基于ARCS动机模型的翻转课堂设计与应用研究——深度学习的视角

祖冰畴，何运生，陈 烽，李铁浪

1.湖南中医药大学教务处， 长沙 410208；2.西藏民族大学信息工程学院， 陕西 咸阳 712082

传统的课堂教学以教师、教材和课堂为中心，以班级授课制为组织形式，其主要过程是知识传授，学生在课堂中完成对知识的学习(即知识传授)，在课后通过作业完成对知识的巩固(即知识内化)。从夸美纽斯到赫尔巴特再到凯洛夫，传统的课堂教学成为一种固定的教学范式被沿用了三百多年[1]。翻转课堂(flipped classroom)的出现，使教学空间和时序发生重组，如一条鲶鱼扎入到课堂教学改革中，使课堂教学改革激发出了新的活力。在基于翻转课堂的教学改革实践中，各级各类学校的教师和学生都参与其中；在实践中，一些学者发现，翻转课堂大多是“形”似而“神”不似，达不到“翻转”的目的[2]。随着人工智能的发展，深度学习这个概念以更高的频次出现在学者的研究视野中，以翻转课堂促进学习者深度学习成为教学改革研究的新方向。

1 翻转课堂的缘起与发展

翻转课堂可以溯源至20世纪90年代初期，美国哈佛大学物理学教授埃里克·马祖尔(Eric Mazur)提出学习有两个阶段：一个是知识传递，另一个是知识内化。这成为翻转课堂的首要理论基础。埃里克·马祖尔教授创立了同侪互助教学法(peer instruction)，鼓励学生课前完成知识传递，通过阅读文章等方式对新知识进行学习和思考，提出问题；课堂完成知识内化，通过学生相互讨论，修正自身错误的思考，巩固自身正确的想法，促进学生更深层次的思考，加深学生对教学内容的理解，提高学生解决问题的能力，培养学生的高阶思维能力[3-4]。此后，美国学者Lade M J和Platt G J提出了翻转课堂的构想，并在迈阿密大学进行了初步的尝试：他们于1996年秋在“微观经济学”课程的教学中实践了翻转课堂，实现了教学空间和时序的重构，把需要学习的新知识做成视频讲座，要求学生在课前完成新知识的学习，在课堂中教师指导学生进行练习和完成作业[5]；但因参与教学实践的学生人数太少，也因缺乏更好的信息技术支持，没有引起更大范围的关注。

让翻转课堂开始为更多人所知晓，则归功于美国科罗拉多州落基山林地公园高中的Bergmann J和Sams A，2007年他们因担心学生缺课会跟不上教学进度，于是将课程讲授的内容录制下来提供给学生自行学习。出乎意料的是，越来越多的学生开始接受和喜欢这种学习方式，于是二人开始在全班实施翻转式的教学：课前将视频等学习材料发送给学生，课堂中则完成答疑和作业，使学生在课堂中听教师讲解知识、课后完成作业的传统教学模式产生翻转，变为课前通过视频听教师讲解知识、课堂中在教师引导下解决问题和完成作业[6]。随着可汗学院和MOOCs(mas- sive open online courses，即大规模开放在线课程)的兴起，翻转课堂搭上了顺风车，开始进入更多的国家和地区，引起了学者和教师的广泛关注，一些学者和教师将翻转课堂与MOOCs相结合进行教学研究和实践。

2 翻转课堂与深度学习

翻转课堂的相关研究在2016年左右达到高峰，翻转课堂的教学效果成为学者和教师的关注点，如何切实提高翻转课堂的教学效果成为研究翻转课堂的主旋律。

随着神经网络和人工智能的发展，深度学习开始以更高的频次出现在学者的视野中。深度学习最早于1976年由瑞典教育心理学家Marton F和Säljö R提出，他们认为深度学习(deep learning)是相对于浅层学习(surface learning)而言的，学生只是以机械的、被动的方式进行学习，主要记忆孤立的信息，这种低水平的认知加工便是浅层学习；而学生进行深度学习时，则是一种高水平的认知加工，在理解的基础上，能够使知识产生联系和迁移，使学习者能够更加熟练、灵活地运用知识来解决问题[7]。此后，教育心理学家Biggs J和学者Ramsden P对深度学习进行了不同角度的解读。

进入21世纪之后，上海师范大学何玲、黎加厚的《促进学生深度学习》成为中国深度学习的开山之作，该文阐述了其对深度学习的认识，提出深度学习有三个特点：理解与批判、联系与构建、迁移与应用，理解是深度学习的基础，最终目的则是解决问题，实现“学以致用”。因此，他们提出了基于问题的学习、任务驱动式学习、过程性评价等学习策略来促进深度学习[8]。

