认知学习理论视阈下的翻转课堂模式研究

项 兰

(鲁迅美术学院，辽宁大连)

认知学习理论视阈下的翻转课堂模式研究

项 兰

(鲁迅美术学院，辽宁大连)

“翻转课堂模式”是基于互联网和计算机技术的现代教学模式，它颠覆了传统教学中的教学理念、教学过程和师生角色定位，是对传统教学模式的一场革命。本文通过对认知学习理论和翻转课堂的教学理念进行比较，分析并阐释了“翻转课堂”的教学理据与理论来源，揭示了两者之间纵横交错的关系，同时对翻转课堂的教学应用模型，为什么要运用翻转课堂及其所面临的问题进行了阐述，希望对当前“翻转课堂”的理解和实践具有一定的参考和借鉴作用。

翻转课堂模式；认知学习理论；教学应用模型

1. 翻转课堂概述

“翻转课堂”是从英语“Flipped Class Model”翻译过来的术语，一般被称为“翻转课堂式教学模式(FCM)”，是基于互联网和计算机技术的一种教学模式。具体做法是学生在上课之前通过互联网去观看视频，自主学习新的课程，然后在线完成练习或测试，之后带着学习过程中的疑问来到课堂，通过课堂上教师的辅导，师生间或同学之间的讨论，互相交流，分享与合作，理解和掌握所要学习的内容，从而完成学习过程。

翻转课堂起源于美国科罗拉多州落基山的林地公园高中。2007年该校的两名化学教师乔纳森·伯尔曼(Jonathan Bergmann)和亚伦·萨姆 斯(Aaron Sams)开始使用屏幕捕捉软件录制PowerPoint演示文稿的播放和讲解声音。他们把结合实时讲解和PPT的演示文稿传到网上，以此来帮助缺席的学生进行补课。不久，这些在线教学视频被更多的学生接受并传播。后来乔纳森和亚伦逐渐探讨出一种教学模式，那就是以学生在家看视频、听讲解为基础，把课堂时间用来完成作业或为做实验过程中有困难的学生提供帮助，这就是我们现在所说的“翻转课堂”教学模式。翻转课堂教学模式的出现迅速引起了广泛的关注。2011年《环球邮报》和《纽约时报》都刊登了有关翻转课堂的文章，称翻转课堂是课堂教学模式的重大改革。2012年1月在林地公园高中举办了翻转课堂“开放日”(Open House)，让更多的教育工作者来观看翻转课堂的教学过程和学生的学习状态，这种做法进一步促进了翻转课堂教学模式的推广。

翻转课堂的核心思想是：知识的学习发生在课外，练习和应用发生在课内。学习过程包括课堂信息传递和课下吸收内化两个阶段。传统的学习过程是先教后学，翻转课堂认为应该是先学后教。翻转课堂对学习过程进行了重构。信息传递在课前进行，教师通过视频传递信息，学生可以根据自己的节奏，反复多次观看视频；教师还可以提供在线辅导，以确保学生理解视频的内容。吸收内化是在课堂上通过互动来完成的。教师通过在线辅导已经了解学生的困难所在，课堂上就能够给予有针对性的辅导，同时学生之间的交流与互动也有利于知识的吸收内化。目前对翻转课堂一个片面的理解是翻转课堂就是用视频代替讲课。其实，翻转课堂的意义不仅仅是视频的应用，它是因为技术载体，改变了教学程序，从而拓展了学习时空，强调了学习的个性化，增加了师生间的沟通与交流。翻转课堂的创始人之一亚伦在上海国际教育论坛上说过：“翻转课堂并不只是视频录制，而是有效的课堂管理”(容梅 彭雪红，2015：108)。

我国对翻转课堂的研究大多在2012年以后。早期的文章基本上是对翻转课堂的评介，近两三年产生了大批论述翻转课堂可行性的实验性文章，学界开始寻找翻转课堂适用的学生年龄、适用的教学内容等，翻转课堂经历了泡沫期开始进入深入的理性思考阶段。任何一种新的教学模式的产生都是学习理论和创新实践的结合，本文把翻转课堂和建构主义、掌握学习理论和认知结构学习理论相结合，阐释翻转课堂的理论基础，同时对翻转课堂的具体操作，课前和课中的模块设计进行了阐述，指出了翻转课堂的意义和价值以及实施翻转课堂所面临的问题。

