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    2018年第二期(教改报告)
    发布日期:2019/4/30

    1. 基于声学分析技术的日语语音可视化教学研究
    2. 翻译档案袋在大学英语翻译能力培养中的行动研究
    3. 《中国英语能力等级量表》的颁发实施对本科生学术英语口语实践平台UGSIC建设的启示
    4. 基于“对分课堂”教学模式的微生物学课程教学改革
    5. 植物转基因技术翻转课堂的教学设计、实施与评价
    6. 基础物理实验预习报告的改革与成效分析
    7. 基于沉浸式教学方法的数据分析类课程实践
    8. 支持混合式教学的基于思维导图的在线导学系统

    基于声学分析技术的日语语音可视化教学研究

    复旦大学 外国语言文学学院 刘佳琦

    一、   日语语音教学研究的现状与发展趋势

    在日语教学领域中,语音教学作为后起之秀越来越受到学习者和教学者的重视。与之相关的语音教学研究也成为了相关领域关注的焦点(劉佳琦20122014)。近年来,日语语音教学法和教学模式等的研究发展迅猛。从原始的单纯模仿跟读,发展到如今:(1)基于工作记忆模型提出的影子跟读(shadowing(玉井健2005、户田贵子劉佳琦2007)(2)网络声调词典Online Japanese Accent DictionaryOJAD的研发与应用(峯松信明等2012)(3)大规模开放型网络教学资源MOOCs edXwaseda Japanese Pronunciation for Communication(JPC)课程的上线与应用(户田贵子2016)

    但通过(劉佳琦20122014)的语音教学现状调查,也发现了诸多的问题,比如教学时间较短,语音教材匮乏,教师对语音教学缺乏信心等。教师的语音教学和发音指导大多处在“发现错误,及时纠正”的水平,极少有计划地开展系统性的发音指导和训练。大多教师和学生表示“与词汇及语法相比,语音特征看不见、摸不着,很难把握”。由此可见,语音教学之所以难以开展,很大程度上源于其抽象性。因此在科学的方法和思路下,合理、有效地开展日语语音教学,便成为了当今日语教育研究领域的当务之急。

    二、   语音可视化教学的思路—听觉信息和视觉信息的交互关系

    心理学家Harry McGurk & John MacDonald早在1976年就发现人类在感知语音时,视觉信息和听觉信息之间会互相影响,这被称为McGurk Effect。人们在看到“ga”嘴型的同时,听到“ba的声音,然而最后的感知结果却是“da”McGurk & MacDonald 1976。之后,学者们基于McGurk Effect的发现,开展了一系列心理语言学和神经语言学实验。Meltzoff & Kuhl1994总结道:多感官信号会影响人脑对语音的感知。当听觉信号和视觉信号不一致时,人脑会自动合成出跨两种信号之间的结果。然而当听觉信号和视觉信号一致时,人脑听觉和视觉功能区处理的语音信号将融合在一起,放大语音刺激,从而促进语音的感知和产出。这一结果给予语言习得和教学一定的启示。我们在语音教学和习得的过程中,运用听觉信号和视觉信号的交互关系,可以使单凭感知难以揭示的语音隐性特征呈现表征化,从而提高语音教学效率和学习者的发音习得意识,增强学习者的发音自我监控及反馈能力。

    在国内外语语音可视化教学研究领域,相关研究成果有,庄木齐,卜友红(2011)的BetterAccent Tutor与英语的超音段音位可视化教学研究、刘海霞(2012)的可视化语音软件对二语及多语塞音音征VOT习得促进作用的实验研究、刘晓斌等(2013)的基于语音可视化的英语模仿朗读教学实验研究等。这些研究从不同角度验证了语音可视化对二语语音习得和教学的促进作用。刘佳琦(2018b)提出语用实验语音学的思路和方法来解决日语语音教学中的问题。除此之外,日本学者在语音可视化教学研究方面主要有以下成果和实践:(1)可视化呈现日语节律和音高重音的“プロソディーグラフ(prosody graph(串田真知子1995、河野俊之等2004);(2)简化描绘音高曲线来实现语音可视化的“ピッチカーブ(pitch curve)”(中川千惠子2001、中川千惠子等2009)。但这两种可视化教学法也受到来自不同角度的质疑,首先它们无法涵盖音段层面语音特征的教学,其次庞大的信息量会造成过大的压力,再次非母语者教师很难通过自省的方式绘制语图,来实现语音可视化教学。刘佳琦(2018a)在此基础上提出了利用声学分析技术开展混合课程设计的可能性。基于以上的归纳分析,笔者探索并尝试了将声学分析技术应用于外语语音教学。教学者和学习者可以通过观察、比较语音的声学参数、听辨合成语音素材,实现语音可视化教学。

    三、    声学分析技术在日语超音段音位可视化教学中的应用

    最近,随着电脑技术的发展,语音分析变得越来越简单便捷。我们可以方便地在网络上下载到语音分析软件,比如PraatAuditionWaveSurfer等。学习者可以使用此类软件将自己的语音参数和母语者进行比较,在视觉上直观地了解两者的差异,发现问题并及时纠正。本文中主要利用声学语音学的方法和思路,探索日语语音教学的新路径。本论文中运用语音分析软件Praat 6.0,来提取语音的音长,音高,音强等声学参数,再通过观察、比较、合成可视化语音材料进行教学。Praat 6.0是目前世界上使用最广泛的声学分析软件。的特征如下:

    (1)可以用来提取并分析共振峰、时长、频率、音压、音强、振幅等声学参数。

    (2)可以输入参数进行语音合成。

    (3)可以与统计分析软件连动,无需数据的搬运和转换。

    (4)可以设计、编写并运行脚本,同时处理多个数据,完成自动运算。

    (5)可以制作脚本,进行感知实验,并自动完成正误率和反应时长的运算。

    本论文以日语超音段层面的语音特征(节律、音高重音及语调)为例,进行探讨(表1)。笔者在阐明中介语语音习得研究成果的基础上,探讨声学分析技术在外语语音可视化教学中的应用。

    1 日语超音段层面的语音特征与主要相关声学参数

    四、   语音可视化教学的可行性

    2011年起,复旦大学日文系“日语语音学”课程中利用声学分析技术,积极导入语音可视化教学。经过6年的教学实践,先后有120名复旦大学本科生选修该课程。课程结束后,教学者针对选修者开展了课程反馈问卷调查。调查结果如下:

    通过该课程的学习,100%的学生表示掌握了语音分析软件应用和语音学知识,并能够理解语音可视化学习的方法;84%的学生表示掌握了语音学习方法;74%的学生表示掌握了发音方法;68%的学生表示掌握了正确的发音。关于语音可视化教学的一部分具体意见如下:

    (1) 本课程的那些方面对你的日语发音有帮助?请举例。

     (2)通过本课程学习,你了解了哪些练习发音和听辨的方法?你觉得哪种方法对你最有效?你会继续实践下去吗?

    3)在课程中,哪个内容或哪节课给你留下的印象最深?为什么?

     (4) 你对语音可视化教学的意见和建议。

     

    基于问卷调查的结果,我们有理由认为利用声学分析技术实现语音可视化教学具有一定的可行性。大多数学习者认为可视化教学有益于语音学习,并愿意继续实践。可视化的教学方法为学习者提供了从视觉角度观察、比较语音细节的机会,使得学习者能更好地把握外语的语音特征。但也有少数意见认为计算机操作过程有些繁琐,在接受度上学习者之间存在一定差异。这也提醒教学者,在教学中必须充分理解学习者之间的个人差异,有的放矢地开展语音可视化教学。

    五、   结语

    本论文首先梳理了国内外日语语音习得与教学的研究成果及发展趋势,并阐明了听觉信息与视觉信息的交互作用及其在外语语音教学中的应用价值。其次,笔者论述了声学分析技术在日语的超音段音位(节律、音高重音、语调)应用及教学方法。我们可以观察音长、音高频率和音强等参数,实现语音可视化。我们也可以改变时长或基频等声学参数,制作不同音高重音和语调类型的合成语音开展辨别和同定感知训练。最后,作者在论文中介绍了语音可视化教学的实践经验以及学习者的问卷调查结果,分析了可视化教学的可行性。

    当然,笔者并不反对教学者在教学中利用主观感知来判定和纠正学习者的语音。与实验语音学的方法相比,这种感知判定方法更便捷实用。但是主观感知方法有一定的局限性,非母语教学者及学习者对自身的感知判定基准缺乏信心。而通过声学软件测量所得到的语音细节为我们的语音习得和教学提供了新的方法论上的可能性。因此笔者认为理想的解决方案应该是,结合实验语音学和主观感知两种方法,取长补短,更合理地解决语音教学中的实际问题。

          另外,笔者认为要更深层次地开展外语语音教学研究,还需要关注以下两个方面的问题。(1)从人脑的认知层面出发,我们可以通过功能核磁共振(fMRI)和脑波仪等实验手段,研究语音感知和产出的机制及其交互作用。(2)从语言的语用层面出发,我们必须认识到语音教学的目标就是为语言交际服务。为了实现这个目标,我们还需要开展一系列的语音感知和产出实验,研究语音在语言交际活动中的功能和意义。

    参考文献:

    庄木,卜友2011 BetterAccent Tutor与超音段音位可化教学研究[J]. 语电化教学(3.

