基于逆向思維模型的翻轉(zhuǎn)課堂模式設(shè)計及應(yīng)用

師海寧，顏佳雯

（1.浙江工業(yè)大學(xué) 教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023；2.浙江省桐鄉(xiāng)市高級中學(xué)，浙江 桐鄉(xiāng) 314500）

0 引言

隨著社會的發(fā)展，對人才的界定不只局限于淵博知識的掌握，更需要其擁有高階思維能力解決問題。2017 年9月中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于深化教育體制機制改革的意見》，指出要在培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)知識和基本技能過程中強化學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造等高階思維能力培養(yǎng)［1］。2019 年10 月，教育部發(fā)布《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》，明確將培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題、深度分析、勇于創(chuàng)新等高階思維能力作為一流課程目標(biāo)和基本原則［2］。如何培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力是當(dāng)前教育改革的重點。

李金玲等［3］提出以信息化手段為輔助，針對性地創(chuàng)新多元微課教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力；師媛媛等［4］認(rèn)為教師創(chuàng)設(shè)能引發(fā)學(xué)生深層次思考問題情境，設(shè)計有層次的問題串，提升學(xué)生高階思維能力。近年來，翻轉(zhuǎn)課堂給學(xué)習(xí)者帶來了極大便利。該模式與傳統(tǒng)的課程流程不同，學(xué)生在課前自主對新知識進行學(xué)習(xí)，課上主要以小組討論、協(xié)作和教師答疑為主，學(xué)生能更深入地學(xué)習(xí)。高娟［5］通過分析目前高校軟件類課程教學(xué)存在的問題，以高校軟件類課程為例，探討翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計；李天倚等［6］以大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程為例，采用問卷調(diào)查法和課堂觀察法，分析當(dāng)前傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，提出用翻轉(zhuǎn)課堂解決問題的可行性，通過翻轉(zhuǎn)課堂模式培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力引起教師注意［7］；祝智庭等［8］通過分析關(guān)鍵變量及映射關(guān)系，構(gòu)建理論框架，探討了翻轉(zhuǎn)課堂2.0 的智慧基石，為深化信息技術(shù)與課堂的融合發(fā)展提供創(chuàng)新性研究思路和理論指導(dǎo)；韓芳芳等［9］結(jié)合平時教學(xué)經(jīng)驗，探究提升高階思維能力的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)策略，豐富翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理論。

然而，以上這些研究基本停留在理論層面或教學(xué)設(shè)計階段。本文從逆向思維角度對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式重新進行界定，并將此教學(xué)模式應(yīng)用于《現(xiàn)代教育技術(shù)》課程實踐，取得了良好的教學(xué)效果，對學(xué)生高階思維能力培養(yǎng)起到了積極的促進作用。

1 逆向思維模型

逆向思維學(xué)習(xí)過程模型最早由美國加州理工大學(xué)著名學(xué)者尼爾森教授創(chuàng)建，該模型源于傳統(tǒng)的教育目標(biāo)分類層級。布盧姆按思維能力從低階到高階發(fā)展劃分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造6 個層次［10］。依據(jù)思維的復(fù)雜程度，通常前3 類“記憶、理解、應(yīng)用”被稱為“低階思維能力”，后3 類“分析、評價、創(chuàng)造”被稱為“高階思維能力”［11］。傳統(tǒng)的順向直線式教學(xué)多為記憶理解類知識，不利于發(fā)展學(xué)生的高階思維［12］。而逆向思維學(xué)習(xí)過程模型將布盧姆的教育目標(biāo)分類進行翻轉(zhuǎn)，教學(xué)直接從最高層次的推理創(chuàng)造開始，讓學(xué)生設(shè)計和制作從未接觸過的實驗內(nèi)容。在完成實驗任務(wù)過程中，教師逐步引導(dǎo)學(xué)生分解學(xué)習(xí)難度，幫助學(xué)生實現(xiàn)知識的建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。逆向思維學(xué)習(xí)過程模型重視學(xué)習(xí)的綜合性和實踐性，認(rèn)為學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)是能夠綜合所學(xué)知識與技能來分析、評價、創(chuàng)造事物，而不是簡單地停留在識記、理解事物的初級認(rèn)知層面。

