翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)個性化改進(jìn)方法及其實證研究

鮑宇 李希妍 趙玉鈞 張愛娟 張艷群

[摘? ?要] 翻轉(zhuǎn)課堂的本土化過程并不是一帆風(fēng)順的。文章從資源構(gòu)建、課堂教學(xué)和評價方式上，利用結(jié)構(gòu)方程模型，與美國教學(xué)實施情況對比，發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果與教師時間分配、課堂組織、資源制作能力、學(xué)生主動性和評價方法具有密切相關(guān)性，表現(xiàn)為：（1）教師指導(dǎo)時間合理分配，能有效提高教學(xué)效果;（2）學(xué)生的課堂參與度與教學(xué)效果正相關(guān)。據(jù)此，基于前期研究的信息化工具，跟蹤和記錄學(xué)生個體的學(xué)習(xí)過程，利用學(xué)生個性化數(shù)據(jù)，輔助教師掌握學(xué)生個體狀況;基于Pearson相關(guān)性進(jìn)行分析，驗證了對教師時間分配和學(xué)生參與課堂的教學(xué)方法優(yōu)化可以提高教學(xué)效果。另外，結(jié)果顯示，創(chuàng)新能力與教學(xué)效果存在間接的相關(guān)性，需要提高學(xué)習(xí)知識的深度來促進(jìn)創(chuàng)新性培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞] 翻轉(zhuǎn)課堂; 教學(xué)比較模型; 個性化跟蹤; 教師指導(dǎo)時間; SPSS

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

一、引? ?言

“翻轉(zhuǎn)課堂”（Flipped Classroom）是一種通過網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)手段，讓學(xué)生課下以視頻等其他媒介形式進(jìn)行自學(xué)，將課堂講解時間由實驗和課內(nèi)討論等活動代替，達(dá)到充分利用課堂教學(xué)，完成疑難解答或創(chuàng)新引導(dǎo)教學(xué)目標(biāo)的方法[1-2]。2000年，該模式由Lage等人在美國邁阿密大學(xué)教授“經(jīng)濟(jì)學(xué)入門”時使用[3]，2012年，F(xiàn)lipped Learning Network（FLN）的成立預(yù)示著這種模式具有提升教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)勢[4]。國內(nèi)翻轉(zhuǎn)課堂的實踐開始于2011 年重慶市江津聚奎中學(xué)對適合該校的翻轉(zhuǎn)課堂基本模式的探討[5]。

在舊有模式中，“課前預(yù)習(xí)—課堂學(xué)習(xí)—課后復(fù)習(xí)”的學(xué)習(xí)流程占據(jù)著重要地位。翻轉(zhuǎn)課堂通過在線視頻的方式，將預(yù)習(xí)階段的學(xué)習(xí)進(jìn)行了強化，使學(xué)生可以更好地進(jìn)行自學(xué)，促使課堂學(xué)習(xí)更有針對性，讓個性化的一對一學(xué)習(xí)得以實施。但是，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入國內(nèi)高校后，“形似而神不似”[6-7]或是“效果不顯”[8]是其本土化過程中所面臨的問題。因此，其教學(xué)模式的改進(jìn)和效果評估開始被注重。何琳潔在比較實驗研究中發(fā)現(xiàn)，該模式對中等生影響最大[9]。夏慶利則在教學(xué)效果評估中發(fā)現(xiàn)對于學(xué)習(xí)困難群體關(guān)注成為難點[10]。張萍總結(jié)了當(dāng)代翻轉(zhuǎn)課堂中應(yīng)有教育理念、課程設(shè)計、學(xué)生參與、課程評價和信息技術(shù)五個要素[11]。這些研究表明，對學(xué)生的關(guān)注度和學(xué)生的參與度是解決上述問題的一個重要思路。

因此，本文對翻轉(zhuǎn)教學(xué)使用的視頻、自學(xué)過程、課堂個性和評價反饋、教學(xué)理念和方法上與國外主要翻轉(zhuǎn)課堂網(wǎng)站和課程進(jìn)行差異比較評價，分析我國在引入和采用該模式時，需要關(guān)注哪些要素表現(xiàn)形式。著眼于國內(nèi)環(huán)境，嘗試?yán)糜嬎銠C輔助手段[12]對翻轉(zhuǎn)課堂模式進(jìn)行改進(jìn)，讓其更好地為我國教育服務(wù)。

