基于OTAPAA 模式下《计算机导论》翻转课堂的教学研究与设计与实践
汪红霞 张怡文 张孟资
（安徽新华学院 信息工程学院，安徽 合肥 230088）
【摘 要】 针对《计算机导论》课程教学中存在的教学内容陈旧、教学组织形式单一、教学方法不先进等问题，在国际前沿教育理念OTAPAA 模式指导下，借助互联网和混合式教学改革，教师重新设计课程教学环节，改革教学方法，教师由知识的传授者变课堂组织者，学生由被动学习变知识的发现者，加强学生学习知识意义构建，提高了学生自主学习能力。 实践证明，这种教学模式改革对提升教学质量有一定的促进作用。
【关键词】 教学改革；OTAPAA；计算机导论；发现者；意义构建；自主学习能力
0 背景
《计算机导论》是计算机及相关专业大一新生进校以来最先接触到的第一门重要专业基础课程，其基本理论和实践技术的学习为后续开设的专业课程打好坚实的基础，对学生今后四年的本科学习有着重要的导学作用。 让学生在第一学期打好基础，能够为学生今后的学习方向提供更具全面的了解，也是培养学生计算机专业素质形成的关键，该课程在课程体系中有着重要的基础性地位。
但目前该课程存在以下问题：首先，该门课程面临着“内容庞杂+学时缩减”、学生基础层次不齐的矛盾。其次，许多人对计算机导论的理解有一些误区，误认为计算机导论的学习目的主要是引导知识的传递和引导人生的职业规划，而忽略了方法的导论、思维的导论及意识的导论[1]。 误认为计算机导论只是“狭义工具论”，所讲授的内容只是计算机学科所涉及的“浓缩版”课程简介。 这些认识误区使得学生对该门课程的认识变得枯燥、乏味，极大地影响了学生对计算机的学习兴趣和创造力。 若再加上缺乏双向性和趣味性的教学环节设计，学生学习的主动性就更难调动了。
随着信息社会的进步，对计算机专业学生使用计算机的能力要求越来越高，结合多年来的教学、实践经验和学生学习反馈意见，《计算机导论》课程在建设上应该在以培养学生良好的计算思维意思和方法为主，需要在教学内容、教学组织、教学方法、考核制度、实验模式五个方面改革着力破解。 为更好的提高教学质量和应用型人才水平， 响应我校应用型课程建设与改革的号召，借助互联网和知名院校采取的OTAPAA 教学模式 [2-3]，对《计算机导论》课程进行大胆的教学改革，收到了良好的教学效果。
《计算机导论》课程的教学改革主要从教学内容（思维导论）、教学组织（以任务导学形式）、教学方法（先学后教）、考核制度（评价与反馈）、实验模式（OTAPAA 教学模式）五个方面展开。 在《计算机导论》课程的实际教学中，以OTAPAA 模式为架构，以目标为导向，任务为依托（学习支架），建立发现式学习方式，强化知识的意义建构，从而提高自主学习能力、思维能力和学习方法等，实施教学班级授课制和分组教学制相结合的教学组织形式，将《计算机导论》建成具有示范性和推广性的教改课程。
相似模拟实验采用自制的小型平面相似模拟实验台，模型架尺寸长×宽×高分别为1600mm×200mm×1220mm，实验模型两侧及顶部设置有液压千斤顶提供压力，压力数据可以在手动液压泵的压力表上进行读取，实现顶部和两边同时加载，手动液压泵加载压力范围0～60MPa，油缸内径100mm。应力可分别施加垂直方向和水平方向，均布载荷设计为0～3.02MPa。相似模型尺寸设计长×宽×高分别为840mm×200mm×780mm，岩层倾角可根据实验要求调节。实验原理如图1所示。
1 建构主义的核心思想
针对《计算机导论》课堂教学中存在的教与学的方法单一和学生学习参与度不足等问题， 结合课程的特点，在《计算机导论》课程的设计中引入前沿教学理念OTAPAA 模型，可有效提高教学质量。
(3)教学方案的设计：结合混合式教学模式设计教学方案，将“课前预习+课堂重点讲授+辅导练习+实验演练+课后复习+过程考核”设计为一个密切相关的内容结构。
图1 邻近发展区
图2 支架起作用的原理
2 基于以学习为中心的OTAPAA 模型的教学方法
知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的（社会文化背景）情境下，借助其他人（包括教师或学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义构建的方式而获得[4]。 简言之，知识是在交互过程中产生的， 是认识主体在原有经验基础上自主建构的。 也就是说学习过程主要是学习者对知识的意义建构与学习者的发展，为促进学习者意义建构和思维发展，教师、同伴或者其他任何人提供一切形式的有效支持及帮助，统称为学习支架。 如图1 所示，这里的支架所起的作用如图2 所示。 本研究的支架是采用项目驱动形式。
