“翻转课堂+CDIO”教学应用模式研究

郭 玲



“翻转课堂+CDIO”教学应用模式研究

郭 玲

（珠海城市职业技术学院 成教学院，广东 珠海 519090）

摘 要：翻转课堂教学模式和CDIO工程教育模式在形式上和精神上的融会贯通，使得两者能够创新性融通。将教学内容项目化，按CDIO理念组织教学过程，按翻转课堂方式进行教学活动成为“翻转课堂+CDIO”教学应用思路。“翻转课堂+CDIO”教学应用模式围绕学习资源和教学策略两方面，从课前阶段和课堂阶段对该应用模式进行分析，为工程类学科的教学应用提供参考。

关键字：翻转课堂；CDIO；教学应用模式；教学策略；教学设计

信息时代催生了异步学习，传统课堂教学模式变成课内与课外、线上与线下的有机组合，网络通信技术使得学习活动突破时空瓶颈，实现随时随地的泛在学习。那么，如何将课上的“体验”与线上的“泛在”深度融合？很显然，基于微课、MOOC、SPOC形式的学习资源与传统课堂教学对接时有着天然的劣势与不足，而利用翻转课堂的思维进行教学应用，形成翻转课堂的协作组织模式，才是使二者实现深度融合的新尝试。［1］

翻转课堂教学模式，起源于2007年美国科罗拉多州林地公园高中教师乔纳森·伯尔曼和亚伦·萨姆斯的教学实践，到2011年可汗学院的网络教学引起全球教育界的广泛关注，目前已经成为全球教育领域研究的一个重点。随着翻转课堂传入国内，很多学者给出了翻转课堂教学模式的定义。比如，马秀麟将翻转课堂定义为“学习者在课外时间完成针对知识点和概念的自主学习，课堂变成教师和学生的互动场所，通过解答疑惑、合作讨论等策略促进知识内化的模式”；张金磊认为翻转课堂“是通过对知识传授和知识内化的颠倒安排，改变传统教学中的师生角色并对课堂时间的使用进行重新规划的新型教学模式”［2］；钟晓流在马秀麟关于翻转课堂教学模式定义的基础上强调翻转课堂教学模式的信息化环境和以教学视频等主要学习资源等特征。

一、翻转课堂教学模式概述性分析

教学模式并非一种计划，而是在一定教学思想或教学理论指导下建立起来的较为稳定的教学活动结构框架和活动程序。作为结构框架，突出了教学模式从宏观上把握教学活动整体及各要素之间内部的关系和功能；作为活动程序，突出了教学模式的有序性和可操作性。下面从理论依据、教学目标、操作程序、实现条件和教学评价五个方面对翻转课堂教学模式进行概述性分析。

（一）理论依据

教学模式是教学理论的具体化，是一定理论指导下的教学行为规范。教育观不同，其提出的教学模式也不同。翻转课堂教学模式主要采用了掌握学习理论。该理论由本杰明·布鲁姆首先提出，他认为只要需要的学习条件具备，任何学生都可以完全掌握全部学习内容。布鲁姆给出影响学业成绩的三个主要变量及权重：学生学习新知识所需要的前期知识准备占50%；学生对所学内容的动机、态度、兴趣等情感前提占25%；教学质量，也即教学与学习者的适切性占25%。基于影响学业成就的因素研究，布鲁姆认为个别教学是最理想的教学形式，而掌握教学法即便在群体学习中也能够使学生很好地进行学习。翻转课堂的出现，使掌握学习得以真正实现，而基础设施、流媒体、云计算和Web2.0等数字化工具为高度个性化的在线教育开辟了一条最佳的道路。

（二）教学目标

处于核心地位的教学目标，决定了教学模式的操作程序，同时也是教学评价的标准和尺度。翻转课堂是一种契合于信息时代的教学模式，相对于传统课堂，翻转课堂的优势在于学生可以自定步调学习，课前学习的疑问在课堂上得到更好地指导，以及有更多的同伴协作学习。同时，教师与学生的联系更加密切，更多地为学生提供一对一的个性化指导。通过优化和改变教学内容呈现方式和地点实现知识的深度教学，从而提升学生的自主学习能力，帮助学生达到学习目标。

（三）操作程序

操作程序是指师生在教学活动中先做什么、后做什么。与传统课堂不同的是，翻转课堂的知识传授在课下完成，知识内化则通过课堂的学习活动实现。

Robert Talbert将翻转课堂分成课前和课中两个阶段，课前阶段包括观看教学视频和针对性的实践练习环节；课中阶段由快速少量的测评、解决问题并促织知识内化和总结与反馈三个环节构成，如图1所示。

