基于OTAPAA模式下《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)研究與設(shè)計(jì)與實(shí)踐

汪紅霞　張怡文　張孟資

【摘 要】針對(duì)《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程教學(xué)中存在的教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)組織形式單一、教學(xué)方法不先進(jìn)等問(wèn)題，在國(guó)際前沿教育理念OTAPAA模式指導(dǎo)下，借助互聯(lián)網(wǎng)和混合式教學(xué)改革，教師重新設(shè)計(jì)課程教學(xué)環(huán)節(jié)，改革教學(xué)方法，教師由知識(shí)的傳授者變課堂組織者，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變知識(shí)的發(fā)現(xiàn)者，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)意義構(gòu)建，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。實(shí)踐證明，這種教學(xué)模式改革對(duì)提升教學(xué)質(zhì)量有一定的促進(jìn)作用。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)改革;OTAPAA;計(jì)算機(jī)導(dǎo)論;發(fā)現(xiàn)者;意義構(gòu)建;自主學(xué)習(xí)能力

中圖分類(lèi)號(hào)： G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）31-0056-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.024

Exploration and Practice of Teaching Reform of "Computer to Introduction" Course under OTAPAA Mode

WANG Hong-xia ZHANG Yi-wen ZHANG Meng-zi

（College of Information Engineering，Anhui Xinhua University，Hefei Anhui 230088，China）

【Abstract】In view of the obsolete teaching content，single teaching organization form and unscientific teaching method in the course of "Computer to Introduction"，under the guidance of the international frontier education concept ATATAA mode，the teacher redesigned the course teaching link with the help of the Internet and mixed teaching reform. Reforming the teaching method，the teacher is changed from the instructor of the knowledge to the class organizer，the student is changed from the passive learning to the knowledge discoverer，and the student's learning knowledge meaning is strengthened to improve the students' self-learning ability.Practice has proved that this reform of teaching mode has a certain role in promoting the quality of teaching.

【Key words】Teaching reform;OTAPAA;Computer to introduction;Discoverer;Meaning construction;Independent learning ability

0 背景

《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)大一新生進(jìn)校以來(lái)最先接觸到的第一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，其基本理論和實(shí)踐技術(shù)的學(xué)習(xí)為后續(xù)開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)課程打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生今后四年的本科學(xué)習(xí)有著重要的導(dǎo)學(xué)作用。讓學(xué)生在第一學(xué)期打好基礎(chǔ)，能夠?yàn)閷W(xué)生今后的學(xué)習(xí)方向提供更具全面的了解，也是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)素質(zhì)形成的關(guān)鍵，該課程在課程體系中有著重要的基礎(chǔ)性地位。

但目前該課程存在以下問(wèn)題：首先，該門(mén)課程面臨著“內(nèi)容龐雜+學(xué)時(shí)縮減”、學(xué)生基礎(chǔ)層次不齊的矛盾。其次，許多人對(duì)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的理解有一些誤區(qū)，誤認(rèn)為計(jì)算機(jī)導(dǎo)論的學(xué)習(xí)目的主要是引導(dǎo)知識(shí)的傳遞和引導(dǎo)人生的職業(yè)規(guī)劃，而忽略了方法的導(dǎo)論、思維的導(dǎo)論及意識(shí)的導(dǎo)論[1]。誤認(rèn)為計(jì)算機(jī)導(dǎo)論只是“狹義工具論”，所講授的內(nèi)容只是計(jì)算機(jī)學(xué)科所涉及的“濃縮版”課程簡(jiǎn)介。這些認(rèn)識(shí)誤區(qū)使得學(xué)生對(duì)該門(mén)課程的認(rèn)識(shí)變得枯燥、乏味，極大地影響了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。若再加上缺乏雙向性和趣味性的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性就更難調(diào)動(dòng)了。

隨著信息社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)的能力要求越來(lái)越高，結(jié)合多年來(lái)的教學(xué)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生學(xué)習(xí)反饋意見(jiàn)，《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程在建設(shè)上應(yīng)該在以培養(yǎng)學(xué)生良好的計(jì)算思維意思和方法為主，需要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織、教學(xué)方法、考核制度、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ轿鍌€(gè)方面改革著力破解。為更好的提高教學(xué)質(zhì)量和應(yīng)用型人才水平，響應(yīng)我校應(yīng)用型課程建設(shè)與改革的號(hào)召，借助互聯(lián)網(wǎng)和知名院校采取的OTAPAA教學(xué)模式[2-3]，對(duì)《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程進(jìn)行大膽的教學(xué)改革，收到了良好的教學(xué)效果。