    斌,林文衡,张维,洪晓丽2013)基于音可化的英模仿朗教学实验研究[J].程与教学(4.

    刘海霞(2012)可对语音教学的促作用的实验研究[J]. 化教育研究(6.

    刘佳琦(2018a语语音教学的践及展望理、方法与成果[G]. 高等日教育1)北京:外教学与研究出版社.

    刘佳琦(2018b音段的可化教学研究—基于中介实验语音学方法[J]. 与研究4.

    玉井健(2005)リスニング指導法としてのシャドーイングの効果に関する研究[M]. 東京:風間書房.

    戸田貴子(2016MOOCsMassive Open Online Course)による日本語発音講座発音の意識化を促す工夫と試み[J]. 早稲田日本語教育学(21.

    戸田貴子,劉佳琦(2007)シャドーイングコース開設に向けての基礎研究[J]. 日本語教育方法研究会誌(14-1.

    中川千恵子(2001)「発音」クラスにおけるプロソディー指導—ピッチカーブを利用した指導法の実践[J]. 講座日本語教育(37.

    中川千恵子,中村則子,許舜貞(2009)さらに進んだスピーチプレゼンのための日本語発音練習帳[M]. 東京:ひつじ書房.

    串田真知子,城生佰太郎,築地伸美,松崎寛,劉銘傑(1995)自然な日本語音声への効果的なアプローチ:プロソディーグラフ―中国人学習者のための音声教育教材の開発[J]. 日本語教育(86.

    河野俊之,串田真知子,築地伸美,松崎寛(2004110分の発音指導[M]. くろしお出版.

    劉佳琦(2012)日本語の動詞アクセントの習得[M].東京:早稲田大学出版部.

    劉佳琦(2014)中国における日本語音声教育の現状と課題[J]. 早稲田日本語教育学(16.

    McGurk, H., & MacDonald, J. (1976) Hearing lips and seeing voices[J]. Nature(264).

    Meltzoff, A. N., & Kuhl, P. K. (1994) Faces and speech: Intermodal processing of biologically relevant signals in infants and adults [G]. In D. J. Lewkowitz & R. Lickliter (eds.), The Development of Intersensory Perception: Comparative Perspectives. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum.

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    翻译档案袋在大学英语翻译能力培养中的行动研究

    复旦大学 外国语言文学学院 孙东云

    一、    项目背景

    英语笔译是一门复旦大学面向非英语专业大学生开设的选修课,一直深受学生欢迎。在本项目实施期间,选修笔者的英语笔译课程的人数为126。英语笔译是一门实践性很强的课程,既需要学习者有高超的双语能力,也需要在经验丰富的教师的指导下进行大量的翻译实践,才能将所学到的翻译理论和翻译技巧自觉应用在翻译实践中,提高双语能力、跨文化能力和审美水平。然而英语笔译是一门学分两分的选修课,教师既要讲解翻译理论和翻译技巧,又要带领学生进行大量操练,每周两节课时难免捉襟见肘。于是学习者不免眼高手低,对翻译有了一定了解,但缺乏第一手实践的感悟。为了弥补英语笔译课时的不足,将课堂教学和课外实践有机结合起来,培养学生的自主学习能力,本研究设计了翻译教学电子档案袋,并在英语笔译的课程教学中进行了试点和贯彻。

    档案袋是指是学生作品的有意收集,也反映学生在特定领域的努力、进步和成就。它必须包括内容选择、过程中的学生参与、选择的指南、评分的标准以及学生自我反省的证据(黄光扬,2003:50)。档案袋可以分为过程档案袋和成果档案袋(刘河燕,200431)。过程型档案袋主要收集学生在不同时期展示的所有材料,以揭示学生的成长轨迹。成果型档案袋主要收集学生的代表性优秀作品,反映他们的最佳能力。二者有机结合构成了本项目的“翻译电子档案袋”。本项目要为每个学生单独建立网络或本地文件夹作为电子档案袋,收录学生在翻译学习过程中的课程作品、评估、自主学习作品、反思与规划、同伴与教师反馈以及代表翻译能力的实证材料(翻译竞赛获奖、翻译资格证书)等。

    档案袋在教学中的功能主要体现在三个方面:1)对学生取得的进步给予真实且连续的评价, 是对学习过程的综合性评价;2)给予了学习者主动掌握自己学习的机会,对学习有了“所有权”;3)作为诊断工具,为学生技能的培养提供了记录,帮助学生逐渐成为独立自主的学习者(李晓东、张虹、曹红晖,2013:83)。随着计算机技术和互联网的进步,采用电子化的方式进行开展档案袋教学法,即电子档案袋。

    翻译是一门实践性很强的课程,需要学生进行大量的第一手实践才能够切实基本的翻译技巧,因此本研究在英语笔译课程教学中通过建立电子档案袋,作为本课程教学改革的尝试。

    二、     翻译教学电子档案袋的设计

    表一  翻译教学电子档案袋的构成及预期功能

    电子档案袋的组成部分

    预期功能

    过程型档案袋

    形成性评估

    作业

    反馈; 语料库建设。

    老师批改

    教师评估

    同伴批改

    同伴评估

    自主学习

     

    学习者日记

    反思

    小组演示的视频和报告

    同伴学习

    翻译能力自评表

    自我评估

    成果型档案袋

    档案

    期末考试试卷

    终结性评估

    课程论文

    终结性评估

    自主学习

    自主翻译练习

    额外练习

    翻译竞赛证书

    第三方评估

    翻译资格证书

    预计这一以学习者为中心的电子档案袋将通过纳入以下技术模块来提高学习效率:

    l  学习者语料库。

    学习者语料库可以为单语料库。将教师批改的学生作业收集起来,按照一定的格式存放,并使用语料库专用工具进行检索处理,即可构成学习者语料库。项目要求学生以电子方式提交翻译作业,为语料库建设提供了便利。鉴于汉译英的学习者翻译错误较为代表性且比较集中,本项目将学生提交的汉译英作业和课外作业搜集起来,保存为纯文本格式,利用语料库工具AntConc进行检索,构建了近5万词的单语学习者语料库。该语料库对汉译英翻译作业讲评颇为有用,尤其适合反映学习者普遍的共性问题。

    l  在线词典和语料库。

    笔者一贯要求学生通过使用各种在线资源,包括双语词典、平行语料库、平行文本和其他搜索引擎技能,仔细研究术语和措辞。例如,笔者在翻译教学中加入了单语汉语语料库BCC,要求学生检索关于词语搭配、术语历时变化和选词策略。学习者需要借助在线词典和语料库仔细研究原文中的每一个单词,见微知著。每份作业均要求附上学习者日记,详细解释利用在线资源进行研究的过程。部分同学的学习者日记摘录如下:

    图一  翻译学习者日记示例

    三、    翻译教学中电子档案袋的课堂设计

    (一)翻译电子档案袋项目实施的技术工具

    本课程的项目实施主要利用了以下现成工具:

    1.  使用elearning课程网站的投递箱功能,该功能可以实现针对全班同学共享文件或对学生一对一共享文件;

    2.  针对学生逐一在教师电脑或移动硬盘里建立一对一文件夹,存储作业、评语、视频等,所有材料并不断更新;

    3.  利用移动硬盘存储学生微项目汇报presentation的视频,并上传至视频分享网站;

    4. 将往届学生的翻译作业电子化,结合后续试点班学生作业制作成学习者语料库。

     经过搜集整理,建立了翻译学习者电子档案袋,主要包括基于学生个人的项目文件夹和基于小组的项目材料文件夹,并通过移动存储进行共享,如下截图所示:

    图二  翻译学习者电子档案袋截图

    图三  翻译学习者单语语料库检索示例

    (二)实施过程和行动研究

    已经在五个平行班中的两个进行了试点教学,共计50名同学参加了翻译电子档案袋试点学习,每个学期的实施工作分以下三个阶段进行:

    l  筹备阶段:

    筹备阶段的主要工作是对新选课的同学进行培训,让他们熟悉电子档案袋的设计以及评分政策、课程目标以及自我评估原则。学生可以对自己的翻译水平进行评估,以便在项目推进后进行比较。

    l  学习阶段:

    本课程的翻译教学从基本的翻译入门(第1单元)开始,然后是从单词到文本逐级讲授翻译技能(第2 - 6单元),随后是每种文本类型的翻译策略(7 - 14单元),中间穿插两个翻译小项目演示。 不是以教师为中心的课堂教学方式,每堂课都围绕着讨论从真实世界的材料中获取的语言数据,这些数据由教师进行调整,但最好由学生主导,他们应该利用所有可用的技术和工具进行研究、反思和修改。 一个典型的教学单元的设计见下图:

    图四  翻译教学电子档案袋的课堂教学设计

    本课题鼓励学习者积极参与到电子档案袋的建设中来,本着建构主义的教学原则,让学习者在做中学,采取强调技能、鼓励参与、注重学习、建立参考、促进卓越、提供更多反馈、促进参与和教导责任的评价形式。

    l  评测阶段:

    快到学期结束时,在学生完成所有必要的学习任务后,进行期末考试,并提交所有的个人翻译能力证明材料,根据期末试卷分数和平时的翻译实践表现,进行综合评价。参加翻译竞赛获奖或在媒体上发表译文者可以酌情获得额外加分。

    (三)实施成效分析

    经过两个学期的英语笔译课程教学实践,笔者认为翻译学习者电子档案袋总体上取得了令人满意的效果,获得了学习者的普遍好评。总体上说,同学们不仅提高了语言能力和翻译技巧,而且通过文本分析和网络搜索和语料库检索等技巧的学习,培养了求真务实的翻译态度,这一能力同样适用于其他学科的学习。

    经过访谈和调查,绝大多数同学对翻译学习者电子档案袋的使用和课程教学效果予以了积极评价。

    (四)实施过程中的困难和解决方法

    1.  作业要求的完成情况。

    翻译学习者电子档案袋着眼于充分发挥学生的主观能动性,提高学生的自主学习能力,以补充课堂教学时间的不足。但满足电子档案袋的建设要求,这也需要学生予以积极配合,在学习者日记、小组报告和补充翻译练习方面投入额外的精力和时间。从实际实施效果来看,同学们对小组报告表现出了浓厚的兴趣,通过自选题目进行理论思考,搜集大量翻译例证,进行分组讨论并在课堂上展示,表现较为出色。

    2.  暴露出的问题和解决方法

    在学习者日记的撰写方面,实施效果差强人意。根据电子档案袋的建设设想,教师要求学习者在每次上交翻译作业时,除了提交译文,还须提交不少于200字的语料库或搜索引擎检索心得体会并附上网页截图。有的同学在学习者日记的撰写方面非常认真,每次作业配有的心得体会不少于300字,而有的同学则比较敷衍,寥寥数语。经过私下里单独交流,笔者认识到这一差异源于部分学习者对学习者日记的认识有所偏差,认为翻译练习最重要的是译文质量,而认为撰写心得体会较为繁琐且不了解其用意。经过交流,大多数学习者认识到,学习者日记是促进反思、提高学习能力的良好举措,因而在之后提交作业时,心得体会整体上有所改善。

    行动研究中发现的另一问题并作出改进的是评价方式。根据项目设想,教师评价和同伴评价相结合,才是翻译电子档案袋可以发挥的长处。在实施过程中,同伴互评的质量参差不齐,主要差异体现在翻译经验、语言水平和责任心三个方面。对于微项目口头汇报,有的同学过于看重纠正报告人英语口语发音而忽视项目报告内容深度及广度;对于书面翻译练习,有的同学本着一团和气的原则,批改轻描淡写,没有注意到许多明显的错误;有的同学批改评价较为随意,如并未认真查证术语和习惯用语就直接按照个人喜好动手修改,导致虽然批改之处不少,但质量不高。经过笔者的课堂点评并大力推广“小心求证”、“大胆思辨”的原则和网络查询策略,上述诸现象有了明显改善。

    第三个需要后续改进的问题是电子档案袋的档案部分。一方面,部分学习者主动提交了自己利用课余时间进行的自主翻译练习,既有因个人兴趣而自选的翻译练习材料,也有应他人委托而做的翻译实践素材,效果较好;另一方面,在翻译考试资格证书、获奖证书和发表译文方面尚未取得突破,未有同学因此获得额外的奖励性加分。复旦大学的本科生整体来说双语水平和文化素养均较为突出,选修笔者课程的不乏出类拔萃的优秀同学,但由于同学们忙于专业课、实习、课外实践和学生活动等,而英语笔译课程所占的学分有限,因此尽管笔者向同学们推荐了数个翻译竞赛和资格考试信息,也有同学主动咨询并请求指导,但在这方面最终没有取得突破。笔者期望在今后的项目实施中发现有志于翻译的优秀苗子,通过本课程的学习可以在译文发表和翻译竞赛中取得一定的成绩。

    四、    结论

    笔者发现,要取得良好的效果,无论是教师还是学生,都需要付出额外的心血和努力。当然,这也证实了本项目研究之初的设想,即电子档案袋有利于实践以学生为中心的教学理念。将学生的每一份作业,每一份汇报点点滴滴的心得体会,小组合作的研究心得,这些都记录在电子档案袋里,让老师和学生共享,学生因此可以直观地把握自己学习的进步,看到自己的努力和不足,因而增强自主学习意识。

    经过一年多的教学实践,本项目取得了一定的成功。笔者期望在今后的教学实践中不断加以改进和优化,使之更具可行性和趣味性,帮助学习者培养良好的自主学习能力和实践动手能力。

    参考文献

    李晓东, 张虹, 曹红晖. 云环境下基于电子学档的英语口语教学模式研究[J]. 电化教育研究, 2013, 34(7): 82-86.

    黄光扬. 正确认识和科学使用档案袋评价方法[J]. 课程. 教材. 教法, 2003, 2: 50-55.

    刘河燕. 档案袋评定——质性课程评价的典范[J]. 内蒙古师范大学学报: 教育科学版, 2004, 17(8): 31-34.

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    《中国英语能力等级量表》的颁发实施对本科生学术英语口语实践平台UGSIC建设的启示

    复旦大学 外国语言文学学院 彭华

    一、项目背景

    英语长期以来一直作为日常交往的国际通用语,但是目前,英语也日益成为学术领域的国际通用语。为了扩大学术影响,引领学术研究,越来越多的学者除了使用英文在同行评审的学术期刊上发表论文、出版学术专著以外,也开始积极参加以英语为工作语言的国际学术会议。国际学术会议发言逐渐成为一种重要的学术体裁,对学术英语教学人员和学术英语学习者提出了更高的挑战。

    为了应对这种挑战,从国家层面,《中国英语能力等级量表》(GF0018-2018)已于2018212日发布,从61日起实施。该量表中明确规定了各个等级的指标,详细描述了各等级的学习者能力特征,是英语教学、测评及其它相关领域的重要参考。该量表中三处明确提到“学术会议”,包括 “能听懂与自己专业相关的学术会议发言或学术辩论,评判其中的主要观点”(见表22-理解口头论述),属于7级;“能在本领域的国际学术会议上详细介绍自己的研究并回答问题,表达连贯,有逻辑。”(见表34-口头说明),属于9级;“我能撰写学术会议发言稿。”(见表83-书面表达能力自我评价量表),属于8级。上述规定一方面表明与学术会议发言相关的能力属于高级学习者和使用者所具有的熟练阶段的能力,另一方面也表明学术会议相关联的能力不仅包括口语能力,也包括写作能力。

    复旦大学作为国家双一流大学,拥有一流的本科生群体,这是全国其他众多高校无法比拟的优质资源,因此在如何提升本科生专业素养,拓展国际视野方面应该走在全国高校的前列,起到引领作用。鉴于英语作为国际学术通用语的强大地位,更应该从本科生阶段就着力均衡提升学生的学术发表和学术发言能力。从全国来看,学术英语学习者的群体是非常庞大的,这些学生“学以致用”的需求也是相当急迫的。从学术写作体裁来看,国内外各大期刊无疑为学生提供了广阔的实践舞台,但是针对本科生的学术口语沟通平台十分有限。除了个别本科生参加院系组会以外,只有每年举办一次的上海大学生国际论坛向本科生提供用英语展示自己学术研究的机会,但是因为会议名额有限,众多本科生急需一个更大的展示平台,一方面学习和实践学术英语口头沟通技巧,更为重要的是加强专业实践,整体提高专业素养,为日后在国外大学交流深造、在国际学术舞台上展示学术成果,与同行交流合作做好准备。