图1　Robert Talbert的翻转课堂结构图

南京大学张金磊在Robert Talbert的研究基础上，提出翻转课堂教学模型如图2所示。该教学模型指出，翻转课堂主要由课前学习和课堂学习两个过程组成，其中，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，其核心是体现“以学生为主”的教学思想。

图2　张金磊的翻转课堂教学模式

清华大学钟晓流将翻转课堂的理念、中国传统文化中的太极思想、本杰明·布鲁姆的认知领域教学目标分类理论融合建模，把翻转课堂分为教学准备阶段、记忆理解阶段、应用分析阶段和综合评价阶段，其重心移至教师的教学设计，体现了“以教师为主”的教学理念，其翻转课堂模型如图3所示。

（四）实现条件

教师的教育观、学生的学习观、教师的信息素养、教师的教学设计能力、信息技术的支持、学生的自主学习能力、教学评价等多方面的因素［2］，都将影响翻转课堂教学效果的实现。

（五）教学评价

教学评价是一个多方参与、长期互动的过程。［3］目前，我国翻转课堂教学实践具有课前学习材料的多元化、课堂教学实践的策略化、翻转课堂教学模式的本土化的显著特点，但建立适合翻转课堂的评价体系，依然是翻转课堂教学模式将面对的最大挑战。

二、CDIO工程教育模式概述性分析

CDIO教育模式是由MIT等世界名校倡导和推广的工程教育理念，以真实世界的产品和系统的构思、设计、实施和运行的全生命周期为载体，将理论、实践和创新融为一体，解决工程教育中理论与实践脱节的问题。

（一）理论依据

在生态系统理论发展心理学中，布朗芬布伦纳提出的个体发展模型，强调了系统与个体相互作用并影响着个体发展。我们可以看到，CDIO的第一条标准强调把工程师职场环境作为工程教育环境。其本质遵循了个体发展模型，采取由环境到系统的路线，把工程教育置入工程实践环境中，即产品、流程和系统的开发和使用中。其次，CDIO工程教育模式融入了产品生命周期概念，强调以一个工程活动的完整生命周期来学习工程的理论和实践，它要求我们培养的工程人才都能精通这四个环节。

（二）教学目标

CDIO提出了1个愿景，即让学生充分理解技术的研究与发展对社会的重要性和战略影响，掌握深厚的技术基础知识，能够领导新产品和新系统的开发与运行。围绕着愿景，CDIO工程教育模式确定其目标是通识教育，强调基础知识学习，强调知识和能力的关联，通过做中学培养学生获取知识、运用知识、共享知识、发现知识和传播知识的能力。［5］

（三）操作程序

1个愿景、1个大纲、5个指引和12条标准构成了CDIO的核心内容。从实施的层面来看，大纲以逐级细化的形式，形成了3级、70条、400多款的工程人才培养目标体系，解决了工程教育中“工程专业毕业生应该掌握的知识、能力和态度有哪些，以及掌握到社么程度”的问题；5个指引明确了培养计划、课程设置结构、教学方法、教学评估和学习框架等五方面的要求。因此，大纲和指引详细地总结梳理了构建CDIO工程教育模式普适的基本方法。

（四）实现条件

教师的综合素质与教学能力对人才培养起着至关重要的作用。在实施CDIO工程教育模式的教学实践中，提高教师的CDIO能力和提高教师的教学能力对教学的顺利实施显得尤为重要。

（五）教学评价

作为国内外流行的教育模式，CDIO教学质量评价体系的建构，是一种创新实践，其12条标准针对课程计划的设计、学生学习方法、教学环境、教师发展、教学考核等方面提出了具体可行的评价标准，如表 1所示，值得各类教育探索借鉴。

表1　CDIO 12条标准一览表

三、翻转课堂和CDIO的创新性融通

翻转课堂与CDIO既存在形式上的融通，更存在精神上的融通。CDIO是以“预期学习结果集合来驱动课程内容、教学方法、教育文化等设计的模式”，［4］翻转课堂是以学习任务引导学生自主学习和协作学习的模式驱动教学的实施，两者在形式上是融通的。CDIO是基于主动经验学习方法的教与学，强调做中学，在工程教育环境中培养学生个人自身能力、团队协作能力和工程能力；［5］翻转课堂主要针对学生的知识学习，注重学生的个性化学习，培养学生个人自身能力和团队协作能力。可见，CDIO和翻转课堂都着重培养学生的知识、技能和态度，因此，两者在精神上是融通的。

