基于CPS模型的翻轉課堂教學模式構建*——以“JAVA語言程序設計”課程為例

葉海智 張愛靜 黃宏濤

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基于CPS模型的翻轉課堂教學模式構建*——以“JAVA語言程序設計”課程為例

葉海智 張愛靜 黃宏濤

（河南師范大學教育學院，河南新鄉(xiāng) 453007）

創(chuàng)造性思維作為學生高階思維能力的核心，近年來已成為高等教育研究的熱點。教育信息化帶來的學習方式變革能夠更好地引導學生獨立思考，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維提供了便利條件。文章將CPS（Creative Problem Solving，創(chuàng)造性問題解決）模型引入翻轉課堂的教學環(huán)境中，對翻轉課堂教學模式進行豐富和優(yōu)化，設計出基于CPS模型的翻轉課堂教學模式，并通過“JAVA語言程序設計”課程在Sakai網(wǎng)絡學習平臺下開展對比實驗教學研究。研究結果表明，該模式較傳統(tǒng)教學更能提升學生創(chuàng)造性問題解決的能力。

CPS模型；翻轉課堂；教學模式；應用研究

引言

在快速發(fā)展的數(shù)字化時代，加強學生高階思維能力的培養(yǎng)是高校的一項重要任務。然而，以授課為基礎的傳統(tǒng)教學模式在目前高等教育中仍舊占據(jù)上風，嚴重制約了學生自主學習能力的提升和創(chuàng)造性思維的發(fā)展。改變傳統(tǒng)教學模式，培養(yǎng)學生的高階思維能力，已成為高校教育教學改革亟待解決的重要問題。而當今信息技術的快速發(fā)展，加速了教育教學模式創(chuàng)新的步伐，為學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)提供了新途徑。

Bergmann等[1]指出，“精心設計的干預措施，類似于翻轉課堂這樣的干預策略可能會徹底改變傳統(tǒng)教育，促進學生高階思維能力的培養(yǎng)”。美國學者帕恩斯提出的CPS模型[2]和一般解決問題方法的不同之處在于，它強調問題解決者在選擇或執(zhí)行解決方法之前，要盡可能地設計出多樣化的方案，以免更佳的構想被抹殺[3]。先前關于CPS模型的應用研究，證實了該策略能在不同的教育領域有效地提高學生的學習績效，如數(shù)學[4]、工程學[5]等。翻轉課堂為學生提供充分的課前自主學習的空間，有助于學生發(fā)散思維；CPS模型則能有效地提升學生的創(chuàng)造力——兩者的有機結合，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維提供了可能。本文在對翻轉課堂教學模式進行改進和創(chuàng)新的基礎上，設計出基于CPS模型的翻轉課堂教學模式，以期對提升學生的創(chuàng)造性問題解決能力有所助益。

一 CPS模型概述

創(chuàng)造性思維是新思想或原有概念相互融合而產生新關聯(lián)的心理過程，運用創(chuàng)造性思維解決問題包括超越固有原則和創(chuàng)造新方法兩個過程。Treffinger等[6]在把這兩個過程整合為一個復雜過程的基礎上，提出了CPS模型。該模型以問題解決為導向，引導學生運用發(fā)散性思維提出盡可能多樣化的解決方案并最終確定最優(yōu)方案。CPS模型由三個部分、六個階段組成：

①理解問題：該部分包括三個階段——發(fā)現(xiàn)困惑（Mess Finding，MF），即確定一個目標或問題；搜集資料（Data Finding，DF），即收集資料、觀察數(shù)據(jù)、確定重點；發(fā)現(xiàn)問題（Problem Finding，PF），即精煉研究問題，使其更為清晰。

②創(chuàng)意構思（Idea Finding，IF）：尋找多樣化想法或替代方法。

③行動規(guī)劃：該部分包括兩個階段——發(fā)現(xiàn)解決方案（Solution Finding，SF），即設計一系列評價標準，用于評判創(chuàng)意構思階段想法的有效性和可行性；尋求同意（Acceptance Finding，AF），即選擇最優(yōu)化解決方案，思考實施過程中潛在的阻力和輔助設備，為方案的有效實施制定合理的行動規(guī)劃。