研究設(shè)計分為兩階段：第一階段，利用收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行探索性因子分析，分析體現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的教學(xué)方法效果指標(biāo)變量間的相互關(guān)系和影響，找出影響教學(xué)效果的主要因素;第二階段，根據(jù)因子分析的結(jié)果對教學(xué)方法加以改進(jìn)，利用實際教學(xué)中的數(shù)據(jù)檢驗?zāi)Ｐ徒Y(jié)果的泛化能力，驗證教學(xué)方法改進(jìn)策略的正確性。

二、中美翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的比較模型

（一）教學(xué)效果評估的概念模型構(gòu)建

翻轉(zhuǎn)課堂模式的教學(xué)方法，最終體現(xiàn)為教學(xué)效果不同。教學(xué)效果是由教學(xué)資源、評測手段、教師和學(xué)生主體等多維度因素共同作用的結(jié)果。將其中可被外界直接觀測的學(xué)習(xí)評測作為教學(xué)效果評估模型的外因潛變量，其他因素作為內(nèi)生潛變量，構(gòu)建教學(xué)效果評估的概念模型，如圖1所示，從而反映教學(xué)方法的不足，尋找彌補中美教學(xué)效果差異的方法。

模型中的教師和學(xué)生兩個主體通過教學(xué)資源和評測考核聯(lián)系在一起。教師能力和教學(xué)方法差異會導(dǎo)致教學(xué)資源和評測考核的設(shè)計不同，形成對學(xué)生的不同影響，造成了最終教學(xué)效果的差異;而教學(xué)過程和學(xué)生評測又會促進(jìn)教師能力和教學(xué)方法的提升。模型中四個主體互相影響，同時作用于教學(xué)效果。運用該模型可以為教學(xué)效果差異分析提供有價值的結(jié)果。

研究數(shù)據(jù)獲取主要利用調(diào)查研究法中的問卷調(diào)查方式?；趦蓢虒W(xué)方法中影響教學(xué)效果的可觀測指標(biāo)，針對收集的網(wǎng)絡(luò)資源設(shè)計問卷，利用問卷獲取不同指標(biāo)的數(shù)據(jù)信息，其中四分之一數(shù)據(jù)作為信效度評估。受評估材料獲取方法的限制，教學(xué)資源數(shù)據(jù)以計算機專業(yè)3門課程為主，以體現(xiàn)資源制作的最新趨勢。美國教學(xué)資源是從Facebook和斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校等5個知名高校中獲取了8門課程教學(xué)資源;中國教學(xué)資源是從MOOC中國、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、南京大學(xué)等高校所提供的網(wǎng)絡(luò)計算機課程獲取，共計收集37套教學(xué)視頻、PPT、作業(yè)等教學(xué)資源。教學(xué)資源評估是從同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、寧波大學(xué)和江蘇師范大學(xué)外研教師中進(jìn)行，發(fā)出問卷119份，回收完整有效問卷42份。評估問卷第一部分包含：職稱、學(xué)歷、專業(yè)、所屬地區(qū)、評估資源鏈接打開效果和是否使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)6個問題，第二部分為對應(yīng)教學(xué)資源評價（11項）和課堂教學(xué)反饋（6項）的問題。跟蹤獲取本科學(xué)生學(xué)習(xí)評價數(shù)據(jù)共計573人，其中247人提供了反饋數(shù)據(jù)，包含了表1中的學(xué)生反饋問題評測。調(diào)研時間為2017年3月到2019年5月。

課程教學(xué)效果的評價前提假設(shè)如下：

H1：教師有效分配指導(dǎo)時間與教學(xué)效果正相關(guān);

H2：學(xué)生的課堂參與度與教學(xué)效果正相關(guān);