    在此背景下,笔者创建了以提升本科生学术口语沟通能力为核心目标的UGSIC平台,即本科生模拟国际会议(Undergraduate Simulated International Conference,简称UGSIC),来打通学术英语课堂、专业实践和国际学术交流的通道,切实提高本科生学术英语口头交流能力,培养更多符合国家战略需要的人才。同时也希望通过该项目,探索出一条有效提升本科生学术口语沟通能力的路径,为广大学术英语教师提供一些教学建议。

    二、 项目的具体实施方法与过程

    本项目紧密依托《国际学术交流》(ENGL110060)进行。该项目的具体实施方法分成三步(如图1所示):首先,学生在会议主题下确认发言主题,加入不同的主题小组,然后选取会议主席。会议主席将负责会议的具体实施过程;在第二阶段,每位学生完成会议发言初稿和PPT。每组的会议主席还要准备开幕致词、主持词和闭幕致辞等;第三阶段,观摩和实战相结合,完成模拟会议的各项准备工作并启动会议。

    图 2 UGSIC流程简图


      模拟国际会议发言完全参照正式会议流程,有论文宣读环节,有专业人士和同辈提问环节,同时严格按照会议的流程,准备会议的各种文件,比如提交会议摘要,制作会议手册等。如图2所示,UGSIC不仅考察学术口语沟通技能,也涉及学术发言稿的撰写。在撰写过程中也势必涉及专业课程和专业英语,因此该平台有效帮助学生提高学术英语的综合能力,同时也契合了新颁布的《中国英语能力等级量表》有关学术会议发言的规定。

    2 UGSIC平台

    不同于大多数学术英语课程中学生展示单元仅作为考评方式的设计,UGSIC的各个环节都与整门课程单元设置紧密结合,比如会议论文摘要及发言稿的撰写,主持和问答环节的应对策略、PPT的制作和展示技巧等,学生在本门课程的学习过程中,边学边实践,做中学,学中做,通过利用各种资源(如图3所示),将所学知识和具体技能相结合,提高学习成效。

    3 UGSIC资源 

    三、 项目的主要成效与价值

    本项目所依托的《国际学术交流》课程自2015年开始每年只在春季学期面向本科生开设,故本实践报告均基于2015-2017三个春季学期本科生的数据,不包括本课程硕博生的数据。

    UGSIC平台自2015年春季学期创建,目前共举办面向本科生的班级范围内的模拟国际会议六场,收集了几万字的文本和十多小时的视音频资料。为了了解学生对于《国际学术交流》课程,尤其是对平台设计的意见和建议,以及学习成效等信息,笔者在2016年春季和2017年春季本科生班级中进行了两轮问卷调查,然后根据学生的反馈意见优化下一轮实践平台的设计。参与问卷调查的本科生(见表1)共24名,男生比例为42%,女生比例为58%,其中来自人文社科专业的学生共有11名,占46%,远远超过理工科(共7名,占29%)或是生命/医科的学生(共6名,占25%)。在这些学生中,仅有7位学生修读本门课程之前曾经在学术场合使用英语进行交流,不足总数的三分之一。因此UGSIC的确为本科生提供了一个培养学术发言能力的实践平台。 

    学期

    性别

    专业大类

    总数

    人文/

    社科

    理工科

    生命/

    医科

    2016春季本生

    6

    11

    9

    4

    4

    17(71%)

    2017春季本生

    4

    3

    2

    3

    2

    7(29%)

    总数

    10 42%

    14

    58%

    11

    46%

    7

    29%

    6

    25%

     

    1 参与问卷调查的本科生构成

    调查问卷涵盖课程和实践平台的诸多方面,其中与UGSIC平台相关的题目共三类:第一,有关UGSIC的总体设计框架的满意度;第二,有关UGSIC的选题;第三,有关参加UGSIC发言的成效。 有关UGSIC的总体设计框架的满意度平均分为9.31分(满分10分),表明学生对于模拟国际会议总体持积极肯定的态度。关于UGSIC的选题,为了确保模拟国际会议的真实性,会议题目往往来自真实的国际会议。根据问卷调查结果(见表2),2017年春季学生满意度高于2016年度,但是因为受访学生人数有限,无法探究导致满意度差异的具体原因,这有待进一步的研究。

     

    题目

    来源

    话题满意度得分

    2016

    春季题目

    A Global Perspective on Ageing Societies

    U21[1]

    8.75

    Traditional Chinese Medicine and Its Culture

    U21[2]

    2017

    春季题目

    Zero Carbon, Zero Poverty

    第三届上海大学生国际论坛[3]

    9.3

    2 话题满意度调查结果

    2017年春季,问卷调查中增设有关参加UGSIC平台实践的成效问题。根据问卷调查结果,受访学生无一例外认为通过参与平台实践,掌握了学术交流的一些知识和技能,超过一半的学生认为学会了如何应对嘉宾提问。2016年春季班和2017年春季班共有三位同学参加了上海大学生国际论坛的发言,其中一位获得了论文奖,另有一位同学将论文发表在美国专业期刊上,并且获得所在学院的优秀论文奖。由此看来,该平台实践的确取得了一定的成效。从该项目依托的课程来看,校内本科生评教结果为平均分4.78分,约等于百分制的96分。因为课程设计与实践平台环环相扣,紧密相关,这也说明学生对于平台整体设计的认可。

    四、    该项目的未来发展思路

    该项目的未来发展思路主要包括以下三方面:首先,UGSIC依托课程已经初步形成了常规模式,但是需要不断创新,根据新颁布的《中国英语能力等级量表》中的相关规定,进一步优化设计,提高成效。其二,目前国内英语口语语料库往往是四六级口语考试或是课堂师生互动,学术类口语语料库十分缺乏。如果有专业人士参与设计和经费支持,可以建立包括UGSIC学习者语料在内的中国学习者学术英语口语语料库,弥补相关领域空白。最后,笔者将在现有的研究成果基础上,继续深挖细掘,教研结合,在学习者学术发言领域进行进一步探索。

    本研究受到北京外国语大学中国外语与教育研究中心第九批中国外语教育基金资助,为“中国外语教育基金项目(ZGWYJYJJ2018B30)--- 基于《中国英语能力等级量表》对双一流高校学生英语学术发言能力的测评研究” 课题的阶段性成果。

    [1] http://www.universitas21.com/article/students/details/4/undergraduate-research-conference

     [2]http://www.universitas21.com/article/students/details/7/u21-summer-school

     [3]http://www.ceapa.cn/d.asp?id=255 

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    基于“对分课堂”教学模式的微生物学课程教学改革

    复旦大学 生命科学学院 刘明秋 全哲学 丁晓明

    一、项目的背景

    微生物学课程也是我国高等院校生物类专业必开的一门重要基础课或专业基础课,我院微生物课程安排在大学三年级第一个学期,这时学生已经具有《植物学》、《动物学》、《普通化学》、《生物化学》等专业课程基础,正好进入运用基础知识进行专业性课程学习和深度思考的关键时期,教师如何教、学生如何学,对学生的成长非常重要。

    但是目前的大学课堂,低头族、手机控有增无减,教师“一言堂”尚占主导,学生亦满足于“被听课”,对科学探索兴趣索然,课堂教学效果差。主要原因是学生缺乏学习兴趣,学习意愿太低,其背后是我们现有教学模式的问题。

    近几年,慕课、翻转课堂、微课、探究式教学、问题引导式教学等课堂教学模式快速发展,在各门各类学科中尝试应用,微生物学一线教师也进行了多种尝试[1-5],但尚未形成有共性可借鉴性教学模式,其原因在于这些教学模式缺乏理论支持和操作性指导,在教学实践中还有其局限性。微生物学课堂还存在不少问题。

    因此,本项目拟采用我国原创的对分课堂[6],解决新形势、新要求下,教师“如何教”才能促进学生“有效学”的问题,改变现在教学中学生被动学习的状况。

    二、项目的具体实施方法与过程

    三个平行班统一采用对分课堂教学模式,修改教学大纲,明确对分课堂第二阶段内化吸收的作业细节,指导学生完成课后作业,记为平时成绩(50%)。

    (一)依据“精讲留白”的原则,优化每章节教学内容

    1. 针对每一章节的内容,每位老师先根据自己的理解构建出知识框架,重点和难点,整理出对重点/难点的补充资料,以PPTword文档形式存档;

    2. 三位老师分别汇报自己对某一章节整理的授课内容,然后共同讨论决定这一章节应该在课堂上讲授给学生的内容;

    (二)通过调研、座谈形式进行学情分析,建设适合学生的作业内容和形式

    1. 以读书笔记和“亮、考、帮”的形式布置课后作业,教师通过讨论前对作业的批改,发现教学中的共性问题,对学生提出的前沿和创新型问题做到心中有数或准备相应材料;