二基于CPS模型的翻轉課堂教學模式設計

CPS模型作為培養(yǎng)學生運用創(chuàng)造性思維解決問題的一種有效途徑，已得到國內外多數(shù)學者的支持。研究結果表明，在教學中應用該模型能有效提升學生的創(chuàng)造力。本文將CPS模型與吳忠良等[7]設計的網(wǎng)絡學習空間下的翻轉課堂教學模式有機結合，構建出一種基于CPS模型的翻轉課堂教學模式，如圖1所示。

圖1 基于CPS模型的翻轉課堂教學模式

1 教學資源設計

首先，教師要為本次教學活動的開展做好充分的準備工作，包括提前一周就教學內容搜集教學資源，亦可借助微課制作工具，創(chuàng)作微視頻資源，供學生課前學習。其次，按照創(chuàng)造性問題解決的學習策略，確定學習主題，分析學習內容的要點以及其中的知識層級關系，設計啟發(fā)式問題，逐步引導學生思考問題解決的方案并最終得到最優(yōu)方案。最后，將教學資源上傳到網(wǎng)絡學習平臺，供學生課前學習。

2 課前思維創(chuàng)新

在翻轉課堂的學習中，學生知識的學習通常在課下完成，因此課前知識的傳遞成為了學生學習的主要環(huán)節(jié)。在課前，學生先結合教師給定的學習主題進行自主學習，完成指定的課前學習任務，探究與學習主題相關的引導問題，逐步理解問題，進而設計出解決問題的方案。在網(wǎng)絡學習環(huán)境下，學生可以更便捷地進行事實調查、發(fā)現(xiàn)問題、創(chuàng)意構思等一系列學習活動，該環(huán)節(jié)包括CPS模型MF和DF階段。教師在課前利用網(wǎng)絡平臺，了解學生提出的多種解決方案和反映的問題，并進行匯總、整合、分析，設計合理的課堂活動。

3 課上交流評價

課堂活動是師生面對面交流的最直接環(huán)節(jié)。教師首先和學生一起進行知識回顧，使學生能更好地把握知識重點。然后，依據(jù)學生的學習能力和課下知識的學習情況，開展小組討論，由各組推選出匯報人就討論的問題解決方案進行展示、分析和點評。最后，引導學生發(fā)散思維，開展頭腦風暴，解決學生遺留的問題。

4 課后總結拓展

課后是學習反饋的關鍵環(huán)節(jié)。教師針對課上學生遇到的學習問題，提供拓展性學習資源，并布置課下作業(yè)。學生對本次課前學習和課上知識分享的過程進行知識梳理與總結，完成課下作業(yè)，并就教師的教學過程設計和教學資源準備提出反饋建議。教師依據(jù)創(chuàng)造性問題解決能力評價量表（如表1所示），對學生的課下作業(yè)進行評估，同時結合學生的反饋情況進行教學反思，以改進自己的教學設計。

表1 學生創(chuàng)造性問題解決能力的評分標準

三基于CPS模型的翻轉課堂教學模式應用

為進一步探究基于CPS模型的翻轉課堂教學模式對學生創(chuàng)造性問題解決能力的提升效果，以及學生對該模式的教學滿意度，本研究以“JAVA語言程序設計”課程中的“程序流程控制”等章節(jié)為例，進行了該模式的應用研究，以驗證該模式的有效性。

1 應用方案設計

（1）應用對象

應用對象為河南師范大學2013級數(shù)字媒體和教育技術兩個班級。本研究將數(shù)字媒體班的40名學生設定為實驗組，采用翻轉課堂的教學模式；教育技術班的42名學生設定為對照組，采用傳統(tǒng)的教學模式。兩組學生都參與相同的學習主題，并已具備JAVA語言的基礎知識。

