基于翻转课堂2.0的智慧学习框架设计

丁雪阳 卢 锋

一、引言

工业4.0时代的到来对社会人才培养提出了新的要求，低阶的陈述性知识已经无法适应变化万千的时代。学会学习，终身学习成为教育追求的目标，2005年IBM提出智慧地球的构架，教育领域的智慧教育也应然而生，作为智慧教育核心的智慧学习是产生智慧，促进人才转型的重要方式。而在现有的智慧学习框架中、慕课、微课视屏学习存在“效应的天花板”，主动的慕课、微课视频学习两周只能达到20%的记忆，20%就是网络学习的“认知天花板”。此外，在教师最有效率的组织下（一般无法达到），学习才可以达到90%[1]，知识因为在组织不善而引起的“认知天花板”的阻碍下共同产生了知识需要飞跃的“缝隙”（Chasm）。“智慧”的生成需要积极跨越由“效应天花板”和“认知天花板”导致的缝隙才能到达智慧教育的发展区（高级认知阶段）。翻转课堂2.0的出现提供了智慧学习组织的新思路，通过“自上而下”与“自下而上”结合的形式，衍生出创造驱动的“靶向学习模型”[2]。旨在通过这种更加联通的学习模型促进创客教育，产生智慧。中国当前处于改革开放的瓶颈期，新的发展着力点必须通过创新型人才来驱动，发展万众创新的创客教育是培养创新型人才的重要路径，所以如何基于翻转课堂2.0构建智慧学习的框架，促进人才的“智慧缝隙”（Chasm inSmartLearning）跨越就成了十分必要的研究。

二、文献综述

1.“智慧”作为目标、支持和手段

中文的“智慧”多对应英文的Wisdom或者intelligence，指的是一种固定下来的能力，是一种高阶思维能力和解决复杂问题的能力[3]。有学者认为“智慧”对应英文 intelligent[4]，但是英文的“intelligent”是一个形容词，指的是“智慧的”（状态），不是一个固定下来的能力，有学者认为“intelligence”更为准确，因为它可以表明技术在智慧教育中的作用，中文翻译为“智能”。Wisdom是一种结果性的存在，这种智慧出现在布鲁姆的认知发展理论的分析、综合和评价的高阶认知阶段，从知识的分类角度来看，它存在于隐性知识的高级阶段，是一种高阶的隐性知识。而在英文的语境下，智慧还对应着“Smart”。它强调在面对问题时，灵活（Smart）调整计划、积极整合资源、审时度势地达到既定目标地动态发现问题和解决问题的过程，这种解读比较动态。在智慧学习的框架中，动态和静态的智慧是共同存在、有机结合、互相交织。学习的过程要尽可能的“灵活”（Smart）、灵活连接不同智慧终端（Intelligence）在教育云（Intelligence）中获取目标资源，在教师的指导下、学生小组的合作探究中生成解决问题的不同智慧（Wisdom），所以智慧学习是在现代教育技术支持下（Intelligence）、学生个体通过智慧（smart）路径生成智慧（wisdom）的动态过程（过程见图1）。

图1 智慧的架构

2.智慧学习中“智慧”的生成路径

斯腾伯格的“三元智力理论”强调主体在对客观世界有目的的适应、选择和改造中获得智慧[5]。加德纳的“多元智能理论”则认为智慧除了在主体与客观世界的交互中产生之外，还可以通过主体间的交流获得，这就是主体间的“人际关系智能”[6]。我国学者靖国平在综合了以上两种路径之后提出，智慧是在智慧因素和非智慧因素的交互中产生的，因为任何智慧因素活动都离不开非智慧因素的参与。这与祝智庭先生的“靶向学习模型”不谋而合，打靶者在实现“创造”目标的过程中,可能会无意识地击中识记、理解、应用、分析、评价的任意一环或几环[7]。因此，“智慧”的存在是高阶的，它的生成路径有“自上而下”的教师理论主导和“自下而上”的学生实践主导两种。这两种并非割裂的存在，而是共生融合在“智慧学习”的整个过程中，伴随着主体间的不断交互。“自上而下”和“自下而上”体现了过程的智慧（Smart），高阶隐形知识和思维的产生体现了结果的智慧（Wisdom）。

3.翻转课堂1.0和2.0的“智慧生成”路径差异分析

翻转课堂1.0对传统课堂的组织形式进行了“过程”性的颠覆，但是课程组织还是以三个节点来划分（课前、课中、课后），生成智慧的路径一般是教师主导的“自上而下”，从抽象到具体的过程。这种智慧生成路径基本上还是以培养学生的记忆和理解能力为主，不常有机会达到培养学生高级思维能力的水平[8]。线上的慕课模块在翻转中常常扮演者“无效技术”的角色，因为它只是对教师课堂讲授进行替代，对学生而言并没有太多学习能效的提升。就像交互式电子白板只是对黑板的替代，由于技术潜能的非完全发挥、并不能真正改善学习和教学过程[9]。所以、这种智慧的生成路径存在问题。