    2. 以问卷的形式调研学生完成作业的时间、完成作业过程中的困惑,估算学习负担,并在此基础上调整作业要求,以达成学生喜爱的有效的作业形式。

    3. 借鉴对分课堂教学中其他课程的作业形式,给学生提供优秀作业样本,学生自由选择作业形式。

    4. 关于作业内容,理想的情况是学生根据自己原有的知识和课堂收获,通过课后独立学习后,写出学习总结(读书笔记),并提炼出最大的收获(亮闪闪)、已经掌握了的重点/难点(考考你)、提出自己的疑惑(帮帮我)。开始阶段,学生可能不会提问题,这时需要老师提出一些示范性问题或给予必要的引导,具体给出哪些问题,则是需要团队教师仔细研究的内容。比如,问题可以涵盖基本概念,也可以涉及前沿进展,还可以是基本原理在具体研究中的应用,等等。

    (三)整理对分课堂微生物学讲义,拟筹备出版适合对分课堂的教材,简称“对分教材”[7]

    1. 教师课前准备每一章节的讲义,由概要和材料2部分组成,团队教师利用假期时间准备,定稿,课上发给学生。

    2. 每周课程结束后,教师根据学习情况及学生课堂讨论的内容,确认概要内容,或予以补充、修改,对材料部分也同样处理。

    3. 学期末对所有讲义材料进行统稿、修订,课程讲义基本成型,进行后续完善工作。

    三、 项目的主要的成效与价值

    课程结束后通过问卷星的调查。本次问卷采用矩阵式问题,共设置关联问题10对,单独选择题7个,自由填空题3个,主观回答题1个。关联问题如:“本门课程试图通过教师讲授,帮助学生熟悉章节内容,克服重点、难点,为课后学习及读书笔记奠定基础。你是否认同这个目标?这个目标是否达到?”括号内数字是该选项的赋值。

         很不认同(1)  不很认同(2) 保持中立(3) 比较认同(4) 非常认同(5

          基本没有(1 达到较少(2) 保持中立(3) 达到不少(4  基本达到(5

    问卷中问题包括:教材选择、授课情况、课后作业、课堂讨论、考核评价、对该课堂整体评价、对自己学习效果满意度、可否推广到其他课程、是否需要资深教师、是否需要考勤、同等条件下你是否还会选择对分课堂以及对对分课堂的感受和建议。

    以几个问题为例展示对分课堂的效果:

    (一)讨论环节是对分课堂的亮点,也是学生最喜欢的环节。对分课堂的讨论既有别于研讨型课堂,又不同于翻转课堂的讨论。因为对分课堂的讨论是基于教师讲授、学习独立学习之后的交流,是学生独立思考后产生疑问的交流。学生有备而来,通过讨论完成对学习内容的质疑、巩固和理解深化。其中包括小组讨论和教师答疑,师生之间、学生之间自由发挥、大胆质疑的互动环节,大大提高了学生课堂积极性、参与率。

    对于“通过分组讨论,使学生互相促进、化解疑难,达到对章节内容的深入理解”的反馈可知,86.2%的学生非常认同或比较认同这一观点(图1),86.2%的学生反映基本达到或达到不少(图2)。

      

           1                       2

    (二)对于“本门课程试图通过督促学生完成读书笔记把学习落实到平时,而不是积压到期末考试前。你是否认同这个目标?”,96% 的学生认同这一观点,其中82.7的学生认为基本达到这一目标(图3)。

        3

    (三)在本门对分课堂形式的学习上,72.4%的学生对自己的学习效果比较满意。与传统课堂相比,72%的学生对本门课采用对分课堂的总体评价为对分较好或对分很好,仅10%的学生认为传统模式很好或较好。我们还问了“如果修读其它课程,同时提供对分课堂和传统课堂,你会如何选择?”69%的学生选择对分或倾向对分,仅6.9% 的学生倾向传统或选择传统。

    这些数据与以往的调查结果相近,充分说明学生需要改变现在的教学模式,新模式。尽管学习负担增加,但是学生依然愿意选择对分模式。

    四、 项目实践中的困难和进一步思路

    在实践过程中,我们也遇到了一些问题,如“如何得到学生对教学改革的认可?”尤其是首次实践教学改革的老师,这关乎教学效果的提升及学生的学习满意度。对于这个问题,下一学期我们将加强动员,在第一节课详细说明课程改革的学习目标,让学生理解改革的目的在于提高学习效果,是为培养具有合作、沟通、创造性和批判性思维的“4C”核心素养的新型人才。

    下一步我们将开展的工作将有:

    1)进一步完善课程设计,提高学习效果。

    2)探讨“对分课堂对提升学生批判性思维和创新思维的作用”。

    3)教材建设。

    四、    其他

    在一年多的实践中,越来越发现对分课堂模式对实现“以学生为中心”的教学理念的转变非常重要。期间我也参加了“整合性课程设计”的网络培训,获得结业证书,并作为指导老师参加了第十一期教师培训,对如何通过教学设计体现对分课堂的优越性更有思路。其次,我还参加了澳大利亚昆士兰大学举办的“全球学术合作卓越教学展示与研讨会”,培训后申请并获得了英国高等教育研究院的研究员资格(Fellows of the Higher Education Academy FHEA

    参考文献:

    1.陈峰. 知识关联教学策略在微生物学教学中的应用[J]. 微生物学通报, 2015, 42(9): 1802-1808.

    2曹媛媛, 张明, 唐欣昀, . PBL教学法在微生物学教学中的应用[J]. 生物学杂志, 2013, 30(4): 9799.

    3.邓国英, 孙文长, 杨淑凤, . 案例式教学法在医学微生物学教学中的应用[J]. 中国微生态学杂志, 2011, 23(11): 10311032.

    4. 赵萌萌, 李楠, 薛林贵. 五步教学法创新微生物学课程教学模式[J]. 微生物学通报, 2012, 39(10): 15061512.

    5. WPBL教学法在微生物学检验教学中应用的探索[J]. 微生物学通报, 2010, 37(8): 12341237.

    6. 张学新. 对分课堂: 大学课堂教学改革的新探索[J]. 复旦教育论坛, 2014, 12(5): 510.

    7. 张学新 著 对分课堂:中国教育的新智慧。北京: 科学出版社, 2016.12(对分课堂教学手册丛书)

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    植物转基因技术翻转课堂的教学设计、实施与评价

    复旦大学 生命科学学院 林娟

    一、    翻转课堂的发源与教学理念

    德国教育家普斯朗格说过:教育的核心是人格的唤醒。教育的最终目的不是传授已有的东西,而是要把人的创造力诱导出来,将生命感、价值感唤醒。教师必须给学生营造一个温馨的幸福的课堂,把学生的自主学习贯彻于教学全过程,充分发挥学生的主动性、积极性、责任感和创新精神。翻转课堂就是在这一理念下延伸出来的一种新的教学方法,是适合数字化教学的一种新型的教学模式。翻转课堂 (Flipped Classroom)也被称为翻转课堂教学模式,即教师创建教学视频,学生在家中或课外观看视频中教师的讲解,回到课堂上师生面对面交流和完成作业这样一种教学形态。翻转课堂理念最早可以追溯到二十世纪90年代哈佛大学物理教授埃里克·马祖尔 (Eric Mazur)为促进学生学习的吸收内化创立的同侪互助教学方式 (Peer Instruction)[1]。但作为一个概念被明确提出始于2000[2, 3], 2007年开始实施并获得成功[4]。翻转课堂作为新兴的教学模式,在教学理念上是一种超越,在教学模式上是一种创新,是以为主的教学模式向以为主的教学模式的一种转变,这种模式在教育教学中的优势是显而易见,但在实际的教学实践中并没有形成良好的课程体系、规范的教学模式和评价系统。因此,如何规范地实施和评价这一新的教学模式是一个值得我们探索的新课题。

    二、 翻转课堂项目的具体实施方法与过程

      “改变生活的生物技术是复旦大学面向全校学生开放的一门通识教育课程,是将生物学原理、技术和产业融为一体的综合性课程。如何做到优秀教学?如何把教师主导、学生自主的教学理念贯彻于教学全过程一直是我们在教学实践中深度思考的问题。2014年我们在这门课程的植物转基因技术一节的教学中引入了翻转课堂教学手段,并进行了翻转课堂的教学设计[5],试图以此为切入点将数字化教学手段引入我们的教学实践中。4年来,在教学实践中建立了一套规范的翻转课堂教学实施细则和评价体系,取得了较好的教学效果。