H3：學(xué)生創(chuàng)新能力與教學(xué)效果正相關(guān)。

評測結(jié)果的量化指標(biāo)為1～4級，表示很好或很難，好或難，一般，不好或容易。

（二）構(gòu)建教學(xué)效果評估模型的差異指標(biāo)

模型潛變量需要外顯指標(biāo)進(jìn)行量化。因此，對教學(xué)資源、課堂教學(xué)、課后作業(yè)和教學(xué)評價，以及學(xué)生反饋中的顯化指標(biāo)建立觀測變量，見表1。

翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)資源包括課前視頻、課件、研究導(dǎo)引素材、在線交流平臺、在線測試等。綜合教學(xué)資源運行環(huán)境，設(shè)定教學(xué)資源的外顯指標(biāo)為11項：（S1）視頻體現(xiàn);（S2）示例理解;（S3）設(shè)問啟發(fā);（S4）視頻互動;（S5）資源完整;（S6）練習(xí)質(zhì)量;（S7）深入素材;（S8）交流平臺;（S9）資源獲取;（S10）新穎性;（S11）硬件。

在翻轉(zhuǎn)教學(xué)中，課堂是質(zhì)疑問難的場所，是學(xué)生通過交流進(jìn)行知識內(nèi)化的階段。根據(jù)外研教師問卷和網(wǎng)頁評估提取了六個可觀測指標(biāo)：（T1）資源的制作;（T2）課堂指導(dǎo);（T3）組織能力;（T4）吸引力;（T5）現(xiàn)實問題;（T6）啟發(fā)性。

評價是翻轉(zhuǎn)課堂的核心要素，利用評價來評估教學(xué)效果。對學(xué)生學(xué)習(xí)的評價是一個綜合過程，是一個貫穿于教學(xué)和學(xué)習(xí)全過程的、面向多維角度的評估過程?？紤]到教學(xué)效果反映在學(xué)生不同能力上，根據(jù)考核本身和能力考核的目標(biāo)，設(shè)定八個觀測指標(biāo)：（K1）考核多樣;（K2）評價公平性;（K3）綜合能力;（K4）知識深度;（K5）動手能力;（K6）合作能力;（K7）解決問題;（K8）考核反饋。

學(xué)生主體是效果反映的最終實體，除評測考核外，學(xué)生的參與也體現(xiàn)了其對知識的理解程度。因此，根據(jù)學(xué)生對學(xué)習(xí)的反映，設(shè)定六個觀測指標(biāo)：（C1）資源利用;（C2）課堂參與度;（C3）評測完成度;（C4）指導(dǎo)時間;（C5）問題深入;（C6）知識運用。

使用IXC表示中國的數(shù)據(jù)情況，使用IXU表示美國的數(shù)據(jù)情況，X表示上述31項可測指標(biāo)。利用公式（IXC-IXU）/IXC表示差異。

（三）模型評估與修正

使用主成分分析法抽取表1的主體指標(biāo)，盡可能地讓主要差異體現(xiàn)在指標(biāo)上。運用SPSS中主成分分析法抽取有效因子，選取特征值大于1的因子。然后，利用探索性因子分析法[13]，結(jié)合潛變量組合信度和累計貢獻(xiàn)率分析信效度。發(fā)現(xiàn)一個等于0.63的指標(biāo)因子，因此，使用AMOS軟件來對模型因素中的理論效度（Validity）進(jìn)行測量，采用極大似然估計方法來估計，隨機選取1/4的數(shù)據(jù)進(jìn)行評估模型，刪除因子負(fù)荷不足0.75的指標(biāo)，對誤差值建立如圖2所示的共變關(guān)系，（1）T1—S2（2）C2—S4（3）C4—K6（4）C5—K5，獲得如圖2所示的修正模型路徑參數(shù)。其中卡方值為50.71，自由度為40。