2.1 OTAPAA 模型
2.2.1 课前制定学习目标，设计优秀任务单是关键
怀揣着“记录世界记录你”的初心，快手创始人宿华曾说，快手的企业文化基因是希望注意力能向阳光一般，洒向社会中的每一个角落、每一个人。快手的积极效应体现在，每位社会成员都能够在互联网络中找到自己被他人认可的社会连接。人和信息在快手这一视频社交平台上被连接起来，组成一张覆盖数以亿计用户的社会网络。这种权力分配并非通过市场赋权、行政赋权、或是通过其他因素，而是通过新媒体赋权，帮助小镇青年实现自我表达，以一套新的规则将这一影响力进行新的重组。由此可见，增强信息赋权对于县级媒体建设的重要意义。在信息赋权的同时，还需要紧密关注普通人的信息越轨和失控问题。违美违俗违德违法的内容需要分类治理，积极处置。
该模型将教学过程划分为6 个阶段， 依次是学习目标（objective）、任务驱动（task）目标准入（access control）贡献参与（participation）、评价（assessment）和目标实现（chievement）。每个阶段所表达的含义如表1 所示。 OTAPAA 教学法是以培养综合学力为目的，以研究实际问题为课程方式，着重培养学生对原理与方法的掌握。 该教学法核心主要是通过原理与方法的探索发现式学习，引导学生根据自己的需求，自主建立适合自身特点的知识框架，设计全新的探索过程，以获得自由且具有完整思考的自我体验。
本文采用均方根误差值RMSE(Root Mean Square Error)评估预测值和真实值之间的差异。记i为一问题步骤，s为学生，则 esi表示学生 s对于步骤i的答题结果的预测值，gsi表示学生s对于步骤i的答题结果的真实值。RMSE值越小，则预测值与真实值越接近，算法的分类正确率越高。
表1 OTAPAA 模型各要素的含义
2.2 基于OTAPAA 模型的《计算机导论》课程教学方法改革
2.2.2 课中以阶梯式动态任务链为一条中心线，逐步实现目标
OTAPAA 模型在教育学人认知的教学设计基础上，由宁夏医科大学杨晓岗提出。
教师控制学生进步方向制定学习目标（objective）。学习目标包括总目标和阶段目标。 课程总体要达到的目标是在了解学生的知识结构和能力水平的基础上，通过学习，让学生最终达到的某个水平。 然后将总体目标细分成一个个的单元目标，也称阶段目标。 教学活动以教学目标为导向，且始终围绕实现教学目标而进行[5]。 教学目标是一个很泛化概念， 缺乏对学生学习的指导性。为保证教学目标的顺利实现，在设计课前学习任务单时必须考虑对目标实现的控制 （access control） 即准入条件，其中任务单内容包括具体解决实际问题罗列出4 至6 个技能构成元素。 任务单具体包括学习指南、学习目标、准入条件问题清单、学习资料、测试和反思内容等。
课中是主要任务是聚焦并解决问题。 选择小组代表简述主要内容、学习注意要点及学习疑难问题；教师根据学生反馈的问题及MOOC 平台学生学习的数据分析，及时调整教学内容难点， 确定需要重点解决的问题，采用阶梯式动态任务链为中心线任务驱动的方式如图3 所示，引导学生深入探讨，并提供指导分析解答。
通过课前学习的教学设计方式，提前在课前完成了OTAPAA 模型中的贡献参与环节。 一方面学习者对照明确的课前任务单指南参与课前学习，汇报单总结主要内容帮助学习者提高总结和归纳写作能力，注意要点可以作为自己或者其他学习的学习要领；另外一方面学习者提炼出来的疑难问题和课前小测题中正确率不太高的题可以作为教师课中知识关注单调整教学重难点。
为帮助学习者达到潜在发展区能力， 我们将OTAPAA 模型引入到《计算机导论》课程的实际教学中，结合学习目标、任务驱动、目标准入、贡献参与、评价和目标实现六个教学设计环节，对《计算机导论》课程的教学改革进行探索与实践，具体体现在课前导学、课中研学、课后练学三个环节。
