基于空中课堂的高中信息技术混合式教学模式设计与实践

◎ 周世杰 许 洁 胡 姣 李小维 朱宋煜

一、研究背景

2020年3月2日，为落实“停课不停教、停课不停学”的要求，上海在全国率先启动了中小学大规模在线课程空中课堂。［1］“空中课堂融合教学”是单点式供求匹配的形式，线上提供20 分钟的统一教学服务，之后线下再提供师生答疑互动服务。［2］整体来看，上海利用空中课堂开展大规模在线教学，不仅为学生提供课堂学习资源，还为教师开展网课制作提供素材支持。如今，上海空中课堂已经形成一套完整的优质视频课程，为优质资源共享、线上线下融合教学、混合教学实践等提供了更多可能性。

二、基于空中课堂的混合式教学模式设计

目前，已经有一些研究者将空中课堂资源融入线上线下教学中。例如，宗华等将空中课堂作为翻转课堂的课前学习资源，提出了教师合理安排分组、精心设计活动、跟进学习过程、实施多元评价的教学策略。［3］杨艳艳根据不同课例的教学实践，梳理了初中信息科技学科中空中课堂教学资源的重组方式、课堂教学互动的组织方式和网络学习空间的拓展方式。［4］但在这些课堂应用模式中，教与学的联系相对简单，未能最大限度地发挥空中课堂的作用。线上线下融合教学兼容混合式教学模式。从理想的状态来看，空中课堂作为一种优质的视频资源，可以为混合式教学的开展提供支持。鉴于此，本文提出基于空中课堂的混合式教学模式，如图1所示。

图1 基于空中课堂的混合式教学模式

（一）课前自主学习阶段

课前自主学习是混合式教学的基础，学生的浅层知识获取程度会对教师教学的进度

产生影响。在课前自主学习阶段，所有任务通过线上完成，主要实施平台为上海微校和微信公众号。首先，教师精心设计并通过个人微信公众号发布数字化学习任务单，使学生明确课前学习任务。学习任务单的设计是该混合式教学模式的起点，也是关键点。学习任务单的设计采用任务驱动和问题导向的方式，具体包括学习指南、课前任务、疑难困惑和学习期待。学习指南为学生进行高效自主学习提供了“导航”，起到了“引导”的作用，间接体现教师是学生自主学习的指导者。［5］课前任务是学生预习完之后要完成的内容，课前任务的设计需要考虑学生的学习层次，针对空中课堂的核心内容，也可以在任务单上增加其他学习资源丰富学生对相关知识点的广泛涉猎，采取循序渐进的原则，使得学生充分理解并完成学习任务。学习任务单的最后环节留给学生充足的空间，可以写下自己期望在课程中学习到的内容以及期待的学习效果等。其次，教师需要推送相关视频资源，主要是“上海微校”平台的空中课堂视频资源，空中课堂视频资源是对相应的新教材内容进行解释说明，引导学生预学。学生在线上学习过程中进行浅层学习，将疑难问题、学习收获等记录在学习任务单上，以便学生在线下学习时能根据自身的预习情况深度学习。［6］最后，教师根据学生反馈的任务单调整相关教学策略，针对学生反馈情况在课上有针对性讲解。尤其在课前自主学习阶段和学习任务单的设计上，要注重学生学习内容与已有知识之间的衔接性，有效激活学生原有知识，教师根据学生填写的学习任务单引导学生梳理知识点的前因后果，也有利于精准掌握学生的线上学习情况，为课堂深度教学的开展奠定设计基础。