（2）應用環(huán)境

應用環(huán)境借助了Sakai網(wǎng)絡學習平臺的資源、討論區(qū)、答疑室和作業(yè)工具模塊，以及IDEone在線編譯插件等。JAVA教學中Sakai平臺的模塊應用如圖2所示。

圖2 Java教學中Sakai平臺的模塊應用

（3）應用過程

課前，教師通過Sakai平臺上傳設計好的課件和教學資源，利用討論區(qū)工具發(fā)布本次學習的主題。學生在平臺的討論區(qū)獲得學習主題，結合教學資源和自己搜集的資料進行JAVA程序設計，并借助IDEone進行在線編譯和驗證。師生在答疑室展開交流，學生獲得問題解決的提示引導，教師則匯集學生課前學習疑問，形成教學難點以便在課堂知識回顧中深入講解。課后，教師通過作業(yè)模塊，將前期問題匯總的知識難點設計成作業(yè)發(fā)布給學生，供學生進行知識的梳理和總結，完成課后總結拓展。

2 應用方案實施

在學習活動前，教師采用試卷考核方式對兩組學生的JAVA語言基礎進行前測。然后分別對兩組學生實施為期4周的主題學習活動。教師利用Sakai網(wǎng)絡平臺的教師端，在每周課前給學生一個特定的學習主題，學生則利用平臺的討論工具獲得學習主題。

在為期4周的應用實踐中，實驗組的學生在翻轉課堂的教學模式下，借助Sakai網(wǎng)絡平臺，基于“事實調查”、“問題發(fā)現(xiàn)”、“創(chuàng)意構思”和“發(fā)現(xiàn)解決方案”提示問題的引導，完成學習任務；對照組的學生仍采用傳統(tǒng)的教學方法，課前從Sakai平臺的資源模塊獲得學習主題，課上接受教師的傳統(tǒng)教學。4周的學習活動結束后，教師用2個課時對兩組學生進行創(chuàng)造性問題解決能力測試，同時運用平臺的調查工具對實驗組學生開展翻轉課堂教學模式的滿意度調查。

3應用效果測量

本研究對實驗組采用問卷調查的方法，進行基于CPS模型的翻轉課堂教學模式的滿意度測評。調查設計了“教學模式的認可度”、“教學模式對創(chuàng)造性思維的促進作用”、“Sakai平臺應用”和“教師教學”等四個維度的20個問題，對應“非常同意”、“滿意”、“一般”、“不滿意”和“非常不滿意”五個等級。課程結束后，本研究通過Sakai平臺的調查工具發(fā)布調查問卷并回收。

在學生創(chuàng)造性問題解決能力的測試方面，教師用2個課時對兩組學生進行測試，學生通過在Sakai平臺的IDEone上進行線編程完成檢測。之后，教師按照表1學生創(chuàng)造性問題解決能力的評分指標，依據(jù)Isaksen等提出的創(chuàng)造性思維和問題解決能力的評分方案[8]，分別為兩組學生打分。

4 應用效果分析

首先，本研究利用SPSS 22.0對兩組的JAVA基礎知識進行前測分析（如表2所示）。可以看出，T檢驗的臨界置信水平為0.745，遠遠大于0.05，表明學習活動前兩個小組JAVA基礎知識的掌握水平基本相同。在對翻轉課堂教學模式的滿意度方面，問卷調查結果顯示，82.5%的學生表示該模式能幫助自己更有效地參與學習活動，77.5%的學生表示該模式的創(chuàng)造性問題解決策略有助于學習思路的梳理，但也有7.5%的學生對教師教學測評中“教師給定的學習任務明確，學習量和難度適中”一項表示不滿。通過進一步分析，本研究發(fā)現(xiàn)部分學生由于課前未能完成教師的預留任務而無法有效參與課堂的小組活動，因而對教師的教學也未能達到較高的滿意度。