翻转课堂2.0则是一种具有破坏性的创新（disruptive innovation）。Bower&Christensen 认为”破怀性技术”是相对“亲和技术”存在的，一项技术如果改善现有的某种习惯或者模式，那么这项技术比较有亲和力(sustainingtechnology)，而破坏了现有的习惯则具有破坏性[10]。翻转课堂2.0打破了传统课堂三节点的划分，智慧生成路径采取“自上而下”与“自下而上”相结合的形式，重聚出三个不同的新学习阶段，分别为规划阶段(规划、分析、讨论、思考)、准备阶段(听、阅读、思考、看、准备、提问、发现、实验、评估、讨论)、实现阶段(分析、应用、强化、评价、讨论、总结、综合、阐明、解释、领会)等[2]5。更利于“智慧”的生成。

首先，翻转课堂2.0三个阶段只是对翻转课堂实践组成部分的划分，而非时间顺序的先后划分，智慧学习中学习者在某一阶段遇到问题、无法推进项目时，可以通过智慧学习工具回到之前任意阶段，通过随时地文献查阅和与同伴、教师等利益相关者之间的对话调整前进策略，有点类似行动研究的过程，在手段上更加智慧（Smart）。其次，翻转课堂2.0可以建立更加广义的学习共同体，即用教师团（不同智慧水平的教师结合）来代替1.0中的单个教师来引导学习者三个阶段学习的进行。

4.智慧“缝隙 ”及跨越

“缝隙”不仅存在于学习中，也存在于其他方面。如“创新扩散理论”（图2）中的科技产品必须跨越技术狂热者（Enthusiasts）和技术务实者（Pragmatists）之间的“缝隙”（Chasm），才能顺利扩散进入平稳推进期。按照布鲁姆的认知发展金字塔，学习中的知识也必须跨越智慧学习的“缝隙”才能达到智慧教育的发展区，“智慧才有可能”生成（图3）。

图2 创新扩散理论的“缝隙”

图3 智慧学习中的“缝隙”

智慧“缝隙”的跨越体现在知识的四个转换过程中。1995年日本学者野中郁次郎观察到知识是通过社会化(Socialization)、外化(Externalization)、组合 (Combination)、内化(Internalization)四个相关联的步骤实现转化与整体发展、增长和创新[11]。学习个体在智慧学习平台的支持下将社会化的显性知识“组合”“内化”，完成第一次“知识”的飞跃，然后通过线上线下对话、交流、讨论等灵活（Smart）的组织形式将个人隐性知识集体化，并通过实践创造将智慧“实体化”，完成想法到产品的整个流程，实现第二次“知识”的飞跃。在翻转课堂2.0智慧学习框架构建中引入直播模块，有利于教师（新手）与学习者、教师（新手）与教师（专家）、教师（专家）与学习者的思维联结，促进第二次“知识”的飞跃（图4）。最后，知识在“螺旋上升”中跨越智慧学习的“缝隙”，达到智慧可以发展的区域。

图4 “知识的两次飞跃”过程

三、基于翻转课堂2.0的智慧学习框架设计原则

学习框架的设计需要一定原则的指导。从翻转课堂的特点、智慧学习的要素两个维度我们可以归出纳智慧学习框架的原则。经过归纳我们认为，基于翻转课堂2.0的智慧学习框架应当符合智慧性、生成性、移动性、联通性、延展性这五个原则。

1.翻转课堂的设计原则

2012年美国南加州大学通过对师生电话、邮件、研讨的调查结合信息技术的可行性和学习资源的分配情况提出了翻转课堂设计的9项原则，包括提供机会让学生获得学习的主动权、激励学生进行课下准备、提供学习评价机制、课上课下活动紧密联系、提供清晰的定义和结构化的指导、提供足够的课下在线学习时间、创建学习社区、基于个人或小组的适应性反馈、提供易于操作、易于访问的技术[11]。有学者基于修订的社会调查（Revised Community of Inquiry）框架分析这9项原则后，提出了应当充分依托慕课平台、结合课堂给予学生结构化的指导[11]。但是香港大学的杨玉芹发现过早地给学生提供结构化的指导通常会限制学生积极主动性的发挥，探究能力和创造能力的发展,降低学习效果，提出应当加入启发性挫败感的支架，促进学生自主探究和智慧的生成[13]。这符合翻转课堂2.0“自下而上”探究路径的要求。

