信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究

核心提示：　　-80年代以来，在以多媒体、计算机、互联网为代表的信息技术的推动下，人类社会日益进入信息时代。在信息化环境中，学校教育的教育理念、教学对象、教学目标、教学模式、教学过程、媒介手段等诸多方面都发生了

　　-80年代以来，在以多媒体、计算机、互联网为代表的信息技术的推动下，人类社会日益进入信息时代。在信息化环境中，学校教育的教育理念、教学对象、教学目标、教学模式、教学过程、媒介手段等诸多方面都发生了巨大的变革。这场变革的核心是教学模式的创新，具体表现为基于班级授课制，强调知识传递、以教定学的知识传授模式逐步让位于基于信息化环境的强调问题中心、以学为主的整合探究模式。

　　最近十年间，翻转课堂（由flippedclassroom或invertedclassroom翻译而来，也被译为反转课堂、颠倒课堂）的理念在北美被越来越多的学校所接受并逐渐发展成为教育教学改革的一波新浪潮。特别是在过去的两年间《华尔街曰报》、转课堂给予热烈的关注和积极的报导。与翻转课堂已经成为北美教育领域的热点话题相比，国内对翻转课堂关注的相对较少，目前仅有张跃国等（2012）、桑新民等（2012）、曾贞（2012）以及张金磊等（2012）对翻转课堂做了较为系统的引介或述评。翻转课堂要从少数研究者的实践探索发展成为信息化环境中一种创新型的教学理论，首先就要能够提供具有实践指导性的教学设计模式，改造旧有的课堂并获得更优的教学效果。鉴于此，本文倾向于将翻转课堂视为一种在信息化环境中颠覆传统教学流程的教学设计理论。

　　教学设计的发展与演变教学设计是在教学理论的指导下，基于教学对象（特定学习者）的特征，组织教学内容和教学资源，设计教学活动和学习环境，最终支持学习者有效达成学习目标的系统活动。

　　教学设计以解决实际的教学问题为宗旨，是连接教学理论与教学实践的桥梁。

　　形式：从简单的线性流程演化为复杂的开放系统早期的教学设计模式具有明显的分析、设计、开发、实施、评价等各阶段循序渐进的线性特征。这在迪克-凯瑞模式、ADDIE模式、ASSURE模式和有效教学设计模都有清晰的体现。虽然肯普模式以环状的形式呈现，可以不按线性结构按部就班地进行设计，但肯普模式仍然是在教学内部这个闭合的系统中进行的。新生代的教学设计模式不仅关注对学习者、教学内容进行分析，对学习资源进行设计与开发，更关注借助互联网等信息技术和有效的沟通机制在一个开放的环境中创设问题情境、提供外部信息资源和智力支持。

　　内容：从以知识传递为主到支持学习活动开展为主早期教学设计以知识为中心，关心的是知识传递的策略，具体到教学活动中就是教师要教什么、学生学什么以及教师如何教、学生如何学。无论罗伯特加涅的学习条件理细化分析，从知识单元进行设计（高瑞利，2003）。建构主义学习环境理论、翻转课堂理论、混合学习理论等则把学习者的学习活动放到中心位置，围绕学习者的学习活动创设有利于探究问题、建构知识和提升能力的资源环境与运行机制。

　　翻转课堂面面观21世纪以来，新一代信息技术、建构主义和宏观社会教育系统理论、国际开放教育资源运动三股力量为信息化环境中的教育教学改革提供了技术环境、变革理念和开放资源，同时也对翻转课堂的产生和迅速发展起到了重要推动作用。

　　（一）翻转课堂产生的背景及缘起首先是以移动互联、物联网、云计算为代表的新一代信息技术，既对教育教学系统的变革产生了巨大的推动力，也为创新教学模式的产生提供了无所不在、方便快捷的技术保障。其次是建构主义理论、宏观社会教育系统理论等所产生的影响力。建构主义理论此处不再赘述。宏观社会教育系统理论是由巴纳斯（Banathy）与瑞格鲁斯（Reigeluth）等人提出的，主张关注社会转型及其对教育的深刻影响，解决教育问题要放眼整个社会系统思考问题和寻求解决方案，超越只在教育教学系统内部运作的局限性。第三是国际开放教育资源运动的推动。2001年，麻省理工学院（MIT）启动“开放课件”项目（OpenCourseWareProject，简称OCW），拉开了国际开放教育资源（OpenEducationalResource，简称OER）运动的序幕（焦建利等，2011）。最近几年风靡全球的著名大学视频公开课、可汗学院、TED视频日益成为信息时代学习生态系统中的重要组成部分，为课程的设计、开发、共享和应用提供了创新理念。