（1）明確學(xué)習(xí)主題。逆向思維模型起始于最高層次的推理創(chuàng)造。教師需要首先考慮學(xué)習(xí)的主題、概念等內(nèi)容，學(xué)生圍繞主題進行設(shè)計制作，在設(shè)計實踐過程中學(xué)習(xí)學(xué)科內(nèi)容，一切設(shè)計活動都圍繞主題進行。因此，明確主題對學(xué)習(xí)者很重要。

（2）確定問題。逆向思維學(xué)習(xí)過程就是問題解決的過程，問題解決的過程亦是知識構(gòu)建的過程。所以，在主題確定后就需要從中準(zhǔn)確地找出需要解決的實際問題。在確定問題后，有個第1/2 步，即問題表述，也就是從該問題出發(fā)向?qū)W生描述一個從未見過的挑戰(zhàn)，給學(xué)生布置實驗任務(wù)。

Fig.1 Learning process model of reverse thinking圖1 逆向思維學(xué)習(xí)過程模型

（3）建立評價標(biāo)準(zhǔn)。為實驗建立評價標(biāo)準(zhǔn)，確定哪些是需要完成的內(nèi)容以及完成的標(biāo)準(zhǔn)，哪些是不需要完成的內(nèi)容，為學(xué)生提供實驗的“腳手架”。

（4）動手設(shè)計并實踐。學(xué)生依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)動手設(shè)計并嘗試實踐，陳述解決問題的方案，如何做以及這么做的原因，隨后師生根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)進行討論交流。

（5）教師指導(dǎo)。教師結(jié)合學(xué)生實踐過程中遇到的問題進行有針對性的指導(dǎo)，并向?qū)W生闡述學(xué)習(xí)過程中學(xué)生所不了解的知識概念、原理等。

（6）反思完善。學(xué)生綜合所學(xué)知識技能以及在實踐中獲得的經(jīng)驗，對所設(shè)計的作品進行反思并不斷完善，從而提升認(rèn)知水平。

由此可見，逆向思維學(xué)習(xí)過程模型突出強調(diào)學(xué)習(xí)過程的迭代性和學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中的反思與評價［15］，旨在激發(fā)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生高階思維能力和創(chuàng)造能力。

2 現(xiàn)代教育技術(shù)實驗課程重構(gòu)、設(shè)計與實踐

2.1 實驗課程現(xiàn)狀

現(xiàn)代教育技術(shù)課程是師范類大二學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)師范生信息技術(shù)應(yīng)用能力的重要課程。其中實驗課程內(nèi)容最為關(guān)鍵，很大程度上決定著師范生教育技術(shù)技能的掌握與運用能力，但目前該課程實驗課存在以下問題［16-17］：①教學(xué)內(nèi)容相對滯后；②實驗內(nèi)容與學(xué)科知識脫節(jié)；③實驗教學(xué)模式單一，缺乏創(chuàng)新；④實驗多以知識與教學(xué)技能為主，缺乏高階思維能力訓(xùn)練。這些問題嚴(yán)重制約了實驗課教學(xué)質(zhì)量提升，有必要對實驗課的內(nèi)容框架和教學(xué)模式進行重構(gòu)。

2.2 實驗課程教學(xué)模型及內(nèi)容體系

2.2.1 實驗課程教學(xué)模型

現(xiàn)代教育技術(shù)實驗課程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)高校師范生運用現(xiàn)代教育技術(shù)創(chuàng)造性地設(shè)計教學(xué)能力，不僅包括對教學(xué)資源、教學(xué)媒體的獲取、處理和開發(fā)能力，還包括對新型教學(xué)環(huán)境的運用能力，將現(xiàn)代教育技術(shù)與課程整合的綜合能力［18］。基于此教學(xué)目標(biāo)，本文重構(gòu)了模塊化的實驗課程內(nèi)容體系和基于逆向思維的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型，如圖2所示。在此實驗課程教學(xué)模型中，課程模塊是基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，翻轉(zhuǎn)課堂是新型教學(xué)模式，多元評價是基本教學(xué)保障，逆向思維、創(chuàng)造取向是最高教學(xué)追求。

Fig.2 Teaching model of modern educational technology experiment course圖2 現(xiàn)代教育技術(shù)實驗課程教學(xué)模型

