刘 坤，陈海永，邢关生，杨德东，张 磊，宣伯凯
（河北工业大学控制科学与工程学院，天津300130）
摘要：作为面向前沿高新技术的基础性本科专业，智能科学与技术对教学内容的基础性、实用性和前沿性有更高要求，传统课堂教学的模式难以解决授课内容前沿性与基础性之间的矛盾，国内外高质量的视频公开课资源在高校教学中又缺乏有效合理的应用。文章提出传统课堂活动与网络视频公开课的混合教学模式，并阐述“二次翻转课堂”的教学思路和方法，以求视频公开课能够得到更加广泛深入的应用。
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关键词 ：智能科学与技术；视频公开课；混合教学模式
第一作者简介：刘坤，女，讲师，研究方向为智能控制、机器视觉等，Liukun03@mails．thu．edu．cn。
1 背景
2001年美国麻省理工学院启动近九百门免费、开放式网络课程资源，供给全世界各地的学生和学者使用，使得知识能够公开、自由地分享。从此，网络成为开启民智的知识载体。开放式教育资源运动在全球范围内方兴未艾，国际著名高校纷纷将精品课程公开发布，共享其教学资源与教育方式。与此同时，国内各大学也陆续发布各自的视频公开课程。随着时代的发展，未来职业需要的是跨学科、具有国际化视野的人才，借鉴国外网络开放视频资源和新的课堂行为，对提升国内高校的教育方法和教育水平具有积极意义。虽然国内外的优质网络视频资源已经数不胜数，但目前这些视频资源在高校教学活动中并未得到有效合理的应用，其在使用过程中存在以下问题：
1)缺乏与教学活动的整合与互动。
目前，在高等学校中网络视频资源的使用依然是以少数学生独立学习的模式存在。独立学习模式受学生自身的积极性、自制力以及背景知识等多方面因素的影响。研究发现，学生的努力预期对使用教育资源的行为产生影响。另外，如何查找资源，能否了解资源的相关性和背景知识，如何构建适合学生需要的个性化学习资源是影响学生使用开放教育资源的关键因素。在使用视频开放课程方面，由于学生的知识和经验有限，对大量的视频资源缺乏足够的甄别和筛选能力，使得很多优质的资源并未得到有效利用。
2)与现有教学体系和课程安排冲突。
由于目前高校中传统的授课模式并未改变，相应的教学体系与课程安排、授课学时等并未考虑网络视频公开课的内容，两种教学资源的平行与独立导致学生难以抽出更多时间学习网络视频课中的前沿性及实用性知识。另外，由于网络视频课缺乏针对特定对象的系统性安排，学习者相应的基础知识欠缺也会阻碍其学习，虽然目前的网络载体平台中建立了交流机制，但交流的单向性和非实时陛很难保证发挥其功效，学习者在学习过程中遇到的问题不能及时得到解决。
2 智能科学与技术专业的特点分析
自2004年教育部批准“关于北京大学设置‘智能科学与技术’本科专业的方案”以来，先后有南开大学、北京邮电大学、河北工业大学等18所高校建立了智能科学技术本科专业。据不完全统计，到2004年为止，包括中国科技大学在内的10所全国重点研究生院就有400多个与“智能”方向密切相关的研究生培养方向。在社会需求方面，毕业生去向也增加了很多相关行业和岗位，如智能产品的开发与应用、新兴的“智能服务”业和文化创意产业，以及在研发设计部门担任智能系统设计工作、在企业担任智能工程师等与智能有关的岗位。
另外，在国外的知名高校中关于人工智能方面的研究和教学也在不断增加，包括斯坦福大学、麻省理工学院、卡内基梅隆大学、华盛顿大学、加州大学伯克利分校、德克萨斯大学奥斯汀分校，宾夕法尼亚大学等，其涉及内容覆盖范围之广、前沿性之强前所未有。其中加州大学伯克利分校主要涉足知识表示、推理、学习、规划、决策、预测、机器人技术以及语音和语言处理等基础研究的核心领域；德克萨斯大学奥斯汀分校主要涉及机器学习，自然语言处理、规划、论证，机器人和视觉感知。
智能科学与技术专业作为国内新增开设的面向前沿技术的基础性本科专业，特点是其属于交叉性学科，知识覆盖面很广，培养目标是要求学生具备多学科交叉知识、受到良好科学思维和研究思维训练，具有知识自我更新和创新的能力。相比其他专业，该专业对教学内容的新颖性、开放性和前沿性提出了更高要求，然而传统授课模式难以解决授课内容的基础性与前沿性的矛盾。视频公开课程作为课堂教学的延伸与拓展，作为对传统课堂的补充，对于促进智能科学与技术专业教学工作的扩展具有重要意义。视频公开课与传统课堂教学资源的混合模式，可以突破传统课堂教学的局限性，借助网络平台的无限延展性，实现两种不同教育方法的优势互补。
3 混合教学模式的提出与实施
3.1 混合教学模式的理论基础
混合学习理论产生于20世纪末，它的提出源于网络学习（也称在线学习或远程学习）的兴起。随着信息技术和网络技术的不断发展，网络学习模式逐渐兴起，相比传统课堂教学，网络学习模式在时间和空间上安排更为自由，具有高效、快速、个性化和低成本等特点。国际上还曾就此展开了“有围墙的大学是否将被没有围墙的大学所取代”的激烈辩论。2000年，美国教育部在《教育技术白皮书》中指出：①网络学习能实现某些特定的教育目标，但它并不能完全代替传统课堂教学；②网络学习不能完全取代学校教育，但它会极大地改变课堂教学的目的与功能。这种观点在国际教育界也逐渐达成共识。
