基于知识建构与交互学习的混合式教学模式研究与实践

陈朝晖 王达诠

摘 要：本文依据建构主义的认知发展理论，探讨了混合式教学模式的基本思想与要素，并结合结构力学混合式教学研究与实践，建立了以自我知识建构为目的、交互学习为导向的混合式教学模式框架，从课程目标、教学内容与方法、教学过程设计与组织、教学资源建设及教学效果评价等各方面阐述了混合式教学设计的具体原则与方法，可供高校混合式教学

参考。

关键词：在线开放课程；建构主义；交互学习；混合式教学；结构力学；布鲁姆认知领域教育目标

当前，我国在线课程建设已从量的初步积累向质的提升过渡[1]。在线开放课程的出现和应用，如大规模在线开放课程（MOOC）、SPOC、资源共享课等，使“开放”“共享”的教育理念从教学资源走向了教学过程和学习过程。在线课程不仅提供了开放、共享的教学资源，更重要的是对传统教学模式提出了挑战甚至冲击。因此，以学习者为中心的在线课程的应用、提升学习者个性化的教学需求、提高课程学习效果与质量成为继扩充在线课程资源之后迫切需要加以研究，并通过教学实践加以完善的

问题。

我國的传统教学模式（也称线下教学）主要以教师课堂讲解为主，是以教师和课堂为中心的相对封闭模式，这一模式在保障教学内容的整体性、连贯性、系统性以及明确的指导性上发挥了极大效力，但由于主讲教师通常面对中、大规模班级的学生，教学活动往往集中在较为基础的知识点与技能上，极难实现教学的个性化设计，无法体现和激发学生的自主学习与研究能力。

以慕课为代表的在线开放课程，以其资源的开放性、知识的碎片性和分散性以及抽象概念的可视化、丰富的资源等，为学习者提供了灵活、自主、优质和免费的学习机会。然而，慕课的特点也可能阻碍慕课的应用发展，其分散性和自主性容易造成学习者的盲目性、缺乏体系与连贯，尤其对于自我规范能力、课程早期知识储备、自主能力等不足的学生，慕课对于推进其深入学习的效果有限。研究表明，慕课越是自主、分散、开放，学生的学习潜力越是缺少结构性的支持与协调[2，3]。

针对上述传统教学与线上教学的各自不足，本文从建构主义认知发展理论出发，阐述了混合式教学模式的基本思想与要素，结合结构力学混合式教学研究与实践，探讨建立以帮助学生实现自我知识建构为目的、交互学习为导向的混合式教学，包括课程目标、教学内容与方法、教学过程设计与组织、教学资源建设及教学效果评价方法等具体设计原则与实施方法。教学实践成效显示，混合式教学模式提升了学生自我学习、探究与知识综合应用能力。

一、基于“知识建构”与“交互学习”的混合式教学设计

1.混合式教学模式的核心思想与要素

混合式教学是结合传统封闭式课堂教学方式和E-Learning的线上开放式（如慕课、微课等在线课程）教学方式两者优势的教学模式[5]。从提高教学效率的角度看，在线课程可以代替传统课堂，进行大批量基础知识与技能传授；而传统的课堂教学（即线下教学）则可以转而承担辅导、交流、研讨的个性化学习指导。混合式教学的课堂形式是经典课堂与翻转课堂的结合，学习方式是传授指导和研究讨论的结合，学习习惯是整合学习与碎片学习的结合，交流方式是师生互动与生生互动的结合，学习环境是课堂学习与随地学习的结合。

建构主义（constructivism）[5]的认知发展心理学认为，在初步了解和理解新知识之后，学习者还需要经历知识建构（即新知识与原有知识经验相互作用）及知识运用（即新知识与真实情境相互作用）的过程，才能真正掌握知识。而这样的知识建构及知识运用过程是高度个性化的。因此，教学不是通过教师向学生单向传递知识就可以完成的，知识也不是通过教师传授而得到的，需要学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助于其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的教学资料，通过意义建构的方式来获取。