学习者对照课前学习任务单的要求先自行学习，通过观看MOOC 和老师发布的课程视频等教学资源，其次通过一些测试环节检测学习者课前学习完成情况。 在完成课前学习任务的过程中，遇到任何疑惑，学习者可以通过信息技术自行解决或在疑难答疑区提出问题，尝试通过与生生、师生进行多方协作解决问题，最终形成课前学习汇报单，学习汇报单包括三个部分（a）总结主要内容（b）注意要点（c）疑难问题。 这样有利于实时地了解自己的学习完成情况，保证后续“课堂翻转”环节学生是有备而来。
任务驱动（Task）将目标融入任务之中，学习者通过完成任务来实现学习目标[6]。 教 学 目 标 不 仅仅停留在记忆、理解层面更要向应用、分析、综合、创造发展。 以数据结构基础图章节为例，首先给出图并画出存储结构，这是掌握图的原理阶段，接下来给出进入存储的实现阶段， 最后给出工程实践案例如日常生活中QQ社会人物关系图，进入应用阶段。 课堂教学实行讲授、作业、活动、讨论四层灵活多变的组织形式，形成对同一个问题有多种解法的方案，拓宽了学生对问题的认识深度和思维的发展。
一般来说，需要作为称重计量的煤粉储仓，除了称重支点受力外，不允许其他外力作用在罐体上，最大限度减小管道应力对称重的影响，但该情况也只能是理想状态，实际生产中不可能满足该条件，必定会与其他设备相连接。为减小这些连接对称重的影响，该项目中采用在连接管道上加装膨胀节、软管等的软连接方式。在校秤及正常投用前，膨胀节上的保护限位螺栓必须处于释放位置，否则将影响称重。
首先，御档中的所有内容几乎都是文言文，对于未专业学习过古汉语相关课程的学生来说难度略大，所以笔者认为，可以请历史专业的老师将文言文译作白话文，并加之以档案相关的背景和人物介绍；其次，太过冗长且密集的文字会使读者失去阅读兴趣，所以文字的排版就显得十分重要，可根据读者的阅读习惯，在一个页面中呈现适量的文字；除此之外，如若再加入与文字相关的漫画或动画，让档案立体化，那么这篇微信的呈现形式就不再限于枯燥无味的文字，而变得更加喜闻乐见，这也许还会让一些对本来对扬州历史文化无感的人因此增添了好奇心，为公众号吸引到更多的用户关注。
图3 阶梯式动态任务链
2.2.3 课后练学，榜样学习为催化剂
课后实验项目操作、 线下答疑区、QQ 讨论区交流，在多元化的学习环境里，通过展示优秀作品，生生互评，教师点评，通过自我分析、评判他人的环节，给学生创造应用的氛围。
通过课前观看视频、测试，课中做题、教师叫停、分析错误、确定正确，课后师生、生生点评的课堂情境，学生反复修正偏差实现OTAPAA 中目标实现（achievement）学习者技能的各项指标均已达到标准， 掌握了该项学习技能，加固了学生意义构建。 课前、课中、课后三环节多样化的教学形式，通过同学之间的交流，更新并交换认识，学生从浅层学习向深度学习转变；课中的协作、探讨交流、评价，进一步加固了知识的意义建构；再通过课后的师生点评，加速了知识的迁移和应用，从而让学生更加喜欢，更能接受，掌握知识、掌握技能。 激发学生的学习兴趣，同时提高学生的自我学习能力。
2.3 为培养学生能力的多阶段、多形式的考核制度
为保证线下各种教学活动的开展，适应MOOC 混合式教学模式的特点，突出学习过程，本研究中采取形成性评价和期末考核评价相结合的方式[7]，具体成绩考核分布如表2 所示。
表2 成绩考核分布表
学生最终考核成绩（100 分）=过程性评价成绩（30%）+期末考试 （70%）， 其中过程性评价成绩由线上成绩和线下成绩构成。 线上成绩是学生通过MOOC 课程平台观看MOOC 视频、完成测试题等线上活动获得成绩由MOOC 平台提供数据评价； 线下成绩由课前汇总材料、 答疑区讨论、实验报告等部分构成。 形成性评价和期末成绩相结合的考核方式实现了OTAPAA 模式评价（assessment），同伴与教师分别对学习者贡献参与、指标质量进行评价。
3 总结
结合《计算机导论》课程的特点，在前沿教学理念OTAPAA 模式的指导下，从教学内容、教学组织形式、教学方法、考核制度、实验模式五个方面对课程进行了大胆的改革和尝试。 实践结果证明，改革后将传统课堂教学与在线教育及其他教育教学形式相结合的混合式教学，教师可以利用数据驱动观，享受数据时代的红利，学习脚手架，合理设计课前的内容，互联网思维充分激发学生的兴趣，教学效果也有个明显的提升。
【参考文献】
[1]汪红霞,史先桂.以计算思维为导向的大学计算机基础课程教学改革[J].科技资讯,2018,16(08):167-170.
