基于翻轉課堂的協作學習與知識建構

陳世燈 徐劉杰

摘 要： 翻轉課堂注重培養學生的問題解決能力、創造性思維能力、高水平推理和批判性思維能力，注重提高學生的知識建構能力和水平。在某高校教育技術學專業2014級兩個班級中開展對比實驗研究，以“電視攝像”課程為例，在實驗組應用翻轉課堂教學模式，在對照組應用傳統教育模式，通過問卷調查收集學生交互和知識建構的數據，使用社會網絡分析方法、內容分析法分析學習者的協作交互和知識建構。結果發現，翻轉課堂教學模式下學習者協作交互比較頻繁，交互結構比較穩定;翻轉課堂能夠加強學習者之間、群組之間的交互，促進學生和小組的知識共享、問題解決和意義協商;翻轉課堂能夠提高學習者個體和群體的知識建構水平。

關鍵詞： 翻轉課堂 知識建構 協作學習

信息通信技術的快速發展，數字技術與教育的深入融合，為教學帶來了許多新的教育理念和教學模式，翻轉課堂教學就在技術與教育結合的背景下產生。在學校教育中很多教師基于翻轉課堂開展教學改革實踐。翻轉課堂在教學實踐中使用多種教學方法，比如使用基于問題的學習、基于項目的學習等，以學生為中心，注重學生自主學習和協作學習，強調師生基于問題的互動，在教育評價上采用多元評價方式，強調學生之間的互評。知識建構可作為學習效果、學生認知發展、理解能力，以及教學模式和教學活動實施效果的評價標準。因此，本研究以知識建構發展評價翻轉課堂，通過分析學生的交互、參與情況，調查學生的知識建構水平以驗證在翻轉課堂模式下學習者協作知識建構的能力。

一、翻轉課堂與知識建構的相關研究

在翻轉課堂中，教師為學習者提供教學媒介、教學視頻、學習內容、教學任務等各類資源，鼓勵和引導學習者通過分析、歸納等批判性思維活動的訓練進行知識建構與遷移、應用與創造[1]。翻轉課堂的實質可歸納為課堂翻轉、角色翻轉、學習翻轉和評價翻轉[2]，最終目的是強化學生對知識的理解、遷移與應用，引發學生的創新思維，培養學生的高階思維能力，促進深度學習[3]。翻轉課堂的關鍵是微課建設，要為學生提供豐富的題庫資源、良好的教學平臺及系統性的知識設計[4]。翻轉課堂注重學生自主學習能力與自我控制能力的培養，注重促進學生在元認知能力、批判性思維及高階思維方面的發展[5]，從而實現從注重學生知識識記到注重學生思維能力發展的轉變，實現從教師主導學生被動學習到教師引導學生主動學習的轉變，實現從終結性單一評價為主到形成性和終結性多元評價相結合的轉變[6]。

在翻轉課堂中，教師指導學生通過真實的任務建構知識體系[7]，學生通過“訓練—研討—提問—答疑—點撥—創新—再訓練—再創新”不斷提高知識建構能力[8]。知識建構是社會化的知識創生過程，通過設計良好的協作機制支持學習者創造知識、共享知識，通過團隊合作，綜合利用學習內容、技術工具、人（教師、專家、學習同伴等）、多樣化的信息資源等學習支持服務完成項目，建構知識。知識建構強調知識是在真實想法的實踐中、真實問題的解決中建構的，知識是可改善的[9]，這與翻轉課堂的理念相一致。

翻轉課堂教學可分為自學質疑階段和合作建構階段，學生分別進行知識接收和知識建構，知識接收可促進知識建構，知識建構又可反哺知識接收[10]。在翻轉課堂中，利用技術工具將教師與學生、學生與知識、教師與知識聯系在一起，幫助學習者將知識關聯起來以產生新知識，這是學習者在發現知識、理解知識、運用知識、豐富知識的過程中產生的深刻認識[11]。在知識建構過程中需要發揮學習者的知識發現和檢索能力、知識整合能力、知識遷移能力、邏輯思維能力和創造力等獲取知識、理解知識、運用知識、創造并豐富知識，同時培養學習者在這幾方面的能力素養。翻轉課堂能夠提高學習者的知識整合能力、知識遷移能力和創造力等能力素養[12]，這些是知識建構能力的重要因素。