《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程的教學(xué)改革主要從教學(xué)內(nèi)容（思維導(dǎo)論）、教學(xué)組織（以任務(wù)導(dǎo)學(xué)形式）、教學(xué)方法（先學(xué)后教）、考核制度（評(píng)價(jià)與反饋）、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑∣TAPAA教學(xué)模式）五個(gè)方面展開(kāi)。在《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程的實(shí)際教學(xué)中，以O(shè)TAPAA模式為架構(gòu)，以目標(biāo)為導(dǎo)向，任務(wù)為依托（學(xué)習(xí)支架），建立發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)化知識(shí)的意義建構(gòu)，從而提高自主學(xué)習(xí)能力、思維能力和學(xué)習(xí)方法等，實(shí)施教學(xué)班級(jí)授課制和分組教學(xué)制相結(jié)合的教學(xué)組織形式，將《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》建成具有示范性和推廣性的教改課程。

1 建構(gòu)主義的核心思想

知識(shí)不是通過(guò)教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的（社會(huì)文化背景）情境下，借助其他人（包括教師或?qū)W習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過(guò)意義構(gòu)建的方式而獲得[4]。簡(jiǎn)言之，知識(shí)是在交互過(guò)程中產(chǎn)生的，是認(rèn)識(shí)主體在原有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上自主建構(gòu)的。也就是說(shuō)學(xué)習(xí)過(guò)程主要是學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)與學(xué)習(xí)者的發(fā)展，為促進(jìn)學(xué)習(xí)者意義建構(gòu)和思維發(fā)展，教師、同伴或者其他任何人提供一切形式的有效支持及幫助，統(tǒng)稱(chēng)為學(xué)習(xí)支架。如圖1所示，這里的支架所起的作用如圖2所示。本研究的支架是采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)形式。

圖1 鄰近發(fā)展區(qū)

圖2 支架起作用的原理

2 基于以學(xué)習(xí)為中心的OTAPAA模型的教學(xué)方法

針對(duì)《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課堂教學(xué)中存在的教與學(xué)的方法單一和學(xué)生學(xué)習(xí)參與度不足等問(wèn)題，結(jié)合課程的特點(diǎn)，在《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程的設(shè)計(jì)中引入前沿教學(xué)理念OTAPAA模型，可有效提高教學(xué)質(zhì)量。

2.1 OTAPAA模型

OTAPAA模型在教育學(xué)人認(rèn)知的教學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，由寧夏醫(yī)科大學(xué)楊曉崗提出。

該模型將教學(xué)過(guò)程劃分為6個(gè)階段，依次是學(xué)習(xí)目標(biāo)（objective）、任務(wù)驅(qū)動(dòng)（task）目標(biāo)準(zhǔn)入（access control）貢獻(xiàn)參與（participation）、評(píng)價(jià)（assessment）和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)（chievement）。每個(gè)階段所表達(dá)的含義如表1所示。OTAPAA教學(xué)法是以培養(yǎng)綜合學(xué)力為目的，以研究實(shí)際問(wèn)題為課程方式，著重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)原理與方法的掌握。該教學(xué)法核心主要是通過(guò)原理與方法的探索發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的需求，自主建立適合自身特點(diǎn)的知識(shí)框架，設(shè)計(jì)全新的探索過(guò)程，以獲得自由且具有完整思考的自我體驗(yàn)。

表1 OTAPAA模型各要素的含義

2.2 基于OTAPAA模型的《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程教學(xué)方法改革

為幫助學(xué)習(xí)者達(dá)到潛在發(fā)展區(qū)能力，我們將OTAPAA模型引入到《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程的實(shí)際教學(xué)中，結(jié)合學(xué)習(xí)目標(biāo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、目標(biāo)準(zhǔn)入、貢獻(xiàn)參與、評(píng)價(jià)和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)六個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對(duì)《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程的教學(xué)改革進(jìn)行探索與實(shí)踐，具體體現(xiàn)在課前導(dǎo)學(xué)、課中研學(xué)、課后練學(xué)三個(gè)環(huán)節(jié)。