2.2.2 實驗課程內(nèi)容體系

根據(jù)高校師范生需掌握的現(xiàn)代教育技術(shù)內(nèi)容，本文重構(gòu)了現(xiàn)代教育技術(shù)實驗課程內(nèi)容體系，劃分為4 個模塊共8個實驗，各模塊之間內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)、難度層次遞進，以逐步提高學(xué)生運用現(xiàn)代教育技術(shù)進行教學(xué)的能力。主要內(nèi)容為：

（1）信息化教學(xué)資源模塊。培養(yǎng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)獲取并處理文本、圖形圖像、音頻、視頻、動畫等教學(xué)資源能力。實驗課程內(nèi)容為數(shù)字化教學(xué)資源設(shè)計與制作。

（2）信息化教學(xué)媒體模塊。培養(yǎng)學(xué)生利用信息化教學(xué)工具設(shè)計并開發(fā)教學(xué)中所需多媒體課件的能力。實驗課程內(nèi)容為交互式電子白板課件的設(shè)計與制作、學(xué)科教學(xué)工具應(yīng)用。

（3）信息化教學(xué)環(huán)境模塊。培養(yǎng)學(xué)生運用信息化教學(xué)環(huán)境支持教學(xué)的能力。實驗課程內(nèi)容為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境下的教學(xué)設(shè)計、智慧教室環(huán)境下的教學(xué)設(shè)計。

（4）信息化學(xué)科實踐模塊。培養(yǎng)學(xué)生綜合運用現(xiàn)代教育技術(shù)整合學(xué)科課程進行教學(xué)的能力。實驗課程內(nèi)容為信息化教學(xué)設(shè)計與學(xué)科案例分析、現(xiàn)代教育技術(shù)在學(xué)科教學(xué)中的實踐。

在實驗課程教學(xué)中融入逆向思維學(xué)習(xí)和設(shè)計型學(xué)習(xí)理念，應(yīng)用基于逆向思維模型的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，課前學(xué)生觀看教師提供的微視頻資源進行實驗課程的自主學(xué)習(xí)，隨后教師采用診斷性評價檢測學(xué)生課前學(xué)習(xí)質(zhì)量；課堂上通過任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，讓學(xué)生操作完成一個具體的實驗任務(wù)。在此過程中師生一起協(xié)作探究，最終達(dá)到實驗教學(xué)目標(biāo)。為使實驗教學(xué)效果更好，對實驗過程中學(xué)生的表現(xiàn)、態(tài)度、所完成的作品等采取形成性評價方式，明確存在的問題和改進的方向，并指導(dǎo)學(xué)生進行反思和完善。在實驗課程內(nèi)容全部結(jié)束后進行總結(jié)性評價，可以是完成一個綜合性較強的任務(wù)或測試，注重考察學(xué)生掌握現(xiàn)代教育技術(shù)進行教育教學(xué)的綜合實踐能力，對學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展情況做出鑒定，其目的是檢驗學(xué)生是否達(dá)到實驗教學(xué)目標(biāo)的最終要求。

2.3 實驗課程教學(xué)設(shè)計

交互式電子白板在廣大中小學(xué)課堂逐漸普及，掌握交互式電子白板的基本操作已成為高校師范生掌握現(xiàn)代教育技術(shù)的必要技能之一［19-20］。下文以“交互式電子白板課件的設(shè)計與制作”為實驗案例，探究將逆向思維應(yīng)用于實驗課的作用及效果。

2.3.1 創(chuàng)設(shè)情境，明確實驗主題

教師依據(jù)現(xiàn)代教育技術(shù)實驗課程框架指定的教學(xué)內(nèi)容，選取能夠提高學(xué)生運用現(xiàn)代教育技術(shù)進行教學(xué)的綜合實踐能力且操作性較強的實驗課程，從而明確實驗課主題并進行教學(xué)重難點及教學(xué)目標(biāo)分析。以交互式電子白板為例，可創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，逐步引導(dǎo)學(xué)生進入實驗主題。如在上節(jié)課末創(chuàng)設(shè)如下學(xué)習(xí)情境“下個月學(xué)校將要舉辦交互式電子白板教學(xué)應(yīng)用大賽，需要每個同學(xué)制作一個與專業(yè)相關(guān)的參賽作品。先觀摩幾個歷年獲獎的作品?！苯處熣故編讉€電子白板課件的獲獎作品給學(xué)生以感官印象，接著提出任務(wù)“如何選擇適合該軟件的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行教學(xué)設(shè)計并制作出精美的有創(chuàng)意的交互式電子白板課件？”學(xué)生對于PPT 課件的設(shè)計制作是熟悉的，但設(shè)計制作交互式電子白板課件還是第一次，設(shè)計制作交互式電子白板課件成為下節(jié)實驗課主題。

