翻转课堂在网络直播课程中的教学设计和技术实现

周明华　周汉

摘 要：文章介绍了翻转课堂的教学模式和直播课程教学手段的特点和优势，对翻转课堂教学模式下的直播课程教学组织和技术支持方案进行了设计，分别从课前学习活动和移动直播课堂活动两个阶段进行了详细说明，认为这种教学方式能够较好的改善目前远程教学中学生群体数量大、教育资源不均衡、教学质量不高的情况。在此基础上，对翻转课堂模式的网络直播课程所存在的问题、困难及发展方向进行了剖析和展望，以期能够在成人在职远程学习领域中实现更好的应用。

关键词：信息技术 教学改革 翻转课堂 直播课程

引言

随着信息技术的发展，在线学习成为学习者获取知识的重要方式和手段。我国网络教育自2000年试点至今，为社会培养了大批应用型人才，但同时也面临着学生群体数量大、教学质量难以保证的问题。如何在互联网时代有效利用传统课堂时间、满足学生的个性化学习需求，已成为教育从业者普遍关注的问题。而翻转课堂教学模式的出现，实现了在线学习与传统课堂的高度融合，客服了传统课堂灌输式教学的不足，提高了学生学习的自主性。直播课堂的教学手段则解决了目前远程教育学生群体数量大、面授教学难以实现覆盖的窘境，大大提高了教育资源的受益面，实现了面授教学与远程教学的优势结合。目前，对于翻转课堂的研究主要集中在线下面授课堂的教学设计和模型构建，直播课堂的使用基本只是将传统课程进行了线上同步直播，而针对翻转课堂模式的网络直播课程的技术实现手段并没有专门设计和研究，亟需远程教育教学工作者关注和探讨。

一、翻转课堂与直播课程

英特尔（INTEL）全球教育总监Brian Gonzalez（2011）认为“颠倒的教室（‘翻转课堂的另一种表述）是指教育者赋予学生更多的自由，把知识传授的过程放在教室外，让学生选择最适合自己的方式接受新知识，而把知识内化的过程放在教室内，以便同学之间、学生和教师之间有更多的沟通和交流。本文认为翻转课堂是在信息化环境中，课程教师提供以教学视频为主要形式的学习资源，学生在上课前完成对教学资源的观看和学习，师生在课堂上共同完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式。翻转课堂的真正本质并不只是课前和课上教学顺序的变化，它充分贯彻以学生为中心的教学理念，教学流程和要素都呈现出与传统课堂不同的特点。学生不再只是知识的接受者，在课前自主学习教学资源，完成课前学习任务，课中参与互动和协作讨论；课堂上教师不再只是知识传授，而是为学生提供个性化的问题指导，进而将对问题的研究引向更深层次，实现知识的内化，并通过互动实现知识再生。

直播课程是将优质课堂利用卫星或地面网络直播到需要的班级课堂，实现若干课堂的同步教学讨论[2]。本文所讲直播课程与之类似，认为直播课程是课堂讲授+远程直播相结合，以课堂讲授和现场课堂互动为主、远程互动为辅的教学技术手段，它通过媒体采编设备，将优质课堂教学活动等音视频信号传送至流媒体编码器，压缩成数据流，通过流媒体服务器经网络传送到接收端课堂，从而实现线下面授课堂的远程同步直播。直播课程作为一种远程实时的授课方式，它的现场紧迫感、即时互动性、资源共享性等特点，使得学生能够最大限度的克服心里惰性，即时主动参与课堂学习和互动，并可通过直播后的剪辑和设计，形成视频资源课件提供给学生，避免了直播时因设备故障、网络不畅等问题导致的学习内容缺失。

二、翻转课堂教学模式的直播课程教学设计

针对以上直播课程的可视、交互、共享的特点，综合分析翻转课堂教学模式的优势和规律，本文认为翻转课堂的教学模式与直播课堂的技术手段的结合，是实现网络课程翻转课堂的关键。本文根据近二十场次的直播教学，通过学生调研、学习评价数据分析，由教学实践出发，从课前学习任务和直播课堂活动两个阶段构建了适用于网络直播课程的翻转课堂教学模式。

在该教学模式中，以学生为中心和充分利用现代信息技术是网络直播课程翻转课堂教学模式的两条主线。在课前学习活动和直播课堂活动的设计中均贯彻以学生为中心的理念，在教学任务编写、微课程制作、平台交流活动及直播课堂协作活动中均以学生的具体情况为出发点，在充分了解学生的基础上开展相关教学工作，为学生提供个性化的教学指导。同时，在整个教学过程中充分利用现代信息和媒体技术，如在课前学习活动中使用虚拟课程开发设备制作微课视频，通过线上学习平台将微课程和课前学习任务发布给学生进行学习并提交任务，在翻转的直播课堂上通过直播设备和系统与分会场进行交流讨论和交互协作等。

