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翻转课堂技术平台及应用综述

中国微课 2020-09-15 13:27:03


摘要:翻转课堂的实施离不开信息技术的支持,早期主要是教学视频和互联网的应用。随着现代信息技术飞速发展,技术与课程不断融合,翻转课堂对技术支持的要求也发生了变化。目前比较常用的翻转课堂技术平台有微课教学平台、智慧学习平台、个性化网络空间、网络学习社区、智慧教室、电子书包等。对这些平台的总体定位、构成、主要功能、应用特点等进行综合分析,为翻转课堂实施提供借鉴。

   关键词:翻转课堂;技术支撑平台;应用

——本论文发表于《软件导刊》2015年



引言

翻转课堂的提出与发展历史虽然不长,但对传统教学已产生深刻的影响。翻转课堂的实现需要借助于一定的技术手段构建支持学习的技术平台。随着新一代信息技术飞速发展,技术与教育教学的融合不断深入,翻转课堂技术平台的开发与应用也发生了变化,从单一的教学视频向互动学习资源转变,从单一学习工具向学习社区、网络学习空间拓展,从教学支撑平台建设转向有意义的学习环境构建,技术支撑平台呈现互动化、智能化、社区化、泛在化等。因此,对翻转课堂技术平台进行系统的梳理分析,有利于我们认清翻转课堂的技术发展特点,推进翻转课堂的实践应用。

 

一、微课教学平台

微课教学平台是通过云计算、移动端(云加端)等多项技术融合,为教师全新打造的集“上课、辅导、教研与微课制作”于一体的移动教学平台,是应用于移动终端(PAD、手机等)的在线教学工具和微课制作工具。教师通过电脑、PAD、手机等可实现微课教学与管理,围绕某一特定内容(知识点、习题、重难点内容等)进行讲解。微课教学平台是翻转教学的基础,为学习者提供内容短小、主题突出、观看便捷的学习内容制作与应用平台。

1、平台构成及功能

微课教学平台由微课制作、资源管理、微课应用等构成。相对于传统的教学视频制作和应用工具来说,微课教学平台更加简单、方便、实用。其主要功能包括:

(1)微课制作:为PPT、word、图片等多种格式文档配上视频语音讲解,生成标准三分屏课件;可插入录制屏幕操作,并为其配上视频语音讲解;将OFFICE、PDF、图片、视频等转换为可在网页播放的课件,文件完整保留原样式;并提供了“二维码、拍照”等方式,直接获取讲解资源。

(2)微课资源管理:可将课件素材、录制的课件发布至资源管理平台,可实现素材的多种接收方式,进行多维度的设置和管理,可实现“收、存、管、用”的优势。

(3)常态化应用:平台不仅提供了视频录制,同时也提供了远程视频沟通,教师备课与辅导更方便;甚至可以将讲课、辅导等自动生成微课,微课是根据需要随时、随地使用,具备常态化应用条件。

2、平台主要应用特点

微课教学平台为翻转课堂的实现提供了技术手段。其主要应用特点为:

(1)方便的微视频制作。利用微课教学平台来制作微课,无需后期加工。技术门槛和成本低,实现了“人人皆可做微课”。

(2)教学互动更容易。微课教学使得课堂互动更容易实现,教师能够拿着手持工具走下讲台,更好的融入学生中间,与学生进行交流。与学生“地位”平等,教学更亲民、民主,教学氛围更加活跃,掌控课堂更轻松自如。

(3)实现碎片化学习。学生可以通过移动终端随时随地地进行学习。微课内容的碎片化和时间短,满足了学生利用各种零碎时间进行学习的需求。颠覆了传统教学理念和方式,构成了混合学习的重要模式。


二、智慧学习平台

智慧学习平台是针对传统网络学习系统存在的不足,基于云计算、大数据、智能管理和自适应测验等新技术,构建的新一代网络学习平台。智慧学习平台着眼于解决校本学习资源开发、教学交互、适应性学习和学习评测等问题,通过教学资源开发、数据挖掘、智能推送和学习评价反馈,为教学提供全过程智能化技术支持,实现互动式、个性化、适应性学习,是大数据时代的新型网络学习平台。平台在应用设计上体现了基于微课的学习资源开发,基于交互媒体的教学互动,基于学习测评的自适应学习等特点,为翻转学习提供了技术手段。

1、平台构成及功能

智慧学习平台由统一认证平台、资源管理中心、在线教学系统、学习评测系统、统一学习门户等组成。其主要功能包括:

(1)资源管理:构建以校本资源为核心,同时可以兼容异构数据的校级学习资源管理与应用平台,为翻转学习提供资源服务;平台提供共享、检索、版本管理、统计分析、移动应用以及在线阅读、在线编辑等功能,使用十分便利。

(2)在线教学:支持教师进行线上课程管理、教学流程设计和教学互动,学生在线上完成课程选择、学习设计和在线学习任务,包括过程考核权重设置、资源管理、作业管理、教学设计、在线学习、在线作业、作业批改、网上答疑、学习记录以及平时成绩统计等功能。

(3)同步课堂:可利用同步课堂实现音视频、文字、图像等实时交互的在线教学功能,支持授课教师面向多个课堂(学生)教学,也支持多个教师多组合的课堂教学。

(4)学习评测:为学习者提供学习测评服务,包括智能题库系统、考试系统、阅卷系统、学习评价系统等子系统。

2、平台主要应用特点

(1)全过程的课程在线学习。智慧学习平台是以学生学习为中心,过程控制为核心,通过学校资源管理平台、教务管理平台等各应用平台和系统构建一个全新的数字化教学环境,支持课程教学的全过程。

(2)在教学过程中实现资源再生。校本教学资源体现了WEB2.0的思想,符合互联网内容生成的一般规律,即用户生成内容。在教学过程中,校本资源除了包括课程视频等核心内容,还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等辅助性教学资源。

(3)测试与学习评价。以经典测验理论模型为依据,以难度、区分度、信度和效度为主要指标,进行考试分析评价,建立GPA综合评价系统,支持学分认定和学分绩点计算,实现多种类型的考试成绩计算和分析功能。


三、个性化网络空间

个性化网络空间,是基于Internet/Intranet为每个学习者用户提供一个个性化、实名制的个人学习门户,学习者在这个网络空间中主动构建高度个性化和私密性的个人学习中心,围绕学习和学习事务处理,将分离的、有利于学习的资源、资讯、工具和服务等聚合起来,方便管理和使用。同时,这个环境又是开放和共享的,学习者可以总结、反思其学习经验,搜集和分析学习资源,与他人进行交流及开展学习实践活动。个性化网络学习空间以其灵活多样的学习模式、动态开放的平台、丰富生动的学习内容,有效弥补传统课堂教学中对学生主动性、创造性、积极性培养的不足,克服传统自学方式资源缺乏、学习方式单一的弊端,为互动式、多样化学习创造方便的条件

1、平台构成及功能

个性化网络空间由个人档案信息、个性化信息、学习事务处理、网络学习区、社交生活区和学习资源库等部分组成。其主要功能包括:

(1)个性展示和成长记录:提供学习者个性展示平台,学生以真实身份注册,显示真人照片、真实信息,可自由定制栏目,自创空间主页,展示学习者的个性特色和风采;记录学生的成长过程,包括学习者的档案信息及学习过程、学习成果、社会活动等。

(2)个人学习资源管理:根据个人需要,收集、存储和管理具有个性特色的学习资源,为个性化学习提供特色资源服务,如将学习资料、学习成果、学习心得、论文、毕业设计等上传到个性化空间,形成动态的个性化学习资源。

(3)个性化网络学习:为学生提供个性化学习事务处理功能,完成从注册、缴费、选课、订教材、课程学习、预约、考试、查询、论文、毕业等一系列事务,可以制订和呈现学习规划、各学期学习计划,可以设置教师空间超链接联系表,设置所学课程,开展课程学习。

(4)社交生活:实现学生的社会交往和互动交流,可以利用短消息、邮箱、通讯录、论坛等社交工具与别的学生进行在线或离线交互。

2、平台主要应用特点

(1)创建个性化学习资源。学生可以根据自身的学习需要,一方面收集与自己学科相关的学习资源,利用自己的空间不断吸取课内外的学习资源,将最新的理论与实践相结合,关注最新的案例,学习新的知识。同时在个性化空间完成学习作业、学习论文、考试考察、提出问题等,创造自己的个性化学习资源。

(2)实现师生间一对一学习支持服务。基于个性化网络空间,打破学习者与教师的时空阻隔,学生与教学辅导老师开通了一对一双向交流,更好地实现个性化的学术性支持服务。还可以教学及辅助人员与学习者的点对点交互,以及学习者和学习者之间社会化学习网络。

(3)实行多元化学习评价。利用个性化空间的交互式功能,学生可以得到伙伴、教师、自我多元化的评价和,并可利用个性化空间记录学生学习的全过程,实现总结性评价与形成性评价有机结合,进行有效激励。


