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复旦蒋玉龙教授:如何以“原位翻转课堂+费曼学习法”开展教学创新?

蒋玉龙 高校教学创新100人 2023-12-16


全文约4400字,阅读需7分钟


分享丨蒋玉龙  复旦大学微电子学院教授、教师教学发展中心副主任,曾获首届全国高校教师教学创新大赛部属院校正高组一等奖

整理丨高校教学创新100人



01
何为教学创新?
 
评价教学的创新性,需要有一定的参照。
 


我给出的参照是以教师为中心的传统的讲授式教育,即旧教学。这样的教学方式在今天的绝大部分高校中依然非常普及。很多高校老师、高校领导在谈到教学软硬件条件改善的时候,潜意识更多遵循的还是广播式教学的模式。
 
当然,对广播式教学不能完全否定,但它确实有很多弊病。比如有的大学把所有的课都录下来,供学生在考前进行爆发式的复习,实际上这是技术在迎合学生不太健康的学习方式。
 
教学创新,就是要在旧教学的基础上去改进。再具体谈到我参加全国高校教师教学创新大赛的课程《半导体器件原理》,它是微电子专业的一门必修基础课,非常重要,而且课里面公式繁杂、物理过程多,枯燥难上。
 

 
像这种理工科原理性课程就急需解决讲授式教学的顽疾。以上这些问题是理工科老师经常会面临的问题。把这些问题聚焦,课前不预习、课中听不懂、上课难互动,背后反映的是学生参与少的问题;教学效率低,反映的是教师一头忙的问题,教学效率其实等于教的效率乘以学的效率,老师备课很认真,效率是百分之百,但学生的效率是零,相乘还是零;能力培养弱,是因为学生没有经历大量的锻炼。
 
所以教学创新要实现:课前自主学、课中学生讲、上课重互动、教学效率高、能力培养强。
 
老师已经很用心了,再让学生忙起来,效率相乘就提高了,学生的能力也能得到锻炼。
 
 
02
如何创新?
 
那么问题来了,如何创新?
 


我想,还是应该先回归初心。这是古代汉字“学”,上半部分中间的“爻”在古时引申为记数和计算,可以理解成学习要有非常清晰的目标。两边是手,代表有人要手把手及时给你提供反馈,帮助你修正。中间是一座房子,表示教学与学习的场所。房屋下是“子”,代表师与生。
 
今天的教学,尤其是旧教学,可能有学习目标,但手把手提供反馈的过程是没有的。因为大部分情况下老师都是以演示型教学为主,根本不关注底下的学生具体的学习效果,自然也提供不了迭代指导。
 
既然教学要创新,是不是可以借鉴古时候的智慧,借助技术手段,起到改进教学的效果?在今天的大学里,一个老师面对的不是两三个学生,而可能是上百个学生。一对一手把手指导不现实,还是要借助技术手段,用先进技术再造教学全流程。
 

 
为什么中国古代自然科学不太发达?一个原因就是古代的教学仅仅以演示和听为主。
 
后来,技术进步了一点,有了黑板,抽象的内容可以具象化了。几何体之间是什么关系,用嘴很难说清楚,但画出来大家就理解了,这一阶段,技术的进步带来了抽象科学的发展,但是常规的教学理念仍然推崇以教师为中心的展示性教学。
 
再后来,出现了多媒体、PPT,以及目前非常高端的屏幕技术,但这些技术的发展本质上只是解决了资源复用问题,没有解决教学观念问题。这些形式下的教学设计仍然是以演示为核心。
 
所以下一步技术要解决的应该是什么问题?应该是多主体嵌入的泛在学习问题。技术要帮助多个主体便利地实现高效交互,为教学创新提供最基本的软硬件条件,满足人文使用习惯。
 
大家可以看到,前期一直以演示为主,但现在我们可能可以创造以高效交互为主的教学。
 
具体到我们这门课,我们做的创新很简单,就是把我们原来习惯的认为最有效的教的环节,都推到了学生一端。
 


超级PPT原位翻转课堂
 
常规的教学过程大概如上图的上半部分。老师非常认真地备课,他最重要的输出成果是自己做出的一套PPT,这可能是他以后几十年在大学里安身立命的一套东西,学生潜意识里认为最有效的学习活动也是到教室里听老师念PPT。
 
