2020年的春节,一场措不及防的冠状病毒袭击了武汉,谁也没有想到这个寒假这么漫长,面对遥遥无期的开学,教育部发布了“停课不停教、停课不停学”的政策,面对疫情学校迅速采取对策,学院开学前也对老师和课程进行调查,确定可以开展网络教学的课程和老师。 自2016年起,我在UMU平台和智慧职教平台陆续建有在线课程资源,曾经也用UMU上过几次直播课,因此我主动报名了网络授课。如此大规模整门课程的在线教学,这还是第一次,虽然课程资源比较成熟,但是缺少了面对面的交流、沟通和监督,如何保证学生的学习质量呢?
二、契机 恰巧这个时候,为响应教育部的政策,很多平台推出了免费课程,我发现了王珏老师的课程《基于学习科学的高效教与学方法》。 这门课是从脑科学的角度解释了大脑喜欢什么样的教学,说明了一个看似简单却富有哲理的思想--学习即连接,为了帮助学生在大脑里建立新知识的联接,课程给出了很多具体又有效的教的方法,比如PPT制作的可视化原则和方法、语义情境化的方法和路径、认知负荷理论,这些方法和理论都是保证学生有高效的输入! 有了这些高效的输入,如何知道学生是否学会了呢?这门课程里旗帜鲜明的提出:输出式学习是最有效的学习,如果是一个概念,学生能清楚明了的说出来,并知道这个概念和其它概念的关联,这是输出式学习;如果是一个问题,学生知道用学到的哪些知识点来解决这个问题,并能组织语言让别人听懂,这是更高级别的输出,思维的输出! 对输出式学习,课程给出了很多具体的输出式学习方法-比如各种类型的知识图表的使用,包括关系图表、锚图、思维导图和思考图等,通过训练学生用图示的方法来输出知识点,实现将隐性思维提取并显性化,从而在大脑里形成稳固的图式。有了稳固的图式,学生就可以将知识点联系起来,并实现融会贯通和灵活使用。三、反省 我如获至宝,网络教学不仅有了理论指导,还有具体的践行方法,真是太好了!我每年都带大一新生的课,上学期的《单片机入门》,下学期的《C语言编程》,课程都和编程有关,逻辑性较强. 在以前教学中,我觉得自己备课充分,讲课清晰,对学生的问题认真回答,非常注重学生的反馈和沟通,可是学生编程的时候还是不会,问哪里不会,学生又说不知道哪里不会,让我着急又无力啊。 学了《学习科学》课程后,我从输入和输出两方面深刻分析了自己以前的教学:
在信息输入(知识讲解)阶段
授课语言过于专业化,没有基于学生的认知
应多用类比/生活化的比喻,帮助学生对概念的理解
PPT可视化还有待加强
应该多用案例让学生先建立感知,然后再抽象出理论
在信息输出(知识应用)阶段
在输出这方面做的更是不足,为什么学生说不出来问题在哪里,是因为学生没有建立知识点之间的连接。
上课看着好像都听懂了,然而大脑里还没有形成稳固的图式,最多是零零星星的火花。
如果学生自己不主动输出,这些零星的火花慢慢就熄灭了,当然就写不出程序,更谈不上灵活运用了啊!
四、我的实践 我如饥似渴的学习着王老师的这门课程,并把课程里的很多方法应用到这学期的《C语言编程》网络教学中。 第一天的课上完后,职教云平台的课后评价,得到了95%以上同学的5星好评(是4个班的共147人的大班教学哦)。 有同学留言说:这是我第一次“玩”手机,我妈不仅没骂我还给我端茶倒水,哈哈; 有同学说:陈老师这学期讲课变得风趣幽默了,网络上课效果很好; 还有同学说:上课内容我都听懂了,C语言没有我想象的那么难啊,加油!