建构主义的认知发展规律为混合式教学模式提供了理论依据。因此，线上线下结合的混合式教学应围绕学生的认知发展规律，其核心思想在于强调学生对知识的主动探索、主动发现、交互学习以及对所学知识意义的主动建构，从而实现学生对新旧知识的自我融合和知识体系的自我构筑。其教学过程的设计须具备四个基本要素：教学情境、协作共享、对话交流和意义建构，需要借助“深度交互”帮助学生实现知识建构。在混合式教学模式中，“交互学习”的设计、组织与实施是贯穿始终的要素。所谓深度交互，包括线上线下交互、师生交互和生生交互（即团队研讨学习），其效果的达成则依赖于明确的教学目标、系统的教学方案、合理的教学内容、精心设计的教学过程、丰富多样的教学资源、客观全面的学习效果评价以及经验丰富的教学团队。

2.课程目标设置

混合式教学目标设置，需要针对课程的具体特点加以确定，应在明确传统课程教学目标的意义与不足的基础上，强调对学生知识体系的自我建构。

以结构力学为例，它兼具理论基础与工程应用的双重特性，而传统教学目的受课堂封闭式教学方法的限制，过于强调计算技能训练，工程背景过于简化，知识更新缓慢，面向工程应用的教学与个性化设计不足，与后续面向复杂工程问题的专业课程的深入联系不足，缺乏对综合应用与创新突破潜力的激发。为此，在传统教学要求对知识点、基本理论与技能掌握的基础上，我们调整和确立了结构力学混合式教学的目标[6]：

（1）要求学生将结构力学与先修材料力

学、建筑材料以及同期的钢筋混凝土结构、钢结构等专业课程相关知识的自我综合，强调线索化、体系化的学习，而不是对散乱的知识点的记忆，培养学生对结构力学知识体系的自我建构能力。

（2）侧重“知识—技能—能力—素质”的递进式培养。

（3）强化力学模型、分析方法的工程背

景，培养与提升面向复杂工程问题的综合分析与应用能力。

（4）培养学生“于工程中把握力学、从力学中认识工程”的自主学习与主动探究的能力。

（5）通过线上线下多种形式的交互学习，培养学生合作及表达的能力。

3.教学方案总体设计

混合式教学方案设计的重点及难点在于：（1）线上与线下交互的内容、环节、进程的设计；（2）传统教授方法与自主学习方法的结合；（3）教师主讲与交互研讨的设计与组织；

（4）在线资源的建设与应用；（5）混合式教学特有的学生多环节、多形态的成效的客观全面评价。

从布鲁姆认知领域六层次教育目标[7]来看，应用结构力学慕课的线上自学可作为传统线下教学的补充，对记忆（remember）、理解（understand）和应用（apply）三个中低层次的学习目标可起到辅助强化的作用，但完全缺乏指导的线上自学，对绝大多数学习者而言，却难以达成对其中高层次的分析（analyze）、评价（evaluate）和创造（create）等能力的培养。

研究表明，学习者个体信息的加工与群体协同学习的交互，可以有效促进学习者自我知识体系的建构。这种交互学习存在三个层次。第一层次是学习者在学习之初，获得与学习平台、学习媒介、学习环境等的交互，是最基本、最浅层次的交互学习。第二层次是实现与学习资源、同伴、教师等之间的交互，这个层次的交互是幫助学习者融入学习共同体的过程，刺激学习者对知识的再加工、再组织。第三层次是学习者实现个体内部认知结构中原有知识与新知识的交互过程。这一层次交互的实现才是学习者真正完成“学习”的过程。三个层次的交互逐步深入，由最初的以学习者接近被动的“听”和“看”，通过群体交互，实现对新旧知识的再组织和再加工，最终实现知识构建[9]。

交互学习的意义在于，首先可以促使知识增值。学生通过交互，分享彼此的思考、经验和知识，丰富学习内容，获得新的发现。学习过程因此成为课程内容持续生成与转化、课程意义不断建构与提升的过程。其次，可以活跃学生思维。学习中的交往和互动有助于激发灵感，增强思维的灵活性和广阔性。