四、网络学习社区

网络学习社区是一个以建构主义学习理论为基础,基于计算机信息处理技术、网络通信技术和多媒体技术建立的新型网络学习支撑平台。网络学习社区利用跨时空的、开放的、自由的网络虚拟环境,借助统一的软件平台,由各种不同类型的学习者及其助学者(包括教师、专家、辅导者等)共同构成一个交互的、协作的学习团体,其成员之间基于网络和通信工具,最终形成具有共同社区文化心理的、生态式的社会关系共同体。网络学习社区创造了一个生态式的学习环境,社区的每个成员有共同的利益,每一个人都有参与创建和维护社区的权力和责任,他们在社区内通过共享信息、资源、交流思想观点、情感认识和经历,促进学习与发展。

1、平台构成及功能

网络学习社区的结构由社区平台模块、学习资源模块、管理者、组织者、指导教师模块、学习者模块等组成。其主要功能包括:

(1)社区公告与留言:提供社区管理员或组织社区学习活动的教师可发布关于社区事务的信息,如通知、社区行为准则、协作学习任务、作业、集体讨论时间等;通过留言板社区成员可向社区管理员及组织者、指导教师提出建议、疑问和查看反馈信息。

(2)新闻动态:主要呈现社区成员共同关心的主题新闻,相关学科领域前沿研究成果,让学习者及时了解学科最新发展状况。

(3)学术讨论:社区成员可就指导教师或社区活动组织者提供的有关学习的主题,或自己提出感兴趣的学术话题,进行讨论和交流,发表观点;可以张贴自己的文章或转贴其它相关的资源,还可以浏览、回复、引用、编辑和下载他人的文章。

(4)聊天服务:提供客户端实时通讯、聊天室等功能,社区成员可以就社区以及社会的方面的话题进行深入探讨和交流,聊天的形式有基于文本的聊天、基于语音的聊天、基于视音频的聊天等。

      2、平台主要应用特点

网络学习社区是一种建构主义学习环境,是信息技术与学科课程整合向深层次发展的产物,在翻转课堂的实现中发挥独特的作用。其主要特点如下:

(1)拓展交流空间。网络学习社区为学习者提供了更为自由开放的网络环境,让学习空间无限延伸。学生在网络学习社区中,可以跨班级、跨学校、跨区域开展教师与学生间的交流以及学生间的合作学习。

(2)增强学习的趣味性。由于讨论和聊天是社区成员间进行协作学习和社区活动的主要交流与沟通手段,也是网络学习社区区别于其它网络教学形式的一个主要特征和优势,它能够使学习活动更集中、更有趣和富于建设性。

(3)有利于合作探究学习。网络学习社区创建了有意义的学习环境,其情景创设有利于进行小组合作学习,充分调动了学生的学习兴趣和热情,促进了学生之间的互动交流,同时消除了学生学习过程中的孤独感,注重了人的情感在学习中的作用,有助于提高学生自主学习和合作探究的能力。


五、云端智慧教室

云端智慧教室是在传统智能教室的基础上,利用云计算、大数据分析、智能推送等新兴智能信息技术构建的新一代智能教室。传统智能教室是依靠计算机和物联网技术,对视听、计算机、投影、交互白板等进行智能控制和操作。通过“云加端”的应用,实现了教室内多种终端设备的无缝连接和智能化运用,实现了教与学的立体沟通与交流,打破传统意义教室的时空概念,进而改变课堂结构,打造智慧课堂,实现教与学的革命

1、平台构成及功能

云端智慧教室由微云服务器、端应用工具、云平台3个部分组成,三者之间可以实现双向的互联互通,构建了智能化的学习环境。其主要功能包括:

(1)无缝连接:在教室内,教师和学生可以通过多种移动设备(同时支持安卓、苹果、windows等多操作系统),在离线状态下实现任意点对点的通讯与交互,节省大量互联网资源,当连接互联网时,可以实现教室跨越空间的直播。

(2)智能处理:教师可以方便直接将录制课程进行本地化存储,学生可以随时随地的重复学习;可以根据需要,将课程内容上传到在线教学平台;采用先进的学习分析技术,实现智能化的学习跟踪与诊断,支持自适应、个性化学习,为开展以学生为主体的多种学习方式提供全方位支持。

(3)资源管理与应用:将师生在教学过程中产生的数字化内容通过平台提供的空间及资源管理系统,实现内容的“收存管用”,既可以实现辅助教学,也可以提供完整的在线学习,并为师生提供丰富的在线教学资源。

