郭 玲

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“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學應用模式研究

郭 玲

（珠海城市職業(yè)技術(shù)學院 成教學院，廣東 珠海 519090）

摘 要：翻轉(zhuǎn)課堂教學模式和CDIO工程教育模式在形式上和精神上的融會貫通，使得兩者能夠創(chuàng)新性融通。將教學內(nèi)容項目化，按CDIO理念組織教學過程，按翻轉(zhuǎn)課堂方式進行教學活動成為“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學應用思路?！胺D(zhuǎn)課堂+CDIO”教學應用模式圍繞學習資源和教學策略兩方面，從課前階段和課堂階段對該應用模式進行分析，為工程類學科的教學應用提供參考。

關(guān)鍵字：翻轉(zhuǎn)課堂；CDIO；教學應用模式；教學策略；教學設計

信息時代催生了異步學習，傳統(tǒng)課堂教學模式變成課內(nèi)與課外、線上與線下的有機組合，網(wǎng)絡通信技術(shù)使得學習活動突破時空瓶頸，實現(xiàn)隨時隨地的泛在學習。那么，如何將課上的“體驗”與線上的“泛在”深度融合？很顯然，基于微課、MOOC、SPOC形式的學習資源與傳統(tǒng)課堂教學對接時有著天然的劣勢與不足，而利用翻轉(zhuǎn)課堂的思維進行教學應用，形成翻轉(zhuǎn)課堂的協(xié)作組織模式，才是使二者實現(xiàn)深度融合的新嘗試。［1］

翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，起源于2007年美國科羅拉多州林地公園高中教師喬納森·伯爾曼和亞倫·薩姆斯的教學實踐，到2011年可汗學院的網(wǎng)絡教學引起全球教育界的廣泛關(guān)注，目前已經(jīng)成為全球教育領(lǐng)域研究的一個重點。隨著翻轉(zhuǎn)課堂傳入國內(nèi)，很多學者給出了翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的定義。比如，馬秀麟將翻轉(zhuǎn)課堂定義為“學習者在課外時間完成針對知識點和概念的自主學習，課堂變成教師和學生的互動場所，通過解答疑惑、合作討論等策略促進知識內(nèi)化的模式”；張金磊認為翻轉(zhuǎn)課堂“是通過對知識傳授和知識內(nèi)化的顛倒安排，改變傳統(tǒng)教學中的師生角色并對課堂時間的使用進行重新規(guī)劃的新型教學模式”［2］；鐘曉流在馬秀麟關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂教學模式定義的基礎上強調(diào)翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的信息化環(huán)境和以教學視頻等主要學習資源等特征。

一、翻轉(zhuǎn)課堂教學模式概述性分析

教學模式并非一種計劃，而是在一定教學思想或教學理論指導下建立起來的較為穩(wěn)定的教學活動結(jié)構(gòu)框架和活動程序。作為結(jié)構(gòu)框架，突出了教學模式從宏觀上把握教學活動整體及各要素之間內(nèi)部的關(guān)系和功能；作為活動程序，突出了教學模式的有序性和可操作性。下面從理論依據(jù)、教學目標、操作程序、實現(xiàn)條件和教學評價五個方面對翻轉(zhuǎn)課堂教學模式進行概述性分析。

（一）理論依據(jù)

教學模式是教學理論的具體化，是一定理論指導下的教學行為規(guī)范。教育觀不同，其提出的教學模式也不同。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式主要采用了掌握學習理論。該理論由本杰明·布魯姆首先提出，他認為只要需要的學習條件具備，任何學生都可以完全掌握全部學習內(nèi)容。布魯姆給出影響學業(yè)成績的三個主要變量及權(quán)重：學生學習新知識所需要的前期知識準備占50%；學生對所學內(nèi)容的動機、態(tài)度、興趣等情感前提占25%；教學質(zhì)量，也即教學與學習者的適切性占25%。基于影響學業(yè)成就的因素研究，布魯姆認為個別教學是最理想的教學形式，而掌握教學法即便在群體學習中也能夠使學生很好地進行學習。翻轉(zhuǎn)課堂的出現(xiàn)，使掌握學習得以真正實現(xiàn)，而基礎設施、流媒體、云計算和Web2.0等數(shù)字化工具為高度個性化的在線教育開辟了一條最佳的道路。