2.2.1 課前制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)優(yōu)秀任務(wù)單是關(guān)鍵

教師控制學(xué)生進(jìn)步方向制定學(xué)習(xí)目標(biāo)（objective）。學(xué)習(xí)目標(biāo)包括總目標(biāo)和階段目標(biāo)。課程總體要達(dá)到的目標(biāo)是在了解學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力水平的基礎(chǔ)上，通過(guò)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生最終達(dá)到的某個(gè)水平。然后將總體目標(biāo)細(xì)分成一個(gè)個(gè)的單元目標(biāo)，也稱(chēng)階段目標(biāo)。教學(xué)活動(dòng)以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，且始終圍繞實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而進(jìn)行[5]。教學(xué)目標(biāo)是一個(gè)很泛化概念，缺乏對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)性。為保證教學(xué)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)課前學(xué)習(xí)任務(wù)單時(shí)必須考慮對(duì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的控制（access control）即準(zhǔn)入條件，其中任務(wù)單內(nèi)容包括具體解決實(shí)際問(wèn)題羅列出4至6個(gè)技能構(gòu)成元素。任務(wù)單具體包括學(xué)習(xí)指南、學(xué)習(xí)目標(biāo)、準(zhǔn)入條件問(wèn)題清單、學(xué)習(xí)資料、測(cè)試和反思內(nèi)容等。

學(xué)習(xí)者對(duì)照課前學(xué)習(xí)任務(wù)單的要求先自行學(xué)習(xí)，通過(guò)觀看MOOC和老師發(fā)布的課程視頻等教學(xué)資源，其次通過(guò)一些測(cè)試環(huán)節(jié)檢測(cè)學(xué)習(xí)者課前學(xué)習(xí)完成情況。在完成課前學(xué)習(xí)任務(wù)的過(guò)程中，遇到任何疑惑，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)信息技術(shù)自行解決或在疑難答疑區(qū)提出問(wèn)題，嘗試通過(guò)與生生、師生進(jìn)行多方協(xié)作解決問(wèn)題，最終形成課前學(xué)習(xí)匯報(bào)單，學(xué)習(xí)匯報(bào)單包括三個(gè)部分（a）總結(jié)主要內(nèi)容（b）注意要點(diǎn)（c）疑難問(wèn)題。這樣有利于實(shí)時(shí)地了解自己的學(xué)習(xí)完成情況，保證后續(xù)“課堂翻轉(zhuǎn)”環(huán)節(jié)學(xué)生是有備而來(lái)。

通過(guò)課前學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)方式，提前在課前完成了OTAPAA模型中的貢獻(xiàn)參與環(huán)節(jié)。一方面學(xué)習(xí)者對(duì)照明確的課前任務(wù)單指南參與課前學(xué)習(xí)，匯報(bào)單總結(jié)主要內(nèi)容幫助學(xué)習(xí)者提高總結(jié)和歸納寫(xiě)作能力，注意要點(diǎn)可以作為自己或者其他學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)要領(lǐng);另外一方面學(xué)習(xí)者提煉出來(lái)的疑難問(wèn)題和課前小測(cè)題中正確率不太高的題可以作為教師課中知識(shí)關(guān)注單調(diào)整教學(xué)重難點(diǎn)。

2.2.2 課中以階梯式動(dòng)態(tài)任務(wù)鏈為一條中心線，逐步實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

課中是主要任務(wù)是聚焦并解決問(wèn)題。選擇小組代表簡(jiǎn)述主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)注意要點(diǎn)及學(xué)習(xí)疑難問(wèn)題;教師根據(jù)學(xué)生反饋的問(wèn)題及MOOC平臺(tái)學(xué)生學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)分析，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容難點(diǎn)，確定需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題，采用階梯式動(dòng)態(tài)任務(wù)鏈為中心線任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式如圖3所示，引導(dǎo)學(xué)生深入探討，并提供指導(dǎo)分析解答。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)（Task）將目標(biāo)融入任務(wù)之中，學(xué)習(xí)者通過(guò)完成任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)[6]。教學(xué)目標(biāo)不僅僅停留在記憶、理解層面更要向應(yīng)用、分析、綜合、創(chuàng)造發(fā)展。以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)圖章節(jié)為例，首先給出圖并畫(huà)出存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，這是掌握?qǐng)D的原理階段，接下來(lái)給出進(jìn)入存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)階段，最后給出工程實(shí)踐案例如日常生活中QQ社會(huì)人物關(guān)系圖，進(jìn)入應(yīng)用階段。課堂教學(xué)實(shí)行講授、作業(yè)、活動(dòng)、討論四層靈活多變的組織形式，形成對(duì)同一個(gè)問(wèn)題有多種解法的方案，拓寬了學(xué)生對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)深度和思維的發(fā)展。