(4)端应用:包括教师端与学生端,教师可以通过端设备直接书写,并将书写结果分别投送到教室的投影仪、大屏幕或学生手持设备。教师也可以通过手持设备,将课堂教学全过程录制下来(音视频及板书),形成新的教学资源。学生端是专为学生学习量身定做的具有即时通讯的学习工具。

2、平台主要特点

云端智慧教室通过新一代信息技术的整合应用,创建了智慧的学习环境,为翻转课堂的实现提供了重要的技术支撑平台,使“翻转课堂”向“智慧课堂”发展。其主要应用特点如下:

(1)课堂教学实录。教师可以通过手持设备记录课堂教学的全过程,教师的板书、演示讲义、现场视音频和其它与教学相关的活动都可以被记录下来,并且可以根据需要进行回放。学生可利用它复习课堂内容或补学错过的课程,也可以作为课前学习的资源。

(2)实现高效课堂。云端智慧教室通过教室内的各种移动终端设备交互畅通,并与投影仪、电子白板、学生手持设备等实现无缝连接,从而保证学生与教师、学生与学生、以及学生与显示设备的快速点对点的对接,实现了人与技术、设备、资源、环境的优化组合和高效、自然互动,显著提高教学效率。

(3)促进协作学习。智慧教室的环境是一个无线泛在的网络接入环境,学生可以利用无线终端进行互联,可以根据学习需要进行小组讨论和合作学习,学习终端可以与交互显示终端进行连接,也可以与远程的学习者或专家进行互动,便于教室内学习个体之间,或与教室外远程学习个体的协作学习。


六、电子书包

电子书包是一个以学生为主体,以个人电子终端设备(如iPAD等)和数字化学习资源为载体,利用多媒体计算机、网络服务、云计算等技术开发的移动学习平台,是一个计算机支持的数字化协作学习空间[i]。电子书包可以随身携带,承载着丰富的数字化学习资源,具有网络支持与服务功能,支持学校、家庭、社会教育系统中各要素之间的协同互动,贯穿于学生预习、上课、作业、辅导、评测等各个环节,覆盖课前、课中、课后全过程,支持师生、生生间的同步或异步交流与资源共享。基于电子书包,可以方便地开展移动学习、交互学习和泛在学习,满足学习者个性化学习需要。电子书包在学习领域中的应用是学习现代化的一个重要标志,并因此引发了全球范围内的学习变革

1、平台构成及功能

电子书包系统由学习终端、学习资源和服务平台等构成。其主要功能包括:

(1)资源服务:电子书包的核心功能是资源服务,提供符合标准、内容丰富、形式多样的学习资源服务,包括电子教材库、教辅资料库、学习工具库、试题库、教育游戏库等教育教学资源,分为稳态、固态、动态3种形式。

(2)互动学习:学生用手或专用数码笔可迅速调出学习内容,用数码笔在课文上还能作标记或笔记,并适时保存墨迹。不同用户之间通过屏幕进行“面对面”的交谈,相互了解学习情况,彼此进行沟通交流,实现了教师与学生、学生与学生、学校与家长之间的互动交流。

(3)拓展学习:在遇到学习障碍时,学习者可以借助电子书包的网络功能,通过网络寻找合适的工具、资源,加快对知识的理解与掌握,以解决学习难点;可以与其他学生协作,与外层支持力量交谈、交流。

(4)学习测评:对学生学习的全过程进行记录,对学生在线作业进行统计分析,并可对某一知识点得分率统计,让教师准确掌握学生的学习情况,从而给不同层次的学生提供个性化学习方案,实施因材施教。

2、平台主要应用特点

电子书包作为一种便携式、可移动的学习平台,为翻转课堂教学提供了一个技术支撑平台。其主要应用特点:

(1)便携式学习资源服务。电子书包本质上是一个学习资源系统,其数字化、便携式、多媒体化特征,有着与一般书包或资源系统不可比拟的优势,可以容纳各科教材等海量学习资源,以多种媒体呈现,可以随时接入网络与他人沟通,也可以在无网络环境下使用,学习资源服务极为方便。

(2)支持课内创新学习。可以实现班级内部学生之间的在线交流,促进课内合作探究。学生之间可以通过电子书包讨论学习中出现的问题,交流学习经验,共同创新研究,合作探究学习,达到发掘学生优势潜能,提升学习质量的目的。

(3)实现无所不在的课外学习。电子书包轻小、易携带、可随时随地进行学习。可以方便地在教室、运动场、公交车、咖啡厅等各种场所进行学习,可以利用无线 WIFI信号随时接入互联网,自由、方便地共享丰富的学习资源,不受有线网络的网线限制,实现无所不在的学习。



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