美国大学IPSP课程混合式翻转课堂分析与启示*

杨 斌，王以宁，任建四，张 海

(1.东北师范大学 传媒科学学院，吉林 长春 130117；2.中国地质大学 计算机学院，湖北 武汉 430074)

美国大学IPSP课程混合式翻转课堂分析与启示*

杨 斌1，王以宁1，任建四2，张 海1

(1.东北师范大学 传媒科学学院，吉林 长春 130117；2.中国地质大学 计算机学院，湖北 武汉 430074)

美国大学IPSP课程教师在“自由的教育”理念的指导下，根据知识点类型及特点，对程序性知识采取翻转课堂教学模式和对陈述性知识采取讲授式案例教学模式，这种混合式翻转课堂的教学模式有效地实现了具有表达能力和问题分析能力的自由人的培养的教育目标。该文通过对美国IPSP课程的混合式翻转课堂的课程目标、学习要求、课程计划、教学模式及实施后的学习效果进行分析研究，得出知识点是有效实施翻转课堂的决定性因素，教师是有效实施翻转课堂的关键因素，学生是有效实施翻转课堂的必要因素，资源是有效实施翻转课堂的物质基础，以期促进翻转课堂教学模式在我国高等教育中的应用。

混合式；翻转课堂；教学模式

一、前言

美国作为世界上最大的发达国家，与其他国家相比较，它的大学教育在诸多方面展现了先进之处。“自由的教育(Liberal Education)”是美国高等教育的理念之一，美国高等教育协会给出的界定是“一种能够增强并培养个体应对复杂性、多样性和变革的能力。它既强调更宽广范围的渊博知识，例如包括科学、文化、社会在内的知识，又强调在某一特殊领域内取得的专业成就。这一教育理念不仅帮助学生形成社会责任感，同样帮助他们获得宽广知识和相关知识领域所需的智能和技能。例如，交际能力、分析和解决问题的能力以及知识、智能与技能的运用能力。”[1]简言之，自由的教育就是通过对学生的全面教育，培养学生的表达能力和问题分析能力，即帮助个体成长为理性思辨能力和批判精神健全的人。这种教育理念贯穿美国大学的每门课程，教师也秉承“自由的教育”理念，为培养具有表达能力和问题分析能力的自由人而进行着教学方法和教学模式的改革与尝试。

早在20世纪90年代初，哈佛大学物理学教授埃里克·马祖尔(Eric Mazur)为解决课上传授知识为主造成的学生对知识内容理解不透彻的问题而创立的同伴教学法(Peer Instruction)，要求学生课下自学课程内容，课上则以“提问一思考一回答”等互动活动为主[2]，揭开了“翻转课堂”的序幕。1996年迈阿密大学商学院执教的莫里·拉吉(Maureen J. Lade)和格兰·波兰特(Glenn J. Platt)首次提出翻转课堂就是“将原本在课上进行的教学活动放在课下进行，反之亦然”[3]，并将其应用于“微观经济学原理”课程。实验显示，在“翻转课堂”中学生的学习动机更强，并乐于在课上进行提问和团队学习，证实了翻转课堂有助于“自由的教育”理念自由人的培养。2007年美国科罗拉多州落基山林地公园高中的两名化学老师乔纳森·伯尔曼和亚伦·萨姆斯为帮助缺课的学生，将化学课程录制成教学视频，让学生回家观看，在课堂上完成作业，并对学习中遇到困难的学生进行解答，意想不到的“学生回家自学，课堂上解决问题”[4]的方式对教学产生了积极的影响。由此，两位化学老师开始思考如何在班级里面开展这种翻转式教学。2011年，萨尔曼·罕和他创立的可汗学院将翻转课堂推向了世界，一时间诸多学校纷纷投入到翻转课堂的教学模式及方法的改革之中。

翻转课堂与传统课堂相比较，教师由知识的传授者、课堂管理者变为学习的指导者、促进者；学生由被动接受者变为主动研究者；教学形式由“课堂讲解—课后作业”变为“课前学习—课堂研究”；课堂内容由知识讲解传授变为问题讨论研究；技术应用由内容展示变为自主学习、交流反思、协作讨论的工具；评价方式由传统的纸质测试变为多角度、多方式的多元评价。许多高校教师发现，翻转课堂的这些特点正服务于“自由的教育”理念下的具有表达能力和问题分析能力的自由人的培养。因此，很多教师开始尝试将翻转课堂移入大学教育，将适合于翻转的知识点采取学生课前自学，课上讨论交流的教学方式，不适合翻转的知识点采取学生课上学习为主的案例教学等方式，从而不仅实现了学生对知识本身的掌握，同时也实现了学生的自主学习、问题分析能力的培养。