翻转课堂和CDIO能够深层次融合，源自CDIO的大纲对工程类学科具有通用性，CDIO 的12条标准为教育模式的实施和评估提供了具体的指引，使得工程教育改革更加具有可操作性和可评价性；CDIO一体化课程设计促进了学科知识和专业知识的有机联系，把学生能力的培养整合到课程体系中，对教师的沟通协作和知识体系提出更高的要求。可见，以愿景描述培养目标，以大纲设计培养方案，以标准实施培养，以指引明确培养运行架构，CDIO工程教育模式为翻转课堂在课前任务设计、课堂活动设计、教师和学生角色等方面提供了详细指引，为翻转课堂教学模式的设计与创新提供真实的借鉴。

如前述，翻转课堂是一种教学模式，只有把项目教学法、基于问题解决的学习策略、发现学习和自主学习等教学策略渗透到翻转课堂的教学过程中，教师从整体化设计的角度充分思考学习资源组织、教学策略设计等方面，把组织导读、设置疑问、引领思考有机地结合起来，才能激发学生强烈的内在动机，避免翻转课堂流于外在形式。因此，翻转课堂采用多种教学模式，才能达到更多专注于学生自定步调的学习目的。“翻转课堂+”就是“翻转课堂+其他教育模式”，但并不是简单的两者相加，而是两者在形式和精神上进行创新性融通，目的是取得良好的教学效果。

四、“翻转课堂+CDIO”教学应用模式研究

2013年，乔治梅森大学的 Noora Hamdan博士和皮尔森教育发展中心的Patrick McKnight博士在《翻转课堂白皮书》中提出翻转课堂的四大支柱，即：灵活的学习环境、学习文化的转变、精心策划的教学内容和专业化的教师。由此可见，构建翻转课堂的核心在于课前的学习资源和课堂的教学策略。“翻转课堂+CDIO”教学应用的基本思想是将教学内容项目化，按CDIO理念组织教学过程，按翻转课堂方式进行教学活动，从而将符合CDIO理念的学习资源和符合翻转课堂的教学活动进行创新性融合。

在对Robert Talbert、张金磊和钟晓流等提出翻转课堂教学模式研究的基础上，融合全过程评估的CDIO工程教育模式，构建出“翻转课堂+CDIO”在工程类学科的应用模式。此课程应用模式以维果茨基的“最近发展区理论”和Crow的“阶段性自我导向学习模式”为理论基础，围绕学习的四个阶段和四个层次，把翻转课堂分为课前和课堂两个阶段，每个阶段的学习内容、教学方式、学习层次和学习特征如图 4所示，最终从知识、技能、态度三个维度达到对学生的培养目标。

图4　“翻转课堂+CDIO”教学应用模型

（一）课前阶段分析

维果茨基的“最近发展区理论”认为学生独立活动能达到的解决问题的水平属于现有发展区，与其通过教学获得的潜力之间的差异就是最近发展区。教学应着眼于学生的最近发展区，为学生提供有难度的内容，调动学生的积极性，发挥其潜能，超越其最近发展区而达到下一发展阶段的水平。

翻转课堂的课前阶段，对教师而言，主要任务是课程开发；对学生而言，就是完成教师布置的学习任务，实施知识的自我传授。但这种课前学习不同于传统课堂的课前预习。对于翻转课堂而言，教师在课堂上不再讲授新知识，否则翻转课堂是翻转不过来的，学生依然会维持只要听就可以的观点。翻转课堂的课前学习必须解决学生的现有发展区问题，帮助教师了解学生在接触新知识时存在的问题。另一方面，如果学生在自主学习过程中不能发现自己学习存在的问题，那么翻转课堂也将难以实施。因此，教师在课前阶段应采用问题式教学，以基础层次项目创设与当前学习主题密切相关的真实情境［6］，为学生的学习提供认知停靠点，激发学生的学习心向，帮助学生完成基本知识的学习和基本技能的培养。［5］

在课程开发环节，教师首先要确定教学目标，并结合学生的特点进行课前任务设计。由于要求学生在自主学习的环境中进行知识传授，因此，教师设计课前任务要依据CDIO标准1的关联原则和标准4的工程概论，将工程师职场环境作为工程教育环境，让学生联系“先验知识”，培养学生元认知。在此基础上，再根据学习资源清单和学习任务清单选择和制作学习资源。要特别注意的问题是，学习资源应起到学习指导书的作用，包括视频、阅读文献、学习建议、自测题等多元化材料形式。

要有效地督促学生开展自主学习，课前阶段的学习任务单须成为翻转课堂知识传授的有效实施途径。不论学习任务单的形式怎样，其核心内容主要是学习指南、学习任务、困惑与建议三部分。