2. 从认知学习理论看翻转课堂教学模式

2.1 建构主义与翻转课堂

建构主义学习理论的基本内容包括“学习的含义”与“学习的方法”两个方面。建构主义认为，知识获得不是通过教师单向传授，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人，如教师和学习伙伴的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得的。建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。建构主义提倡的学习方法是在教师指导下的、以学习者为中心的学习。教师是意义建构的帮助者、促进者；学生是信息加工的主体、意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。学生要成为意义的主动建构者，就要求学生在学习过程中积极探索、发现和建构知识的意义。教师要成为学生建构意义的帮助者，就要求教师激发学生的学习兴趣，帮助他们形成学习动机，通过创建符合教学内容要求的情境，帮助学生建构当前所学知识的意义。

翻转课堂运用现代计算机技术重新进行了教学情境创建。它翻转了学习“情境”， 翻转了学习场所，把传统的课堂集体学习变成了学生在家自己观看视频，学生可以以轻松的方式，按照自己喜欢的节奏进行学习。教师组织学习，并对学习过程进行引导，使之有利于意义建构。在翻转课堂教学中，教师通过视频提出问题，引发学生思考之后再提供在线辅导，学生带着疑问和思考来到课堂进行交流和讨论，整个学习过程是教师启发学生自己去发现学习，补充缺乏的认识。

通过运用翻转课堂，教师和学习者之间在学习过程中始终处于“协作”关系。教师通过视频完成知识传递，使教师的角色从课堂上的权威变成学生学习的伙伴。教师通过提出问题引导学生进行思考，学生对问题进行探索，寻找答案，形成自己的理解和观点，然后根据自身行动来形成对客观事物的认识，并找到解决实际问题的办法。这符合建构主义对意义构建过程的阐释，也符合建构主义“以学生为中心，以教师为主导”的教学思想。学生课前对知识进行学习、探索，课堂上通过老师的指导以及师生间或同学间的讨论，对知识进行应用，完成学习–探索–应用的知识学习过程。此外，翻转课堂的实施要求学生有较强的自主学习能力，建构主义也要求学生采取新的学习风格和知识加工策略，更多地进行自我管理，二者有比较相似的理念。

2.2 布鲁姆教育目标分类学理论：翻转课堂“翻转”了布鲁姆教育目标分类中的教学重点

布鲁姆1956年出版的 《教育目标分类学：第一分册(认知领域)》 提出了从低到高的认知水平框架， 即知识、理解、应用、分析、综合和评价。这个框架为指导和评估教学提供了依据，受到教育界的普遍认同。2001年Anderson和D.R. Krathwol等学者对布鲁姆的教育目标分类学进行了批评分析和反思，出版了《面向世界、教学和测评的分类理论–布鲁姆教育目标分类学修订版》一书。新目标在原来分类的基础上增加了知识维度，从知识维度和认知水平两个方面对教学目标进行分类。知识包括事实、概念、程序和反省性知识。认知过程中分类的名词“知识”变成了动词“记忆”，更强调行动而不是概念，同时新的分类把认知的最高层次改为“创造”，而不是“评价”。新分类仍为六个层次：记忆–理解–应用–分析–评价–创造。

从新分类来看，知识维度中的事实、概念、程序、反省性知识的难度在依次递增，同时认知过程也是按照记忆、理解、应用、分析、评价、创造的难度依次展开。在翻转课堂的教学设计中，教师首先要对知识的难度以及相对应的认知活动有清晰的认识，翻转是把难度低的、涉及到记忆和理解活动的事实性知识和概念性知识翻转到课堂以前，而把难度较高的、涉及到智慧技能和认知策略的程序性和反省性知识在课堂内进行(见表1)。

翻转课堂对不同的学科和教学内容进行翻转的层次不同。“任何一种翻转课堂内容分布模式都是基于学生认知水平和教学内容的分析，每个翻转课堂并没有固定的内容分布模式。”(张传萍，2015：80)

表1 布鲁姆认知领域分类

在传统教学中，课堂大部分时间用来进行记忆和理解等较为低级的认知活动，而把应用、分析、评价和创造这些高级的认知活动留到了课后，这些思维活动难度大，学生在家里缺少交流和帮助，所以布鲁姆高级认知目标在传统教学中很难完成。在翻转课堂教学中，学生通过课前学习基本完成了记忆和理解。课堂上教师就可以把重点放在应用、分析、评价和创造这些较高级的认知活动上。这种“对教学流程的翻转，分解了知识内化的难度，增加知识内化的次数”(赵兴龙，2014：57)，因而能够促进学习者知识获得。传统教学和翻转课堂对知识学习的顺序过程理解是一样的，即记忆–理解–应用–分析–评价–创造，但两者教学目标顺序不同，前者认为学习的过程呈金字塔状，把大量时间用在记忆、理解和应用；后者认为学习的过程是倒金字塔，更加注重分析、评价和创造(见表2)。

