基于層次結構進行知識顆粒切割的翻轉教學設計

彭力明　黃義俊

摘 要： “翻轉教學實施模型”和“知識顆粒切割”是翻轉教學中的綱領性設計。基于高職學生不會認真完成翻轉教學課前學習任務的假設，建立了含檢驗機制的課程翻轉實施模型，明確了翻轉教學課堂實施流程和需要建設的翻轉教學資料種類，并采用層次結構對課程知識體系進行了顆粒切割。知識切割的層次結構，具有簡單、可擴展和遵循認知負荷規律的優點。

關鍵詞： 翻轉課堂； 知識切割； 層次結構； 教學設計

中圖分類號： G712 文獻標志碼： A 文章編號： 1671-2153（2016）04-0027-04

翻轉教學模式（The flipped classroom model，FCM）是目前教師重新定位自身在現代教學過程中所扮演角色的一種有效手段。通過改變僅注重傳統課堂中進行知識講授的角色重點，翻轉為課前在網絡平臺為學生提供短小精悍的教學視頻，在課堂中為學生遇到的學習問題提供指導的角色定位，幫助學生更好地內化知識。翻轉教學的核心要素是承載教學內容的微視頻，設計良好的微型學習資源必須要根據認知負荷理論，對體系化的課程知識進行由淺入深、由易到難的知識顆粒切割，通過這些結構化、短時間、微小知識粒度單元的系統學習，實現整個課程宏大知識意義的建構[1]。本文提出“翻轉教學實施模型”和“知識顆粒切割”是翻轉教學綱領性設計的觀點，并且基于大多數高職學生并不能好好地完成翻轉教學課前預習的實際情況，認為翻轉教學實施模型必須要有針對學生課前預習效果的約束檢驗機制。采用遵循認知負荷思維方式的層次結構，對具體施教的注塑模具設計課程進行了知識顆粒的有序切割，可為類似課程翻轉教學設計提供借鑒。

一、課程教學環境分析

目前高職院校的課堂教學現狀不容樂觀，調查表明有1/3以上的同學上課經常玩手機、聊天或睡覺；61.20%的學生認為教師在教學中照本宣科念PPT，理論沒有與實際聯系，教學內容不能吸引他們，教學互動太少，單向式接受信息使得效率低下，從而嚴重影響了教學效果[2]。

（一）高職教學大環境分析

雖然目前已經明確高職教育是高等教育的一個大類，但針對高職院校教師的評價卻還沒有建立相應的評價體系，教師的職稱評聘基本套用普通高校的指標體系進行。導致的結果是高職教師也在努力往容易量化的科研考核上拼搏，而忽視很難量化的教學研究與教學質量。照本宣科，應付教學，不去思考如何點燃學生的學習興趣便成了正常的事情。

高職院校學生的學習情緒化較強，學習興趣與動力不足已是學生的常態表現。學生只對感興趣的東西有學習欲望，并且學習積極性的持續時間也較短，俗稱三分鐘熱度。對枯燥難懂的知識基本沒有學習興趣。較多的學生上課連筆和紙都不帶，一學期下來，教材基本沒有翻過。

隨著泛在網絡時代的到來，造成喜歡淺閱讀的低頭族越來越多[3]。微博、微信朋友圈等社交渠道的發展，使得人們對那些需要靜下心來認真琢磨學習的知識逐漸變得耐心不夠，特別是青年學生普遍缺乏自控能力。

由此可見，高職教學面對的大環境是教師的不用力、學生的不努力和網絡的太給力。

（二）課程教學小環境分析

注塑模具設計課程的總課時為48學時，教學目標是能在UG軟件中完成一副中等難度注塑模具結構的三維設計任務。主要涵蓋高分子常用塑膠、注塑機與成型工藝、模具結構設計三大塊的知識體系，內容多、學時少。為了不降低課程標準，教師企圖通過量大、面寬、節奏快的講授方式增加課堂教學容量，既增加教師負擔，也沒有提高學生的學習效果。顯然這是一種面向主題的教學方式，而不是面向問題的教學方式。教師只知道我本次課講授了什么知識，卻不能回答本節課我解決了學生哪些問題。學生的反應往往是“老師，你塞給我的東西太多！我快吐了”。

在教學方法上，教師主要通過PPT講解、模具結構動畫演示、案例模具設計過程的投影示范三大手段進行。根據戴爾的學習之塔（如圖1所示），這種學生參與度差的教學方式，兩周后的平均學習保持率僅為30%。

從生源結構來說，模具專業需要同時面對普高生源和中職生源，高中生源課堂表現一般優于中職生源，但中職生源專業基礎明顯好于高中生源。二者之間的個體特質和學習力差異較大。教學中經常會有一些學生問“老師，什么是內六角螺絲？”，而另一些學生則會說“老師，你怎么總講我已經懂了的內容”。

二、翻轉教學實施模型

當前全國已掀起基于微課程資源建設的翻轉教學模式實踐熱潮，這是一個貫穿“以學生為中心”的現代教育理念。學習者課前在網上觀看微課視頻先進行自主學習，然后在課堂中與教師互動而釋疑解惑、內化知識。學生可以做自己時間的主人，合理有效地安排學習進度。還能根據自己的理解程度，對微課視頻進行暫停、倒帶，以便于做筆記或復習。