本文通过对北美一所大学的2013年秋季学期的IPSP课程(Introduction to Problem Solving and Programming，以下简称IPSP)的混合式翻转课堂教学实践实录及分析，获得了一些有效开展翻转课堂教学模式的启示。

二、美国IPSP课程混合式翻转课堂

(一)IPSP课程简介

1.课程描述

IPSP是一门面向大一新生的选修课，根据自由教育的理念，学生通过本门课程即要学习如何编写电脑程序，将思想转变为计算机语言，从而获得创新和实践的经验，又要学会如何表达自己，发表和阐述自己的观点。因此，任课教师将本课程设置为课程组，包括项目编程课程和写作课程两部分。项目编程课程以动画和人工智能形式为主，内容体现为部分社会问题，如人口过剩、对自然资源的消耗或学生的学科方面的问题，采取翻转课堂的教学模式，从而使学生获得创新及实践的经验。写作课程部分关注一些计算影响“大思想”的方式等，通过对程序的设计和某个算法问题的积极探讨，以及一个小型研究项目介绍的案例教学模式，培养学生批判性思维并发展口语交际的能力，通过独立撰写关于社会问题的论文、研究报告及简短的反思报告，培养了学生写作技能和信息素养。因此，教师针对本课程组不同内容不同教学目标，采取了将翻转课堂与案例式讲授相结合的混合式教学模式。

2.课程目标

在本课程中，学生通过课前任务学习，课上讨论和小组活动，实现以下能力的培养：

(1)了解软件开发的本质及过程，包括设计、实现及测试

a.设计一个算法或一系列步骤，来解决某一问题；b.转换一种算法为程序；c.在BYOB和Python脚本语言中开发项目，掌握基本编程知识；d.使用Python脚本语言建立一个三维动画工具；e.设计、实施和测试程序。

(2)理解社会中某一项技术发挥的作用

a.了解技术的形式；b.支持使用各种技术。

(3)参与批判和反思性的讨论

a.代码设计、文档撰写、编程风格和测试；b.算法的逻辑问题。

(4)从设计和编程风格角度分析软件的程序

a.在抽象层面上，能解释程序的功能；b.在代码层面上，能解释程序的结构。

(5)通过口头讨论和写作锻炼批判性思维

a.写一篇简短的技术论文；b.写一个软件程序的文档。

(6)获得研究技能

a.使用在线图书馆和电子数据库检索书籍或文章；b.区别学术资源及大众资源；c.写一篇简短的技术论文。

3.课程计划

教师在“自由的教育”理念下，针对以上培养目标制定了详尽的课程计划(课程计划摘选如表1所示)。

表1 IPSP课程计划摘选

(二)IPSP混合式翻转课堂教学模式

知识点决定教学模式。IPSP写作课程的知识点是关于“是什么”的叙述事实方面知识，属于陈述性知识，这类知识适合于短时激活的传播来完成，因此教师采取讲授式案例教学模式；IPSP项目编程课程的知识点是关于完成某项任务的行为或操作步骤的知识，也就是关于“如何做”的知识，它包括为解决某一问题或开发某一应用软件的算法及开发平台的使用方法等规则和技能的知识，这些都属于程序性知识，需要长时的使用及探索，适合于翻转课堂的教学模式。

1.项目编程课程的翻转课堂教学模式

主讲教师采用了翻转课堂的教学方式，并基于翻转课堂的“先学后教、以学定教”核心思想，确定了由课前学习和课上学习两部分组成的教学模型，如图1所示。在这两个过程之中，信息技术和信息化环境是翻转课堂学习环境的创设基础，保证了课前及课中学习活动的顺利开展。