表2 教学重点的翻转

在教学方法上，布鲁姆提出了“掌握学习”理论。他认为，学生原有的认知结构决定着新的知识输入、理解和接纳，对学习结果及其以后学习都有重大的影响。所以，他十分强调学生在学习前应具备所需的认知结构。他认为，教师应该在教学前对学生的学习技能、态度和习惯进行了解，预测学生对教学目标的掌握程度，了解学生所需要的帮助，使教学适应学生的背景和需要。“掌握学习”理论的核心是反馈–矫正系统。布鲁姆指出：掌握学习策略的实质是群体教学并辅之以每个学生所需的频繁的反馈与个别的矫正性的帮助。教学过程的每个步骤都必须通过评价来判断其有效性，并对教学过程中出现的问题进行反馈和调整，从而保证每一个学生都能得到他所需要的特殊帮助。翻转课堂是“掌握学习”理论的尝试与实践。它运用计算机教学手段，让学生在课前进行学习，同时教师又根据学生所出现的问题进行及时反馈，并在课堂上提供有针对性的矫正和辅导。翻转课堂运用的评估体系是过程评估。教师每天都可以采用通达学习和在线测试的方式和每个学生或小组进行沟通。学生按照自己的节奏进行学习，在每个单元结束时参加阶段性评估，为了通过阶段性评估继续进入下一单元学习，学生必须与老师进行单独沟通。老师会检查学生的作业完成情况，有时会提问，而这些问题会引导学生进入深度学习。这种阶段性评估与沟通比其他方式更能促进学生的成长(戴维·H·乔纳森，2002)。

2.3 布鲁纳的认知结构学习理论：翻转课堂更会促进学生的智慧和认知成长

布鲁纳的认知结构学习理论认为，认知结构是通过同化和顺应及其相互间的平衡而形成的。同化是将外界的新刺激纳入已有的认知结构，就学习而言，就是新知识适应已有知识的过程；顺应是主体改变自身的认知结构适应新的环境变化，就学习而言，是已有知识适应新知识的过程。认知结构论不但清楚地解释了认知发生的过程，而且从学习的角度揭示了学习过程中知识内化的过程：同化式的知识内化和顺应式的知识内化。布鲁纳认为，人类的知觉过程也就是对客观事物不断进行归类的过程。所以，他提倡教师在帮助学习者学习的过程中，不仅要提供必要的信息，而且要教会学生掌握并综合运用对客观事物归类的方法。布鲁纳倡导学生的发现学习。所谓发现是指学习者遵循他自己特有的认识程序亲自获取知识的一切方式。布鲁纳反复强调，教学是要促进学生智慧或认知的生长，教学模式的设计要适应正在发展着的学生。

发现法提倡教学应遵循六个步骤：(1)提出和明确学生感兴趣的问题；(2)使学生体验到对问题的某种程度的不确定性；(3)提供解决问题的多种可能；(4)协助学生收集能够得出结论的资料；(5)组织学生审查有关资料，得出应有的结论；(6)引导学生用分析思维去证实结论。

翻转课堂教学模式的三个基本要素是：教学内容，好奇心和师生关系。翻转课堂所采用的项目式或问答式学习能够激发学生的好奇心，允许学生发挥兴趣和创造力，获得丰富的学习体验，在学习过程中掌握选择权和自主权。在翻转课堂的学习过程中，教师有更多的时间与学生一对一交流，建立密切的关系，这种关系会对学生产生重要影响。“师生关系的确非常重要，学生不是与内容建立关系，而是与人建立关系。”(乔纳森亚伦，2015：55) 翻转课堂注重让学生用自己的能力去解决问题或发现新事物，因而在一定程度上有助于激发学生的学习动机，有助于挖掘学习者的潜能。

3. 翻转课堂的操作过程

3.1 翻转课堂教学应用模型

教学模式是一种具体化、操作化的教学思想或理论，它把某种教学理论或活动方式中最核心的部分用简化的形式反映出来，为人们提供了一个教学行为框架，具体地规定了教师的教学行为。翻转课堂实现了知识传授和知识内化的翻转，将传统课堂的知识传授移到课前完成，知识的内化由原来的课后完成转移到课堂教学活动中完成。美国富兰克林学院数学与计算机科学教授Robert Talbert 经过多年的翻转教学课堂实践总结出翻转课堂的教学结构(见图1)。