学生的肯定也鼓励我更加努力学习王老师的课程,更加认真完成王老师各章的作业,因为把理论用到了具体的教学,我的作业多次受到王老师的表扬,还受邀参加了王老师的直播经验交流,这真是意外的收获。 那么我是如何具体来开展网络教学的呢?这学期我网络授课的课程是《C语言编程》,自动化19305-8共4个班147名学生,因为上个学期带过他们的《单片机入门》,在职教云开展过教学,我对学生比较了解,学生也对平台比较熟悉,每个班也分了组,有负责任的组长,还有助教群帮助同学们答疑。
因此网络授课,我的学生是有一定基础的,用手机上课学生都没有问题。因为职教云不能直播,我选择了有录播功能的腾讯课堂授课,方便学生课后回看! 准备好这些硬件平台后,我把学习科学的学习方法应用到了每次课程,具体来说就是,以学生为主,在学生的输入和输出两方面双管齐下。
4.1 在“信息输入”(知识讲解)层面的教学改进 在信息输入层面,我在两个方面做了大幅改进:4.1.1 设计项目化课程 让认知模型和知识点有机结合起来,让学生清楚这些知识点在具体场景是解决什么问题的,这样才可能让学生把知识点学活,迁移到不同场景。 比如在《C语言编程》课程中,我设计的第一个项目是超市找零程序,围绕这个项目分三个任务,难度逐渐增大,并把C语言的知识点融入三个任务,如下图1所示。
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图1 《C语言编程》项目化设计 在项目化教学过程中,有两条线: 一是教师讲授和引导的任务线 每一个任务完成一个相对独立的功能,通过学习这个任务,帮助学生理解每个任务用到的C语言知识点。同时三个任务一脉相承,但难度愈来愈大,让学生在学生的旧知中引入新知识点,实现螺旋上升。 二是课后学生知识应用的并行线 学生要根据对应的任务对程序进行扩展,不同阶段,扩展任务的难度也不同,比如第一个阶段任务是为了入门,要保证每个学生都能做出来,还各不一样,于是设计添加自己的姓名、班级和学号,找零的结果也各不相同。 而第二阶段任务是保证大家及格,把老师英文版的程序改为中文版,添加个性化问候,还可以自己设计一种购物优惠政策。这个程序引入了小数找零,同时还对找零的结果实现更全面的输出,引入选择结构if实现三种情况(找零不足、刚刚好、找零输出)。 而第三个阶段任务就更难了,教师在任务2的基础上,增加程序实现如何最少张数的找零结果(比如找零150,应找您100元一张,50元一张)。任务3不仅仅是嵌套使用了各种选择结构,更重要的是编程思维,培养学生用计算机的思路来解决问题和编写程序。这个阶段的也是拉开距离的阶段,学生根据四档任务的要求(见图1,分别对应80分、85分、90分、95分)和自己的学习情况自行选择,还鼓励全部做出来的同学做项目汇报,用视频\PPT等形式展示自己的编程思路,形成作品发在QQ群,发挥榜样和标杆的作用。 实践证明,这个方法一举两得,越来越多的同学加入项目汇报行列,也越来越多的学生认真去看同学的作品,并默默的督促自己的学习。 有一次我在群里发了一批优秀作业,有个学生主动和我联系说老师我错了,那个作业是COPY别人的,特别抱歉,以后再也不会了;还有一个同学过两天给我发他的作业,说这是他看到其它同学的优秀作业后,全部保存,然后自己再做的一份作业,请我观赏,确实做的更有创意,也让我非常感动和欣慰!4.1.2 改进知识讲解方法也非常重要 有了合理的项目化课程,如果老师在在网络授课过程中,应用认知负荷理论,以及知识可视化、语义情境化等方法来展开教学那就更如虎添翼、事半功倍了! 下面略举我的几个知识讲解案例。
在王珏老师的《学习科学》课程中,明确提出:一上来就讲专业术语,是不利于学生认知的。而基于学生原有经验的“类比”,会大幅提升认知效果。因此,今年我在讲知识时,就有意识地运用了类比/生活化的比喻,帮助学生理解概念和程序思想。 比如《单片机入门》课程中,有一个项目是用取表法实现流水灯的编程。在教学中需要讲解取表法原理,以前我一般会这么讲取表法:1.取表法有三步,第一步找到表头装表,第二步读取数据表里的数据,第三步把数据送到对应单片机端口点亮LED,简言之装表-取表-送显。2.然后介绍每一步对应的指令,3.再画出流程图,4.对应写出程序,如图2所示。
图2 取表法三部曲以前,我总觉得自己讲的很有逻辑性,可是现实是学生上机的成功率很低!因为,我觉得很简单的取表法三步,但学生看着却是一头雾水——没有从学生现有经验入手,直接讲取表法,是教学设计中的不足。 为了帮助学生理解取表法,这次在线讲解时,我通过一个类比引入:
取表法和平常看书习惯很类似,如果一本厚书一次没看完,我们一般会在中间放一个书签,当再看的时候,要先找到这个书签的位置(如187面)。
而程序和流水灯的数据相当于一本书看过的和还没有看过的部分,通过TABLE(书签)来标识的,找到TABLE就相当于找到书签,这个动作是装表;
而看书就相当于是在读取表里的数据,你看书签开始的第一面(187面)相当于把表里的第一个数据取出来了,你看到第二面(188面)相当于把表里第二个数据取出来了;
而送显就相当于执行书里这一面的内容,书里内容是让你吃饭、运动、休息,对应流水灯就是显示流水灯的第一拍、第二拍和第三拍。
当我把取表法的三步和看书的过程进行类比后,我发现学生能理解的人数就多多了,理解了再去写程序,就不会出现莫名其妙的错误,因为学生不仅知其然,还知其所以然了!
为了知识表达更加高效,PPT制作应可视化、结构化,多用图表,毕竟相对大片文字,学生更愿意看图,而且脑科学里阐述过,图在大脑里存留的记忆更久。 比如在讲解if-else if和swtich的区别时,我就用到了双气泡图,如图3所示,是不是两个指令的异同一目了然!