知識建構可作為教學效果和學習效果的評價標準，本研究通過實驗研究驗證基于問題的翻轉課堂教學能夠加強學習者之間的協作，并通過知識建構分析驗證翻轉課堂的教學效果，旨在為翻轉課堂的實施提供實踐借鑒意義。

二、實驗實施過程與數據收集

（一）實驗設計和實施流程

本次實驗在2016年秋季的第二學期開展，以湖南某高校2014級教育技術學專業的必修課程《電視攝像》為案例，實驗對象為2014級的兩個教學班（1401班，作為對照組;1402班，作為實驗組），1401班有43人，1402班有44人，各分為7個小組。

在實驗組，教師采用翻轉課堂教學模式，具體的實施流程如圖1所示[13]。課前學生自學，課中采用基于問題的教學方式，一方面由教師提出問題，引導學生交流討論，參與交互，根據學生討論結果教師有針對性地給予補充和解答釋疑。另一方面由學生提問，師生共同交流討論，協作解決問題。針對學生的問題解決結果，在學生之間實施互評，并將評價結果反饋給小組和個人，教師參與學生評價，幫助學生完成知識內化。課后學生對問題進行分析、整理，并解決實踐中遇到的問題，完成視頻項目的制作。各小組成員（表1中的G8至G14小組）協作構思項目主題、設計思路、創作腳本、拍攝、編輯，最終完成項目，主要以視頻作品的形式進行結項。教師在學生實踐過程中提供學習指導，包括理論講解、問題答疑和技術支持。對照組的班級采用傳統的教學模式，課堂上學習理論知識，實驗課上進行拍攝和非線性編輯實踐，學生自由組合成學習小組（表1中的G1至G7小組）進行實驗實踐活動，并以小組為單位完成一部視頻作品。在期末每個小組需要完成一部完整的視頻作品，作為評價知識建構的內容之一。

（二）數據收集和研究方法

本實驗收集的數據有每位學生在上課過程和視頻拍攝過程中與其他人交流討論的對象和次數，將學生的交流數據整理成“學生-學生交互矩陣表”，使用社會網絡分析方法進行處理，主要討論學生的協作交互情況。其次，通過問卷調查分析學生的知識建構水平。根據Gunawardena等人[14]開發的在線學習知識建構分析模型設計《學生知識建構水平調查問卷》，問卷包含知識建構的五個階段，從低到高依次為：（1）學習者相互分享各種信息、觀點，針對討論的主題進行描述（PH1）;（2）學習者發現和分析在各種思想、概念或者描述中不一致的地方，深化對問題的認識（PH2）;（3）學習者通過意義協商，進行知識的群體建構（PH3）;（4）學習者對新建構的觀點進行檢驗和修改（PH4）;（5）學習者達成一致，應用新建構的知識（PH5）。在兩個班進行調查，在87人中共收集到82份問卷，有效問卷82份（1402班回收43份問卷，1401班回收39份問卷），回收率達到94%。對問卷進行信效度檢驗，使用WindowsSPSS20.0計算出的信度值為0.848（使用alpha方法），效度KMO值為0.86，sig=0，可知問卷具有較高的信效度。最后，對學生作品進行內容分析，統計每個小組的視頻作品中準確使用的知識點或技能及成功使用的次數，整理成“小組-知識單元矩陣表”，使用社會網絡分析方法分析學生知識建構的主要知識點，以及學生對知識點的掌握程度。

三、結果與討論

（一）翻轉課堂模式下學習者協作交互分析

使用NetDraw軟件將“學生-學生交互矩陣表”繪制成兩個班級的社會網絡圖，根據中間中心度指數設置節點屬性，該圖反映了學生在協作交互中知識傳播和共享情況（如圖2和圖3所示）。由此可知，實驗組中節點比較大的學生有S22（G11小組）、S7（G9小組）、S36（G8小組）、S41（G9小組）、S42（G10小組）等，這幾位學習者主要發揮了連接小組之間協作交流的橋梁作用，是小組協作的中介，占據了1402班學生整體網的結構洞位置。比如S7連接了G8、G9、G10、G13和G14五個小組之間的協作交互，S22連接了G8、G11、G13、G14四個小組之間的協作交互。它們在加強小組之間協作方面、在學生之間和小組之間傳播知識方面發揮了重要作用，保證了知識在整個網絡中的流動，達到了知識共享的目的。在這幾個學生中，箭頭指向S22、S7、S41和S42的連線比較多，即學生會主動與這四位學生交互，向其咨詢問題，獲得幫助，這些學習者充當其他小組的顧問角色。在S36所在的G8小組內，小組成員主動與其交流討論，但是與S36發生交互關系的其他小組則由S36主動建立協作交互關系，該學生將外部知識引入內部小組，充當代理人角色。