（二）教學目標

處于核心地位的教學目標，決定了教學模式的操作程序，同時也是教學評價的標準和尺度。翻轉(zhuǎn)課堂是一種契合于信息時代的教學模式，相對于傳統(tǒng)課堂，翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢在于學生可以自定步調(diào)學習，課前學習的疑問在課堂上得到更好地指導，以及有更多的同伴協(xié)作學習。同時，教師與學生的聯(lián)系更加密切，更多地為學生提供一對一的個性化指導。通過優(yōu)化和改變教學內(nèi)容呈現(xiàn)方式和地點實現(xiàn)知識的深度教學，從而提升學生的自主學習能力，幫助學生達到學習目標。

（三）操作程序

操作程序是指師生在教學活動中先做什么、后做什么。與傳統(tǒng)課堂不同的是，翻轉(zhuǎn)課堂的知識傳授在課下完成，知識內(nèi)化則通過課堂的學習活動實現(xiàn)。

Robert Talbert將翻轉(zhuǎn)課堂分成課前和課中兩個階段，課前階段包括觀看教學視頻和針對性的實踐練習環(huán)節(jié)；課中階段由快速少量的測評、解決問題并促織知識內(nèi)化和總結(jié)與反饋三個環(huán)節(jié)構(gòu)成，如圖1所示。

圖1　Robert Talbert的翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)構(gòu)圖

南京大學張金磊在Robert Talbert的研究基礎上，提出翻轉(zhuǎn)課堂教學模型如圖2所示。該教學模型指出，翻轉(zhuǎn)課堂主要由課前學習和課堂學習兩個過程組成，其中，信息技術(shù)的支持和學習活動的順利開展保證了個性化協(xié)作式學習環(huán)境的構(gòu)建與生成，其核心是體現(xiàn)“以學生為主”的教學思想。

圖2　張金磊的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式

清華大學鐘曉流將翻轉(zhuǎn)課堂的理念、中國傳統(tǒng)文化中的太極思想、本杰明·布魯姆的認知領(lǐng)域教學目標分類理論融合建模，把翻轉(zhuǎn)課堂分為教學準備階段、記憶理解階段、應用分析階段和綜合評價階段，其重心移至教師的教學設計，體現(xiàn)了“以教師為主”的教學理念，其翻轉(zhuǎn)課堂模型如圖3所示。

（四）實現(xiàn)條件

教師的教育觀、學生的學習觀、教師的信息素養(yǎng)、教師的教學設計能力、信息技術(shù)的支持、學生的自主學習能力、教學評價等多方面的因素［2］，都將影響翻轉(zhuǎn)課堂教學效果的實現(xiàn)。

（五）教學評價

教學評價是一個多方參與、長期互動的過程。［3］目前，我國翻轉(zhuǎn)課堂教學實踐具有課前學習材料的多元化、課堂教學實踐的策略化、翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的本土化的顯著特點，但建立適合翻轉(zhuǎn)課堂的評價體系，依然是翻轉(zhuǎn)課堂教學模式將面對的最大挑戰(zhàn)。

二、CDIO工程教育模式概述性分析

CDIO教育模式是由MIT等世界名校倡導和推廣的工程教育理念，以真實世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思、設計、實施和運行的全生命周期為載體，將理論、實踐和創(chuàng)新融為一體，解決工程教育中理論與實踐脫節(jié)的問題。

（一）理論依據(jù)

在生態(tài)系統(tǒng)理論發(fā)展心理學中，布朗芬布倫納提出的個體發(fā)展模型，強調(diào)了系統(tǒng)與個體相互作用并影響著個體發(fā)展。我們可以看到，CDIO的第一條標準強調(diào)把工程師職場環(huán)境作為工程教育環(huán)境。其本質(zhì)遵循了個體發(fā)展模型，采取由環(huán)境到系統(tǒng)的路線，把工程教育置入工程實踐環(huán)境中，即產(chǎn)品、流程和系統(tǒng)的開發(fā)和使用中。其次，CDIO工程教育模式融入了產(chǎn)品生命周期概念，強調(diào)以一個工程活動的完整生命周期來學習工程的理論和實踐，它要求我們培養(yǎng)的工程人才都能精通這四個環(huán)節(jié)。

