基于首要教学原理的翻转课堂教学设计探索

亓玉慧 高盼望

( 山东师范大学 教育学部，山东 济南，250014 )

在信息技术迅猛发展的时代背景下，“互联网+”、大数据、云计算显然成为社会发展的主流，深刻影响并改变着人们的思维与行为方式，同时也深入到学校教育领域，为当前的教育教学改革刻上了深深的信息化烙印，翻转课堂教学模式正是在此背景下登上国际教育的舞台，并迅速在我国基础教育领域蔓延开来。作为一个新生事物，翻转课堂在基础教育实践领域的探索还存在颇多问题，其中，教学设计的科学化、规范化便是亟待解决的重要问题之一。

一、引言

翻转课堂(Flipped Classroom或Inverted Classroom)，是相对于传统的课堂上讲授知识、课后完成作业的教学模式而言的。它是指学生在课前观看教师事先录制好的或是从网上下载的教学微视频以及拓展学习材料，而课堂时间则用来解答学生问题、订正学生作业，帮助学生进一步掌握和运用所学知识。①陈玉琨、田爱丽：《慕课与翻转课堂导论》，上海：华东师范大学出版社，2014年，第14页。翻转课堂既是一种理念，也是一种模式。作为一种理念，是对教学本质的回归，即回到教学活动的逻辑起点——学生的学习。在此过程中，教学得到充分的翻转，学生及其学习成为“本体”，教师及其教学则是“条件”，学习活动成为教学开展的真正逻辑起点。作为一种模式，其出现的外在动因在于“为落课的学生补课”，内在前提则在于技术条件发展催生的教学媒体的转变，翻转课堂正是借助于数字化信息技术将学生课下自主学习与教师课堂教学有机结合起来。这就决定了数字化信息技术与教学活动的融合程度是制约翻转课堂实施成效的关键。当前数字化信息技术在教学活动中远未得到合理利用，“以当前盛行的微课为例，如果教师仅仅将微课作为教学内容的呈现工具，那么微课依然只是教学信息的载体，其作用仍然局限在信息传递”。*和学新、岳辉：《数字化时代的教学设计探讨》，《教育研究与实验》2016年第1期。这就在无形中缩小了教学媒体的价值限度；另一方面，在教育技术中不恰当地渲染、强调媒体的作用，也会致使教学手段与工具过于花哨而遮蔽教学本质。教学设计是教学活动的预先规划，翻转课堂教学模式的有效实施有赖于数字化信息技术与教学活动的全面深度融合，因此有必要对翻转课堂进行预先设计。鉴于“我国当前的教学设计实践仍以传统的教学设计模式为主，对数字化信息技术在教学设计中的作用和角色变化的认识不足，没有充分关注数字化时代教学活动要素的新变化，没有发挥出数字化信息技术对教学活动的全面支持作用，因而不能满足数字化时代教学活动发展变革的需求”，*和学新、岳辉：《数字化时代的教学设计探讨》，《教育研究与实验》2016年第1期。本文试以梅里尔的首要教学原理(First Principles of Instruction)为着力点，对翻转课堂教学模式进行系统化设计。

二、首要教学原理概述

当代国际著名的教育技术和教学设计理论家M.戴维.梅里尔(M. David Merrill)在对范德比尔特学习技术中心的“星际遗产”、建构主义学习环境模式、四组件教学设计模式及做中学模式等若干教学设计理论与模式充分考察*Lo, C. K., & Hew, K. F.. Using “First Principles of Instruction” to design secondary school mathematics flipped classroom: the findings of two exploratory studies，Educational Technology & Society，2017(01).的基础上，归纳出首要教学原理(也称“五星教学原理”或“五星教学模式”)，用以改进在线教学、多媒体教学或E-learning学习中只重视信息呈现、忽略有效教学特征的弊端，*盛群力：《五星教学模式及其标准》，《浙江现代教育技术》2005年第6期。反映出在网络与多媒体教学情境下对优质教学本质的追求。所谓“首要教学原理”是指各种教学设计理论和模式都大体赞同的一种处方性教学设计原理，*盛群力、马兰：《“首要教学原理”新认识》，《远程教育杂志》2005年第4期。由问题(Problem)、激活(Activation)、示证(Demonstration)、应用(Application)、融合(Integration)五个相互关联的首要教学原理组成(如图1所示)。其中，问题是教学开展的中心，激活、示证、应用与融会贯通则是对应有效教学的四个阶段。这五个教学原理分别涵盖三条具体标准或推论，从而形成15条原理(如表1所示)。