　　早在19世纪早期，SylvanusThayer将军就在西点军校尝试过让工程专业的学生运用相关资料在上课前对课堂讲授的核心内容进行学习准备；在上课时，课堂活动就围绕学生的学习准备结合批判思维训练，开展小组解决问题的互动活动，而不以教师的讲授为主。但这种方式并没有引起关注并进行推广。现在看来其中的原因与技术手段和相关资源的缺乏不无关系（曾贞，2012）。翻转课堂作为种概念被明确育杂志》发表了两篇这方面的文章。Baker（2000）在佛罗里达州杰克逊维尔市召开的第11届大学教学国际会议上也发表了一篇相关主题的文章。在这几篇文章中，翻转课堂（“invertedclassroom”或“classroomflip”）作为一个独立的概念被提出。2010年前后，美国科罗拉多州森林公园高中可汗学院的创始人萨尔曼可汗（SalmanKhan）逐渐成为翻转课堂实践领域的领军人物。受他们惯用“flippedclassroom”

　　的影响，现在更多地用术语所谓翻转课堂，就是在信息化环境中，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视频等学习资源的观看和学习，师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式。

　　与传统的教学模式进行比较，翻转课堂具有如下特征：首先从教学流程的角度看，翻转课堂颠覆了“教师讲授+学生作业”的教学过程。传统教学通常包括知识传授和知识内化两个阶段：在知识传授阶段，教师在课上完成对课程内容的讲解，学生则完成对课程内容的接受和初步理解；在知识内化阶段，学生在课下运用所学知识完成作业和练习，强化对知识的深度理解。翻转课堂则把知识传授的过程放在课下，学生在上课前完成对课程内容的自主学习；把知识内化的过程放在课上，课堂的大部分时间用于学生的作业答疑、小组的协作探究以及师生之间的深入交流等。

　　其次从师生角色的角度看，在传统课堂中，教师是知识的拥有者和传播者，而学生通常处于被动接受知识的地位。

　　在翻转课堂中，教师的角色由原来在讲台上布道传授的“演员”和“圣人”转变为教学活动的“导演”和学生身边的“教练”而学生则由原来讲台下被动接受的“观众”转变为教学活动中积极主动的参与者。学生在教学过程中有更多的自由，但教师也不是对学生放任自流，而是在总体进度已定的情况下，学生可以按照自己的实际情况安排学习进程。翻转课堂有助于真正实现以学生为中心的因材施教和自主学习。

　　再次从教学资源的角度看，短小精悍的教学视频（也被称为“微课”是翻转课堂教学资源最为重要的组成部分。

　　教学视频通常针对某个特定的主题，长度维持在10分钟左右，通过媒体播放器，可以实现暂停、回放等多种功能，便于学生在学习过程中做笔记和进行思考，这有利于学生的自主学习。在课下观看教学视频，学习的氛围更为轻松，学生不必像在课堂上听讲那样紧绷神经，担心遗漏。在遇到问题时学生也可以通过网络与教师和同伴进行交流，寻求帮助。教学视频另外个优点，就是便于学生在段时间学习之后的复习和巩固。

　　最后从教学环境的角度看，翻转课堂通过功能全面的学习管理系统（LMS）整合线下课堂与网络空间。作为实施翻转课堂教学的基础性平台，学习管理系统可以帮助课程教师有效组织和呈现教学资源，动态地记录学生的学习过程信息，及时了解学生的学习状况和遇到的困难，进而能够做出更有针对性的辅导；将课堂上的互动交流拓展到网络空间，师生交互的时间和效果都会大大增加；学生依托学习管理系统可以方便地建立起学习共同体，协同完成学习任务。