2.智慧学习的设计原则

我国学者黄怀荣提出了5种典型的智慧学习，包括“个人自学”的智慧学习、“研讨性”的智慧学习、“在实际工作中学”的智慧学习、“在学校组织下做中学”的智慧学习和“课堂中学”的智慧学习[14]。所以智慧学习的设计需要适应多场景、多人群的学习需要。吴永和、祝智庭从学习体验角度提出了智慧学习设计的4项基本原则，包括个性化、泛在化、入境化、群智性[15]。强调设计除了要结合实际的场景和人群的需求，还应创设情景辅助学习，联通课堂环境和社会环境、个人智慧和集体智慧，增强智慧学习的体验。赵秋锦、杨现民从智慧学习环境要素角度认为智慧学习的设计中应当为学习者提供具有框架稳定的、可扩展的符合贯一性特征的学习环境[16]，在实际操作中具有应用性，可以无缝联通群体间的智慧，最后促成智慧的生成。

3.原则的比较和归纳

表1通过比较翻转课堂和智慧学习的设计原则，将这些原则交叉分类成5个维度，即学习共同体的设计维度、学习环境的设计维度、智慧生成的设计维度、学习评价的设计维度、和学习支持的设计维度五个方面。

表1 基于翻转课堂2.0的智慧学习框架设计原则

充分联通原则强调群体智慧的联结，它是框架中两次“知识”的基础；移动性原则强调学习环境的灵活多元；评价机制化是指评价根据不同教育实际的要求稳定学习评价、通过建立长远的机制维护促进“智慧”的目标不动摇；技术的生成性原则含义有二，第一，技术是人学习感官的拓展，必须不断革新教育技术支持智慧的生成。第二，技术的选择和整体架构需要按照实际的学习场景组合，按照应用的需要改变；最后智慧的生成需要不断地对话、启发、反馈与调校。

四、基于翻转课堂2.0的智慧学习框架设计要素

基于对翻转课堂2.0的组织特点和智慧学习要素归纳后的六个设计原则，可以构建出基于翻转课堂的智慧学习框架的要素，它们包括两种学习和组织环境、一个分析层、八个基本功能模块、四种知识形态、两次知识飞跃和贯穿全过程的智慧生成。

1.两种学习和组织环境

智慧学习以学习者为主体、在智慧环境中开展有效地学习。学习环境可以分为正式和非正式两种，我国学者祝智庭把这两种环境概括为智慧课堂和智慧学习空间[17]。学习者通过智慧学习终端接入泛在的智慧学习网络访问教育云，随时随地在智慧学习空间中获取生成智慧的知识。而翻转课堂组织特点决定了翻转课堂必须有线上的网络资源支持和线下的深度研讨学习，支持这种学习的环境就是智慧课堂。

2.一个分析层

一个分析层即“学习分析层”，它是实现一对多智慧启迪的重要保证。关键技术是学习分析技术，学习分析技术经历了最初的CMI、DDDM的萌芽，发展到学习分析法的高级阶段，可以很好地收集数据，并且产生大量结构化（如服务器日志）和非结构化（如讨论论坛帖子）的数据[17]。目前支持学习分析的软件有24种，常用的有 9 种，分别是:SNAPP、Gephi、NetMiner、UCINET、Pajek、GUESS、JUNG、NodeXL、Cohere，部分是开源的免费软件，部分是商业收费软件[18]。学习分析技术可以做到基于数据分析的自适应推送、分析关键词生成报告，并向利益相关人生成分析报告。

3.八个基本功能模块

包括线上的五个模块和线下的三个模块。线上的五个模块分别是“社会性学习软件模块”、“慕课／微课”网络教育资源模块”和“直播模块”（包括“学生助于管理模块”和“教师线上移动模块”），分别负责知识收集工具、网络教育资源提供和对话沟通实现的功能。

“直播模块”又由三个小模块组成，分别是“学生助手管理模块”，它负责汇总问题、辅助智慧学者直播顺利进行；“教师线上移动模块”负责接收学生助手的问题汇总报告并通过此模块接入直播，最后通过“直播沟通平台模块”和线下的学习者和教师进行交流互动。直播平台的设计需要符合“移动原则”，具有易用性，通过友好的页面设计有效地促成思维的碰撞，通过高层次人群的“启发”为教学提供资源、新思路和新想法。

“社会性学习软件”包括网络日志、视频共享、图片共享、微博、即时通讯、电子邮箱、论坛、百科、书签、社交网络、搜索引擎和内容聚合十二大类。通过社会性学习软件的汇总，学习者可以将零散的个人显性知识集体化，变成具有系统的集体显性知识，此模块须体现“充分联通的原则”。

“慕课／微课网络学习模块”为学习者提供系统的显性知识，它是翻转课堂2.0的重要组成部分。它负责基本概念的介绍、浅层次的智慧“启发”、提供一定程度上的测试，并与后台的学习分析平台结合，为学习者的学习“规划”“准备”“实施”提供数据参考。