      (一)以翻转课堂为基础的植物转基因技术的教学内容和教学设计

     本单元课程的主要内容是植物转基因技术的原理、技术和应用。教学重点是如何利用植物转基因技术解决农业生产中新品种培育中难以解决的问题。教学难点是转基因技术除了带给人们高产、优质、抗逆新品种的同时,还给人类的生存环境和健康带来哪些安全隐患。植物转基因技术是生命科学的一个重要分支学科,其中包括的内容多,信息量大,即包括生命科学的内容,又涉及生态学、环境学、伦理学、食品学、管理学、历史和社会经济学等内容。为此,针对这种现状我们把本节课的内容按照知识体系的先后顺序和难易程度划分为既相互独立又互相关联的三个部分,并设定了三个关键词:基因、转化、植物。三者的关系用图1显示。

      (二)用于线上学习的植物转基因技术的教学微课设计

    实施翻转课堂最基本的要求是有一套完整的、覆盖最重要、最核心、最基本知识点的教学资源。微课是最符合翻转课堂教学的教学资源,因此微课的设计和开发在翻转课堂教学中起了至关重要的作用在这种背景下我们选择植

    1 植物转基因技术课程的教学内容

    物转基因技术应用的经典案例设计了三个微课:《除草方式的选择与革新》Bt毒蛋白的发现与应用》和《黄金水稻的发展与挑战》用于我们的翻转课堂教学。

    (三)植物转基因技术的翻转课堂实施

        根据翻转课堂的特征、国内外翻转课堂教学研究的案例[6, 7]和我们之前设定的教学模式[5]设计了我们的教学流程,图2显示。课前准备是知识的准备,课堂讨论是能力的展示,课后拓展是文化素养的体现。

    2植物转基因技术课堂教学流程

    (四)教学思考与评价

    翻转课堂是一种新型的教学模式,与传统的教学模式区别很大。传统教学模式的评价方法一定程度上不适合翻转课堂模式。因此,有必要为翻转课堂制定更合适的评价方法,以帮助教学活动的决策、实施和调整。本研究从翻转课堂的课前准备、课堂活动和课后拓展三个方面设置了一些评价指标(图3)。同时参考国内现行的教学评价工具,结合翻转课堂实践研究特色,形成翻转课堂教学评价指标体系,不仅包含对学生学习的评价,也包含了对教师组织教学的评价。

    3 植物转基因技术课程评价流程

    三、     项目的主要成效与价值

     我们以植物转基因技术为切入点打造的翻转课堂教学模式,实施四年来取得了较好的教学效果,主要表现在以下3个方面:

    1)这种教学不仅提高了学生学习的积极性,也全面地培养了学生的思维创新能力,理性思考能力、逻辑组织能力、表达能力和演说能力。与普通班相比,学生从知识的掌握到能力的锻炼方面都有很大的提高。

    2)我们在《改变生活的生物技术》课程中建立的翻转课堂的教学模式,通过交流,目前已经推广到国内5所高等院校(上海交通大学农业与生物学院、重庆邮电大学生物信息学院、常熟理工学院生命科学学院、宜宾学院生命科学与食品工程学院、陕西理工大学生物科学与工程学院)。

    3)制作的微课和以翻转课堂为载体的教学改革获得多个奖项。

    四、 下一步进行研究与实践的思路

    我们在改变生活的生物技术课程中引入翻转课堂,除了对课程教学进行整体设计,对教学内容进行凝练创新外,还需要对学生的和教师的进行多元化的评价,虽然我们在植物转基因技术的教学中引入了一些评价指标,也对翻转课堂教学评价进行了一些有益的探索,但是,如何构建一个科学、完善的翻转课堂教学评价体系,使得翻转课堂在大学教育的课堂教学中发挥应有的作用,达到为国家培养高素质技能型人才的目的,仍是我们在今后教学和实践中需要不断探索和解决的问题。

    参考文献:

    1.          Mazur E. Peer Instruction: A user’s manual, Prentice Hall. 1997, ISBN 0-13- 565441-6

    2.          Lage MJ, Platt GJ, Treglia M. The internet and the inverted classroom, J Econ Educ, 2000, 31(1):11.

    3.          Lage MJ, Platt GJ, Treglia M. Inverting the classroom: a gateway to creating an inclusive learning environment, J Econ Educ, 2000, 31(1): 30-43.

    4.          Baker J. The‘classroom flip’: using web course management tools to become the guide by the side. In J. A. Chambers (Ed.), Selected papers from the 11th international Conference on College Teaching and Learning. Jacksonville, FL US: Florida Community College at Jacksonville. 2000, pp. 9-17.

    5.    林娟, 周选围, 吕红. 翻转课堂在大学通识教育课程改变生活的生物技术的教学实践探索. 高校生物学教学研究, 2015,5(1):6-11.

    6.    朱桂平, 于歆杰. 基于翻转课堂的主动学习促进策略. 中国大学学习, 2018, 5:29-32.

    7.    马丽娜, 王海燕. 从教学模式视角剖析国内翻转课堂研究之现象. 中国医学教育技术, 2018, 32(3):252-257. 

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    基础物理实验预习报告的改革与成效分析

    复旦大学 物理学系 苏卫锋

    一、    改革的背景

    “基础物理实验”是面向全校理科、工科、医科的同学所开设的一门必修课,每学年有将近2000名学生会修读这门课程。在该实验的教学过程中一直存在着这样的问题:学生反映学习负担重,特别是实验预习的环节,写预习报告很多同学都只是在抄书,花费了很多时间,在调查问卷中学生这样说“希望减少预习报告,最好减少字数,要不然找不到要点只能大量抄,浪费时间”。而老师则反映,学生预习效果差,每个实验开始前跟学生的沟通表明,虽然学生写了预习报告,但对实验目的、原理并没有很好的了解和掌握。明知大部分学生的预习报告可能只是在抄书,但老师们仍旧没有取缔预习报告,因为“好歹也抄了一遍,至少有个印象,若不让学生写预习报告,是不是有些同学连看也不看了”。那么如何让学生有效的预习?如何把机械的抄书变成主动的去构建改实验的理论或实验模型?这些问题非常值得我们进行探讨。

    二、 改革的措施

    (一)剖析原预习报告中存在的问题

    随机选取2017年春季修读“基础物理实验”的一个班级,对其“液氮比汽化热的测量”的实验报告中的预习部分进行解读。我们认为在该实验评价学生预习情况主要考察以下几点:

    1、明确要测量的物理量液氮的比汽化热;

    2、明确学会使用动态称衡法测量液氮汽化的质量;

    3、明确学会使用间接测量法测量液氮吸收的热量;

    4、画出液氮质量随时间变化的示意图m-t图;

    5、m-t图中正确标明如何求取液氮由于吸收铜柱热量而汽化的质量;

    6、写出本实验的物理模型(比汽化热L的表达式)。

    我们分析了81份实验报告,分析结果如表1所示:

    考察项

    完成率

    改革前

    改革后

    明确要测量的物理量液氮的比汽化热;

    39.5%

    85.9%

    明确学会使用动态称衡法测量液氮汽化的质量;

    55.6%

    96.2%

    明确学会使用间接测量法测量液氮吸收的热量;

    30.9%

    94.9%

    画出液氮质量随时间变化的示意图m-t图;

    87.7%

    93.6%

    m-t图中正确标明如何求取液氮由于吸收铜柱热量而汽化的质量;

    60.5%

    87.2%

    写出本实验的物理模型(比汽化热L的表达式)

    95.1%

    89.7%

                    1 改革前后学生预习情况的调研

    1中的涉及到预习报告中的“实验目的”,只有39.5%的同学明确写出“本实验测量在一个大气压液氮处于沸点温度时的比汽化热”。那么为什么另外近60%的同学没有写出本实验要测量液氮的比汽化热呢?原因是这样的,学生预习主要通过两个渠道,一是看教材,而是看实验中心网站关于该实验的页面,写预习报告时往往只是摘抄上面部分内容。这60%的同学预习报告中“实验目的”一栏是摘抄自实验中心网页,但网页中关于本实验的教学目标恰恰没有直接写出本实验要测量液氮的比汽化热,而是写“通过对液氮比汽化热的测量:1,构建知识¼¼”。从这里可以看出,大部分学生在预习时,只是在机械的抄书,并没有对实验目的有深入的了解。此外,对于实验中关键的步骤-利用“动态称衡法”测量由于吸收铜柱热量而汽化的液氮质量,有近40%的同学没有“在m-t图中正确标明如何求取液氮由于吸收铜柱热量而汽化的质量”,这反应出对该实验物理模型理解上的欠缺。

    这样的情况显然没有达到我们所期待的预习效果,实验教师在课堂就不得不花更多的时间来给学生讲解实验原理,无形中也就减少了师生之间的讨论时间以及学生自己探索实验的时间。