因此，我们制定了结构力学混合式教学方案的总体原则：由交互实现建构，“线上传授知识”与“线下研讨交互”相互配合、互为补充。针对知识技能的难易与复杂程度差异，我们采用递阶的混合式教学方案，具体表现为：（1）基本概念、基本原理和基本方法采用传统课堂授课与慕课线上预习、复习相结合的方法。发挥教师授课的条理性、准确性、演示性、严密性以及梳理复杂知识关联的逻辑性，有指导性地布置线上相关视频与资源的学习，以实现基本知识的高效教学。（2）对相对简单的基本概念和理论方法、计算技能的大量重复性训练，由观看线上例题视频，完成线下线上的习题与测试、助教线上线下辅导实现。（3）对知识技能的综合分析能力、面向复杂工程问题的分析能力等的培养，通过组织交互研讨来达成。在这个交互式建构教学方案中，结构力学慕课既是传统教学的补充，又是研讨教学提供工程案例资源。

4.线上教学资源

线上教学资源需要针对课程具体内容、特点和教学目标，除必需的知识点授课视频外，为实现对线下教学的补充，应包含习题与测试题库、供学生研讨的案例以及线上交流平台等。以本教学团队主建的结构力学MOOC为例，从课程的基础性、工程性与应用性相综合的特点以及知识建构、交互学习的教学目标出发，确立了“教学—科研—工程”相互融合的在线资源建设方针，围绕涵盖全部知识点的授课视频以及相应讲义，设置了对课程进行总体介绍的“开篇导学”、国内知名学者专家结合相关研究结构力学的重要性的“专家谈结构力学”、为提高学习者兴趣并拓展综合应用素质的“工程知识案例库”、便于自练自测的“习题试题库”以及在线论坛等，充分发挥了网络技术的可视化、可动态更新性以及交互性。

5.教学内容和学时分配

为了实现交互学习和学生自我知识建构，我们将传统由教师主讲的内容分解为线下授课—线上学习—交互研讨等几个部分，并对教师授课、学生自学、自我练习与自测、不同层次和形式的交互学习等教学过程整体设计。

以结构力学为例，各章的基本教学内容、活动及其时间分配为：传统授课（50%）、随堂研讨（5%）、线上自学（25%）、线上研讨（5%）、线上线下练习与自测（10%）、线下集中研讨（5%）。其中，传统授课侧重基本概念、方法和典型算例示范，工程背景明确、可视性强、侧重应用的内容则采用线上自学，线上自测分阶段进行，便于学生及时检验基本技能掌握程度。线下集中研讨也分阶段设置，强调综合性、复杂性，侧重对学生中高层次能力的培养以及新旧知识的融合。

6.交互研讨设计与组织

交互学习有三种方式：集中授课期间的随堂研讨（教师提问、师生交互为主，问题主要针对具体概念、方法等，短小明确），线上研讨（师—生、生—生在线交互，学生提问为主，多样，分散），任务导向的集中研讨（教师设计任务，准备周期与讨论时间较长，小组合作准备，课堂集中研讨，问题的综合性、复杂性、难度均较高，研讨要求深入）。

以知识建构为目的的交互式教学中，教师不仅需要设计问题，还需要营造讨论环境、引导并组织讨论。教师的组织引导作用决定了交互能否真正实现并深入，以及学生能否真正体会并学习知识的自我建构。首先，教师应通过随堂提问与在线的师生交互，激发和培养合作学习的态度和意愿，示范与营造民主、平等、尊重的学习氛围。其次，所设计的合作学习问题和任务，应进一步分解为有明确针对性和具体要求的若干小任务，使学生讨论有的放矢。要充分发挥助教的协助作用，组织和引导学生开展合作学习和讨论，有针对性地提供具体帮助。要避免合作学习过程中的话语霸权，尽可能扩大学生参与面，使合作成员的表达机会均。最后，教师要鼓励学生发表独立见解，积极肯定和赞扬合作学习的共同成果，善于把握和提炼合作学习的创造性观点，并纳入全体同学的知识架构。

7.学习成效评价

教学质量应是学习者建构知识体系与知识意义能力的函数，而不是学习者再现教师思维过程与方法的能力的函数。因此，基于知识建构与交互学习的混合式教学模式对学习效果的评价，必须覆盖学生学习全过程以及多重能力与素质，除包括传统教学评价中对概念、理论、方法、分析计算技能的掌握程度外，还应包括综合分析、表达、主动思考与探究、研讨、自学、合作与协助等能力。为此，我们制定了以下学习成效评价方案：作业10%、研讨学习20%、线上学习与测试10%、期末笔试60%。其中作业包括线下作业与线上连续，线上学习与测试包括MOOC视频与资源的自学完成度以及线上测试，这两项与期末笔试均为客观评价。对研讨学习的评价则包括客观与主观评价，综合反映了学生研讨、分析、表达、合作等方面的能力与素质。对研讨学习的评价由小组互评、教师助教评价以及组内工作表现评价等组成，力求全面反映学生能力与素质并使每一项评分都有依据。