受到神经网络和人工智能的影响，2010年以后，越来越多的学者开始将研究视野聚焦于深度学习领域。张浩、吴秀娟[9]经研究发现，深度学习具有注重批判理解、强调信息整合、促进知识建构、着意迁移运用、面向问题解决、提倡终身学习等特征，其核心是指向发展高阶思维，并结合建构主义、情境认知、分布式认知、元认知等对深度学习进行了理论解读。

随着MOOCs、微课、翻转课堂等相关研究的不断深入，学者们开始将深度学习与之相结合进行研究，旨在破解MOOCs、微课、翻转课堂存在的碎片化、浅层化学习弊端，提升学生的学习兴趣和主动性，促进学生知识与技能的掌握，促进深度学习，提高学习效果。王晓晨等[10]认为，翻转课堂重构了教学流程，能够有效支持学生的高阶认知发展，这与深度学习所追求的内在结果不谋而合，深度学习也是翻转课堂的本质诉求。

3 基于ARCS动机模型的翻转课堂设计与应用

ARCS动机模型源自于美国佛罗里达州立大学的Keller J M提出的动机系统设计思想，通过后续相关的理论和实践研究，Keller最终将ARCS动机模型的四个维度修改为注意(attention)、相关(relevance)、自信(confidence)、满意(satisfaction)，从这四个高度相关且联系紧密的维度出发，采用相关的教学策略，引起学生注意，帮助学生构建新知识与已有经验之间、与自己的预期目标之间的联系，使学生建立对学习的自信心。预期目标实现之后，学生能从获得的学习结果中获得满足感，从而进一步激发和维持其学习动机，能够达到提高学生学习效果的目的。

在已有研究的基础上，笔者认为从ARCS动机模型出发设计翻转课堂，能够更好地激发学生在翻转课堂模式下的学习动机，以促进其高阶认知发展和深度学习为目的的翻转课堂，也能够实现翻转课堂更好的教学效果。文章以笔者所讲授的湖南中医药大学“视频制作技术基础”课程为例，以ARCS动机模型为依据，进行翻转课堂的设计和应用，以期促进学生深度学习，提高翻转课堂的教学效果。

3.1 前期准备

“视频制作技术基础”(以下简称“该课程”)是湖南中医药大学的一门公共选修课(1学分，16课时)，笔者于2021年春季学期开展翻转课堂教学。通过前期摸底得知，选修该课程的学生都有在2020年春季学期新冠疫情期间线上课程学习的经验，因此不存在技术性的障碍影响翻转课堂的开展。在前期准备阶段，笔者以ARCS动机模型为依据，结合教学内容，设计和录制了该课程的系列微课视频；以深度学习和翻转课堂的相关理论为依据，设计了深度学习视角下基于ARCS动机模型的翻转课堂应用模型(如图1所示)。

图1 深度学习视角下基于ARCS动机模型的翻转课堂应用模型

3.2 课程实施

3.2.1课前教学阶段

以该课程中“九宫格构图法则”的知识点为例。在课前，笔者选取难度适合的学习材料制作成PPT，编制学习指南，明确学习任务：①掌握什么是九宫格构图法则；②知道如何运用九宫格构图法则进行构图；③运用九宫格构图法则进行拍摄。告知学生学习方法是：先观看微课视频，提出问题；再结合PPT课件加深对知识点的理解，通过查找资料来探寻问题的答案；最后使用手机拍摄照片和视频。与提前录制好的微课一起发送给学生，要求学生在规定的时间内按照学习指南完成学习，提出自己的问题，自行查找问题的答案，并且记录下来。在这个过程中，教师也参与其中，在学生需要的时候，给予学生帮助和提示，并且做适当的知识点联结，例如以“九宫格构图法则与之前学习的三分之一构图法则有何区别与联系”进行提问，引导学生进行思考，同时建立知识点之间的联系；除此之外，还要求学生运用“九宫格构图法则”拍几张照片或者一段视频。该课程的微课是基于ARCS动机模型开发的，在课前实施阶段，选取合适的学习材料、告知学生具体的学习任务和目标，有利于引起学生的注意，也能够帮助学生建立对学习的自信心，提问和寻找答案能够使学生构建知识点之间的联结，同时教师的引导也能够帮助学生去构建这种联结，这些策略的选择都符合ARCS动机模型的内涵。