图1 IPSP主讲教师教学模型

a.问题提出：教师根据课程内容和学生观看教学视频、参考资料、课前练习中提出的疑问总结出一些有探究价值的问题，例如条件判断语句或循环判断语句等，学生根据理解与兴趣选择相应的探究题目。

b.建立环境：教师为学生自学时产生的问题创建环境。学生自己能解决的问题就让学生进行自主探究。稍微有难度的问题让学生通过小组协作进行解决。重难点的问题可以先让学生自主探究，再进行小组协作学习，加强了学生对知识的理解和运用。如果有些问题学生实在解决不了，则可以请教教师。

c.成果交流：教师让学生自己或小组来展示成果，确定学生是否真正掌握了该内容，并加深学生对该问题所涉及内容的理解与掌握。

d.评价：成果展示过程中，教师给予及时的评价。

当学习问题掌握之后，进入下一问题的解决，如果学生还不能真正掌握，教师可重新创建环境来帮助学生解决问题。当所有的问题解决完之后，教师可布置课堂练习或测验来巩固学生的学习。

2.写作课程的讲授式案例教学模式

写作教师根据课程的目标对学生写作能力的培养，采用了讲授式案例教学模式(如图2所示)。

图2 IPSP讲授式案例教学模型

(1)课前设计模块

学生在BB(Blackboard)平台上，进行课前任务学习、提交学习反馈及课前练习。

a.学习任务设计：在IPSP课程的翻转课堂教学活动中，任课教师作为学习活动的设计者，在学习任务里面清楚地告诉了学生的自学内容，包括告诉学生要学习什么、该如何学习、完成什么的学习指引，同时也包括了给学生布置的微课或者其他学习资料、参考资料以及学习任务。

b.提交反馈设计：学生则通过教师布置的任务进行自主学习或者小组协作学习，在学习过程中可随时通过平台记录自己不懂的问题并反馈给教师。

c.课前练习设计：当学习完教师布置的任务之后，可通过与学习内容匹配的课前练习来检验自己对学习内容的掌握情况，起到强化训练的作用。

(2)课上设计模块

教师在无线网覆盖的多媒体教室利用BB平台呈现问题、在线讨论并收集学生的反思报告。

教师利用现代信息技术呈现写作案例，通过对案例的讲解或引用来说明所讲课程的内容，设置有一定梯度的问题指引学生自主学习或交互式探究学习案例，之后由教师对学生的回答和表现作出评价，归纳总结出理论知识。

(三)学生学习效果分析

两位任课教师依据“自由的教育”理念中对学生的表达能力和问题分析能力的培养，设计了系列代表性的学习任务。

1.学生学习任务

(1)写作任务

a.完成6篇与课程主题相关的特定的社会或伦理问题的文章(字数不少于250个单词)。每一篇文章要有一个良好的论点来论证支持或反对的观点，至少包括一个指定阅读以外的参考资料。这些由写作导师批阅并分成三等级，计入课程组的期末成绩，具体内容如下页表2所示：

表2 写作任务

b.写一篇计算机与现实世界的文章。例如，“代码思想”：通过研究计算机科学，阐述你是如何理解计算机影响现实世界的(字数400-500个单词)。这些由写作导师批阅并分成三等级，并计入课程组的期末成绩。

c.独立完成反思研究活动，并完成论文报告(字数500—1000单词不包括图像)，在课堂演示。研究活动将按内容(占50%)和课堂演示(占50%)分级，并计入课程组的期末成绩。

(2)编程任务

编程任务具体任务如表3所示：

表3 编程任务

具体要求如下：a.符合编程的标准，优良的算法设计和编程风格，清楚的测试记录；b.两人一组完成编程任务和项目；c.以团队为单位分享工作结果，上交个人学习笔记及实践反思报告。

2.学生学习效果分析

本课程经过一学期的混合式翻转教学，在编程方面学生在了解软件开发的本质及过程，掌握编程的基本知识的基础之上，能够自己设计一个解决某一具体问题的算法，并在Python环境中实施与测试。在写作方面，学生在掌握文档撰写的基本规范基础之上，通过使用在线图书馆和电子数据库检索书籍或文章，能够对社会中的某一项技术发挥的作用进行批判论证，实现了“自由的教育”理念下的具有表达能力和问题分析能力的自由人的培养。

(四)IPSP混合式翻转课程特色分析

1.课程设置

IPSP课程是在美国“自由的教育”理念下开展的大学计算机基础类课程，基于自由的教育的人的自我表达、自我思考、问题分析能力的培养，任课教师设置了培养学生运用计算机解决和实现某一生活中具体问题的能力的项目编程课程，也设置了培养学生自我表达观点的写作课程，为实现自由的完整的人做准备。