线下部分由“课堂模块”“学生移动（学习）模块”和“教师移动（教学）模块”三部分组成。“课堂模块”负责深度学习的发生、学生和教师的移动模块保证学生和教师问题的提问与反馈，以及和线上的智慧联结。完成对零散的显性知识的第一次体系化，通过课堂“智慧”的交流碰撞开始“第一次知识”的飞跃，促成个人隐性知识的生成和集体隐性知识的“萌芽”，是“自上而下”为主导的“智慧”生成路径的开端。在此过程中，教师需要为学生提供多种多样的支持，包括策略支架、程序支架、和启发性挫败支架。

“线下软件模块”为“智慧”的第二次沟通打开渠道，为“自下而上”的智慧生成提供技术支持，必须充分体现“生成性”原则。线下软件模块由“学生移动模块”和“教师移动模块”组成，主要功能有交流反馈问题、推进项目进展、观看直播问答等功能。软件功能需要根据实际教学需要和技术发展不断更新，体现技术的“生成性”原则。

4.四种知识形态

四种知识形态分别是个人显性知识、个人隐性知识、集体显性知识和集体隐性知识。它们呈螺旋上升趋势并互相交织在一起，通过深度学习、智慧联结和实践三种方式，在“零散”“半结构化”和“结构化”的形态中交替演进，并在此过程中产生“智慧”。

5.“两次知识飞跃”和贯穿全过程的“智慧生成”

在四种知识不断地演进中还伴随着两次的知识飞跃，第一次出现在个体非结构化的显性知识向个体隐性知识的推进阶段，对应着布鲁姆认知分类的“知道”“领会”“应用”阶段，个体的智慧在这里遇到了“认知的天花板”，如果没有“知识的第二次飞跃”就没有办法保证智慧的进一步生成。所以需要学生的进一步互相讨论、学生群体和智慧教师的进一步对话以及从“做中学”三个步骤突破“认知的天花板”，促成个人隐性知识向集体隐性知识的推进，最终通过翻转课堂2.0的实施阶段完成集体隐性知识的显性化，完成“知识的第二次飞跃”。而这两次飞跃的全过程都伴随着学习共同体的“智慧生成”。

五、基于翻转课堂2.0的智慧学习框架架构和运行

模块的功能需要在智慧学习的框架内有机组合，它们各司其职助推两次“知识飞跃”。基于翻转课堂2.0的智慧学习框架构架如图5。

运行的起点是翻转课堂2.0的“规划阶段”。学生根据学习问题或动手过程中遇到的难点，通过“社会学习软件”搜集相关信息，形成零散的个人显性知识，并观看教师制定的慕课／微课（系统性的显性知识）通过“组合”和“内化”形成低层次的个人显性知识。

图5 基于翻转课堂2.0的智慧学习框架架构

然后进入“准备阶段”。这一阶段中学生带着自己对问题的理解和通过社会性学习软件搜集到的资料，在自组织或教师组织的课堂中进行意见、思维的交流对话，发生第一次“深度学习”，生成个体的“隐性知识”，并且萌芽出“集体隐性知识”，完成“第一次知识的飞跃”。

但是由于组织的不足或者对问题的认识不够深入，萌芽的集体隐性知识可能没办法继续生长，这时就需要就疑问点请教具有更高思维层次的学者。学生和教师通过各自的线下移动模块设备把疑问向上反应，由于学习者数量的庞大，系统必须对提问信息进行过滤，那么一般定义等低层次的问题，学习分析层可以直接推送相关信息解答，这就是“一级反馈”。如果学习者的问题没有办法在资料库中找到答案，系统就再向上反应，到达“学生助手管理模块”。学生助手汇总相关热点问题，将问题结构化，在系统的帮助下生成明确的报告，在直播前汇总给相关直播学者，直播学者根据问题在教师移动端线上开展直播，对学习者采取有针对性地“二级反馈”。这时，低中高三个层次智慧的人群在学习框架的协助下充分交流、对话，“集体隐性知识”出现。

最后一个阶段是“实施阶段”。看书、动手过程中的难点基本解决，研讨和实践得以向更高层次发展，学习者就可以回到智慧教室，或动手、或推进分析、继续阐明、综合前见、领会要点，将集体显性知识通过知识可视化工具（如思维导图）、或创造的实物“显性化”，完成“知识的第二次飞跃”。往复循环，智慧得以出现。

六、结语

前沿学习理论从概念的提出到框架的建立，再到学习者智慧的最终生成，其间的“飞跃”远比学习者两次知识的飞跃复杂。翻转课堂2.0的智慧学习框架只是在认知的“缝隙”上搭了几块木板，而建起一座智慧桥梁仍要诉诸教师教学思维的更新和学生学习习惯的养成。随着理论和技术在教育中的不断推进，期望后续研究能够在完善该框架的基础上，深化创新驱动的实践导向，为“创客教育”的进一步深入做出贡献。

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