在课前学习活动阶段，首先要进行微课程制作。微课程应遵循成人在职学生的身心发展规律和学习规律，将课程设计为微课的形式，时间长度控制在学生注意力较集中的范围内（15分钟以内为宜），且每段视频内容设计集中到一个特定问题的知识点。接下来由教师制定课前学习任务。翻转课堂课前学习活动阶段并不同于传统课堂的预习，二者最大的区别就在于翻转课堂的课前学习是有任务设计的。学生带着任务进行学习，能够更好的引导学生积极思考，发现问题并带到课堂上。将微课程和课前任务发布到教学平台上，学生自主进行微课程学习，并完成学习任务，同时就遇到的问题在教学平台社区交流的版块进行讨论，并将共性问题汇总，待课堂上进行集中学习。

在移动直播课堂学习活动阶段，通过组织有效的课堂活动来实现主分会场所有学生知识内化过程中效益的最大化。首先对课前学习的内容进行提炼和梳理，提出課堂学习的重点和难点，并根据平台上学生自学过程中的反馈，挖掘出难点及薄弱环节，确定课堂学习任务。接下来，以问题或任务为导向，设计出科学有效的课堂活动主题，在面授课堂（即主会场）上进行相关学习问题的解决。并且，通过直播交互系统开设多个视频窗口，充分发挥教师对课堂的把控能力，引导分会场参与主会场的协作讨论，针对学习问题或任务，让主分会场学生主动参与协作学习和发言讨论，共同完成学习任务。同时，在主分会场互动交流的过程中，教师应对互动内容和学生进行合理规划安排，采取适当集中的原则，以便于音视频采集和处理，形成相对优质的随堂录制课程资源。最后，主分会场通过视频交互，共同进行问题或任务的成果互展，并进行教学评价和

反馈。

三、翻转课堂教学模式的直播课程技术实现

在翻转课堂模式的网络直播课程中，知识内化环节即课程直播的现场组织环节。在技术实现上，本文根据实际教学需求、采用目前较为先进的移动直播设备和直播教学系统，设计了支持翻转课堂教学模式的直播课堂技术方案。

1.技术布局

在翻转课堂模式下移动直播课堂的技术搭建环节，硬件层面首先依托于实体教室、配备三台摄像机、导播切换台以及PC端的直播推送平台。三台摄像机一台布置在教室前端，用于拍摄教学过程中学生听讲及对教师提问的反馈情况；另两台摄像机布置在教室的后端，用来拍摄教室的整体环境和抓取教师的特写镜头；三路音视频信号同时接入导播切换台中。此外教师端授课使用的文档、PPT等教学媒体资源作为第四路信息源输入到导播切换台中，这样依托切换台连接PC端直播平台，把授课过程推送给远程学员。

在软件层面，首先远程学员利用智能手机下载直播平台APP，通过输入课程对应的秘钥或扫描二维码加入直播课堂中学习。同时，平台集成智能交互学习系统，并根据身份不同分为教师端和学生端，教师端可以向远程学员发送学习任务，学生端可以以音视频或者文字的形式与教师一对一双向互动交流，从而打破了时空的隔阂，使针对于远程学员的翻转课堂教学成为可能。

2.场景应用

在以上技术布局支持的教学组织中，教师首先可以与面授学生正常开展翻转课堂教学活动，切换台导播将授课过程产生的四路音视频讯号根据教学情境选择性推送，远程学员通过直播平台同步观看，并与教师进行实时互动。这时依托智能交互学习平台的准入机制，加入多个远程教师端形成师资库，构建“多师同台”的授课情境。远程教师作为现场教师的辅助可以共同指导和回答学员的问题，同时每一名远程教师都可以把自己的学习资料投送到实体教室的大屏或多媒体显示器上，也可以投送到每一名远程学员的接收终端上，实现大范围的资源共享。此外，远程教师也可以与远程学员点对点音视频信号交互，学员自主选择交流的教师目标，从而大大提高翻转课堂效果和交互效率。

3.技术优势

目前新一代的移动直播装备突出了便捷化和易操作的特点，节约了人力物力且对环境要求较低。如云台摄像机和切换台可以采用无线信号传输，不再需要HDMI、SDI等线材物理连接；切换台的多路讯号之间可以智能自动切换；设备的集成度增强使体积越来越小。另外新型智能学习平台可以实现多点之间的自由交互，显著提高了远程教学中教室与学员的交互效率。