图1 Robert Talbert 的翻转课堂结构图

该模型简要叙述了翻转课堂的流程，分为课前和课中两部分。课前主要是观看视频，完成一些事实性和概念性的知识学习，同时做些有针对性的练习以加深对知识的理解。课中首先进行测验，然后解决学生出现的问题，通过课堂活动促进知识内化，之后教师要对教学内容做出总结，并要对学生提出的疑问做出反馈。该模型清楚地展示了翻转课堂的主要环节，但该模型过于简单，具体操作时需要对每一步细化和具体论述。

国内南京大学张金磊等人根据翻转课堂的内涵、建构主义学习理论和系统化教学设计理论，对Robert Talbert的模型进行了完善(见图2)。

图2 张金磊的翻转课堂教学模型

该教学模型由课前和课中学习两部分组成。在这两个过程中，“技术的支持和学习活动是翻转课堂学习环境创建的两个有力杠杆。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。”(张金磊，2012： 48) 该模型清晰地描绘了翻转课堂课前和课中两个模块的内容和活动设计。

3.2 课前模块设计

课前模块中，教学视频的制作是重点。教学视频可以由课程的主讲教师亲自录制，也可以使用网上开放的优秀的教育资源，但网上的教育资源可能会与课程内容及教学目标不相符，所以还是要以教师自行录制教学视频为主。教学视频的视觉效果、互动性和时间长度对学生的学习产生重要的影响。一般要求是视频的内容要呈现教学重点和难点，时间长度以10分钟为宜，教师在设计视频时还要考虑视频的效果，尽量使学生参加到视频的学习中去(卢强，2013: 96)。今天，已经有许多对翻转课堂感兴趣的教育工作者创建了翻转课堂的社网站，如flippedclassroom.org，通过这些网站教师可以建立联系和分享教学工具或视频。翻转课堂中视频很重要，但翻转课堂的最重要元素是课堂时间的重新利用，教学不再面向集体，而是在每个学生有所准备后分别进行，视频是进入深入学习的敲门砖。学生要在观看视频之后进行总结，写出他们学到的内容。这样做不仅有助于记住所学的内容，而且有助于使用学术语言。如果学生有困难，就要求教师提供一个框架来帮助完成这个总结。学生要完成练习，提出视频中没有理解的问题，有共性的问题会引发同学的讨论，然后这些问题会被带到课堂，教师利用这些问题在课堂上指导讨论，学生之间也可以进行互动沟通，问题得到解决，学生也得到更多的练习和拓展。

3.3 课中模块设计

课中模块以活动设计为主，目的是通过活动完成知识的内化。建构主义认为，知识是学习者在一定的情境下，借助其他人，通过协作和会话进行意义建构而获得的。所以，教师在设计课堂活动时一定要引领学生进行自我组织的探究式学习和协作学习。协作学习是一种通过小组或团队的形式组织学生进行的学习。常用的协作学习方式有讨论、辩论、问题解决、设计、项目完成等。活动的目的是锻炼学生的沟通能力，加强批判性思维与创新性思维能力的培养。翻转课堂经常采用小组交互学习策略，3—5个人一组，以合作的方式完成一项任务，强调学生要明确小组任务，相互支持与配合，并与同伴共同探讨以解决问题。学生经过独立探索、协作学习之后，要形成个人或小组的成果在课堂上进行成果交流与汇报，交流学习体验，分享成功与喜悦。交流的形式多种多样，如展览会、报告会、比赛等。对阶段性学习效果的反馈与评价是翻转课堂的重要环节。反馈评价应该由教师、同伴、学习者本人共同完成。评价不仅要注重对学习结果的评价，还要重视对学习过程的评价，既有对个人的评价也有对小组的评价，学习者自我评价和他人评价相结合。翻转课堂在这方面多采用学生填写学习单的形式进行评价。学生将学习通过学习单的形式向教授反馈，并对自己的学习效果和小组的学习成效进行自评和他评。教师在看完学习单后可以在课堂上进行讨论和评价。反馈评价还是对学生记忆理解阶段以及应用分析阶段成果的评价，教师可以从中发现教学准备阶段的不足，对教学设计进行完善。