對照組中節點比較大的學生有T36、T22等，其中T22學生連接了G4和G6兩個小組之間的協作交互。由此可知，在對照組中只有極少數人在知識建構過程中能夠與更多的學習者或小組進行協作交流，實施傳播資源和知識、咨詢問答、意義協商等活動。對照組存在一位孤立節點（學生T32），即該學生沒有參與小組內交互協作，只是在接受到任務后獨自完成任務。對照組中學習者的節點普遍小于實驗組，說明在以往的教育模式下，盡管使用基于項目的學習，但是學習者僅僅做到了小組內部協作，知識傳播、問答、意義協商等活動大多發生在小組內部，難以進行小組之間的協作交互。

在以往的教育模式下學習者課堂參與度比較低，在課堂上感到焦慮，害怕老師提問，始終沉默，從來不主動回答問題[15]，部分學生不會提問題，不會陳述個人觀點，更不愿意和別人協作交流，習慣被學習，失去自我體驗，學習主體整體迷失，不樂意參與也不知道如何參與獨立思考和解決問題[16]。即便是在小組內部，學生之間也很少發生討論或辯論。在翻轉課堂教學模式下，學生課前做足功課，帶著問題進課堂，教師鼓勵學生提問，或教師提出問題，鼓勵學生針對問題進行討論、交流協作。在學生討論沒有結果的時候教師給予指導，這些措施激發學生交流的欲望，提高學生的課堂參與度。教師參與學生討論和問題解決，能夠為學生及時提供反饋，強化學生的知識建構。課堂上的交流討論和作品互評使學生之間相互了解，學生在遇到問題時有針對性地咨詢同學以尋求幫助，或與同學交流討論，跨越小組限制，實現小組之間的交互，實現知識資源在小組之間的傳播和共享。在翻轉課堂模式中采用多元評價方法，教師鼓勵小組之間共享作品，相互評價作品，學生之間做到更多的知識傳播、意義協商、協作和交流。

（二）翻轉課堂模式下學習者知識建構的問卷分析

對學生進行知識建構問卷調查，使用SPSS對兩個班學生的數據進行分析，結果如表2所示。由此可知，在知識建構的五個階段，實驗組的均值都要大于對照組，在翻轉課堂教學模式下學習者的知識建構水平得到提高。翻轉課堂教學中教師鼓勵學生基于問題開展交流討論，在課堂內外的交互能夠跨越小組界限，實現小組之間的交流討論、知識共享，促進知識在小組之間的流動，實現更大范圍內的知識傳播。小組之間的交互為學生獲得豐富的知識和智力資源建立基礎，提高了學習者個體和群體知識建構的能力和水平。但是實驗組和對照組學生在PH4和PH5高級知識建構水平方面平均值普遍低于兩個班在PH1、PH2和PH3三個階段的平均值，可以發現大多數學生處于知識建構的中低水平，即知識共享、意義協商和問題解決水平，而在知識檢驗和知識應用方面只有少數人達到要求。

由前面關于學生協作交互的社會網絡分析發現，中心性指數比較高（節點比較大）的學生人數比較少，但他們是知識傳播、知識共享的主要人員，他們獲得或本身擁有的資源和知識較多，具有較強的共享和協作意識，能夠參與多個小組之間的協作交流，在完成項目時能夠應用新知識，指導實踐活動。而且，這些學生能夠在自身實現知識建構的同時促進和幫助其他學生建構知識。但是由于學生更多關注知識獲取和問題解決，在知識檢驗和知識應用方面關注較少。這一結果表明學生在知識建構中主要是為了完成任務;學生學習動機不強，在高階知識建構方面不能堅持努力克服困難;學生難以做到深入思考和實踐以對學到的知識加以應用。學生在建構知識過程中只注重知識的記憶，注重問題的解決，對于知識表現的理論、原理及解決問題過程中的知識應用準則和創新等關注程度比較低。

（三）翻轉課堂教學模式下學習者知識建構的內容分析

對學生作品中應用準確的知識點與知識單元進行對應并計數（如果學生作品應用了某一知識，但是使用得不恰當或失敗，則不計數），建立小組-知識單元的二模矩陣，使用NetDraw軟件，并結合中心性對節點和連線進行設置，結果如圖4所示，據此我們可從三個方面分析學習者的知識建構。