图1 梅里尔首要教学原理(2002)

Frick, Chatham, Watson &Zlatkovska等人通过与其他教学方式比较发现，运用首要教学原理能够显著提高学生的学习动机与学业成就。*Frick, T. W., Chadha, R., Watson, C., &Zlatkovxka, E.Improving course evaluations to improve instruction and complex learning in higher education，Educational Technology Research & Development，2012(02).同时，正如梅里尔所言：信息绝不等于是知识，传递信息也不等于教学。教学中组织信息、练习与反馈、提供学习指导都是十分重要的活动。*盛群力、马兰：《“首要教学原理”新认识》，《远程教育杂志》2005年第4期。在翻转课堂教学模式设计中，线上学习主要用之于信息示证，教师答疑、辅导、师生与生生间的交流与协作则仍需线下面对面教学完成，这与首要教学原理的主旨思想不谋而合。因此，首要教学原理可以为我们提供一个实施翻转课堂模式的独特理论框架。

三、基于首要教学原理的翻转课堂教学设计

依据首要教学原理设计的翻转课堂分两环节六步骤，第一环节为学生线上自主学习，第二环节为线下翻转教学。两环节的完整实施既可促进学生习得新知识、新技能，也可最大限度帮助他们促进自主学习能力与高阶思维能力的发展。基于首要教学原理的翻转课堂教学设计框架如图2所示。

表1 梅里尔首要教学原理(2002)

图2 基于首要教学原理的翻转课堂教学设计框架

该框架帮助我们明晰了翻转课堂教学设计的基本要素，却未能清晰传达实施该设计的基本程序。为给操作者提供具有实际参考意义的操作流程与步骤，有必要对两环节六步骤进行详尽阐述。具体实施流程如图3所示。

图3 基于首要教学原理的翻转课堂教学设计实施流程图

(一)线上自主学习

线上自主学习主要通过观看微视频的方式进行。在此阶段，教师教学身份“隐匿”，教学工作转向幕后，教学目标与内容以微视频为载体向学生呈现。此阶段教学主要遵循如下程序：

1.呈现学习任务单。学习任务单是由教师在教材分析、学情分析基础上预先设计制作。教师在呈现任务单时，要力求以问题为中心。梅里尔所使用的“问题”包含了一系列广泛的活动，它最关键的特征是面向完整任务，而不是任务的拼凑集合。所以“问题中心”是相对于“主题中心”(topic-centered)而言，在主题中心教学中各主题相互独立，目标描述常用“学习者将能……”这类语言，这类目标往往非常抽象，只有当教学开展之后才能理解。自主学习阶段学习任务单的设计要为学生呈现完整任务，并将任务置于实际问题情境中，这不仅有助于提升学生学习愿望，也便于新知能的迁移，促使学生用学到的新知能解决现实生活中的问题。此外，为学生设定目标任务时，还要遵循问题序列原则，由易到难、由简到繁地呈现问题。

2.激活完善旧知。铺垫旧知的主要功能在于将学生原有知识经验调动起来，在新旧知识间建立有机链接，并充分激活学生知识结构，以便于新知的整合。这不仅在传统课堂教学中是必要的，在翻转课堂模式中也必不可少。教师在此阶段主要完成两方面工作，一是通过“先行设问”或描绘“知识图谱”的方式刺激学生回忆和提取旧知，理清新旧知识间的关联性，在新旧知识间架构起“桥梁”。教师提供的旧知识、旧经验越直观、越具体，越有利于新知识的学习；二是对有一定难度或学生在过去学习过程中掌握较为薄弱的旧知识、旧经验的基本概念提供补救式视频。对于这一特定模块的学习，学生可以选择性进行，对相关知识已经精熟掌握的则可直接略过。

3.合理示证新知。传统课堂教学中，新知学习往往以讲解为主，这一教学方式实现了信息的完整呈现，却容易使学生学习阈于记忆、领会这一浅表层面。梅里尔指出要通过多种教学方式示范新知，展示解题路径。他在首要教学原理中强调要根据认知学习结果的类型来运用相应的教学方法。对于概念、程序和原理教学而言，适切教学方法的运用如表2所示。

表2 与学习结果类型相一致的信息呈现和具体刻画要求(改编)