混合学习就是要把传统课堂教学与网络学习模式的优势相结合，既要发挥传统课堂教学中教师的引导、启发和监督作用，又要调动学生的积极性、主动性和创造性，尽量实现教学效果最大化。混合学习在表面上是传统学习方式和网络化学习的简单结合，但其蕴含更深层次的结合：教学活动中教师占主导地位与学生占主体地位的结合；传统课堂教学与网络学习模式的结合；不同教学媒体形式的结合等。因此，混合学习模式是教育理念与教学策略层面的变革，它要尽可能融合所有教学资源的优势。构建视频公开课与传统课堂教学的整合模式正是源于混合学习理论的思想，将两者有机结合，发挥二者优势，避免二者弊端。
与传统教学过程相比，网络视频公开课与大学教学活动进行整合可表现为以下几个方面的优势：首先，该模式既能充分体现学生的主体地位，又没有忽视教师的指导和监督作用，同时调动“教”与“学”的积极性和主动性；其次，让教学媒介成为创造新的学习环境、促进和激励学生自主学习的工具；再次，学生获得知识的渠道更加多元化，网络视频资源所提供的虚拟化环境也可以进一步提高学生对知识的理解；最后，该方式为学生提供了更加权威和多元的评价体系。
3.2 视频应用新模式的探索
网络视频公开课与大学教学活动进行整合，要充分发挥两者的优势来培养学习者有目标地进行学习的能力。二者的整合主要包括学习资源的混合与学习方式的混合，通过对教学目标、教学策略、学习环境、教学结构、教学评价等要素做系统的调整与安排，达到提高学习效果、培养学生自主学习能力的目的。
翻转课堂模式是当前比较流行的一种混合模式，在课下学习时学习者可以自主控制学习进度，满足个性化的学习需求，通过在课上与教师和同伴互动与交流，加深对学习内容的深入理解。该模式也存在一定问题，即现有课程体系的课时安排是在传统授课模式下设计的，翻转模式的实现要求学生在课下利用额外时间预习视频中的学习内容，对于自制力差的学生，课下视频学习进度难以保证，进一步导致课上讨论达不到预期效果。因此，探寻合理的使用模式，使视频资源得到有效利用是目前亟须解决的问题。
针对智能科学与技术专业的特点及要求，“二次翻转课堂模式”是适合本专业的视频公开课与传统课堂教学的整合模式。与现有的翻转课堂模式相比，二次翻转课堂模式首先在课上由任课教师引出学习的内容及目标，提出具体要解决的问题，引导学生对问题进行分析与思考，让学生带着问题进入课下的视频学习环节；模块化的视频有助于不同的学生进行个性化的学习，让网络视频课作为学习的有效补充与辅助；最后，学生再回到课堂对提出的问题与解决的方法进行分析与讨论，并探索新的解决办法，拓展开放性思路，培养学生的兴趣及创新精神。“二次翻转课堂”教学模式如图1所示。
(1) 一次课堂：教师首先在课堂上引出即将学习的内容及期望解决的问题，设定学习目标，并介绍解决该问题所需要的基础知识，作为后续学习的知识储备。在此基础之上，进一步与学生共同分析讨论解决此问题有可能用到的方法与途径，并初步确定解决思路与解决问题的基本框架，让学生了解知识点的用途与性质，传统课堂上解决问题的原理和具体的流程等细节问题作为学生课下学习的内容。
(2)课下自主学习：教师首先要创建教学视频并将其发布到网络学习平台上，这是学习者课下自主学习的前提。教师可根据教学内容自制公开课视频，或在网络上选择比较优秀的适合本门课程的公开视频课程。学生通过网络学习平台先进行视频资源自学，在学习中遇到的问题，可以通过网络学习平台的讨论区进行讨论与交流，也可以与教师进行在线交流。每节视频课程，都会有一定数量和难易度不同的题目供学习者练习。在每次课学习结束时，学习者要对观看过程中遇到的问题和难点进行总结，以便在课上与老师和同学进行交流。
(3)二次课堂：教师在课上根据学生课下自主学习时产生的疑问，结合课程内容总结出一些有探究价值的研究问题；然后根据学生选择的不同研究问题进行分组，并创建相应的学习环境，包括学生独立解决问题的个性化学习环境和小组团队协作学习环境。具体来讲，就是在小组内部先将所选择的探究问题分解成几个具体的子问题，让每个小组成员结合自身能力选择某个子问题进行个性化学习，学习完之后再将每个小组成员学习的结果在本小组内进行协作学习，最终得出问题的解决方法，并通过小型辩论会或报告会的形式进行成果展示。此后，教师对整个学习过程进行综合评价。该整合模式的评价方式与传统学习中的评价方式不同，须专门组织相关学者、教师和学生家长等对学习中每个阶段的表现采用多维度、多方式进行综合评价，并将评价的结果反馈给学生。
4 结语
传统课堂教学与网络视频资源的混合模式在国内的高等院校中还未得到广泛应用，目前清华大学在研究生教学方面展开了初步尝试。混合模式的实施在实践过程中需要在教学目标、教学策略、教学结构和教学评价等很多相关方面重新做出调整与安排，除此之外，还需要授课教师重新制定教学内容、选择网络视频资源，重新安排教学计划与进度等，这样才能逐渐转变以教师为主的传统授课模式，提高学生学习积极性、培养学生自主学习能力。
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（编辑：杨涛）