而我们把其中最核心的部分做了替换。我们把PPT转化成了可以复用的电子资源,让学生像看书一样去看这些电子资源,并且分解、归纳、拓展老师的讲课内容。学生要把自己的学习收获写成报告,展示给老师,让老师评价有没有达到教学效果。这里面有输出,也体现了OBE的理念。
 
从这些报告中,挑出一些比较典型的展示出来,就又给学生建立了一个研讨互动的环境。
 
整个过程是先学后教,而且教的时候是针对学生的问题进行指导。
 
在以学为中心的教学理念下,教学方式方法也必须变革。
 
1)教学创新理念与目标
 

 
我们的理念也非常简单。
 
一是目标驱动。给学生树立非常清晰的、阶段性的、可反馈可测量的学习目标,让学生围绕目标阶段性地忙起来,而不再是考试之前才忙。
 
二是能力导向。知识已经电子资源化,我们不再侧重于知识的简单讲解,而是以高阶能力的培养为主。
 
三是强化约束。“学”确实是一件痛苦的事。“课”在以前就有考核的意思,我们要落实“课”的本义,在全过程设置大量的考核、核验,让学生有付出就有收获,体会到幸福感。
 
四是受益面大。如果只有少量学生能上这门课,那这门课的意义也是有限的,所以我们希望大量学生都能来上这门课,普通学生能够兜底,拔尖学生能显著拔高提升。
 
2)教学内容创新
 

 


在教学内容上,我们兼顾了广度和深度。我们本来就有很多优质资源。对于课程思政,比如我们在讲芯片时,可以很容易地通过对一些适当的案例的引入,把工匠精神、创新精神、爱国情怀自然地融入其中。
 
3)创新教学过程与方法
 

 


什么是原位翻转教学?首先,我们在双周要给学生发布明确的教学任务,学生也要在组内进行详细的分工。
 
然后,我们又给了学生单独的学习的时间,单周停课让学生自学。这也是出于以人为本的考量,以前学生是在课堂里花费时间来看现场的演示,现在是学生花时间去看网络上的演示。时间的花费要由学校来承担,不能压缩学生课外的时间,一旦压缩课外时间,课程容量就会大,这门课的改革也难以推行下去。学生通过自学输出的是一个讲给别人听的PPT报告,是费曼式学习的成果输出。
 
到下一个双周课堂,学生已经完成了报告,老师也完成了对学生学情的基本检测。老师就要用考试测试学生的学习成果,加上学生答辩课程精华,老师指导点评打分。
 
这个教学过程是两周一轮,任务驱动,目标明确,学生能主动学习,老师可以高效教学。
 
“原位翻转教学”的创新之处,一是内容原位翻转,单周课时留给学生自主学习网课内容,归纳、分析、准备报告,双周课堂学生对课程要点进行答辩式交流互动,拓展学习成果。
 
二是角色原位翻转,传统课堂是教师传授知识,学生被动听课学习,原位翻转课堂是学生演绎知识,教师点拨引导拓展。
 
三是时间原位翻转,学生课外自主学习时间就是原来课内教学时间的一部分,无需明显额外增加学习时间,显著提升学生的学习效率。学生也是有准备地来到课堂。
 
这样的教学方式对原理性课程基本都是通用的,写报告并不难,无非是对老师给到的内容做出归纳,而且优等生也有拓展空间。
 
老师们可能也有所感知,整个教学过程中,我时时刻刻在考察学生的学习效果,学生做出的报告、参加的测试,通通都是他学习效果的及时反馈。可见,老师想实现“手把手”的教学,用技术和教学方法的设计是可以解决的。
 