（二）教學目標

CDIO提出了1個愿景，即讓學生充分理解技術(shù)的研究與發(fā)展對社會的重要性和戰(zhàn)略影響，掌握深厚的技術(shù)基礎知識，能夠領(lǐng)導新產(chǎn)品和新系統(tǒng)的開發(fā)與運行。圍繞著愿景，CDIO工程教育模式確定其目標是通識教育，強調(diào)基礎知識學習，強調(diào)知識和能力的關(guān)聯(lián)，通過做中學培養(yǎng)學生獲取知識、運用知識、共享知識、發(fā)現(xiàn)知識和傳播知識的能力。［5］

（三）操作程序

1個愿景、1個大綱、5個指引和12條標準構(gòu)成了CDIO的核心內(nèi)容。從實施的層面來看，大綱以逐級細化的形式，形成了3級、70條、400多款的工程人才培養(yǎng)目標體系，解決了工程教育中“工程專業(yè)畢業(yè)生應該掌握的知識、能力和態(tài)度有哪些，以及掌握到社么程度”的問題；5個指引明確了培養(yǎng)計劃、課程設置結(jié)構(gòu)、教學方法、教學評估和學習框架等五方面的要求。因此，大綱和指引詳細地總結(jié)梳理了構(gòu)建CDIO工程教育模式普適的基本方法。

（四）實現(xiàn)條件

教師的綜合素質(zhì)與教學能力對人才培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。在實施CDIO工程教育模式的教學實踐中，提高教師的CDIO能力和提高教師的教學能力對教學的順利實施顯得尤為重要。

（五）教學評價

作為國內(nèi)外流行的教育模式，CDIO教學質(zhì)量評價體系的建構(gòu)，是一種創(chuàng)新實踐，其12條標準針對課程計劃的設計、學生學習方法、教學環(huán)境、教師發(fā)展、教學考核等方面提出了具體可行的評價標準，如表 1所示，值得各類教育探索借鑒。

表1　CDIO 12條標準一覽表

三、翻轉(zhuǎn)課堂和CDIO的創(chuàng)新性融通

翻轉(zhuǎn)課堂與CDIO既存在形式上的融通，更存在精神上的融通。CDIO是以“預期學習結(jié)果集合來驅(qū)動課程內(nèi)容、教學方法、教育文化等設計的模式”，［4］翻轉(zhuǎn)課堂是以學習任務引導學生自主學習和協(xié)作學習的模式驅(qū)動教學的實施，兩者在形式上是融通的。CDIO是基于主動經(jīng)驗學習方法的教與學，強調(diào)做中學，在工程教育環(huán)境中培養(yǎng)學生個人自身能力、團隊協(xié)作能力和工程能力；［5］翻轉(zhuǎn)課堂主要針對學生的知識學習，注重學生的個性化學習，培養(yǎng)學生個人自身能力和團隊協(xié)作能力。可見，CDIO和翻轉(zhuǎn)課堂都著重培養(yǎng)學生的知識、技能和態(tài)度，因此，兩者在精神上是融通的。

翻轉(zhuǎn)課堂和CDIO能夠深層次融合，源自CDIO的大綱對工程類學科具有通用性，CDIO 的12條標準為教育模式的實施和評估提供了具體的指引，使得工程教育改革更加具有可操作性和可評價性；CDIO一體化課程設計促進了學科知識和專業(yè)知識的有機聯(lián)系，把學生能力的培養(yǎng)整合到課程體系中，對教師的溝通協(xié)作和知識體系提出更高的要求。可見，以愿景描述培養(yǎng)目標，以大綱設計培養(yǎng)方案，以標準實施培養(yǎng)，以指引明確培養(yǎng)運行架構(gòu)，CDIO工程教育模式為翻轉(zhuǎn)課堂在課前任務設計、課堂活動設計、教師和學生角色等方面提供了詳細指引，為翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的設計與創(chuàng)新提供真實的借鑒。

如前述，翻轉(zhuǎn)課堂是一種教學模式，只有把項目教學法、基于問題解決的學習策略、發(fā)現(xiàn)學習和自主學習等教學策略滲透到翻轉(zhuǎn)課堂的教學過程中，教師從整體化設計的角度充分思考學習資源組織、教學策略設計等方面，把組織導讀、設置疑問、引領(lǐng)思考有機地結(jié)合起來，才能激發(fā)學生強烈的內(nèi)在動機，避免翻轉(zhuǎn)課堂流于外在形式。因此，翻轉(zhuǎn)課堂采用多種教學模式，才能達到更多專注于學生自定步調(diào)的學習目的?！胺D(zhuǎn)課堂+”就是“翻轉(zhuǎn)課堂+其他教育模式”，但并不是簡單的兩者相加，而是兩者在形式和精神上進行創(chuàng)新性融通，目的是取得良好的教學效果。