研究采用因子負(fù)荷、組合信度和平均方差提取量作為信效度檢驗標(biāo)準(zhǔn)，該數(shù)值越大，表示指標(biāo)反映模型共同因素的潛在特征越好[14]。假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)因子負(fù)荷和的平方為SD，誤差和為ED，則信度計算用SD/（SD+ED）作為標(biāo)準(zhǔn)。模型檢驗中，絕對適配指標(biāo)和增值適配指標(biāo)達(dá)到了適配標(biāo)準(zhǔn)。在自由度為40時，適配度卡方值為50.71，顯著性為0.131，大于0.05，說明模型較為契合。其中H1對應(yīng)（C4因子負(fù)荷0.812，組合信度0.901，平均方差0.721）和H2對應(yīng)（C2因子負(fù)荷0.847，組合信度0.901，平均方差0.721）被接受，H3對應(yīng)（K7未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，因子負(fù)荷?。┍痪芙^。

（四）結(jié)果分析

上述修正模型中，分析指標(biāo)間關(guān)聯(lián)影響，因子負(fù)荷在0.61～0.9之間，符合適配要求。根據(jù)差異公式，集合分項對比兩國模型因子的評分方差，結(jié)合路徑檢驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)差異高于均值的幾個指標(biāo)如下：

（1）較為突出的是C4教師指導(dǎo)平均時間。該項指標(biāo)說明了指導(dǎo)時間影響教學(xué)效果較大。盡管我國教師也期望時刻關(guān)注學(xué)生，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和狀態(tài)，但因?qū)W生人數(shù)較多，往往超出了教師個人能力和教學(xué)時間。

（2）其次是C2課堂參與。課堂是學(xué)生通過交流進(jìn)行知識內(nèi)化的階段，組織分組學(xué)習(xí)可以有效地提高初級問題的解決效率，對促進(jìn)學(xué)生思想碰撞、向問題深處進(jìn)行探究起到了積極作用。我國課堂組織較為傳統(tǒng)，造成學(xué)生課堂的自我評價相對較低，普遍認(rèn)為自己在討論中的發(fā)言較少或幾乎沒有有價值的內(nèi)容，這在文獻(xiàn)[6]中也得到證實。

（3）T1資源制作。雙方教學(xué)使用的硬件差距較小。但國外教師更善于制作教學(xué)資源，如在微課教學(xué)中的示例和理解上有明顯優(yōu)勢。

（4）K2評價公平。利用資源學(xué)習(xí)，學(xué)生缺乏互動和監(jiān)督，學(xué)生遇到的問題無法及時得到反饋，而且，部分學(xué)生直接通過網(wǎng)絡(luò)抄襲。

（5）C5問題深入。主動深入學(xué)習(xí)是學(xué)生主體要素，與K5一起反映出學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力。在反饋表中，沒有激勵措施情況下，學(xué)生主動性較弱。

（6）K1考核多樣。最終的標(biāo)準(zhǔn)測試所占的比例仍然較高，對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的反映仍欠缺。學(xué)生反饋中體現(xiàn)能力考核不全面，完成任務(wù)的方法性能等沒有體現(xiàn)，評測題目的結(jié)果不能反映解決方案的思路。

上述分析的結(jié)果，不僅表明我國高校在教學(xué)上與美國的差異，也由此得到了在采用新教學(xué)模式下教學(xué)方法的改進(jìn)方向。

三、基于個性化的教學(xué)方法改進(jìn)

（一）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法的個性化改進(jìn)思路

根據(jù)上述模型，教師時間分配C4和學(xué)生的課堂參與度C2比資源利用C1更為重要，說明課堂要比自學(xué)更容易掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。在教師平均指導(dǎo)時間不足的情況下，課堂有效組織和利用顯得尤為重要。因此，根據(jù)學(xué)生個性，將有限的時間加以合理分配是教學(xué)改進(jìn)的一個方法。利用在線工具詢問學(xué)習(xí)中的困難，有助于改進(jìn)C5，可以減少學(xué)生在自學(xué)過程中產(chǎn)生的挫敗感。K1，K2和T1中，分析學(xué)生使用學(xué)習(xí)平臺和學(xué)習(xí)交互過程，學(xué)生往往尋找適合自己的問題和同伴，也反映出學(xué)生對自我定位和個性公平評價的需求。因此，上述六個指標(biāo)涉及的關(guān)鍵是如何針對學(xué)生個性進(jìn)行教學(xué)方法和學(xué)習(xí)評價的實施。