    (二)具体的改革措施

    为了解决这个问题,我们对学生的预习报告进行改革。首先改写目前的实验讲义,讲义中明确写清楚“实验目的”,在“实验原理”之后,列出让学生回答的问题,这些问题要应用到“实验原理”中的内容,让学生明确本实验所使用物理模型,根据题目中提供的数据给出实验结果的理论预期。在“实验内容”中则提醒学生及时进行数据处理并于理论预期进行比较。这样回答问题式的预习报告会有更有针对性,在实验前就能让学生明确该实验的物理模型,并且应用该物理模型。从2017年秋季,我们开始尝试在部分实验中改革预习报告的要求,2018年春季学期,我们改写了全部的实验讲义,将对所有实验预习报告统一要求为把原“实验原理”部分改为回答“实验前应回答的问题”。

    本学期除继续解读实验报告外,我们还设计问卷了解学生对预习报告的态度、预习方式、及对回答问题式预习报告的看法。

    (三)改革成效

    本学期随机选取了78份报告进行分析,结果如表1的改革后数据所示:改革后学生对实验目的更加明确了,对本实验物理模型的构建有更好的认识,有87.2%的同学可以“在m-t图中正确标明如何求取液氮由于吸收铜柱热量而汽化的质量”,这比改革前的60.5%有了大幅的提高。

    为了更全面的了解学生对预习情况的反馈,我们还设计了以下问题,目前回收问卷167份:

    1)你认为是否有必要做实验预习?有99.4%的同学认为非常必要和必要,只有1位同学不置可否。

    2)在预习阶段,你参考了哪些资料?

    1 预习阶段学生的参考资料

    对该问题的反馈见图1,绝大部分同学预习是基于实验讲义的,其次是实验中心网站的文字资料,再次是互联网。另外,同学在预习阶段平均参考了3种以上资源。

    3)除完成实验预习报告外,你是如何做实验预习的?(可多选)

    2 对同学预习方式的调研

    对同学预习方式的调研见图2,“阅读实验讲义内容”是学生最主要的预习方式,其次是浏览实验中心网站,只有5.4%的同学选择“到实验室熟悉实验环境与实验仪器”。

    对于新版讲义中“实验前应回答的问题”我们了解如下:91.6%的同学认为“可以让我更有效的进行实验预习”,89.8%的同学认为“回答‘实验前应回答的问题’帮助我了解该实验的物理模型”,74.3%认为“‘实验前应回答的问题’题目内容设置合理”,71.9%认为“‘实验前应回答的问题’题目个数设置合理”。

    三、 结论

        从目前获得的数据表明,回答问题式的预习方式可以显著提高学生的预习成效,但题目内容和数量的设置还有待于进一步改善。由于本次问卷是让学生对预习报告改革的一个整体评价,对于不同实验设置问题的内容和数目的合理性还需进一步细化研究。另外从问卷也反应出本实验中心网站在学生学习过程中的重要性,对网站内容的及时更新及维护也是学生更有效预习的一个保证。

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    基于沉浸式教学方法的数据分析类课程实践

    复旦大学  软件学院  赵卫东

    一、    项目的背景

    目前,高校的专业课程教学方式大多以理论为核心组织教学,学生主要以学习知识为主,工程应用实践机会较少。教师将所要教授的知识点在课堂上讲述,课后再以作业练习、课程实验、课程设计等形式帮助学生深入理解课堂上所学的知识。尽管为提高教学效果,目前许多高校尝试了MOOC课程、翻转课堂等教学方法的改革。但总体上来说,对于应用性较强的课程教学还存在改进的空间。现有的专业课教学在传授理论知识时,缺少实践应用环节的支持,学生难以在实际应用的背景下充分理解所学知识的机会,也难以培养学生应用专业知识解决问题的创新能力。

    在现有专业课程教学模式下,学生仅仅了解基本的理论知识,缺少实践动手经历,很少接触与企业实际项目相关的内容,因此学生的应用能力较弱,与企业对人才的能力需求之间有很大的脱节。例如在传统的数据分析课程中,一般的教学方式是教师将具体数据分析方法教授给学生,学生能够理解算法或方法的内容,但难以解决实际项目中应用这些方法碰到的问题。

    项目沉浸式教学是一种缩小企业对分析人才的需求与高校培养人才方式差距的有效方式,通过学习已经完成的数据分析项目,学生对课堂教学的理论知识有更深入的认识,激发了更多的思考。

    数据分析类课程,包括商务智能、大数据核心技术、客户智能、电子商务、流程智能等理论知识较多,且有一定难度,这些知识在实际中的应用有一定的技巧,需要大量的实践才能掌握其中的精髓。实施项目沉浸式教学,为减少前期学生学习的难度,通过学习已经完成的项目资料,通过实验方式体会项目需要的知识和技能,并利用仿真型的项目练习。在此基础上,可以接触真实企业项目,摸索数据分析全过程中遇到的问题以及解决技巧,从而增强学生解决数据分析问题的能力,锻炼学生数据分析的思维能力。

    随着社会对数据分析类人才的需求增加,很多高校都开设了数据分析类的课程。因此选择数据分析类课程进行教学改革,有一定的代表性和前沿性。针对传统专业课程与企业实际情况脱离的问题,我们借助多年与企业的合作项目经验,在很大程度上克服高校教师缺少实际分析项目的经历和经验,开展项目沉浸式教学的实践,证明了这种教学改革方法的可行性和有效性。其经验可以推广到其他专业课程,已经引起了很多高校的关注。

    二、 项目的具体实施方法与过程

    学习数据分析的最好方法就是做中学,使用实际数据解决实际问题,而不是单纯学习算法。实际上,有效的数据分析需要对业务进行深入的理解,在此基础上形成有效的分析思路,并通过实验反复比较,才能真正解决实际问题。项目沉浸式教学的主要内容如下:

    (一)工程实践能力强的专业教师以及前期已经完成的实际项目是开展项目沉浸式教学的基础。我们与多个企业合作过数据分析项目,与主流的数据分析供应商有多年的合作,了解实际项目的开展过程以及所需的技能,熟悉项目沉浸式教学的基本过程和技巧。这些前期的项目资料可以辅助在教学过程重演项目的实施过程,使得学生能较感性地认识数据分析在实际项目的执行过程,感受其中的思路以及知识要求。

    (二)项目沉浸式教学不仅仅是培养学生理解项目的思维过程,对所学的知识能够活学活用,并在应用过程中复习、强化专业知识,形成良性循环。这种应用知识的能力培养,源于如何应用专业知识带有很强的经验性,另外有些问题采用哪种方法事先难以确定,需要针对实际问题进行实验、比较才能确定。因此只有通过重温已经完成的项目实践,使学生不再拘泥于枯燥的理论,而是结合实际需求,补充理论知识学习的不足,并对现在的理论方法做深入的理解和应用,有可能发现目前理论知识的不足,触发理论创新。

    (三)项目沉浸式教学大体上分为二个阶段。首先在基本的专业知识学习后,可以把校内外导师做过的项目整理成实验资料,示范整个项目的开展过程,由学生临摹、领悟,这合适所有的学生,属于教学的第一阶段。在此基础上,作为较高的要求或者考核手段,第二阶段可以选择仿真型的项目需求或选择部分同学参加实际项目,其中需要学习项目分析过程遇到的新知识和工具,对如何应用理论知识进行尝试。对于学生来说,这是一个有挑战性的探索过程,也是对专业知识掌握的检验、反馈提升。其中学生会遇到一些实际问题,这些问题在书本上尚未提及,或者根本没有明确的答案。任课教师以及企业导师或专家这时可以一起探讨,激发学生通过反复的实验、比较,给出比较合理的答案。项目中遇到的问题和求解方法,可以作为新的教学素材纳入教学资料库。项目沉浸式教学的过程如图1所示。

    项目沉浸式教学的过程

    项目沉浸式教学需要一些合作企业参与,我们最近几年与业内数据分析的很多家主流公司都有合作,设立了多个学生实习基地,每年都有几个项目合作,奠定了坚实的沉浸式教学基础。

    三、 项目的主要成效与价值

    (一)项目沉浸式教学方法结合高校教学与企业实训两者的优点,深入到企业实际项目,把企业真实的合作项目开展过程抽象,以案例和实验的方式融入理论教学过程,大大增强了教学的实战性,使学生适应企业的需求。

    项目沉浸式教学是通过课程任课教师与企业合作,利用掌握的专业知识解决企业的实际问题,然后与企业专家一起,在课程中学习的知识基础上,以解决实际为导向,引导学生解决数据分析实际问题的必要技能和思维方法。