4.完成在线测验。教师在设计在线测试题时要紧扣任务单中设定的目标，并与示证内容严格保持一致。题型可以按照学习结果类型设计，从而针对性考察学生对新知的理解与掌握情况。在线测验不仅强化所学，也为教师课内教学准备提供信息。教师通过分析学生在线测验结果，可以区分哪些内容需要补充教学，哪些内容已被学生掌握。因此，在线测验是教师了解学生线上自主学习情况的最重要的依据。为确保在线测验的有效性，教师可在不同场景下通过开展思想教育、加强监督、学习单测评等方式强化学生对在线测验重要性的认识，以确保在线测验的有效性。

总之，线上自主学习阶段主要有两方面问题需要注意：一是视频制作。视频质量是确保线上自主学习有效性的前提与关键。制作过程中，教师可着重关注如下三点：首先，每段教学视频的长度最好控制在六分钟以内。有研究发现，六分钟以内的视频最有助于学生参与。其次，视频内容简洁。比如要排除无关信息(如关联词)，仅突出知识的关键信息，讲解过程中尽量使用“你”“我”这类非正式交谈中的话语，而非不带任何感情色彩的第三人称。最后，在技术允许的情况下，采纳可汗学院的教学风格，尽量在智能白板上手写操作，而非用计算机生成的字体，这样也有助于促进学生参与。*Lo, C. K., & Hew, K. F. Using “First Principles of Instruction” to design secondary school mathematics flipped classroom: the findings of two exploratory studies，Educational Technology & Society，2017(01).二是检查学生视频学习情况。不可否认，有些学生在完成视频学习时存在随意应付的情况。对此，乔纳森·伯格曼和亚伦·萨姆斯采取的办法是“要求所有学生或递交笔记，或单独与老师沟通，或针对看过的视频问一个有趣的问题。”*[美]乔纳森·伯格曼、亚伦·萨姆斯：《翻转课堂与慕课教学：一场正在到来的教育变革》，宋伟译，北京:中国青年出版社,2016年。在教学实践中，确认学生是否认真进行线上自主学习的方法有多种，教师可发挥创新精神，根据所处环境选用合适策略。

(二)线下翻转教学

线下翻转教学由师生在互动协作中完成，师生角色翻转，学生是学习的“主体”，教师则是设计者、教练、监督者、帮助者。此阶段教学主要遵循如下程序：

1.总结新知，释疑答惑。鉴于线上自主学习与线下翻转教学的异步性，上课之初，教师首先需要对视频展示的新知做一简要回顾与总结。有研究指出，教师观察发现，有些学生在进入课堂学习环节后已经遗忘了视频所学内容，通过检查他们的在线练习，可以证明这些学生确实已经进行了认真的学习。正如Munson与Pierce建议，对视频中强调的关键概念进行简要评论是一节课好的开始。*Munson, A., & Pierce, R.:Flipping content to improve student examination performance in a pharmacogenomics course，America Journal of Pharmaceutical Education，2015(7).其次，教师还需对在线测验中学生出现错误较多或仍有疑问的部分进行针对性解答。学生完成在线测验后，后台会通过大数据统计反馈错题率，教师可以据此分析学生学习薄弱环节，并根据出错率排名由高至低予以纠错，同时还需对学生在视频学习中产生并尚未得到及时澄清的疑惑进行解答。2.以多样化方式进行变式问题操练。线下实际操练是课内翻转教学阶段最重要的一环。不少教师已经注意到，在概念理解与运用间存在一个巨大的鸿沟，因此实际操练中要按照知识类型的特点紧扣目标进行。此外，翻转课堂教学模式的重要特征之一就在于其高互动性，因此教学过程中要加强同伴支持下的学习，注重同伴互助作用的发挥。这是因为在此模式下教师虽有更多时间进行课内一对一或小组辅导，却难以同时满足多个学生个体及小组寻求帮助的需求。所以教师可以鼓励学生为其同伴提供反馈。Enfield在研究中介绍了他的做法，“假设我已经回答了一组的问题，当二组问我同样的问题时，我可以让二组直接问一组。当我未参与其他小组活动时，可以听听一组是如何为二组解释的。通过这种方式，不仅二组得到帮助，我也同时检验了一组对问题的理解情况，这一方式对于他们而言更有助于问题的理解。”*Enfield, J.:Looking at the impact of the flipped classroom model of instruction on undergraduate multimedia students at CSUN，Tech Trends: Linking Research & Practice to Improve Learning, 2013(6).Love, Hodge, Grandgenet, and Swift 在他们的翻转课堂研究中也发现，为同伴解释问题或概念时有助于他们形成关于问题及概念的更深层理解。*Love, B., Hodge, A., Grandgenett, N., & Swift, A. W:Student learning and perceptions in a flipped linear algebra course，International Journal of Mathematical Education in Science & Technology,2014(3).在此阶段，教师还要注意“渐减支架辅助”，使学生在变式问题操练中深化对新知的认识与理解。3.反思运用新知。为促进学习，学生需要参与更复杂问题及现实问题的解决。在首要教学原理中，反思是新知学习的最后一个阶段，通过这一阶段的学习促进学生知识的巩固与迁移，使新知顺利整合进知识结构中。反思的手段灵活多样，可以是学生个体进行的新知在头脑中的心理建构，也可以是同伴间的知识讨论、辩论或角色扮演等。在此阶段教师可视具体学习情况撤销教学支架辅助，实现全面的“由扶到放”。