從學生與知識交互方面分析，圖4的二部圖是小組與知識單元的交互圖。實驗組中每個小組引出的粗線數量普遍多于對照組，則實驗組中處于核心位置的小組數比較多，小組與知識單元交互頻次比較高，交互距離比較短，知識在小組之間的傳遞速度比較快，傳播范圍比較廣，實驗組整體網的交互結構比較緊密，屬于強交互網絡。而對照組中處于核心位置的小組較少，對照組與知識單元的交互在頻次、距離上弱于實驗組，對照組與知識單元的交互結構穩定性較差，對照組中的G2、G3、G7小組引出的粗線比較多，可以判定這三個小組處于網絡核心位置，整體網絡中的知識傳遞容易受到這三個小組影響。從節點大小可知，在實驗組中，G10節點較小，其余節點都較大，表明小組G10與知識單元的交互程度低于其他小組，該小組缺少“音樂與音效”的應用。對照組中G1、G5和G7三個小組與知識交互的緊密程度低于其他小組，在作品中缺少一些相關知識的應用，如小組G1和G7沒有與“光線與色彩”的連線，小組G5缺少與“音樂與音效”的連接。

從知識獲取方面分析，可以推斷實驗組能夠獲得更加豐富的知識，涉及的知識點范圍比較廣。翻轉課堂教學模式通過加強學習者之間的交互、學習小組之間的交互，擴大知識在群組之間的傳播，實現知識共享，從而為學生獲取豐富知識奠定基礎。通過加強學生與學生、學生與教師交互，一方面將學生、教師聯系起來，構建人際網絡，另一方面促進學生知識共享、問題解決、協商釋疑，將人際網絡轉化為學生獲取知識的人力資源。在翻轉課堂教學模式下，教師主體地位得到弱化，學生主動學習的意識被強化，學生充當教師的角色，同伴教學在知識共享和問題解決過程中得到體現。而在以往的教學環境中，學生在小組內部的交流多在于任務分配和問題解決。而學生在分配任務時，考慮的是學生對任務的熟悉程度和學生能夠完成任務的期望值大小，因此學生多選擇與自己能力相匹配的任務。對照組小組內部在知識傳遞方面表現比較弱，學生個體獲取的知識是小組群體內部熟悉的知識。由于小組內部成員的明確分工，任務分配到個人，學生之間的交互不在于知識的交換，而在于問題解決和任務銜接。由此可知，實驗組在交互方面跨越小組界限，擴大了知識流動范圍，提高了非冗余知識的傳播和共享，而對照組中小組之間的交流比較少，小組內部冗余知識傳播比較頻繁，因而學生獲得的知識量比較少。同時可以發現在以往的教學環境中，如果不打破小組之間的界限實現跨組之間的交互，則分組協作在某種程度上成為知識傳播的障礙，限制學生獲取更多、更豐富的知識。

從知識應用方面分析，實驗組和對照組在知識應用方面表現出一些相同的特征，比如兩個班級的小組在作品中運用的知識內容存在不平衡性，每一個小組都存在自己擅長的、使用過多的知識，也存在自己不擅長的、使用較少的知識。例如實驗組中G14小組運用最多的是鏡頭組接和靜態構圖相關知識，對照組的G3則使用最多的知識屬于節奏處理、靜態構圖、同期聲和解說詞等知識單元。可以從兩方面解釋這種現象：一是學生在完成任務時傾向于選擇使用自己熟悉的、能夠熟練準確運用的知識。二是學生對于熟悉的知識點更容易達到高水平的知識建構。在知識應用上，大部分小組都能夠將所學的知識準確地應用到作品中，仍然存在個別小組在某些知識單元方面沒有準確應用。實驗組和對照組表現出一些不同，實驗組指向知識單元的粗線比較多，表明在學生創作作品時成功運用到的知識單元數量或知識內容多于對照組。可以判斷，實驗組在知識建構的深度上較優于對照組。這是因為在翻轉課堂教學模式下學習者小組之間的交流協作比較頻繁，問題討論比較深入，能夠在問題解決時深入思考，在知識應用中實現創新。

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基金項目：湖南科技學院研討式課程教學改革項目（項目編號：湘科院教發〔2017〕2號）;湖南科技學院教學改革項目（湘科院教發〔2017〕56號）;北京師范大學教育學部科研基金項目“移動學習環境下的知識建構效果研究”（項目編號：1612202）資助。