值得注意的是，在课前阶段要使学生的学习真正发生了，要引导学生走向深度学习，必须要有教师的参与，这也是翻转课堂的课前学习阶段不同于传统课前预习的关键所在。传统课前预习并不是非做不可，学生在有时间、有精力的情况下可以进行课前预习；但如果没有时间和精力进行课前预习，教师也不会做强制性要求。在翻转课堂中，要保证教学效果，就必须要保障课前学习的真实发生。要提高翻转课堂的教学效果，在课前学习阶段就要引导学生进入深度学习，检查学生的学习成果。

3.2.2课堂教学阶段

第一步，请学生讲述自己在课前阶段的学习中所遇到的问题，又是如何解决问题的；展示所拍摄的照片或者视频，讲解自己构图和拍摄的过程；最后再评价自己所拍摄的照片或视频。

第二步，请其他学生来补充问题的答案，教师在学生补充完答案之后，进行总结和分析，引导学生进入更深层次的思考，探寻不同的答案。

第三步，请其他学生根据自己所获取的知识，对所展示的照片或视频及其构图和拍摄过程进行评价，引导学生共同探索如何通过构图把照片和视频拍摄得更好。

在课堂教学的过程中，教师更多的是以ARCS动机模型为依据，随时根据课堂动态采取不同的策略，引导学生构建知识点之间的复杂联结，进行更深层次的思考，学生则主要是进行知识内化的过程。在课堂教学的过程中，通过展示、讲述、讨论、评价等过程，学生的沟通能力、批判思维、解决复杂问题的能力和创造力[11]得以提升。

3.2.3课后教学阶段

基于ARCS动机模型的翻转课堂要实现较好的教学效果，除了课前和课堂之外，课后的教学也需要重视。课后的教学主要是学生进行更多的实践，根据课前和课堂中学习到的九宫格构图法则及拍摄技巧，拍摄更多更好的照片和视频；拍摄完成之后，在课程QQ群中进行分享，要求学生相互之间进行评价，并结合教师的评价，对作品进行评选；对于评选出的优秀作品给予奖励，对于拍摄的作品存在问题的学生，进行进一步的辅导，帮助学生更好地掌握知识、领会知识、灵活运用知识，实现深度学习。

4 教学效果分析

该课程基于ARCS动机模型的翻转课堂教学运行一学期之后，笔者针对选课学生进行了问卷调查。由于是公选课，选课的学生涵盖面较广，分布在大一、大二、大三年级各个专业，共发放调查问卷150份，回收150份，有效问卷148份。问卷融合深度学习理论和课程教学内容，以ARCS动机模型为依据，设置了20道题，具体调查结果如表1所示。

表1 基于ARCS动机模型的翻转课堂教学效果调查 n(%)

续表

从表1中可以看出，在注意(A)维度，学生表现出较高的学习兴趣，教师能够成功激起学生的注意。但在注意力的保持方面不是特别理想，主要原因在于以下两个方面：一是该课程为公共任选课，许多学生不会倾注太多的精力；二是在线上学习的时候，自制力不高的学生在缺乏教师面对面监督的时候，容易分散注意力。在相关(R)维度，学生能够认识到所学知识将会对未来生活有帮助，也具备理论联系实际、学以致用的能力。通过学习，学生对自己能力的提升有很高的期许，同时从相关维度的调查中也能看学生有了深度学习的行为并呈现出了一定的深度学习效果。在自信(C)维度，学生对于自己能够学好这门课程存在较高的自信，即使在学习中遇到困难，也认为自己通过努力可以解决，这也是深度学习所指向的目标之一。另外，学生还表现出对于挫折和失败存在合理的归因。在满意(S)维度，学生对于课堂、教学、教师以及自身都表现出较高的满意度，这主要是源于教师的教学方式方法、教师的正面肯定与鼓励、教师的及时反馈以及学生遇到挫折和失败时的正确归因。

5 结束语

随着信息技术的不断发展，在技术赋能教学的现实背景之下，教育教学手段、方式、方法都发生了很大变化，只有教育教学理念也实现更新、发展和完善，才能实现理念和技术的双重发展，才能更好地、更高效地促进教和学。文章以ARCS动机模型为依据，激发和维持学生的学习动机，以实现深度学习为目的，通过翻转课堂切实提高教学效果，在后续的研究中，我们将以更加深入的理论研究和更加扎实的实践研究，实现技术和理念双轮驱动教学的发展。