四、基于首要教学原理的翻转课堂教学设计需遵循的原则

随着翻转课堂优势的彰显，越来越多的学校开始加入到这一全新教学模式的实践探索中来，并已取得一些有益的成果，积累了一些成功经验。梅里尔的首要教学原理与翻转课堂模式有一定的内在契合性，基于首要教学原理设计翻转课堂，可以促进这一模式价值的发挥。为充分发挥其价值，在实际设计中需遵循如下原则：

1.异步性与一致性相结合。基于首要教学原理的翻转课堂模式虽被泾渭分明地划分为两个异步环节，但两环节并非割裂的，而是一个前后衔接、内在一致的有机整体，两环节整合的中心便是凝结于问题并展现在完整任务中的教学目标。按照布鲁姆的教育目标分类理论，认知领域的目标从低至高可分为6个层次：记忆、理解、应用、分析、评价和创造，前两个基础性目标由学生在线自主学习完成，后四个复杂目标则在课内经由与教师、同伴的互动完成。两环节异步，不仅可提高学生自主学习能力，也使教师有完整课堂时间帮助学生达成需要更高级思维参与的目标。而后一目标的实现均有赖于前一目标的达成，因此线下翻转教学务必建基于线上自主学习。因此，两环节必须面向同一问题并致力于同一认知目标的达成，任一环节对目标的偏离都将使教学设计走向解体。

2.模式化与灵活性相结合。基于首要教学原理的翻转课堂教学设计旨在提供一个基本框架，具体到某门课的实际设计并非亦步亦趋，完全照搬，而是可以灵活调整的。乔纳森·伯格曼和亚伦·萨姆斯将翻转课堂视作一种思维方式，并指出“每一位选择翻转课堂的老师，做法都各有不同。”*[美]乔纳森·伯格曼、亚伦·萨姆斯：《翻转课堂与慕课教学：一场正在到来的教育变革》，宋伟译，北京:中国青年出版社,2016年。梅里尔也坚持认为，首要教学原理本身还是相当概括的，实施起来有很大的灵活性，可以采取不同的方式。因此，教师要以所教学科特点、学生身心发展阶段特点及原有知识基础等为依据进行设计。比如，在针对高年龄段翻转课堂模式的设计中，依据学生注意力发展特点，线上自主学习所用视频时段可适当延长，数量相应减少，线下翻转教学中依据实际情况尽早撤销“教学辅助支架”，给予学生更多个体化的自主学习空间；在低年龄段翻转课堂模式的设计中，线上学习阶段则要缩短视频时段并相应增加数量，线下学习中受学生自主学习能力所限，则要尽可能给予支持与引导。

3.完整性与留白性相结合。教学设计的完整是教学活动顺利开展的前提和保障。梅里尔的5个首要教学原理及15个操作要点蕴含在翻转课堂教学设计的两环节六步骤中，为教师翻转教学指明了方向，划定了路线，提供了操作模板。然而，在实际设计翻转课堂模式时，这5个首要教学原理与15个操作要点并不苛求全部体现，而是可以因课而异，因需而异。翻转了的课堂教学重视线上自学与线下师生的共同探索，自学是学生头脑内部自主建构知识、不断内省的过程，师生共同探索则是在复杂的互动中完成，学习与教学过程的复杂性决定了我们在教学设计时不是要去规划一个线性的、四平八稳的蓝图，而是可以保持开放的心态，适当留白，给师生探索与争鸣留下适当的空间。在对设计的完整与留白间的把握则需依托教师对学生的全面了解及对学科知识结构与内容的全盘掌握。换言之，教师需充分发挥教育智慧，在完整与留白的合理限度内完成翻转课堂教学设计。