2.教学模式

美国劳伦·蒲柏教授选出了能够改变人生的40所大学，入选的要因有两个：(1)大学着重培养的不是竞争而是协同合作，培养学生的集体意识；(2)大学应积极的协助年轻人发挥自身具有的潜力。这两方面共同构成了自由的教育。美国的大学教学课程以及科目的内容没有太大的差别，不同的是怎样去操作的问题，即课程采取什么教学模式。IPSP课程教师基于自由教育对学生能力的培养，采用了讲授式案例的教学与翻转课堂的教学相结合的混合式教学式。两种教学模式分别在课上和课下提供给学生充分的合作与交流的机会，不仅使学生能够自由的深度思考和研究，并且形成了团队的合作意识。

3.学习评价方式

IPSP课程的学习评价从内容到方式都体现了尊重个性，鼓励创新的特点。评价内容无论是写作课程还是编程课程都给出了学生任务的范围，涉及到社会的各个领域，学生可以根据自己的喜好及兴趣选择不同的任务；评价方式采用闭卷、开卷、答辩及个人实践操作能力及团队项目合作多元方式，更全面地考察了学生个人创新及团队协作的能力。

三、IPSP课程混合式翻转课堂启示

1.知识点——有效实施翻转课堂的决定性因素

经过调查了解，目前，国内外开展翻转课堂教学试验的学科多为理科类课程为主，教学内容通常为一个概念、一道公式、一道例题、一个实验，这类知识多以程序性知识为主，便于翻转。而在文科类课程中，如政治、历史、语文等多为是什么的知识，是对事物描述的陈述性知识，并且在授课过程中会涉及到多学科的内容，需要教师与学生进行思想上的交流与情感上的沟通才能起到良好的教学效果。因此在决定某一知识是否能够翻转，并不取决于这个知识是文科还是理科的知识内容，而是取决于它是程序性知识还是陈述性知识。IPSP课程主讲教师将课程内容分为编程和写作两部分，编程属于程序性知识，其采用了翻转课堂的教学模式，而写作属于陈述性知识，写作教师采用了讲授式案例教学模式，从而实现了教学效果的最大化。因此，对于不同学科的知识，教师要分析其特点，确定其属于哪类型的知识，是否适合翻转，适合怎样翻转，从而通过采取不同的教学策略及学生的反馈情况推进教学改革。

2.教师——有效实施翻转课堂的关键因素

教师是将翻转课堂的教学模式高效地应用在教学之中的关键因素。当前很多教师为了追求翻转课堂，把大部分精力都放在了视频制作上，而忽视了如何支配课堂上多出来的时间，如何拓展学生的学习时空。IPSP课程主讲教师通过分析课程知识的重难点，及学生的学习心理和学习兴趣，选择性地制作翻转教学视频，在课上选择趣味性的案例作为问题的引入，从而在自我探究、协作探究中充分调动了学生的积极性和主动性，挖掘学生的兴趣所在，从而实现翻转课堂教学效果最大化。因此要成功的解决这一问题需要加强对教师的教学观念、信息化素养等方面的培训，使教师能够通过基于问题、项目的探究式学习调动学生的积极性、探究性。

3.学生——有效实施翻转课堂的必要因素

在IPSP翻转课堂中，学生在课前观看教学视频、阅读参考资料后，自己完成课余练习，并在互联网中查找资料、总结问题，然后在课堂中与教师和同学进行讨论，这就要求学生必须具有良好的自主学习能力和信息素养。学生只有具备较高的自主学习能力，才能够通过教学视频及参考资料进行课程内容的学习，从而在课前练习中找到自己的疑问。学生只有具备较高的信息素养才能自如地在教学平台上与教师、同学进行沟通交流。因此，学生的自主学习能力培养和信息素养的提升是实施翻转课堂的必要保障。

4.资源——有效实施翻转课堂的物质基础

在IPSP翻转课堂中，学生能够轻松的学习如何编程以及如何将算法转换成计算机语言，首先取决于学生学习编程的开发平台。项目编程教师采用了Snap编程平台，这是一款非常友好傻瓜式的编程环境，在这种环境下学生不用有太多的编程基础就可以实现一些网上流行的小游戏及应用软件的开发，例如俄罗斯方块、打地鼠、音乐播放器等，这种开发程序的成就感很容易调动学生对软件编程的兴趣，从而吸引学生自由探索实现不同功能的算法。其次，取决于教师教学及课下讨论的支撑环境。本课程组的两位任课教师均采用了学校免费提供的BB教学平台。BB平台包括教学管理平台、门户社区平台和资源管理平台，从而使教师可以有效的管理课程、制作内容、生成作业和加强与学生的协作，有效地监控学生的学习进度及效果。

