基于逆向思维模型的翻转课堂模式设计及应用

师海宁，颜佳雯

（1.浙江工业大学 教育科学与技术学院，浙江 杭州 310023；2.浙江省桐乡市高级中学，浙江 桐乡 314500）

0 引言

随着社会的发展，对人才的界定不只局限于渊博知识的掌握，更需要其拥有高阶思维能力解决问题。2017 年9月中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于深化教育体制机制改革的意见》，指出要在培养学生基础知识和基本技能过程中强化学生创新创造等高阶思维能力培养［1］。2019 年10 月，教育部发布《关于一流本科课程建设的实施意见》，明确将培养学生解决复杂问题、深度分析、勇于创新等高阶思维能力作为一流课程目标和基本原则［2］。如何培养学生的高阶思维能力是当前教育改革的重点。

李金玲等［3］提出以信息化手段为辅助，针对性地创新多元微课教学，以培养学生高阶思维能力；师媛媛等［4］认为教师创设能引发学生深层次思考问题情境，设计有层次的问题串，提升学生高阶思维能力。近年来，翻转课堂给学习者带来了极大便利。该模式与传统的课程流程不同，学生在课前自主对新知识进行学习，课上主要以小组讨论、协作和教师答疑为主，学生能更深入地学习。高娟［5］通过分析目前高校软件类课程教学存在的问题，以高校软件类课程为例，探讨翻转课堂教学模式设计；李天倚等［6］以大学计算机基础课程为例，采用问卷调查法和课堂观察法，分析当前传统教学中存在的问题，提出用翻转课堂解决问题的可行性，通过翻转课堂模式培养学生高阶思维能力引起教师注意［7］；祝智庭等［8］通过分析关键变量及映射关系，构建理论框架，探讨了翻转课堂2.0 的智慧基石，为深化信息技术与课堂的融合发展提供创新性研究思路和理论指导；韩芳芳等［9］结合平时教学经验，探究提升高阶思维能力的翻转课堂教学策略，丰富翻转课堂教学理论。

然而，以上这些研究基本停留在理论层面或教学设计阶段。本文从逆向思维角度对翻转课堂教学模式重新进行界定，并将此教学模式应用于《现代教育技术》课程实践，取得了良好的教学效果，对学生高阶思维能力培养起到了积极的促进作用。

1 逆向思维模型

逆向思维学习过程模型最早由美国加州理工大学著名学者尼尔森教授创建，该模型源于传统的教育目标分类层级。布卢姆按思维能力从低阶到高阶发展划分为记忆、理解、应用、分析、评价和创造6 个层次［10］。依据思维的复杂程度，通常前3 类“记忆、理解、应用”被称为“低阶思维能力”，后3 类“分析、评价、创造”被称为“高阶思维能力”［11］。传统的顺向直线式教学多为记忆理解类知识，不利于发展学生的高阶思维［12］。而逆向思维学习过程模型将布卢姆的教育目标分类进行翻转，教学直接从最高层次的推理创造开始，让学生设计和制作从未接触过的实验内容。在完成实验任务过程中，教师逐步引导学生分解学习难度，帮助学生实现知识的建构，培养学生的高阶思维能力。逆向思维学习过程模型重视学习的综合性和实践性，认为学习的最终目标是能够综合所学知识与技能来分析、评价、创造事物，而不是简单地停留在识记、理解事物的初级认知层面。

（1）明确学习主题。逆向思维模型起始于最高层次的推理创造。教师需要首先考虑学习的主题、概念等内容，学生围绕主题进行设计制作，在设计实践过程中学习学科内容，一切设计活动都围绕主题进行。因此，明确主题对学习者很重要。

（2）确定问题。逆向思维学习过程就是问题解决的过程，问题解决的过程亦是知识构建的过程。所以，在主题确定后就需要从中准确地找出需要解决的实际问题。在确定问题后，有个第1/2 步，即问题表述，也就是从该问题出发向学生描述一个从未见过的挑战，给学生布置实验任务。

Fig.1 Learning process model of reverse thinking图1 逆向思维学习过程模型

（3）建立评价标准。为实验建立评价标准，确定哪些是需要完成的内容以及完成的标准，哪些是不需要完成的内容，为学生提供实验的“脚手架”。

（4）动手设计并实践。学生依据评价标准动手设计并尝试实践，陈述解决问题的方案，如何做以及这么做的原因，随后师生根据评价标准进行讨论交流。

（5）教师指导。教师结合学生实践过程中遇到的问题进行有针对性的指导，并向学生阐述学习过程中学生所不了解的知识概念、原理等。

（6）反思完善。学生综合所学知识技能以及在实践中获得的经验，对所设计的作品进行反思并不断完善，从而提升认知水平。

由此可见，逆向思维学习过程模型突出强调学习过程的迭代性和学习环节中的反思与评价［15］，旨在激发学生参与学习的积极性和主动性，提高学生高阶思维能力和创造能力。

2 现代教育技术实验课程重构、设计与实践

2.1 实验课程现状

现代教育技术课程是师范类大二学生专业基础课，是培养师范生信息技术应用能力的重要课程。其中实验课程内容最为关键，很大程度上决定着师范生教育技术技能的掌握与运用能力，但目前该课程实验课存在以下问题［16-17］：①教学内容相对滞后；②实验内容与学科知识脱节；③实验教学模式单一，缺乏创新；④实验多以知识与教学技能为主，缺乏高阶思维能力训练。这些问题严重制约了实验课教学质量提升，有必要对实验课的内容框架和教学模式进行重构。