表2 實驗組和對照組Java基礎知識的前測分析

在學生的創(chuàng)造性問題解決能力方面，本研究亦運用SPSS 22.0對兩組的相關數(shù)據(jù)進行分析，結果分析如表3所示。可以看出，測試結果的信度分析Cronbach’s α=0.815（大于0.7），表明測評結果具有良好的可信度；從數(shù)據(jù)顯著性分析結果看，兩組學生在發(fā)現(xiàn)問題和創(chuàng)意構思維度差異較為明顯。說明基于CPS模型的翻轉課堂教學模式有助于提升學生“問題發(fā)現(xiàn)”和“創(chuàng)意構思”的能力，實驗組較對照組學生的綜合創(chuàng)造性問題解決能力也更強。

表3 學生創(chuàng)造性問題解決能力的結果分析

四總結

隨著我國教育信息化的不斷推進，尤其是信息技術與課程整合程度的不斷加深，翻轉課堂的教育理念已成為教育改革的新思潮。而CPS作為一種培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維能力的模型，更是引發(fā)了教育界的普遍關注。本文將CPS模型引入到翻轉課堂中，構建了基于CPS模型的翻轉課堂教學模式，并對其可行性和有效性開展了應用研究。結果表明，該模式為學生提供了發(fā)現(xiàn)問題、運用知識和創(chuàng)造性地解決問題的條件與機會；與傳統(tǒng)教學模式相比，該模式能更加有效地提升學生的創(chuàng)造性問題解決能力，尤其是在“問題發(fā)現(xiàn)”和“創(chuàng)意構思”方面的能力。下一步的努力方向是擴大該模式的應用范圍和應用深度，使其不斷得到完善。

[1]Bergmann J, Sams A. Flip your classroom: Talk to every student in every class every day[M]. Washington, DC: Intemational Society for Technology in Education, 2012:57-66.

[2]袁維新.國外創(chuàng)造性問題解決模型研究[J].外國教育研究,2010,(7):6-11.

[3]Parnes S. The magic of your mind[M]. NewYork: Bearly Limited, 1981:121-186.

[4]Kandemir M A, Gür H. The use of creative problem solving scenarios in mathematics education: Views of some prospective teachers[J]. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2009,(1):1628-1635.

[5]Kashefi H, Ismail Z, Yusof Y M. Engineering mathematics obstacles and improvement: A comparative study of students and lecturers perspectives through creative problem solving[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 2012,(56):556-564.

[6]Treffinger D J. Creative problem solving: Overview and educational implications[J]. Educational Psychology Review, 1995,(3):301-312.

[7]吳忠良,趙磊.基于網(wǎng)絡學習空間的翻轉課堂教學模式初探[J].中國電化教育,2014,(4):121-126.

[8]Kuo F R, Chen N S, Hwang G J. A creative thinking approach to enhancing the web-based problem solving performance of university students[J]. Computers & Education, 2014,(4):220-230.

編輯：小西

Application Research of Flipped Classroom Mode based on CPS Model——Taking “The Java Programming Language ” Course for Example

YE Hai-Zhi ZHANG Ai-Jing HUANG Hong-tao

As the core of higher-order thinking ability of students, creative thinking has become the research hotsspot of higher education in recent years. The transformation of learning style brought by education informatization enabled students to better think independently, and provided convenient condition for the cultivation of students’ creative thinking. The study introduced the creative problem solving (CPS) model into the teaching environment of flipped classroom, enriched and optimized the flipped classroom mode. The flipped classroom mode based on CPS model was finally designed, and the contrast experimental teaching was carried out under Sakai network learning platform through the course of “JAVA language programming”. Results shown that the model did more than traditional teaching to improve students’ creative problem solving ability.

CPS model; flipped classroom;teaching mode; application research

G40-057

A

1009—8097（2016）10—0121—06

10.3969/j.issn.1009-8097.2016.10.018

本文受河南省2015年度教師教育課程改革研究重點項目基金“教師教育信息化及課程整合研究與實踐”（項目編號：2015-JSJYZD-014）資助。

葉海智，教授，博士，研究方向為教育信息化，郵箱為yhz87@163.com。

2016年1月26日