握的知识结构和需要强化巩固的知识点），让学生明确本课的群体学习目标与个体学习目标，找准学习方向；然后利用PPT、教学视频等多媒体资源和投票、计时、抢答、抽学号等课堂教学组织形式，引导学生加深对知识的理解；接着选择有代表性的题目，组织学生进行合作探究，并布置课堂练习，让学生在规定时间内在教师主导下完成练习，教师根据上课平台即时反馈的学生学情及时调整接下来的教学，或者引导学生互助学习，或者向学生推送个性化的强化练习，或者对学生进行个别辅导，之后通过群体数据分析，再根据学情有选择性地讲解错误率较高的题目，有组织地让学生互助解决错误率低的题目；最后，教师通过上课平台采用智能补缺或自由攻关练习的方式，组织补缺性或拓展性课堂练习，加深学生对学习内容的理解，帮助学生建构完整的知识体系。

还是以刚才那节化学复习课为例。林老师在课堂上的基本教学流程如下：首先展示并点评学生完成的思维导图，以保证学生建构的知识体系科学、完整，引导学生学会建构知识体系的方法；接下来组织学生学习小组通过讨论、合作探究等形式解决上面所列的三个问题，促进生生合作，教师不时在教室中走动、指导，充分体现“学生为主体、教师为主导”的教学理念；然后教师组织小组代表到讲台上展示讨论结果，其他同学倾听并提出问题，教师在旁边适时点拨；最后引导学生总结归纳解题思路和方法（鉴别不同物质，先根据物质的物理性质如颜色、气味等来鉴别，若无法鉴别再根据物质的化学性质如助燃性、可燃性、还原性等来鉴别；研究物质的一般思路是，结构决定性质，性质决定用途）。

通常情况下，为了提高课堂效率，小组合作学习这个环节还可以用下面的形式进行操作：先让每个小组各自选择性地讨论一个问题；接着小组之间分享研究成果；最后完善各自成果的表述语言。教师让每个小组派代表上台交流，下面的学生可以提问，以此培养学生的语言表达能力、发现和提出问题的能力以及总结归纳的能力等。

通过解决以上三个问题，学生进一步复习了含碳化合物的化学性质，并为第四个问题的解决做好了铺垫。

问题4：归纳《碳和碳的氧化物》单元的化学方程式和含碳元素的物质有哪些？请找出来并完成下列表示它们之间关系的网络图。（注：箭头表示转化，请在箭头的上方或者下方注明反应的条件）

这个问题，可以采用小组竞赛、归纳提升的方法来组织教学。采用小组竞赛的形式，可以促进高阶思维的培养训练，同时培养学生的合作意识和竞争意识。教师有效调动学生的竞争意识，可以通过对问题4的解决来完成对知识网络图的建构。

为了突破以上教学难点，教师可以采用比较法组织教学，让学生通过做题，对实验室制取氧气和二氧化碳的方法进行比较，进而总结归纳出实验室制取气体的一般思路。

问题5：根据下列装置回答实验室制取一些气体的相关问题（或填编号，或用语言表述）。

①实验室制取CO反应原理为，发生装置应选用 ，气体收集装置不能采用的是 ，因为 。

②实验室用高锰酸钾制取O应选择的发生装置为 ，原因是 。

归纳：发生装置选择考虑 。

收集装置选择考虑 。

实验室制取气体的一般思路： 。

在突破知识难点以后，接下来就要进入“真题再现，学习致用”环节了，旨在让学生通过练习巩固所学内容，提高解决问题的能力，同时检测学生的知识掌握情况及本课的教学效果。教师在平台上发布课堂练习，让学生完成；平台可以实时统计学生作业完成情况的有关数据，师生均可看到完成的正确率、进度、错得多的知识点等，并可以将这些数据与预习时的数据进行比对分析，检测本节课的教学目标是否达成、教学效益如何。

从本节课的教学实践来看，教学流程以学生的疑难问题为核心，采用人机、人人的沟通方式，运用云技术对数据进行分析，引导学生进行自主合作学习和智能补缺练习，使教学更具针对性与普适性，这样的教学是根据学生需求安排的教学，可以极大地提高课堂教学效益。