四、“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學應用模式研究

2013年，喬治梅森大學的 Noora Hamdan博士和皮爾森教育發(fā)展中心的Patrick McKnight博士在《翻轉(zhuǎn)課堂白皮書》中提出翻轉(zhuǎn)課堂的四大支柱，即：靈活的學習環(huán)境、學習文化的轉(zhuǎn)變、精心策劃的教學內(nèi)容和專業(yè)化的教師。由此可見，構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂的核心在于課前的學習資源和課堂的教學策略?！胺D(zhuǎn)課堂+CDIO”教學應用的基本思想是將教學內(nèi)容項目化，按CDIO理念組織教學過程，按翻轉(zhuǎn)課堂方式進行教學活動，從而將符合CDIO理念的學習資源和符合翻轉(zhuǎn)課堂的教學活動進行創(chuàng)新性融合。

在對Robert Talbert、張金磊和鐘曉流等提出翻轉(zhuǎn)課堂教學模式研究的基礎上，融合全過程評估的CDIO工程教育模式，構(gòu)建出“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”在工程類學科的應用模式。此課程應用模式以維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)理論”和Crow的“階段性自我導向?qū)W習模式”為理論基礎，圍繞學習的四個階段和四個層次，把翻轉(zhuǎn)課堂分為課前和課堂兩個階段，每個階段的學習內(nèi)容、教學方式、學習層次和學習特征如圖 4所示，最終從知識、技能、態(tài)度三個維度達到對學生的培養(yǎng)目標。

圖4　“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學應用模型

（一）課前階段分析

維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)理論”認為學生獨立活動能達到的解決問題的水平屬于現(xiàn)有發(fā)展區(qū)，與其通過教學獲得的潛力之間的差異就是最近發(fā)展區(qū)。教學應著眼于學生的最近發(fā)展區(qū)，為學生提供有難度的內(nèi)容，調(diào)動學生的積極性，發(fā)揮其潛能，超越其最近發(fā)展區(qū)而達到下一發(fā)展階段的水平。

翻轉(zhuǎn)課堂的課前階段，對教師而言，主要任務是課程開發(fā)；對學生而言，就是完成教師布置的學習任務，實施知識的自我傳授。但這種課前學習不同于傳統(tǒng)課堂的課前預習。對于翻轉(zhuǎn)課堂而言，教師在課堂上不再講授新知識，否則翻轉(zhuǎn)課堂是翻轉(zhuǎn)不過來的，學生依然會維持只要聽就可以的觀點。翻轉(zhuǎn)課堂的課前學習必須解決學生的現(xiàn)有發(fā)展區(qū)問題，幫助教師了解學生在接觸新知識時存在的問題。另一方面，如果學生在自主學習過程中不能發(fā)現(xiàn)自己學習存在的問題，那么翻轉(zhuǎn)課堂也將難以實施。因此，教師在課前階段應采用問題式教學，以基礎層次項目創(chuàng)設與當前學習主題密切相關(guān)的真實情境［6］，為學生的學習提供認知停靠點，激發(fā)學生的學習心向，幫助學生完成基本知識的學習和基本技能的培養(yǎng)。［5］

在課程開發(fā)環(huán)節(jié)，教師首先要確定教學目標，并結(jié)合學生的特點進行課前任務設計。由于要求學生在自主學習的環(huán)境中進行知識傳授，因此，教師設計課前任務要依據(jù)CDIO標準1的關(guān)聯(lián)原則和標準4的工程概論，將工程師職場環(huán)境作為工程教育環(huán)境，讓學生聯(lián)系“先驗知識”，培養(yǎng)學生元認知。在此基礎上，再根據(jù)學習資源清單和學習任務清單選擇和制作學習資源。要特別注意的問題是，學習資源應起到學習指導書的作用，包括視頻、閱讀文獻、學習建議、自測題等多元化材料形式。

要有效地督促學生開展自主學習，課前階段的學習任務單須成為翻轉(zhuǎn)課堂知識傳授的有效實施途徑。不論學習任務單的形式怎樣，其核心內(nèi)容主要是學習指南、學習任務、困惑與建議三部分。