（二）课堂阶段分析

Crow的“阶段性自我导向学习模式”将学生的自我导向学习倾向分为四个阶段，每个阶段教师所担任的角色是不同的。刚开始，学生处于依赖阶段，教师应给予学生讯息性的讲述和立即反馈的教导，承担教导者的身份；当学生对课程产生了兴趣后，教师则给予启发式的讲述和促进引导式的讨论，承担指导者的身份；学生掌握了基本知识后，就主动参与到课程的学习中，此时，教师应平等参与其促进的讨论，承担起促进者的身份；最后，学生进入自我导向的学习阶段，独立完成任务，有问题时才需要教师，教师的身份变成了咨询者。教师的“引导”和学生的“自学”共同促进了学生从他主到自主的过程完成，形成了自主学习能力。

要明确的是，学生的自主学习能力不是通过教师的讲授获得。教师只有关注学生自定步调的学习，针对课堂教学开展教学策略应用，充分思考知识如何传递和学生如何学习才能激发学生学习的兴趣，进而产生探究的动机，把学生从一个阶段推向高一级阶段，否则可能学生在最初的阶段就不再往后发展，一直依赖于教师的讲授。翻转课堂的成败并不在于学习资源的开发建设，而在于课堂学习活动的设计。因此，我们以CDIO工程教育模式关于实践场所、设计——制造经验和教学方法的相关标准为借鉴，围绕提高学生学习兴趣、满足学生学习需求、创建自主学习气氛，以指导、促进、展示三步骤展开。

第一步为指导。教师从课前学习反馈中选择有针对性的问题或学生最想了解的问题进行解答，采用启发式教学策略，圆满完成基础层次项目的目标，顺利导入高级层次项目。此时，最应该避免的是教师将此环节变成了查漏补缺，重新回到传统课堂的课堂讲授。第二步为促进。高级层次项目适宜于采用教师主导的探究式教学，教师协助学生独立探索新知识，同时，学生协作学习促进知识内化，使学生潜能得到深度发挥，从而解决学生的最近发展区问题。在这一环节，我们可以看到团队学习、合作学习、参与式学习等多种课堂形式。最后一步为展示。这也是一个交流的平台，通过学生作品展示、师生互评、教师对课堂学习情况评价反馈、学生应用现有知识解决工程问题，完成新旧知识迁移，呈现给学生的是“学到什么”、“解决什么”、“遗漏什么”等，CDIO工程教育模式的理念得到完美体现。

五、结语

翻转课堂的本质是将课堂还给学生，回归学生能力的培养。因此，我们用“翻转课堂+CDIO”重构教学时，不是将传统课堂的教学内容、教学方法、教学设计简单地分拆为课外和课内实施，而是一个全新的整体设计，把学生的学习自主性、团队协作精神、创新精神、课堂氛围和知识内化融为一体。

参考文献：

［1］ 李海龙，李新磊.“后MOOC”时代机遇分布翻转SPOC体验式学习探讨［J］.电化教育研究，2015，（11）：44-50.

［2］ 董黎明，焦宝聪.基于翻转课堂理念的教学应用模型研究［J］.电化教育研究，2014，（7）：108-113.

［3］ 李馨.翻转课堂的教学质量评价体系研究——借鉴CDIO教学模式评价标准［J］.电化教育研究，2015，（3）：96-100.

［4］ 顾佩华，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索［J］.高等工程教育，2014，（1）：25-30.

［5］ 郭玲.融合CDIO和翻转课堂的教学模式研究和实践［J］.广州职业教育论坛，2015，（1）：32-36.

［6］ 何克抗.从“翻转课堂”的本质看“翻转课堂”在我国的未来发展［J］.电化教育研究.2014，（7）：5-16.

［7］ 黄阳，等.“翻转课堂”教学模式设计的几点思考［J］.现代教育技术，2014，（12）：100-106.

［8］ 单玲，等.基于开放教育资源的翻转心理学课堂策略探究［J］.黑龙江教育，2014，（6）：45-47.

［9］ 容梅，彭雪红.翻转课堂的历史、现状及实践策略探析［J］.中国电化教育，2015，（7）：108-115.

Research on the Application of "Flipped Classroom +CDIO" Teaching Mode

GUO Ling
（Adult Education College， Zhuhai City Polytechnic， Zhuhai 519090， China）

Abstract：Flipped Classroom Teaching Mode andCDIO Engineering Education Mode are connected both in form and connotation， allowing the integration of these two modes in an innovative way. Projectizing teaching contents， organizing the teaching process in terms of theCDIO concept， conducting teaching activities in the form of "flipped classroom"， the "Flipped classroom +CDIO” teaching pattern can shed some lights on teaching （pre-class learning resources and in-class teaching strategies） in engineering disciplines.

Key words：flipped classroom；CDIO； teaching application mode； teaching strategy； instructional design

中图分类号：G712.421

文献标识码：A

文章编号：2095-364X（2016）02-0026-06

收稿日期：2016-01-02

作者简介：郭玲（1970-），女，湖南长沙人，讲师，研究方向：计算机应用，现代教育技术。