以上教学过程，我们可以用以下翻转课堂基本模式流程图（见图7、8、9）来概括：

图8

4.翻转课堂的课堂教学基本组织方式

（1）问题分类，合作解决。学生自学视频或听教师讲解后进行相应练习的整个过程，必然会出现很多问题，教师应及时将问题归类，并根据学生群体反馈的数据，在课堂上与全体学生一起总结、归纳，点评那些难懂的、重要的问题，一般性的问题则可以交给学生通过合作学习的方式来自行解决。

（2）建立有奖惩机制的小组学习方式。为了维持学生学习小组的有序竞争，教师应采取一些必要的措施，制订一些必要的规则，如：在小组各自定好自己的组长等角色以后，教师可以帮助小组设定好合作规则，激励组员角色轮换以避免“劳模包场”（总是好学生“包答”问题）和“队友板凳”（始终有学生成为旁观者）现象的发生，并根据学生好胜、好强的特点，组织开展小组间的“夺红旗比赛”“小能手竞赛”等活动。

（3）有效引导，适度拓展。在大数据的帮助下，教师应该具有科学分析学情的意识，要站在学生的视角去设计有梯度的问题，让学生都能“够得到、摸得着”。我们不能搞题海战术，让学生累而无效；我们要做“精华”题，让学生觉得少且有效；我们要用好教学互动平台的数据和数据分析，及时有效地为学生查漏补缺。在学生达到教学目标要求后，我们还可以适当拔高，通过组织开展成果展示等方式培养学生创作、分享和表达的意识。

三、实验班级学生对翻转课堂教学的认可度

在一段时间的实验后，我们对实验班级的学生进行了有针对性的调查，以了解他们对翻转课堂教学的认可度，结果显示：关于能否通过课前预习掌握学习任务单所列出的知识，回答掌握的占42.86%，基本掌握的占50%，没有掌握的占1%，不清楚掌握没有的占5.36%；关于能否按照老师规定的流程完成预习的，85.71%的学生回答“是”，14.29%的学生回答“否”；关于父母能否起到监督作用，57.14%的学生回答“是”，42.86%的学生回答“否”；关于预习前是否清楚学习目标，91.07%的学生回答“是”，8.39%的学生回答“否”；关于通过微视频学习时是否根据自己的学情选择重复观看或快进，91.07%的学生选择“是”，8.93%的学生选择“否”；关于前测练习能否帮助你认识到自己的预习成果，94.64%的学生回答“是”，5.36%的学生回答“否”；关于对预习的成果是否满意，57.14%的学生回答“满意”，39.29%的学生回答“基本满意”，3.57%的学生回答“不满意”；关于学习课前微视频所用的时间，10分钟以内的有37.5%，10—15分钟的有50%，15—25分钟的有10.71%，超过25分钟的有1.79%；关于完成前测练习后，是否会再次观看视频以了解未掌握的知识，80.36%的学生选择“是”，19.64%的学生选择“否”；关于课堂上与同学讨论、合作学习的操作技能是否更熟练，选择“熟练”的学生占62.50%，“基本熟练”的学生占33.93%，“不熟练”的学生占3.57%；关于老师是否在课堂上有针对性地讲解了你在课前学习中所不了解的知识点，80.36%的学生选择“是”，19.64%的学生选择“基本讲解”；关于在学习知识过程中遇到的困难是否比传统课堂多，48.21%的学生选择“是”，51.79%的学生选择“否”……

结合以上调查数据可以看出，实验班的大部分学生即使没有家长的监督，也能够和传统课堂一样正常地进行自主学习，并且一样能够掌握所需要学习的知识点，但是，学生在自主学习的过程中遇到的困难比传统课堂中要多；大部分学生能够在学习任务单引导下观看视频学习相关知识，并在看不懂时自觉重放视频以掌握相关知识；大部分学生能够通过练习反馈来评价自己的学业水平。由此可以得出结论，实验班学生学习的主动性是相当不错的。只是多数学生尚不太习惯课堂讨论等小组合作的学习方式，还有一些学生不太习惯自主探究的学习方式，反而更喜欢传统的讲授型课堂模式。总之，相比传统的教学方式，基于云技术的翻转课堂教学不仅能够达到相同的教学目的，而且教学效益更高，也很受学生期待。但是如何利用云技术合理分析学情、有效组织教学仍然需要全体教师努力适应、不断创新，特别应站在学生的角度去理解和设计教学活动，真正实现“以学习者为中心”，不断提高教学效益。

（责编 白聪敏）