[2]杨晓岗.过程性“反馈控制”在TBL 教学中的运用[J].海外英语,2017(19):22-23.
[3]杨晓岗.TBL 教学模式下的自主学习课堂教学[J].海外英语,2017(18):9-10.
[4]赵福君,李立娟.建构主义教学实施可行性探究[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2017(09):62-64.
[5]张怡文,李春梅,徐梅,汪红霞.互联网+背景下的精品资源共享课程建设方法探讨[J].科技视界,2018(30):96+61.
[61]汪红霞.应用型民办三本院校面向需求的计算机公共基础教学的探讨[J].科技视界,2012(28):169+165.
[7]李海燕,蔡冬梅.应用型高校财务管理专业考核方式改革模式探析[J].遵义师范学院学报,2018,20(06):131-134.
Exploration and Practice of Teaching Reform of "Computer to Introduction" Course under OTAPAA Mode
WANG Hong-xia ZHANG Yi-wen ZHANG Meng-zi
(College of Information Engineering，Anhui Xinhua University，Hefei Anhui 230088，China)
【Abstract】 In view of the obsolete teaching content,single teaching organization form and unscientific teaching method in the course of "Computer to Introduction",under the guidance of the international frontier education concept ATATAA mode,the teacher redesigned the course teaching link with the help of the Internet and mixed teaching reform.Reforming the teaching method,the teacher is changed from the instructor of the knowledge to the class organizer,the student is changed from the passive learning to the knowledge discoverer,and the student's learning knowledge meaning is strengthened to improve the students' self-learning ability.Practice has proved that this reform of teaching mode has a certain role in promoting the quality of teaching.
【Key words】 Teaching reform;OTAPAA;Computer to introduction;Discoverer;Meaning construction;Independent learning ability
中图分类号： G434
文献标识码： A
文章编号： 2095-2457（2019）31-0056-003
DOI： 10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.31.024
※基金项目： 安徽省重大教学研究项目 (2017jyxm0524;2018jyxm1449)； 安徽新华学院校级质量工程项目(2017jpkcx03)；安徽新华学院校级质量工程品牌专业培育项目（2018ppzyx03）。
作者简介： 汪红霞（1979—），女，汉族，安徽合肥人，硕士，副教授，研究方向：无线网络。
标签：教学改革论文; OTAPAA论文; 计算机导论论文; 发现者论文; 意义构建论文; 自主学习能力论文; 安徽新华学院信息工程学院论文;