2.2 实验课程教学模型及内容体系

2.2.1 实验课程教学模型

现代教育技术实验课程的主要目标是培养高校师范生运用现代教育技术创造性地设计教学能力，不仅包括对教学资源、教学媒体的获取、处理和开发能力，还包括对新型教学环境的运用能力，将现代教育技术与课程整合的综合能力［18］。基于此教学目标，本文重构了模块化的实验课程内容体系和基于逆向思维的翻转课堂教学模型，如图2所示。在此实验课程教学模型中，课程模块是基础教学内容，翻转课堂是新型教学模式，多元评价是基本教学保障，逆向思维、创造取向是最高教学追求。

Fig.2 Teaching model of modern educational technology experiment course图2 现代教育技术实验课程教学模型

2.2.2 实验课程内容体系

根据高校师范生需掌握的现代教育技术内容，本文重构了现代教育技术实验课程内容体系，划分为4 个模块共8个实验，各模块之间内容相互关联、难度层次递进，以逐步提高学生运用现代教育技术进行教学的能力。主要内容为：

（1）信息化教学资源模块。培养学生利用网络获取并处理文本、图形图像、音频、视频、动画等教学资源能力。实验课程内容为数字化教学资源设计与制作。

（2）信息化教学媒体模块。培养学生利用信息化教学工具设计并开发教学中所需多媒体课件的能力。实验课程内容为交互式电子白板课件的设计与制作、学科教学工具应用。

（3）信息化教学环境模块。培养学生运用信息化教学环境支持教学的能力。实验课程内容为网络教学环境下的教学设计、智慧教室环境下的教学设计。

（4）信息化学科实践模块。培养学生综合运用现代教育技术整合学科课程进行教学的能力。实验课程内容为信息化教学设计与学科案例分析、现代教育技术在学科教学中的实践。

在实验课程教学中融入逆向思维学习和设计型学习理念，应用基于逆向思维模型的翻转课堂教学模式，课前学生观看教师提供的微视频资源进行实验课程的自主学习，随后教师采用诊断性评价检测学生课前学习质量；课堂上通过任务驱动教学法，让学生操作完成一个具体的实验任务。在此过程中师生一起协作探究，最终达到实验教学目标。为使实验教学效果更好，对实验过程中学生的表现、态度、所完成的作品等采取形成性评价方式，明确存在的问题和改进的方向，并指导学生进行反思和完善。在实验课程内容全部结束后进行总结性评价，可以是完成一个综合性较强的任务或测试，注重考察学生掌握现代教育技术进行教育教学的综合实践能力，对学生的学习和发展情况做出鉴定，其目的是检验学生是否达到实验教学目标的最终要求。

2.3 实验课程教学设计

交互式电子白板在广大中小学课堂逐渐普及，掌握交互式电子白板的基本操作已成为高校师范生掌握现代教育技术的必要技能之一［19-20］。下文以“交互式电子白板课件的设计与制作”为实验案例，探究将逆向思维应用于实验课的作用及效果。

2.3.1 创设情境，明确实验主题

教师依据现代教育技术实验课程框架指定的教学内容，选取能够提高学生运用现代教育技术进行教学的综合实践能力且操作性较强的实验课程，从而明确实验课主题并进行教学重难点及教学目标分析。以交互式电子白板为例，可创设学习情境，提高学生学习兴趣，逐步引导学生进入实验主题。如在上节课末创设如下学习情境“下个月学校将要举办交互式电子白板教学应用大赛，需要每个同学制作一个与专业相关的参赛作品。先观摩几个历年获奖的作品。”教师展示几个电子白板课件的获奖作品给学生以感官印象，接着提出任务“如何选择适合该软件的教学内容和教学方法进行教学设计并制作出精美的有创意的交互式电子白板课件？”学生对于PPT 课件的设计制作是熟悉的，但设计制作交互式电子白板课件还是第一次，设计制作交互式电子白板课件成为下节实验课主题。

2.3.2 呈现任务，确定需要解决的问题

教师根据实验主题，向学生呈现一个从未接触过的实验任务。实验任务设计要体现运用多种知识与技能进行探究并完成综合性任务。可先下达一个大框架实验任务，要求学生以小组形式在教师指导下进行层级分解，进一步明确在完成实验任务过程中需要解决的问题以及解决这些问题需要掌握的技能或具备的能力。以交互式电子白板教学为例，教师可以结合实验主题确定任务大框架：制作一个与本专业相关的电子白板教学课件，课件结构包括首页、目录页、内容页等，不能少于20 页，内容科学、完整，界面美观、丰富，符合认知规律，交互性强。学生可据此进行知识点细化。某学生小组实验任务单如图3所示。