（二）课中协作学习阶段

课中协作学习是混合式教学的核心，通过线下协作促进深度知识加工，从而实现学生能力的全面发展。在课中协作学习阶段，任务主要在多媒体教室完成。首先，教师设计问题情境，组织学生自主观看重组的空中课堂微视频（8 分钟之内），吸引学生的注意力，推进学习进程。通过选取相应空中课堂片段来对问题情境进行支持，主要采用“截取式”“组合式”重组方式，在计算机多媒体教室进行，将新组合的微视频直接推送到学生机终端。截取式视频指对空中课堂视频资源中的部分内容进行切片截取，以满足教学需求；组合式视频是将分散在空中课堂多个课例中的视频进行整合，有利于学生对相应知识的整体把握。问题情境的设计需要联系学生生活实际，根据实际生活引出问题，可以借鉴空中课堂视频课例中的情境来设计符合学生认知的课堂情境。其次，学生观看完重组视频后，基于问题开展讨论，构思问题解决思路，设计问题解决方案，根据问题难易程度确定开展自主探究或小组合作学习，教师进行适当的个别辅导和集体讲解。最后，教师对学生本节课的掌握情况进行总结评价，了解学生本节课对知识的掌握情况。线下学习阶段主要集中在课中的问题情境创设、组织讨论和学生探究等环节，在形成问题解决方案的基础上组织学生在计算机多媒体教室开展编程或程序调试等操作性实践。需要注意的是，第一，在课上重点讲解学生疑惑的新知内容，引导学生针对不同的情境对知识进行综合分析，以问题的解决开展深度探究式学习，深化对知识的内在建构；第二，学生在进行小组合作时，应当采取“组内异质、组间同质”的原则，在实际操作演练的过程中实现知识的迁移，提高学生自身的问题解决能力。

（三）课后巩固学习阶段

课后巩固学习是混合式教学的关键，空中课堂微视频能够促进学生课后的个性化学习。课后个性化巩固学习阶段，主要实施平台是问卷星和微信公众号。首先，教师根据学生上课的学习情况和测试情况进行反思教学，明确每位学生对知识（技能）的掌握情况等。根据学生测试的结果以及课堂表现，判断学生所处的知识层次——学困生、中等生、学优生，充分考虑不同学生的学习需求，在此基础上构思个性化的二次开发式学习微视频的内容。二次开发式学习微视频指根据实际教学的需要，教师设计并制作个性化微课视频以满足学困生、中等生和学优生的学习需求。二次开发式学习微视频主要包含三类，基础知识类称为补偿式微视频，主要针对学科核心概念帮助学生系统地整合所学知识内容；思维发展类称为提优化微视频，对课堂上未能深入解决的问题进行设计，促进学生思维发展，进一步提升学生的自主探究能力；学科思想类称为拓展性微视频，指学科发展过程中积淀的反映学科本质思想方法的典型案例和学科知识，用于引导学有余力的学生提升学科深度。［7］二次开发式学习微视频设计并制作完成后，采用任课教师申请的个人教学微信公众号，将微视频分别推送给不同需求的学生，引导“学困生”补偿式、“中等生”提优化以及“学优生”拓展性学习。最后，需要注意的是，课上发布的测试题是面向全体学生的，不存在差异性和个性化，教师设计的测试题内容来源是课堂讲授的知识点，题型主要为选择、填空、综合应用编程等。完成微视频学习后，教师会再次发布在线检测，检测内容主要与推送的微视频内容有关，帮助学生掌握符合自身认知的学习内容，促进学生的个性化发展。

三、基于空中课堂的混合式教学模式实践

（一）研究对象

本研究在上海市青浦区Q 校开展基于空中课堂的混合式教学模式实践。选取了高一年级两个班作为研究对象，每个班均为37 人，共计74 名实验对象。其中，A 班为实验班，B 班为对照班。实验班采取基于空中课堂的混合式教学模式，而对照班采取传统的讲授教学法，并保证两个班在教师、教学环境、教学内容等其他条件上保持一致。此外，在进行教学前，对两个班学生的问题解决能力水平进行比较分析发现，A 班学生（M=53.289）和B 班学生（M=52.944）没有显著性差异（p=0.883>0.05），处于同一水平。

（二）研究工具和方法

为了检验基于空中课堂的混合式教学模式的实践效果，本研究采用调查法来获取学生在基于情境的问题解决能力综合应用方面的情况。由于效果检验涉及的是能力层次，研究编制了与所学知识内容相关的测试卷，其中设计了4 个问题情境，针对情境设计问题链来测试学生问题解决能力。

（三）实践过程

我们选取沪教版高中信息技术教材必修一《数据与计算》的“算法与程序实现”部分8个课时内容，在2021 学年度第一学期进行了基于空中课堂的混合式教学模式的实践。其中以“算法解决简单问题”一课为例，实验班和对照班教学活动如表1所示。