四、结语

根据美国IPSP混合式翻转课堂的经验，提醒我们在采用翻转课堂教学模式之前，需要分析知识点是属于什么类型的知识，这种类型的知识是否适合翻转，翻转是否有助于创新型人才培养目标的实现，教师是否具备翻转所需要的信息素养及先进的教学理念，以及学生是否具备翻转所必需的自学能力等。我国《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》指出，教育信息化的发展要以教育理念创新为先导，以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础，以学习方式和教育模式创新为核心[7]。目前，我国拥有的高校精品课程网、中国中小学教育教学网等多个教学视频网站，已经为教师开展翻转课堂教学模式提供了丰富的资源基础，希望我国教师在我国特有的教育环境及教育理念下，借鉴美国大学IPSP混合式翻转课堂的成功经验，在对自己学科的知识点及学生的学习能力有效分析的基础上，形成自己的翻转课堂模式与方法。

[1] Raymond Williams. Keywords: a vocabulary of culture and society[M].New York: Oxford University Press,1985.

[2] E. Mazur. Can We Teach Computers to Teach[J]. Computers in Physics,1991,(1,2):31-37.

[3] M. Lage , G. Plattamp;M. Treglia. Inverting the Classroom: A Gateway to Creating An Inclusive Learning Environment[J]. Journal of Economic Education,2000,31(1):30-43.

[4] J. Bergmann amp; A. Sams. How the Flipped Classroom Is Radically Transforming Learning [EB/OL].http://www.thedailyriff.com/articles/how-the-flipped-classroom-is-radically-transforminglearning-536.php,2014-12-12.

[5] Blown to Bits[DB/OL].http://www.bitsbook.com,2014-12-12.

[6] Snap!Build Your Own Blocks[DB/OL].http://snap.berkeley.edu/snapsource/help/SnapManual.pdf,2014-12-12.

[7] 教育部.教育信息化十年发展规划((2011-2020年)[DB/OL]. http://www.moe.edu.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3342/201203/xxgk_133322.html,2012-03-13.

杨斌：讲师，研究方向学科教育技术、数字媒体技术(yangb146@nenu.edu.cn)。

王以宁：教授，研究方向为远程教育、广播电视编导、学科教育技

术(wyining@nenu.edu.cn)。

任建四：讲师，研究方向为教育信息化、神经智能模拟(renjiansi@hotmail.com)。

张海：副教授，大阪大学博士，研究方向为传媒教育技术、新媒体技术(zhanghaizzz@yahoo.com.cn)。

2014年12月12日

责任编辑：宋灵青

Analysis and Enlightenment of Hybrid Flipped Classroom Mode of American University IPSP Course

Yang Bin1, Wang Yining1, Ren Jiansi2, Zhang Hai1
(1.School of Media Science, Northeast Normal University, Changchun Jilin 130117; 2. School of Computer Science,China University of Geosciences, Wuhan Hubei 430074)

Under the guidance of “Liberal Education”, according to the type of knowledge points and characteristics, two teachers of IPSP course of American University take the hybrid flipped classroom mode when they teach the procedural knowledge and take the teaching case mode when they teach the declarative knowledge. This hybridflip classroom mode effectively achieves the educational objective of free man with good communication skill, problem analytical skill.This article analysis and research course objectives,learning requirements, curriculum planning, teaching mode and learning effect of hybrid flipped classroom of American IPSP course.We obtain that the knowledge is the decisive factor and the teacher is the main factor and the student is the necessary factor and the resource is the material basis in order to implement the flipped classroom effectively.

Hybrid; Flipped Classroom; Teaching Mode

G434

A

1006—9860(2015)02—0118—05

* 本文系2011年度教育部高等学校博士学科点专项科研基金课题“信息技术深层整合教学结构与教师教育技术学科化研究”(课题号：20110043110013)、吉林省社会科学基金项目“技术深度融于教学的中学物理教师TPCpK体系研究”(项目编号：2013BS13)、国家社会科学基金项目一般项目“全媒体语境下日媒对中国形象塑造及中国对日传播策略研究”(课题号：11BXW022)、东北师范大学哲学社会科学校内青年基金团队项目“文化公平观与完善公共文化服务体系建设研究”(课题号：12QN043)阶段性成果。