4. 对翻转课堂的思考

4.1 为什么翻转课堂

《可见的学习》(Visible Learning)的作者约翰·哈蒂对学生成绩影响因素进行研究发现：影响学生成绩的因素中学生自己占50%，教师占30%(乔纳森 亚伦，2015：133)。这就要求我们的教学模式要以学生为中心，要让学生在学习过程中不仅掌握知识，而且学会如何学习，学习能力提高，学习成绩自然也会提高。一方面，对学生而言，传统的教学忽视学生的个性化需求，阻碍了学生的独立探索、协作学习、批判性思维和创造能力的发展。翻转课堂把知识的传授放在课前，学生通过自主学习的方式完成学习内容，课堂上就可以通过协作学习、小组探究的方式进行知识的内化(崔艳辉 王轶，2014)。翻转课堂提高了学生的参与度，使老师和学生有更多的时间交流，建立了一种互相信任的关系。翻转课堂将学习环境现代化，计算机和互联网的有效应用使教育走向现代化，也使学生走进了一个创新时代。翻转课堂的创始人乔纳森·伯格曼说：“翻转课堂并不是关于那些视频，而是关于在课堂时间提供高质量的课程。”(乔纳森 亚伦，2015：148)翻转课堂所采用的项目式学习更能激发学生的发现和思考能力，问答式学习可以引导学生完成整个学习过程。翻转课堂运用的差异化挑战项目可以让学生更深入地研究每个单元中他们感兴趣的内容，并得出一些有价值的结果，从而更好地激发学生的发现和思考能力。在翻转课堂所采用的多维评估中评价成员不仅仅是教师，还包括同伴及家长等，评价内容包括阶段性练习的成绩、问题回答情况、课堂独立解决问题的表现、在小组探究式活动中的表现和成果展示结果等，这些都会促进学生的智慧和能力增长。另一方面，对教师而言，翻转课堂帮助教师实现从一名传统的教师向现代化教育工作者的转变。对翻转课堂的尝试试也是激发教师教学热情，见证改变的冒险之旅。冒险、合作、沟通、互联、创新思维和持续性学习是教师在这个充满创造性的世界生存和成长所必备的宝贵技能。在信息社会和信息时代，教育要与时俱进，“信息社会的教育不仅仅是利用现代化的信息工具而已，更重要的是在信息环境中学会学习和学会生存。”(魏忠，2014：16)

4.2 实施翻转课堂面临的挑战

翻转课堂作为一种新的教学模式在国内外都有一些成功的案例。人们公认的是新的信息技术手段有利于教学的改革和学生的发展，但翻转课堂是否能够在我国普及还面临着许多挑战。我国目前还有许多学校在经费、技术、管理方面不足以支持大范围翻转课堂的实施，需要学校和教育部门加大教育投入，等待时机成熟才能推广。翻转课堂还面临着学科适用性问题。目前翻转课堂的实施开展得比较好的是在理科，因为理科的知识点很明确，教师通过制作视频可以解决一个具体的问题；而文科的课程特点不同于理科，所以需要积极开发和研究适合文科特点的教学视频和翻转课堂形式，因此翻转课堂要深入研究对不同类型课程的翻转。目前的研究关注点是在视频制作方面，翻转课堂的课堂活动的组织以及多维化评估形式的研究还很少，所以翻转课堂作为一个新的现代化教学模式还有待于进行深入研究和完善。主观方面，翻转课堂首先要面对的是教师传统思维的改变，很多教师在应试教育的环境中已经形成了自己的教学模式和教学习惯，要想变革，就需要教师有着坚定的教育改革信念和勇气，学校应该鼓励教师学习国内外先进的教育方法和手段，鼓励教师尝试用现代的教学模式提升教学效果。翻转课堂对教师的信息技术能力和教学设计能力提出了较高的要求，因此，翻转课堂在引入教学实践时首先要考虑到教师的发展和培训，这是实施翻转课堂的基础。

5. 结语

翻转课堂作为信息时代一种新的教学模式，它以短小精悍的视频清晰地传递了教学信息，重新建构学习流程，使学习过程更加适应学习者的需求，更有利于他们的认知和智慧成长。翻转课堂的实践符合教育部印发的《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)的宗旨，即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。”(国务院，2011) 教育信息化要求我们转变教育思想和观念，深化教育改革，提高教育质量和效益，培养创新人才，这是时代赋予我们的任务。

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A Study of Flipped Class Model from the Cognitive Learning Theories Perspective

Flipped Class Model (FCM), as a modern teaching model based on internet and computer technology, subverted the traditional teaching in the perception of teaching, the teaching process, and the role of teacher and students. It revolutionized the traditional teaching. By Comparing the ideas between cognitive learning theories and the Flipped Class Model, this paper analyzes and elaborates the theoretical basis and teaching rationale of FCM, and expounds the interwining relationship between them. It also discusses the teaching application models, the reason to experiment on the FCM and the challenges to face in implementing the FCM, which is to be used for references in understanding and practice of the FCM.

Flipped Class Model; cognitive learning theories; teaching application models

H319

A

2095-4891(2016)04-0034-06

项兰，副教授，硕士；研究方向：应用语言学与外语教学

通讯地址：110650 大连金石滩金石路39号 鲁迅美术学院大连校区公共基础教学部