表1 实验班与对照班教学活动呈现比较

（四）研究结果

如表2所示，对照班实验前后的分数均值相差较少，前后测配对样本t检验显示p值为0.156（＞0.05），说明对照班实验前后不存在显著差异。而采用基于空中课堂的混合式教学模式的实验班后测均值（M=61.162）明显高于前测均值（M=53.289），实验班前后测配对样本t检验显示p值小于0.05，表明实验后实验班的得分均值与实验前存在显著差异。进一步对实验后实验班和对照班进行独立样本t检验，结果对比如表3所示，p值小于0.05，表明实验班和对照班存在显著差异。而实验班的平均成绩（M=61.162）比对照班的平均成绩（M=53.568）高7.594 分。这说明采用基于空中课堂的混合式教学模式能有效提高学生的问题解决能力。

表2 实验班与对照班实验前后的结果对比

表3 实验后实验班与对照班结果对比

四、总结与展望

本文从拓展空中课堂视频资源应用效能的视角出发，结合实践构建了基于空中课堂的混合式教学模式，并以高中信息技术学科为例，介绍了基于空中课堂混合式教学的实践过程，结果表明此模式能够提高学生的问题解决能力，也间接促进学生对知识的掌握情况。然而，本文提出的混合式教学模式目前只是在信息技术学科进行了实践，模式在不同学科中应用时可能需要进行适度调整，具体教学情境中内容的设计、过程的组织和技术的运用也会不尽相同。基于当前实践，我们认为基于空中课堂的混合式教学模式还可以在以下三个方面着力。

（一）扩大新型基础设施的使用，创设混合式教学环境

我国正处于数字化转型的初步阶段，信息科技的发展驱动着教育新型基础设施的建设，教育新基建以信息化为主导，聚焦信息网络、平台体系等方面。学生作为“数字原住民”，对新型基础设施的接受度更快更高，能够适应在新型基础设施环境下进行混合式学习。教师应当在基于空中课堂的混合式教学模式中扩大对新基建的使用，将虚拟空间和现实空间相结合，促进学生学习的沉浸感，在沉浸式学习环境下提升学生的问题解决能力和关键核心素养。对于新基建的使用，具体可以表现为确定课程混合式教学使用的平台，在平台上进行学习任务单的填写、教学视频等资源的上传、学习者学习过程的记录，通过虚拟现实技术进行情境创设、进行在线测试的智能评测等，扩大学生的体验感，促进学生能力的综合发展。

（二）注重混合式教学情境设计，提升学生问题解决能力

问题解决能力是中国学生发展核心素养的基础，也是21世纪学生所必备的重要技能之一。问题解决能力一般通过课堂教学培养，需要在知识产生的情境中通过与教师、同伴的互动来增强，通过将学生置身于真实的情境下，对问题分析而培养学生的问题解决能力。情境学习注重真实情境的创设，教师作为学生学习的设计者和组织者，通过创设情境化的活动，促进学习者的合作交流，在必要时给学生搭建学习支架，提供对学习的反馈与评价。在研究所构建的混合式教学模式中，结合学生的认知水平，联系实际生活，注重线下教学的问题情境设计，通过一系列的“问题链”启发学生对活动任务的思考，学习任务单作为辅助材料引导学生的课程学习过程，最终确定任务的解决方案。因此，在教师的教学实践中，将学生带入真实的问题情境是混合式教学模式的关键所在。

（三）加强混合式教学数据采集，开展个性化学习

随着信息科技的蓬勃发展，5G+VR、教育大数据、人工智能等技术走入中小学课堂，在混合式教学中融入现代新型技术有助于自适应学习的发生。此外，由于在线教学环境下学生学习痕迹的易获得性，学习分析已经被越来越多地应用于在线教学的研究和实践中。［8］基于空中课堂的混合式教学中，采集学生在线学习过程中产生的数据可以帮助教师更好地了解学生课前预习新知的情况、学习任务单的完成进度、在线测试的正确率、学生本节课的收获与不足等，也促使教师进一步反思教学，适当调整教学策略，促进自身的专业发展。未来，需要更多的平台通过采集学生的学习大数据，为学生量身定制学习内容，实现减负增效的愿景。因此，在未来的混合式教学研究和实践中，亟需更加关注线上线下数据的采集，并充分挖掘数据背后的涵义，以智慧教育理论为指导，开展差异化、个性化教学，实现因材施教。