    (二)项目沉浸式教学与通常的项目(project)教学法或产学合作还是有一定的区别。传统项目教学法中的项目是教师虚拟的实际问题,是实际问题的过于抽象和简化,无论是数据以及分析数据的要求都与实际项目有距离。在通常的项目教学法中,学生学习知识的方式主要是通过完成课程内布置的课程项目的要求,最终的评估也是由任课老师进行评估。课程项目需求明确,考虑的因素较少且理想化,背景相对比较简单,用到的知识也基本是课内所学知识,很少涉及通过多次试错得到的技能。项目沉浸式教学需要围绕实际的问题,把课堂学习的理论知识贯穿到实际的项目中,并在这个过程中检验理论知识的学习不足,形成理论学习—工程实践—知识更新-技能提高的良性循环。在此复杂的过程中,问题都没有现成的答案,需要学生掌握一定的理论知识基础上,通过多次比较、探索和讨论才能得到有价值的知识,并最终解决实际问题。

    (三)探索了一种专业教师工程实践能力提升的有效方法。相对于课堂教学,与企业合作的项目应用背景更加复杂,不确定因素更多,而且需要用到的知识不仅是课堂教授的理论知识,还需要解决具体问题的经验技能。只有掌握扎实的专业知识,通过实践、试错、反复实验,才能积累其中必要的技能。这是目前大多数高校专业教师短缺的经历和技能,实践证明项目沉浸式教学是解决专业教师实践技能短板的有效方法。

    我们与多个企业合作过数据分析项目,与主流的业界企业有多年的合作,了解实际项目的开展过程以及所需的能力,熟悉项目沉浸式教学的基本过程和技巧。对于数据分析项目来说,在识别项目需求和目的、数据收集与处理、对比多种分析模型、评估、调整优化和部署等阶段,每个阶段我们都积累了相关的经验、技巧和思维方法。

    基于沉浸式教学方法的数据分析类课程实践每年有高年级本科生、各类研究生有100多人参加,得到了学院、教务处的支持,并得到了合作企业IBMSAP等企业的大力支持和肯定,教学团队的教学内容和教学方式每年多次在GoogleSAPIBM、新大陆、永洪科技等主办的教学交流会议中面向全国兄弟院校推广,受到了广泛的关注。这种教学方法也已经向全院其他专业课程推广使用。

    教学团队主编的教材和译著包括《数据分析实用案例分析》、《人机共生》、《商务智能 业务分析 数据科学(第四版)》,因教材内容密切联系实际应用,得到了IBM、华为等公司的合作出版项目支持。

    四、    下一步进行研究与实践的思路

    项目沉浸式的教学方式在复旦大学软件学院已经尝试多年,结合学院卓越工程师的人才培养,实践检验表明这种教学改革对于培养动手能力强的创新人才是非常有效的。我们还需要进一步与多个企业合作数据分析项目,了解实际项目的开展过程以及所需的能力,熟悉项目沉浸式教学的基本过程和技巧。

    对学生来说,项目沉浸式教学对学生的自学能力、敢于挑战困难以及对数据分析具有较强的兴趣更加看重。这个学习过程需要耗费很多的时间和精力,对有功利心和速成思想的同学将是一个挑战。此外,数据分析项目一般来说都需要学生以小组为单位完成,因此学生之间的协作能力也是非常重要。

    上述项目沉浸式的教学过程是一个反复的过程,每次顺利地完成一个项目,我们也会增强对实际项目的理解,并积累更多指导学生所需的实践经验。而学生顺利地完成项目,增强对业务的认识,并强化数据分析的技能。在今后的应用过程中,还需要积累案例以及改善教学实施的有效方法。

      我们还将积极与企业的专家合作,利用他们丰富的项目实施经验,针对学生的问题,结合实际背景对学生的方法给出可行的建议,能够从任课教师不同的角度引导学生,在一定程度上弥补任课教师经验不足的短板。

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    支持混合式教学的基于思维导图的在线导学系统

    复旦大学  软件学院  戴开宇

    一、项目背景与价值

        混合式教学,即将在线教学和传统教学的优势结合起来的一种“线上”+“线下”的教学。通过两种教学组织形式的有机结合,可以把学习者的学习由浅到深地引向深度学习[1]。混合式教学正逐渐成为一种世界范围内的主流教学方式。在线学习、以“学”为中心、主动学习、个性化学习等成为混合式教学模式中的主要关注点。

        本项目采用现代Web技术,针对混合式教学存在的难点,研发了在线导学系统,针对以下混合式教学中的特点和难点,基于互联网时代的学习特征,提供了很好的教学/学习支持:

        1)教师的作用越来越成为引导者。而给出所教授课程的知识脉络,突出知识之间的联系,强调知识的重点和难点,比传授知识本身的具体细节内容更加重要。西蒙斯(Georage Siemens)将网络时代的知识比喻为一条蜿蜒曲折的河流——知识流;西蒙斯认为,在网络时代知道在哪里能找到相关信息与知识,比知道这些知识具体是什么更重要。西蒙斯认为,今天我们应该多连通,少建构[2]。混合式学习中的翻转课堂更是强调知识本身应该由学生学习,而课堂上更多的是讨论和交流等。那么如何提供给教师一个很好的平台,方便的进行知识脉络的定义——即知识单元的划分和相互之间的联系,以及给出学习各个知识单元的各种资源,包括互联网资源,成为实现教师引导学生主动学习,并整合各个知识、甚至是跨学科知识的关键。同时也有利于整合各种形式的碎片化知识,以及培养师生寻找信息、利用和甄别信息的信息素养。

        2)在面向学生集体授课的时候,如何通过信息化手段,实现个性化学习非常关键。对于混合式学习而言,作业、测试等学习反馈是保证教学质量的重要一环。不同学生学习的掌握程度可以由学习反馈来进行衡量。从而帮助老师,以及学习者自己进行学习诊断,从而调整教学/学习策略,实现更好的导学效果。

        3)如何利用信息技术的自动化特征,并且符合人类的学习心理特征,采用一种可视化、易于理解的手段,来支持教师的知识脉络的定义,和知识单元相关的学习资源、学习反馈的提供。同时也支持学生自主的学习,并进行一定的学习导航和建议。

        针对第一部分提出的支持混合式教学的一些关键需求,本项目进行了针对性的教学模式思考,研发的基于现代Web技术的导学系统,实现一个以思维导图为基础的智能导学系统。

    二、 项目的功能与实效展示

      该系统采用现代Web技术:前端的Angular框架,后端的SpringBoot + MyBatisneo4j图数据库存储知识单元及其关系,构建了一个支持混合式教学的在线导学原型系统,并申请了域名和亚马逊公有云资源,将系统已经部署在公有云上,可以通过网址http://www.computethinker.tech:4202/提供互联网范围内的访问,如图所示:

     
       

     

     教师进去后可以创建课程,并看到已经创建的课程列表,如下图所示:

     
       

     

    本系统以采用思维导图的形式,支持教师调整知识单元的定义以及连通性,并将传统教学大纲中的线性的知识单元的定义改造为网状、结构化。支持教师创建多个思维导图,并在其中切换,以及支持对思维导图进行截图保存。系统采用了jsMind定制开发可视化思维导图,如下图所示:  

     

    在每个知识单元上关联学习资源,如课件、网络学习资源链接等;支持教师布置作业和测试题。如下图添加选择题和简单题两个图示:

           
                                                                  
     
     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    下图是添加知识点相关资源,如PPT文件,以及网络资源定义等:

     
       

     

    系统可以通过数据分析,以颜色区分,可视化学生的学习效果供教师参考,以调整授课策略和进度等,从而支持个性化的教学。如下图所示:

     
       

     

    三、 项目的总结与展望

        本项目的价值在第一部分已经给出了阐述,针对混合式教学中的关键问题,进行了针对性的在线导学系统的设计以及原型系统的实现。本项目还总结并提升发表了论文《Construction of Intelligent Tutoring System based on Semantic Web,发表在The 16th International Conference on Intelligent Software Methodologies, Tools and Techniques Conference (SOMET2017);本人于20179月底赴日本进行了演讲。该教学论文获得“第二届全国高等学校计算机教育教学青年教师优秀论文奖”二等奖。

        论文发表的内容部分已经是本项目的扩充:后端支持针对知识单元的知识图谱的定义和存储。从而可以实现智能推理,根据知识单元的学习情况给出教师和学生下一步学习路径的推荐。这个目前完成了后端知识图谱的定义功能,这已经是本项目的扩充完成,但是实现准确的学习路径推荐尚有难度,值得进一步深入思考和研究。

    参考文献:

    [1] 百度百科,“混合式教学”词条。

    [2] 《网络时代的知识和学习:走向连通》; ()乔治·西蒙斯(Siemens,G) 著, 詹青龙等译;华东师范大学出版社;2009

    [3] 《混合式学习:用颠覆式创新推动教育革命》,()迈克尔.霍恩(michael b. horn);希瑟.斯泰克(heather staker)() , 聂风华;徐铁英() ;机械工业出版社 | 9787111503248 | 2015-09-01

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