四、问题与展望

目前各院校、教育机构开办的远程教育中均存在生师比过大、学生学习兴趣不高、难以开展切实有效的混合式教学的问题，而翻转课堂的教学模式通过课前自主学习、课堂讨论协作的知识内化过程，引导学生深入思考，学以致用；而直播课程在兼顾师生、生生互动的情况下，最大程度的解决了生师比过大、混合式教学难以开展的局面，对提高远程教育教学质量具有重要的意义。但翻转课堂模式的直播课程教学作为一种尚在实践探讨的教学组织形式，也还存在一些需要关注和解决的问题。

1.教学组织环节

首先，对教师业务水平要求较高。翻转课堂将知识的传授放在课前，而将课堂变成知识内化的过程，这就需要教师提前制定较为全面的知识框架，搭建完整的学习环境，设计科学合理的教学活动，并善于运用激励措施和引导手段来提高学生的兴趣和动力。同时，由于在课堂讨论环节，学生往往是一种头脑风暴式的发言，在讨论课程问题进而构建新知识的过程中，讨论内容往往超过当前课程所属学科的知识范畴，对教师的知识储备提出了挑战。另外，直播课程需要最大限度的给收视课堂呈现好的收视效果，教师的普通话水平、讲课节奏等都需要尽量标准和稳定。因此，该教学模式对教师的专业素养和教学能力均提出了更高要求。

第二，学生需具有较强的学习能力和素养。翻转课堂要求学生在课前自主完成基础知识的学习，学生必须有较强的自主学习能力和探究能力，以达到课堂学习活动的要求。另外，在课堂的知识内化环节，学生应深入思考，积极发言，同时在小组学习活动中应合作分享，具有良好的思考能力、表达能力和团结协作意识。最后，学生还需掌握一定的信息技术应用能力，能够使用智能终端、掌握平台操作进行学习。

2.技术实现环节

首先，直播教学系统功能应足够支持翻转课堂模式的直播课程。直播教学系统的基本功能应能实现4路高清流（教师影像、学生影像以及电脑教学课件音视频）同步直播，为保证收视课堂观看以及随堂录制课件的清晰度，直播系统视频分辨率应满足1080P。同时应支持多种教学互动，包括本教室互动、跨教室互动、跨校区互动等，本教室能够收视远程教室场景，并与远程教室互动。另外，翻转课堂为满足跨学科知识的要求，直播系统应支持多路场外教师视频接入。

第二，对网络速度和稳定性要求较高。为保证收视课堂观看流畅度，面授课堂处的网速应不低于10Mbps，否则将容易出现视频信号卡顿。同时，为避免面授课堂网络不稳定、故障等因素对直播课程的影响，应考虑配备流量足够的无线网卡，并提前对设备、网络状况进行检测，以保证直播课程顺利进行。

第三，对直播现场技术人员工作能力要求较高，导播人员和摄像人员要有职业电视从业人员经验。因翻转课堂模式的特殊性，为保证收视效果，并避免由多名学生交替发言而导致的现场收声音频不统一的状况，摄像机位的布置应根据现场情况进行统筹安排，每个机位安排专人负责，以在课堂讨论过程中及时捕捉信号，保证收视效果。同时，技术人员应提前对教师和学生进行专门培训和镜头指导（如提醒教师注意面对摄像机的眼神和手势），并对整体直播课程的教学设计进行全盘了解，提前考虑可能出现的问题并做好预案。

翻转课堂最大的特点是学习的主动性和知识的建构，直播课程的优势则在于互动性和开放性。在教学实践的过程中，应防止简单的将直播技术引入课堂教学，应充分进行教学设计并发挥直播技术的优势，在保證直播顺利进行的前提下，将适用于成人在职远程学习的教学策略和方法引入课堂，并将电视艺术表现手法与教学活动相结合，构建出符合成人学习规律的、能够激发学生学习兴趣并切实提高教学质量的教学组织形式。在今后的实践中，将继续开发虚拟背景拍摄制作手段，使直播课程呈现更加情境化的虚拟立体场景，能够在成人在职远程学习领域中实现更好的应用。

参考文献

[1]Brian Gonzalez.“教育变革——全球趋势和经验”[R]，2011

[2]赵建.构建网络同步直播课堂，促进教育均衡发展[DB/OL].

作者简介

周明华（1983.1-），女，汉族，山东省济南市，硕士，山东大学继续教育学院，研究方向：教育管理 远程教育。