 
学生全程应用的,则是费曼学习法。第一步,明确学习目标,学生准备讨论课PPT素材。第二步,学生反复学习在线课程,理清思路,重构知识。第三步,条理化、精简化,录制形成PPT演讲稿。如果觉得PPT超时或者条理不清楚,就要返回第二步。PPT做好了,可以进行到第四步,在线递交、互评,学生在课堂上答辩。到答辩的时候,学生都会非常流畅,因为他对这些内容已经特别熟了。
 
最终,费曼式学习成果,就是每个学生都提交了带讲解语音和笔记的自播放PPT文件。

 
通过上面这个视频,大家可以更好地了解“费曼式学习法”。什么是高效的学习?学习的过程中,让学生的脑区唤醒得越多的教学设计,就是越有效的教学设计。
 
4)创新过程性考评与反馈
 
同时,我们也确实有能力提供全环节的教学评价。
 

 

03
教学创新效果
 

 
评价教学创新的效果,要从两个维度来检测问题解决度。一是学生有没有忙起来。

二是给学生一份试卷后,要看学生能不能解决问题,不能平时参与得很热闹,最后问题解决不了。
 

 
这是我们在平台上记录的学生每4个小时的学习流量,由于学生需要每两周答辩一次,所以学习流量大概有8个峰值。每个学生平均每天居然能造访老师的网课3~4次,即使有一周我们是让学生自学,学生还是在看课学习。这已经能说明学生很认真了。
 


课堂也都是以学生答辩的方式进行。老师以学生答辩的过程为载体,以学生露出的错误为抓手,引导其他学生共同参与讨论。学生的分工也很清晰,表达、思辨、团队协助能力/应用、分析、综合、评价能力得到了提升。
 


我们有两个平行班,对比他们的卷面分数,可以明确看到,开展翻转教学的班级底部分数明显提升,平均分也更高。
 


同时,学生的学习效率也确实大幅提高了。学生全学期全网大约看了两遍视频,这些视频是专门提供给学生的视频,它的总长其实一般比课表里规定的课时都短,约为课表总课时的60%,学生相当于一共学习了1.5—2遍。而且学生的学习时间也比较均衡,学生总体是比较忙的。
 
根据各种平台数据,可以对学生有非常多的个性化行为的分析,这在过去几乎不可能实现,但现在已经能实现了。
 


学生的付出比以前多了,并不是他付出的时间多了,而是他单位时间内干的活儿比以前多了,所以呈现出他干的活儿的总量多了。一般来讲,这样“折腾”学生是不会有好结果的,但是学生对我们的评价分数都很高,这说明学生是接受的。我们经常说,教学设计要以人为本,那就要考虑,学生能接受吗,不能只是老师觉得不错,但学生不认可。
 


而且我们发现,无论学生是在校还是在线,他们每天的学习规律几乎是一样的。这样的教学从生产力属性上来讲能不算先进吗?


04
结语
 


我们用信息技术支撑了在线课程、新的教学设计以及学生端的学习设计,实现了我们的愿景。
 
以上向大家介绍的这门课特点也很鲜明,它是一门单周停课、全程考核、学生能有效自学、课堂以学生答辩为主且能全面提升学生能力、满意度高的专业核心课。
 
总体来讲,我们的课程达到了“两适用、三有效”:
 

 
最后做一下总结,我们这套方法之所以实现了教学创新,第一是有的放矢,解决真问题。
 
第二是以人为本,以促进学生学习为落脚点,而且采用了学生能接受的方式。
 
第三是技术引领,没有网课技术、互动技术、数据分析技术,很难做到这么高效的管理,当一对多时,如果管理效率上不去,老师也很难做教学创新。
 
第四,推陈出新。反思旧教学哪里不好,然后组合一套新的方法,争取能解决其中的一个或者大部分问题。

 

本文整理自蒋玉龙在“新阶段 新理念 新范式——高校课程创新与教学学术高峰论坛”上的主题演讲《有的放矢,以人为本谈教学创新》。


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