2.3.2 呈現(xiàn)任務(wù)，確定需要解決的問題

教師根據(jù)實驗主題，向?qū)W生呈現(xiàn)一個從未接觸過的實驗任務(wù)。實驗任務(wù)設(shè)計要體現(xiàn)運用多種知識與技能進行探究并完成綜合性任務(wù)?？上认逻_(dá)一個大框架實驗任務(wù)，要求學(xué)生以小組形式在教師指導(dǎo)下進行層級分解，進一步明確在完成實驗任務(wù)過程中需要解決的問題以及解決這些問題需要掌握的技能或具備的能力。以交互式電子白板教學(xué)為例，教師可以結(jié)合實驗主題確定任務(wù)大框架：制作一個與本專業(yè)相關(guān)的電子白板教學(xué)課件，課件結(jié)構(gòu)包括首頁、目錄頁、內(nèi)容頁等，不能少于20 頁，內(nèi)容科學(xué)、完整，界面美觀、豐富，符合認(rèn)知規(guī)律，交互性強。學(xué)生可據(jù)此進行知識點細(xì)化。某學(xué)生小組實驗任務(wù)單如圖3所示。

Fig.3 Experiment task list of design and making of interactive whiteboard courseware圖3 “交互式電子白板課件的設(shè)計與制作”實驗任務(wù)單

2.3.3 建立評估標(biāo)準(zhǔn)

每個小組針對實驗任務(wù)單制定一個評估標(biāo)準(zhǔn)。評估標(biāo)準(zhǔn)模板由教師共享，評估標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有可操作性。學(xué)生一起協(xié)商確定評估標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，教師對學(xué)生確定的評價標(biāo)準(zhǔn)中不完善的地方進行指導(dǎo)，學(xué)生依據(jù)指導(dǎo)意見進一步完善其標(biāo)準(zhǔn)。某小組制定的評估標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示，由8 個需要做、3 個不需要做維度組成。其中，因電子白板常用操作為新學(xué)內(nèi)容，故對其進行6 個二級指標(biāo)細(xì)化，如表2 所示。

Table 1 Learning evaluation standard of design and production of electronic whiteboard courseware表1“電子白板課件設(shè)計制作”學(xué)習(xí)評估標(biāo)準(zhǔn)

Table 2 Learning evaluation standard of common operation of electronic whiteboard表2 “電子白板常用操作”學(xué)習(xí)評估標(biāo)準(zhǔn)

2.3.4 課前自主學(xué)習(xí)，完成診斷性評價

“明確主題”、“確定需要解決的問題”提出了需要完成的具體任務(wù)，“建立評估標(biāo)準(zhǔn)”明確了完成任務(wù)的指標(biāo)要求，接下來針對本課程新知識進行自主學(xué)習(xí)。實驗課前，學(xué)生可自定步調(diào)完成教師提供的新知識微視頻資源觀看學(xué)習(xí)。一個微視頻圍繞一個具體知識點進行講解，視頻時長一般為1～4min。在自主觀看教學(xué)微視頻過程中，學(xué)生可模仿視頻中的操作進行初步體驗，并與同學(xué)交流討論。經(jīng)過課前的自主學(xué)習(xí)，學(xué)生需要完成教師提供的課前學(xué)習(xí)效果測評。該測評作為診斷性評價，可以幫助教師了解學(xué)生的課前自學(xué)情況與質(zhì)量，為實驗課教學(xué)做準(zhǔn)備。以電子白板為例，其課前新知識學(xué)習(xí)路徑和測評如表3 所示。

Table 3 Learning path of common operation of electronic whiteboard表3 “電子白板常用操作”學(xué)習(xí)路徑

2.3.5 開展實踐學(xué)習(xí)，教師針對性指導(dǎo)