　　（三）翻转课堂的研究进展及实践案例随着翻转课堂教学实践的不断深入，与翻转课堂相关的研究也日趋增多。2011年，基于多年的翻转课堂教学经验，乔纳森伯格曼和亚伦萨姆斯出版了专著《翻转你的课堂：时刻惠及课堂上的每位学生》（FlipYourClassroom：60 ReachEveryStudentinEveryClassEveryDay）。在书中，乔纳森伯格曼和亚伦萨姆斯通过自己的亲身经历与广大读者分享了翻转课堂的实践经验和理论总结。该书受到了国推荐。

　　当前有关翻转课堂的研究涉及经济学、数学、机械工程等不同学科，其主要议题集中在翻转课堂的教学设计与实施策略、翻转课堂的理念及一般特征、翻转课堂与传统课堂的对比研究等方面。研究翻转课堂时主要的比较对象是传统课堂，两者在教师角色、学生角色、教学组织、课堂内容、技术应用、评价方式等方面有着极大的不同。在翻转课堂中，教师不再单单是课程内容的传授者，更多的变为学习过程的指导者与促进者；学生从被动的内容接受者变为学习活动的主体；教学组织形式从“课堂授课听讲+课后完成作业”转变为辅导答疑和讨论交流等；技术起到的作用是为自主学习和协作探究提供方便的学习资源和互动工具；评价方式呈现多层次、多维度。已有的大部分研究结果都支持翻转课堂要优于传统课堂，但也有部分研究显示翻转课堂未能达到预期效果。下面通过正反两个案例来呈现翻转课堂的实施效果。

　　迈阿密大学“微观经济学”翻转课堂。其翻转课堂包括课前和课中两个阶段：课前，学生先要观看教学视频，然后要进行有导向性的作业练习；课中，学生先要快速完成少量的测验，接下来通过解决问题来完成知识的内化，最后要进行总结和反馈。

　　图所示的“反转”教学图示，并指出“反转”教学有三个关键步骤：观看视频前的学习，讨论并提出问题；观看视频时的学习，根据问题寻找答案；应用并解决问题的学习，深入问题进行探究。

　　张金磊等（2012）根据翻转课堂的内涵以及建构主义学习理论、系统化教学设计理论，在Talbert（2011）的翻转课堂结构模型基础上，构建出如所示的翻转课堂教学模型。

　　该教学模型包括课前学习和课堂学习两部分。在这两个过程之中，信息技术和活动学习是翻转课堂学习环境创设的两个有力杠杆。信息技术的支持和学习活动的顺利开展保证了个性化协作式学习环境的构建与生成。

　　在教学准备阶段，教师要完成对翻转课堂的教学设计工作。教学设计主要是基于对教学目标、教学对象（学生）和教学内容（教）的分析，制作课程内容（PPT课件、教学视频、测试题库等）、设计教学活动（主题任务、分组机制、活动指南、评价量规等）和教学环境（教学装备、在线平台、网络资源等）。教学准备阶段是翻转课堂教学发生的基石，决定了后续学习的顺利进行。

　　在一切教学准备活动就绪之后，进入记忆理解阶段。记忆理解阶段发生在课下，学生在教师的引导下，通过观看视频课件、参与网络课程、检索网络资源、进行自测练习等，初步完成对课程内容的记忆和理解。记忆的内容主要包括三类：具体的知识，包括术语和具体事实的知识，又名概念性知识和事实性知识；程序性知识，即处理具体事物的方式方法的知识；元认知知识，即学习领域中的普通原理和抽象概念的知识。以让学生掌握“浮力定理”为例，具体知识包括概念性知识――知道浮力是什么，如何产生的以及公式是如何推导出来的；事实性知识――如测量浮力需要知道排开液体的体积、质量和液体密度等知识；程序性知识为会用浮力定理的公；元认知知识一一要确定采用什么样的记忆方式和理解方式来记忆和理解这个定理。记忆是最低水平的认知学习结果。理解一般可借助转化、解释和推断三种形式来完成。例如，转化是用自己觉得有意义的话语来组织表达所传授的内容和知识；解释是对所交流的信息进行解释和说明，如用自己的话来界定对浮力定理的理解；推断是通过目前的知识去推测未来的状况。理解是对单纯记忆的超越，代表更高一级的认知学习结果。