Fig.3 Experiment task list of design and making of interactive whiteboard courseware图3 “交互式电子白板课件的设计与制作”实验任务单

2.3.3 建立评估标准

每个小组针对实验任务单制定一个评估标准。评估标准模板由教师共享，评估标准应具有可操作性。学生一起协商确定评估标准指标，教师对学生确定的评价标准中不完善的地方进行指导，学生依据指导意见进一步完善其标准。某小组制定的评估标准如表1 所示，由8 个需要做、3 个不需要做维度组成。其中，因电子白板常用操作为新学内容，故对其进行6 个二级指标细化，如表2 所示。

Table 1 Learning evaluation standard of design and production of electronic whiteboard courseware表1“电子白板课件设计制作”学习评估标准

Table 2 Learning evaluation standard of common operation of electronic whiteboard表2 “电子白板常用操作”学习评估标准

2.3.4 课前自主学习，完成诊断性评价

“明确主题”、“确定需要解决的问题”提出了需要完成的具体任务，“建立评估标准”明确了完成任务的指标要求，接下来针对本课程新知识进行自主学习。实验课前，学生可自定步调完成教师提供的新知识微视频资源观看学习。一个微视频围绕一个具体知识点进行讲解，视频时长一般为1～4min。在自主观看教学微视频过程中，学生可模仿视频中的操作进行初步体验，并与同学交流讨论。经过课前的自主学习，学生需要完成教师提供的课前学习效果测评。该测评作为诊断性评价，可以帮助教师了解学生的课前自学情况与质量，为实验课教学做准备。以电子白板为例，其课前新知识学习路径和测评如表3 所示。

Table 3 Learning path of common operation of electronic whiteboard表3 “电子白板常用操作”学习路径

2.3.5 开展实践学习，教师针对性指导

学生依据实验任务单参照学习评估标准开展实践学习，完成从创意设计到创造实践的过程，实现知识的有意义建构，最终达到逆向思维和高阶思维训练目标。在实验过程中，学生在小组活动中分工合作，共同完成一个任务。教师作为有意义学习的引导者和促进者进行有针对性的指导答疑。以电子白板设计制作为例，实践学习就是电子白板课件设计和制作过程，是一个多学科知识整合过程，需要协作设计课件方案，搜集制作所需要图片、音频和视频文件等。学生以此为基础在教师的引导下进行电子白板课件制作。

2.3.6 学生反思完善，师生评价总结

逆向思维的翻转课堂注重对学习过程与学习成果评价。实验任务完成后，可以以小组为单位对学习成果进行展示，听取各方建议进行自我反思并不断完善作品。最后填写作品评价表，从作品制作的基本要求（25 分）、实用（25分）、美观（25 分）、创新性（25 分）等维度，采取学生自评、同学互评以及教师评分3 种方式综合打分。

2.4 应用效果分析

以笔者学校两个班级共60 名大二学生为实验研究对象，选取“交互式电子白板课件的设计与制作”作为实验内容验证教学效果。两个班级均由同一教师进行实验教学，对照组采用传统教学模式进行实验教学，实验组采用本研究构建的基于逆向思维的翻转课堂教学模式进行实验教学。通过课后知识点测验、问卷调查和访谈等方法得出学习效果、满意程度等结论。

知识测验（满分40 分）结果显示，实验组分数［（30.467±6.986）分］和对照组分数［（19.933±8.424）分］差异有统计学意义（p<0.05）。由此推断应用基于逆向思维的翻转课堂教学模式进行教学，对于学生基本知识和操作技能的掌握有显著性提升。对学生作品成绩分析结果显示，实验组成员作品得分在创意［（21.43±2.31）分］和总分［（90.80±3.44）分］两个维度明显高于对照组［分别为（18.43±1.91），（83.17±4.41）］，且两者差异均有统计学意义（p<0.05），表明学生的创造能力和应用能力亦有了明显提升。

调查问卷和访谈结果也进一步证实了此结论。调查结果显示，76.67%的学习者认为此教学方式可以提高自主学习能力，90%的学生认为自己的知识整合能力有很大提升，93.33%的学生认为对自己的知识技能掌握有很大帮助。访谈结果表明，师生对此教学模式应用于现代教育技术实验课程的认可度较高，学生普遍认为小组互动交流能提高团队协作能力，从顶层设计往下分解的实验过程能提高学科整合能力和创造能力。

3 结语

本文重构了模块化的现代教育技术实验课程框架和基于逆向思维模型的翻转课堂教学模式，并进行了翻转课堂教学实践。在该教学模式下，学生把每个模块当作一个创新项目来做，自己动手设计，以此锻炼实践能力及团队协作能力，培养独立思考能力，提高创造能力和高阶思维能力。从应用效果分析数据来看，基于逆向思维的翻转课堂教学模式不仅有助于对基本知识和操作技能的掌握，而且在提升创造能力和应用能力等高阶思维能力方面也有明显效果。