图3 双气泡图比较差异
学习科学课程中说:两个案例的教学效果好过一个案例+理论,所以多讲案例,让学生自己去体会和总结理论吧。 比如,在讲printf()函数的格式控制符的时候,如图4所示。由于特别繁琐,细节又多,不管是用语言还是表格来表述,学生的感觉就是这些字我都认识,可以放在一起就不知道什么意思,大家都有过这种感受吧,哈哈!
图4 printf()函数的格式控制符 于是我设计一个案例,如图5所示,里面包含格式控制符和宽度控制符的各种形式,现场让学生自己写程序,编译输出看结果:
图5 格式控制符设计案例
不用我解释,学生通过对比,对这些格式符和宽度符的含义都明白了。在设计案例时,一定要考虑各种情况,而且要有变易处理,这样通过找不同,学生很快就掌握了,因为这是通过自己写程序得出来的结论,边学边做,学生会印象深刻。再配合一些小测试,完美解决!
4.2 在“信息输出”(知识应用)层面的改进措施
有了高质量的输入,学生才有可能输出,输出也有两个层面: 4.2.1 每次课都画思维导图,自己作总结与梳理 为了训练学生养成输出的习惯,我制定了一个新规矩:每次课都要画知识总结图表(如思维导图),课前预习画一次,课后学完再画一次。 对于零散的知识点,学生在画思维导图的过程中,会自查自己对知识点概念的理解程度,也会思考知识点之间的联系,这是形成稳定图式的重要步骤。 而分两次来画,不仅是监督学生去预习,更重要的是让学生看到自己每次课的进步和收获,体会到学习的乐趣,也明白学习是需要持续坚持的。 所有同学都100%参与知识总结图表总结活动,以下节选几幅学生所画的知识总结图表:
上面这些图表,都是学生亲手从零开始、亲手创作的。在创作过程中,学生自然就对知识进行了主动加工,知识之间的联系更加紧密,对知识的记忆也更加深刻! 以下是王永超同学所撰写的思维导图创作心得,可见一斑。
(附)思维导图有感
---自动化19级 王永超
在日常学习中,思维导图对我们的帮助很大。它通过锻炼我们的逻辑思维能力,强化我们的记忆力,从而提高我们的学习效率。而我也在自己使用思维导图的过程中,深深的体会到了它的优点。
首先,在自己制作思维导图时,我会想着怎么把这些零散的知识点排版的具有逻辑性,比如如何搭建出一个良好的框架,这就锻炼了自己的逻辑思维能力。而且在制作过程中,就已经把老师上课讲的知识点梳理了一遍,培养了课后及时总结的好习惯。
其次,仅仅听完老师的讲课后,一些知识点会很容易忘掉。但是,由于是亲手制作了思维导图,许多知识会记得更加牢靠。就我自己而言,在以前没有使用思维导图时,一个小知识点忘了的话,往往会翻书找半天,或者去课件的PPT中一页一页的寻找。寻找的时间过长,这样导致了效率就很低。而现在有了思维导图,一张图就涵盖了许多页课件中的知识点,可以在极短的时间内找到那个被遗忘的知识点,大大节省了时间。
最后,思维导图有利于复习。以前自己记的笔记,要么过于混乱没有逻辑,要么是没有经过思考,无脑记下的。这就导致了复习的困难,复习的时候不是有些懒得看,就是有些看了也不懂。而使用了思维导图之后,记的笔记都是经过自己思考过后的,更加清晰明了。使我们的复习变得更加简单,更加高效。
2)在每个项目结束后,要学生制作项目总结视频 在项目总结视频中,学生要说清楚自己的编程思维,以及运用哪些知识点实现这个思维,让每个同学都能看懂你的编程思维。
项目汇报是更高级别的输出,因为一个完整的项目是一个相对复杂的问题,要解决这个问题,学生不仅需要掌握C语言知识点并灵活应用,更重要的是编程的算法,算法是一种非常隐性的思维,只能通过不断的编程来掌握这些算法。 而项目汇报是不仅自己想明白了,还要说的让别人明白,通过PPT、视频、配合语音等方式讲清楚,就是学生综合素质的一种体现,是更高级别的输出,是C语言知识应用能力、思维算法领悟能力、PPT制作能力、语言表达能力、视频剪辑能力、与他人沟通能力、吃苦耐劳精益求精等各种能力的综合体现。 五、总结
我在运用学习科学规律开展在线教学的过程中,深刻体会到:使用高效输入+高效输出相结合的方法,才是真的“以学生为中心”的教学! “以学生为中心”不是一句口号,而是切切实实的为学生考虑,让学生不仅听懂,还激发他们内心的欲望,驱使学生主动学习,这才是学生满意老师舒心的学与教啊!
图6 输入+输出结合的教学
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