結(jié)合建構(gòu)主義倡導(dǎo)的“學(xué)習(xí)是獲取知識的過程，學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學(xué)習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式而獲得”的理念[15]，教學(xué)方法改進(jìn)應(yīng)當(dāng)注重當(dāng)前各校教學(xué)背景下學(xué)生已有的知識構(gòu)成，針對其個性予以彌補和提升，促使學(xué)生知識內(nèi)化，才能有效地讓“教育適應(yīng)學(xué)生”[16]。從構(gòu)建知識獲取途徑上，教師是學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者，設(shè)計學(xué)習(xí)環(huán)境、資源，以滿足學(xué)生課上、課下學(xué)習(xí)的需求，需要根據(jù)學(xué)生個性針對性地提供幫助。進(jìn)一步，在學(xué)生問題引導(dǎo)上，課堂教學(xué)過程中，促使甚至要求學(xué)生必須提出問題，可以充分使學(xué)生進(jìn)入課堂評價，提升教師對學(xué)生的關(guān)注，促使學(xué)生拓展思路，容易形成頭腦風(fēng)暴，并與現(xiàn)實緊密結(jié)合[17]。

為進(jìn)一步獲得直觀的驗證結(jié)果，通過實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析知識點的掌握情況。如圖4所示，表示13個知識點39個班級的掌握分布情況。在2016年度，38和39號班級，針對知識點3和7的掌握度較低，低于40%。在2017、2018年度，該部分訓(xùn)練內(nèi)容進(jìn)行了強化，增加了題量和知識點分解，增加了實驗分析例程分析，通過在線QQ或微信答疑，促進(jìn)學(xué)生對這兩個知識點的學(xué)習(xí)。結(jié)果顯示，所采用的措施提高了學(xué)生解決該類問題的能力，掌握度達(dá)70%以上。而且，在圖中，6號班級中由于創(chuàng)新能力學(xué)生較多，多于1/6，因此，該班級在解決問題思路上明顯高于其他班級。這也從另一方面表明在學(xué)生中通過高能力學(xué)生帶動其他同伴學(xué)習(xí)以實施“以點帶面”教學(xué)措施的可行性。

同年度數(shù)據(jù)比較。選取在2017年度同一門課程的兩位教師的教學(xué)效果進(jìn)行對比。其中一位教師利用新模式教學(xué)，針對性地利用時間分配和課堂指導(dǎo)來進(jìn)行分析性學(xué)習(xí)。另一位教師則是課堂授課，學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和評測。兩種方法的有效樣本數(shù)均取60，使用階段評測的均值，并對比較的知識點評測結(jié)果進(jìn)行歸一化處理。二者比較分析的結(jié)果如圖5所示，顯示前者效果比講授后再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自我學(xué)習(xí)的效果要好。

五、結(jié)? ?語

翻轉(zhuǎn)課堂利用了更多的時間來兼顧每一個學(xué)生，但限于人數(shù)和資源，其實現(xiàn)方式需要從不同角度進(jìn)行嘗試。本文利用因子分析方法，分析了我國與美國翻轉(zhuǎn)課堂的實施差異，根據(jù)分析結(jié)構(gòu)，建立了輔助手段，發(fā)現(xiàn)學(xué)生能力差異，輔助教師兼顧學(xué)生個性，充分利用指導(dǎo)時間，使得在教學(xué)過程中更具針對性。通過實施的評價考核教學(xué)效果指標(biāo)的統(tǒng)計結(jié)果pearson相關(guān)分析，表明該方法分析有效，提高了教學(xué)效果。

本文的平臺仍然處于嘗試階段，有些問題還未找到相應(yīng)的跟蹤數(shù)據(jù)，致使部分評測效果不明顯。目前，該方法對中等能力（處于百分位40至80間）的學(xué)生學(xué)習(xí)促進(jìn)效果較為明顯，但是對偏下水平（位于后百分之十）的學(xué)生學(xué)習(xí)促進(jìn)效果達(dá)不到均值，后繼的工作將重點研究如何提升該部分學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

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