　　在该阶段，学生借助视频等对浮力定理进行了初步的理解。

　　在应用分析阶段，学生通过作业练习、小组项目、反思总结等自主学习活动，对前阶段习得的知识进行应用和分析。应用指能将习得的知识运用于新的问题情境，包括概念、规则、方法、规律和理论的应用。例如，学生能理解浮力是怎样产生的，在其他条件相同的情况下，液体密度变化导致浮力的变化；已知物体的质量、排开液体的体积和液体的密度，学生能运用浮力公式计算浮力。分析是把复杂的知识进行分解，以便弄清各种观念的有关层次，或者弄清所表达的各种观念之间的关系。分析代表了比应用更高的认知水平，因为它既要理解材料的内容，又要理解其结构。例如，学生在运用浮力定理时清楚哪些条件是对解决浮力问题必不可少的；在解决浮力类问题时，使用哪种公式最方便以及学生选择一个解决浮力问题的计划，判断其是否与现有的理解水平相吻合。应用分析阶段完成了知识的内化。

　　在翻转课堂中，综合评价阶段是落脚点，并且是必不可少的步骤。综合评价阶段是对学生记忆理解阶段以及应用分析阶段成果的考量，从中也可以发现教学准备阶段的不足。在该阶段，学生通过个人讲述、学习汇报、自我评价、小“反转”教学圈示翻转课堂教学横型在翻转课堂教学中，学生是学习活动的主体，教师是学习活动的组织者、参与者和促进者。在已有的翻转课堂模型中，一般会把学生的学习活动当作主线，把观看教学视频当成起点，这充分体现了以学习者学习为中心的思想和翻转课堂教与学“翻转”的特点。但翻转课堂是由教师的教和学生的学所组成的双边互动过程，过分的强调“学”而忽略“教”

　　容易从一个极端走入另一个极端。受桑新民等（2012）提出的“太极学堂”概念的启发，本文将翻转课堂的理念、中国传统文化中的太极思想、本杰明布鲁姆（BenjaminBloom）的认知领域教学目标分类理论相融合并进行建模，构建出一个太极环式的翻转课堂模型，如所示。

　　组互评等活动对学习过程和学习结果进行交流和评价。综合的目的在于把各种要素和组成部分组成一个整体，如把发生在课下的各种学习和思考活动组合成一个整体，并以内容独特的报告或者具有挑战性的任务呈现，从而拟定一项操作计划或概括出一套抽象关系。它强调的是创造力，需要产生新的模式或结构。如对浮力定理的学习过程中，学生通过反思以及将曰常和浮力相关的案例进行分析总结，并应用所学的内容解决真实情境中的问题。此处的评价是指对材料作价值判断的能力，包括按材料内在的标准（如组织）或外在的标准（如与目的适当性）进行价值判断。这是最高水平认知学习结果。除此，在综合评价阶段，学生在呈现个人对知识理解的过程中，教师和其他学生会根据个人对知识的理解对其进行评价，从而在不断的交流碰撞中，逐步完善个人的知识内化过程。

　　最后需要说明的是，虽然翻转课堂不必一定在信息化的环境下运行，但是信息化教学环境为翻转课堂提供了丰富的教学资源和全方位的交互形式，比传统的教学环境更能充分调动学生学习的积极性和主动性。随着学生越来越由数字移民向数字原住民的转变，翻转课堂除了要考虑学校环境中的校内资源，更要考虑整合处于社会环境中的云端资源。

　　结语无论翻转课堂还是传统课堂，其基本过程都是围绕问题情境的教学交互过程。本文提出的太极环式模型能够很好地体现“教”与“学”教学相长、和谐共济、互相转化的关系，为中国本土文化背景下的翻转课堂实践提供理论。不过，遗憾的是，本文没有对太极环式翻转课堂模式的实际应用案例进行介绍。在接下来的工作中，我们将按照设计研究逐步改进的思路，将太极环式模型付诸实施，看其效果如何，并根据实践反馈不断改进，形成一种更为可靠而有效的模式。期待经过实践的修正，我们能提出更加完善的翻转课堂模型与学界共享。