圖3 階梯式動(dòng)態(tài)任務(wù)鏈

2.2.3 課后練學(xué)，榜樣學(xué)習(xí)為催化劑

課后實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目操作、線下答疑區(qū)、QQ討論區(qū)交流，在多元化的學(xué)習(xí)環(huán)境里，通過(guò)展示優(yōu)秀作品，生生互評(píng)，教師點(diǎn)評(píng)，通過(guò)自我分析、評(píng)判他人的環(huán)節(jié)，給學(xué)生創(chuàng)造應(yīng)用的氛圍。

通過(guò)課前觀看視頻、測(cè)試，課中做題、教師叫停、分析錯(cuò)誤、確定正確，課后師生、生生點(diǎn)評(píng)的課堂情境，學(xué)生反復(fù)修正偏差實(shí)現(xiàn)OTAPAA中目標(biāo)實(shí)現(xiàn)（achievement）學(xué)習(xí)者技能的各項(xiàng)指標(biāo)均已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，掌握了該項(xiàng)學(xué)習(xí)技能，加固了學(xué)生意義構(gòu)建。課前、課中、課后三環(huán)節(jié)多樣化的教學(xué)形式，通過(guò)同學(xué)之間的交流，更新并交換認(rèn)識(shí)，學(xué)生從淺層學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變;課中的協(xié)作、探討交流、評(píng)價(jià)，進(jìn)一步加固了知識(shí)的意義建構(gòu);再通過(guò)課后的師生點(diǎn)評(píng)，加速了知識(shí)的遷移和應(yīng)用，從而讓學(xué)生更加喜歡，更能接受，掌握知識(shí)、掌握技能。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)提高學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力。

2.3 為培養(yǎng)學(xué)生能力的多階段、多形式的考核制度

為保證線下各種教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，適應(yīng)MOOC混合式教學(xué)模式的特點(diǎn)，突出學(xué)習(xí)過(guò)程，本研究中采取形成性評(píng)價(jià)和期末考核評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式[7]，具體成績(jī)考核分布如表2所示。

學(xué)生最終考核成績(jī)（100分）=過(guò)程性評(píng)價(jià)成績(jī)（30%）+期末考試（70%），其中過(guò)程性評(píng)價(jià)成績(jī)由線上成績(jī)和線下成績(jī)構(gòu)成。線上成績(jī)是學(xué)生通過(guò)MOOC課程平臺(tái)觀看MOOC視頻、完成測(cè)試題等線上活動(dòng)獲得成績(jī)由MOOC平臺(tái)提供數(shù)據(jù)評(píng)價(jià);線下成績(jī)由課前匯總材料、答疑區(qū)討論、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等部分構(gòu)成。形成性評(píng)價(jià)和期末成績(jī)相結(jié)合的考核方式實(shí)現(xiàn)了OTAPAA模式評(píng)價(jià)（assessment），同伴與教師分別對(duì)學(xué)習(xí)者貢獻(xiàn)參與、指標(biāo)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 總結(jié)

結(jié)合《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論》課程的特點(diǎn)，在前沿教學(xué)理念OTAPAA模式的指導(dǎo)下，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織形式、教學(xué)方法、考核制度、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ轿鍌€(gè)方面對(duì)課程進(jìn)行了大膽的改革和嘗試。實(shí)踐結(jié)果證明，改革后將傳統(tǒng)課堂教學(xué)與在線教育及其他教育教學(xué)形式相結(jié)合的混合式教學(xué)，教師可以利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)觀，享受數(shù)據(jù)時(shí)代的紅利，學(xué)習(xí)腳手架，合理設(shè)計(jì)課前的內(nèi)容，互聯(lián)網(wǎng)思維充分激發(fā)學(xué)生的興趣，教學(xué)效果也有個(gè)明顯的提升。

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