（二）課堂階段分析

Crow的“階段性自我導向?qū)W習模式”將學生的自我導向?qū)W習傾向分為四個階段，每個階段教師所擔任的角色是不同的。剛開始，學生處于依賴階段，教師應給予學生訊息性的講述和立即反饋的教導，承擔教導者的身份；當學生對課程產(chǎn)生了興趣后，教師則給予啟發(fā)式的講述和促進引導式的討論，承擔指導者的身份；學生掌握了基本知識后，就主動參與到課程的學習中，此時，教師應平等參與其促進的討論，承擔起促進者的身份；最后，學生進入自我導向的學習階段，獨立完成任務，有問題時才需要教師，教師的身份變成了咨詢者。教師的“引導”和學生的“自學”共同促進了學生從他主到自主的過程完成，形成了自主學習能力。

要明確的是，學生的自主學習能力不是通過教師的講授獲得。教師只有關(guān)注學生自定步調(diào)的學習，針對課堂教學開展教學策略應用，充分思考知識如何傳遞和學生如何學習才能激發(fā)學生學習的興趣，進而產(chǎn)生探究的動機，把學生從一個階段推向高一級階段，否則可能學生在最初的階段就不再往后發(fā)展，一直依賴于教師的講授。翻轉(zhuǎn)課堂的成敗并不在于學習資源的開發(fā)建設，而在于課堂學習活動的設計。因此，我們以CDIO工程教育模式關(guān)于實踐場所、設計——制造經(jīng)驗和教學方法的相關(guān)標準為借鑒，圍繞提高學生學習興趣、滿足學生學習需求、創(chuàng)建自主學習氣氛，以指導、促進、展示三步驟展開。

第一步為指導。教師從課前學習反饋中選擇有針對性的問題或?qū)W生最想了解的問題進行解答，采用啟發(fā)式教學策略，圓滿完成基礎層次項目的目標，順利導入高級層次項目。此時，最應該避免的是教師將此環(huán)節(jié)變成了查漏補缺，重新回到傳統(tǒng)課堂的課堂講授。第二步為促進。高級層次項目適宜于采用教師主導的探究式教學，教師協(xié)助學生獨立探索新知識，同時，學生協(xié)作學習促進知識內(nèi)化，使學生潛能得到深度發(fā)揮，從而解決學生的最近發(fā)展區(qū)問題。在這一環(huán)節(jié)，我們可以看到團隊學習、合作學習、參與式學習等多種課堂形式。最后一步為展示。這也是一個交流的平臺，通過學生作品展示、師生互評、教師對課堂學習情況評價反饋、學生應用現(xiàn)有知識解決工程問題，完成新舊知識遷移，呈現(xiàn)給學生的是“學到什么”、“解決什么”、“遺漏什么”等，CDIO工程教育模式的理念得到完美體現(xiàn)。

五、結(jié)語

翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)是將課堂還給學生，回歸學生能力的培養(yǎng)。因此，我們用“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”重構(gòu)教學時，不是將傳統(tǒng)課堂的教學內(nèi)容、教學方法、教學設計簡單地分拆為課外和課內(nèi)實施，而是一個全新的整體設計，把學生的學習自主性、團隊協(xié)作精神、創(chuàng)新精神、課堂氛圍和知識內(nèi)化融為一體。

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Research on the Application of "Flipped Classroom +CDIO" Teaching Mode

GUO Ling
（Adult Education College， Zhuhai City Polytechnic， Zhuhai 519090， China）

Abstract：Flipped Classroom Teaching Mode andCDIO Engineering Education Mode are connected both in form and connotation， allowing the integration of these two modes in an innovative way. Projectizing teaching contents， organizing the teaching process in terms of theCDIO concept， conducting teaching activities in the form of "flipped classroom"， the "Flipped classroom +CDIO” teaching pattern can shed some lights on teaching （pre-class learning resources and in-class teaching strategies） in engineering disciplines.

Key words：flipped classroom；CDIO； teaching application mode； teaching strategy； instructional design

中圖分類號：G712.421

文獻標識碼：A

文章編號：2095-364X（2016）02-0026-06

收稿日期：2016-01-02

作者簡介：郭玲（1970-），女，湖南長沙人，講師，研究方向：計算機應用，現(xiàn)代教育技術(shù)。