學(xué)生依據(jù)實驗任務(wù)單參照學(xué)習(xí)評估標(biāo)準(zhǔn)開展實踐學(xué)習(xí)，完成從創(chuàng)意設(shè)計到創(chuàng)造實踐的過程，實現(xiàn)知識的有意義建構(gòu)，最終達(dá)到逆向思維和高階思維訓(xùn)練目標(biāo)。在實驗過程中，學(xué)生在小組活動中分工合作，共同完成一個任務(wù)。教師作為有意義學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和促進者進行有針對性的指導(dǎo)答疑。以電子白板設(shè)計制作為例，實踐學(xué)習(xí)就是電子白板課件設(shè)計和制作過程，是一個多學(xué)科知識整合過程，需要協(xié)作設(shè)計課件方案，搜集制作所需要圖片、音頻和視頻文件等。學(xué)生以此為基礎(chǔ)在教師的引導(dǎo)下進行電子白板課件制作。

2.3.6 學(xué)生反思完善，師生評價總結(jié)

逆向思維的翻轉(zhuǎn)課堂注重對學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)成果評價。實驗任務(wù)完成后，可以以小組為單位對學(xué)習(xí)成果進行展示，聽取各方建議進行自我反思并不斷完善作品。最后填寫作品評價表，從作品制作的基本要求（25 分）、實用（25分）、美觀（25 分）、創(chuàng)新性（25 分）等維度，采取學(xué)生自評、同學(xué)互評以及教師評分3 種方式綜合打分。

2.4 應(yīng)用效果分析

以筆者學(xué)校兩個班級共60 名大二學(xué)生為實驗研究對象，選取“交互式電子白板課件的設(shè)計與制作”作為實驗內(nèi)容驗證教學(xué)效果。兩個班級均由同一教師進行實驗教學(xué)，對照組采用傳統(tǒng)教學(xué)模式進行實驗教學(xué)，實驗組采用本研究構(gòu)建的基于逆向思維的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進行實驗教學(xué)。通過課后知識點測驗、問卷調(diào)查和訪談等方法得出學(xué)習(xí)效果、滿意程度等結(jié)論。

知識測驗（滿分40 分）結(jié)果顯示，實驗組分?jǐn)?shù)［（30.467±6.986）分］和對照組分?jǐn)?shù)［（19.933±8.424）分］差異有統(tǒng)計學(xué)意義（p<0.05）。由此推斷應(yīng)用基于逆向思維的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進行教學(xué)，對于學(xué)生基本知識和操作技能的掌握有顯著性提升。對學(xué)生作品成績分析結(jié)果顯示，實驗組成員作品得分在創(chuàng)意［（21.43±2.31）分］和總分［（90.80±3.44）分］兩個維度明顯高于對照組［分別為（18.43±1.91），（83.17±4.41）］，且兩者差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（p<0.05），表明學(xué)生的創(chuàng)造能力和應(yīng)用能力亦有了明顯提升。

調(diào)查問卷和訪談結(jié)果也進一步證實了此結(jié)論。調(diào)查結(jié)果顯示，76.67%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為此教學(xué)方式可以提高自主學(xué)習(xí)能力，90%的學(xué)生認(rèn)為自己的知識整合能力有很大提升，93.33%的學(xué)生認(rèn)為對自己的知識技能掌握有很大幫助。訪談結(jié)果表明，師生對此教學(xué)模式應(yīng)用于現(xiàn)代教育技術(shù)實驗課程的認(rèn)可度較高，學(xué)生普遍認(rèn)為小組互動交流能提高團隊協(xié)作能力，從頂層設(shè)計往下分解的實驗過程能提高學(xué)科整合能力和創(chuàng)造能力。

3 結(jié)語

本文重構(gòu)了模塊化的現(xiàn)代教育技術(shù)實驗課程框架和基于逆向思維模型的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，并進行了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐。在該教學(xué)模式下，學(xué)生把每個模塊當(dāng)作一個創(chuàng)新項目來做，自己動手設(shè)計，以此鍛煉實踐能力及團隊協(xié)作能力，培養(yǎng)獨立思考能力，提高創(chuàng)造能力和高階思維能力。從應(yīng)用效果分析數(shù)據(jù)來看，基于逆向思維的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式不僅有助于對基本知識和操作技能的掌握，而且在提升創(chuàng)造能力和應(yīng)用能力等高階思維能力方面也有明顯效果。