二、教学效果调研与分析

教学效果包括显性定量效果与非显性的定性成效，而学习成绩是教学效果最为显性的定量指标。为此，我们选取了2014与2015两个年级，对混合式教学前后的成绩进行了对比。结果显示，混合式教学普遍对学生中高层次能力的培养发挥了作用，但对基本能力和基础较差的学生，由于其低层次能力尚未达到，这些学生在研讨交互式学习中会遭遇到比传统教学更大的困难，收获更少。

对2015级全体学生的问卷调查，显示了学生对混合式教学以及自我能力改进的主观认识。从中可看到，在线资源对于辅助与督促学生自学起到了一定作用。与传统封闭式课堂教学相比，77.88%学生更愿意接受“传统教学与线上学习、研讨交互任务结合”的混合式教学方法。学生最喜爱的前三类任务类型分别是“分析知识点间关联，摸清其理论联系的探究式任务”“解决已学知识中疑難问题的难点剖析式任务”和“综合应用多知识点解决实际工程中力学问题的实用性任务”。学生最希望在任务中培养的能力依次是“掌握基本方法”“学会综合应用”和“形成知识体系”。

三、结论与展望

与在线课程结合的混合式教学是目前国内教学方法和模式的研究发展趋势。重庆大学结构力学教学团队的混合式教学实践表明，与传统封闭式课堂教学相比，混合式教学在增强学生主动学习能力、兴趣、综合素质，以及培养学生的知识体系自我建构能力、合作与交流能力等多方面发挥了作用。

但也必须认识到，混合式教学应避免形式化和绝对化。交互研讨不是目的，只是手段和方法。学生在能力方面的收获与混合式教学的设计紧密相关，教学过程、研讨内容与教学组织等必须从课程的实际特点和教学目标出发，并考虑学生的实际基础与适应接受能力。否则，混合式教学容易流于表面的热闹与浮浅，学习成效反而可能降低。

参考文献：

[1] 杨祥，袁驷，李晓明. 中国在线开放课程发展报告[M].北京：高等教育出版社，2017.

[2] J.Mackness，S.Mak&R.Williams.; （2010） The ideals and reality of participating in MOOC [OL]. http：//www.lancaster.ac.uk/fss/organisations/netlc/past/nlc2010/abstracts/Mackness.html （accessed 10 / 10 / 2013） .

[3] 陈吉荣.国外慕课研究最新发展述评[J].外语教学与研究，2016，48（1）：118-127.

[4] R. Huang， D. Ma & H. Zhang. Towards a design theory of blended learning curriculum[A]//International Conference on Hybrid Learning and Education[C]. Hong Kong， China， 2008： 66-78.

[5] David Jonassen et al. Constructivism and Computer Mediated Communication in Distance Education[J]. The American Journal of Distance Education， 1995，9（2）.

[6] 陈朝晖，李正良，等. 建筑力学教学模式与课程体系创新的研究与实践[J]. 中国建设教育，2017（5）.

[7] 陈朝晖，黄超，等. 多维度引导与探究式建筑力学教学体系建设与实践[A]//2016高校力学课程教学系列报告会会议论文集[C].北京：高等教育出版社.

[8] 李艳霞，司继伟. 论布卢姆认知领域教育目标分类的修订及其教育含义[J]. 文教资料，2006（36）.

[9] 赵丽. 在线课程开发：从资源“共享学习”到智慧“共生跃迁”[J].电化教育研究，2016（11）.

[基金项目：中国高等教育学会“十三五”高等教育科学研究重大攻关课题“互联网+”课程—在线开放课程群建设的创新与实践”（16ZG004-21）、教育部在线教育研究中心2017年度“结构力学混合式教学试点项目”、2017重庆市高等教育教学改革研究项目“互联网+背景下高校在线课程建设与应用的研究”（17201）、2017重庆市高等教育教学改革重大项目“实践和创新能力双驱动的土木工程专业卓越人才培养模式探索”（171005）]

[责任编辑：夏鲁惠]