筆者認為，目前絕大多數翻轉教學研究都做了一個很重要的假設——學生能自主自覺完成課前微課視頻學習任務。但事實上這點恰恰是最難保證的。外界的強大干擾、自身有限的自制力、缺乏有效的監督、微課內容的精彩程度等等因素，都極有可能隨時中斷學生的課前學習。

因此在進行具體課程的翻轉教學設計之前，教師必須根據自己課程的特點，建立一個對學生具有一定約束檢驗機制的翻轉教學實施過程模型，據此再開展相關翻轉資源庫建設。結合其他研究人員提出的微課程教學應用模型[1，4]，筆者提出一個含檢驗機制、便于教師操作應用的翻轉教學簡潔實施模型，如圖2所示。

圖2的翻轉教學實施模型對教師每次翻轉課堂需要準備的資源進行了明確的規定，即PPT、微視頻、課前測試小題目、課堂練習用的類似教學案例、課后提高用的自學案例等等。從預習小測試、輕松一刻，到必要重復，再到教師管控下的課堂案例獨立完成，顯然是一個由淺入深、有檢驗約束的知識內化過程。

三、知識顆粒層次切割

Sweller從教學設計的角度把認知負荷分為三類：內在認知負荷、外在認知負荷和相關認知負荷[5]。學習內容的知識點越少，相互之間的交互作用就越少，內在認知負荷就越小。學生的注意力集中一般也只能維持在十分鐘左右。因此現代的翻轉微課視頻制作一般都要求“短小精悍、知識點指向明確”，這就需要對教材內容進行按照認知負荷理論，進行由淺入深、由易到難的知識顆粒切割。

層次結構分析理論（AHP）是將研究對象視為一個系統，然后把復雜的問題逐漸細分成各組成要素，形成有序的遞階層次結構。通過完成低層目標來逐級實現研究對象的總目標。層次分析法體現出人們思維的基本特征：分解、判斷、綜合。該方法十分適合用于翻轉微課資源建設時的知識顆粒切割。

教師首先根據專業人才培養要求制定課程的總目標，然后逐層細分為一級知識點、二級知識點……直至知識顆粒。切割結束的原則是得到的知識顆粒可以在不超過十分鐘的微課中清晰表述，所包含的知識點處于中等水平學生的認知負荷承受范圍內。圖3描述了注塑模具設計課程的三級層次結構。并針對“斜頂結構”內容，根據認知負荷理論，遵循由易到難的啟發式方法，進行了知識顆粒層次切割，如圖4所示。從基本動作原理到標準斜頂結構設計，再到斜頂結構進階設計，體現的是由淺入深的思維梯度層次。在標準斜頂結構設計模塊中，從結構組成功用到相關計算，再到設計案例，體現的是順序層次結構。在斜頂結構進階設計模塊中，則體現的是平行層次思想。

四、結語

通過對注塑模具設計課程的翻轉教學研究，認為建立具有課程特點的翻轉教學實施模型是實施翻轉教學的綱領，從而明確翻轉教學需要準備的教學資料種類及課堂實施流程。接下來就是進行知識體系的合理知識顆粒切割，最后就是逐一完成每個知識顆粒的翻轉教學視頻、案例文件等教學資料的準備。基于學生很難認真完成翻轉教學模式課前學習任務的假設，提出了一個含檢驗機制、便于教師操作應用的翻轉教學簡潔實施模型。基于認知負荷理論提出了知識顆粒的層次切割法，好處在于不同的教師可以根據自己對課程知識體系的理解，進行具有教師個性特點的知識顆粒劃分，可繁可簡，并且可以預留出類似圖4的可擴展內容。知識體系層次化切割好后，教師可以合理安排自己的時間，逐漸豐富本門課程的翻轉教學資源庫建設任務，而不是采用一蹴而就的方式進行翻轉教學建設。這對于面對教學、科研、學生管理等繁重工作任務的教師來說，具有非常現實的意義。

參考文獻：

[1] 李小剛，王運武，馬德俊，等. 微型學習視野下的微課程設計及教學應用研究[J]. 現代教育技術，2013（10）：31-35.

[2] 葉青，李明. 高校傳統教學與翻轉課堂對比的實證分析[J]. 現代教育技術，2015（1）：60-65.

[3] 邵華，喻惠群. 基于泛在學習資源共享平臺的翻轉課堂學習者個性化學習模型研究[J]. 教育評論，2015（7）：88-92.

[4] 劉艷斐，乜勇. “翻轉課堂”教學設計研究[J]. 現代教育技術，2015（2）：61-66.

[5] 楊麗恒，原文志，馬建宏. 基于認知負荷理論的數學“翻轉課堂”教學模式探究[J]. 教學與管理，2015（4）：14-17.

Abstract： Teaching implementation model of flipped classroom and how cutting knowledge particle are the most important designs in flipped classroom model instructional design. Based on the assumption that higher vocational students can not accomplish the pre-course self study task very well， the flipped classroom implementation model that containing inspection & constraint mechanism is established. Through this model， the implementation process of the flipped classroom model and the types of teaching materials are made clearly. Then using hierarchical structure， the curriculum knowledge particle is carried out. The hierarchical structure of knowledge cutting method has the advantages of simple， extensible and following the law of cognitive load.

Keywords： Flipped Classroom； knowledge particle cutting； hierarchical structure； instructional design

（責任編輯：程勇）