基于構建課程知識技能樹進行知識顆粒切割的翻轉教學設計

布亞芳 申騫 張郃生

摘 要：知識顆粒切割和翻轉教學設計是翻轉課堂中綱領性設計。基于高職學生不認真完成翻轉課堂課前預習教學任務這一假設前提，提出了含檢測環節的課程翻轉實施模式并確定了翻轉教學實施流程，明確采用知識技能樹對課程進行知識顆粒的切割。顆粒的切割具有層次結構、符合認知負荷規律，簡單、可擴展的特點。

關鍵詞：知識顆粒;翻轉課堂;教學設計

翻轉教學設計是在現代教學過程中教師對自身所扮演角色重新定位的一種有效手段。本文研究提出“翻轉教學設計思路”和“知識顆粒切割”是翻轉教學關鍵性設計的論點，并針對大部分高職生不能自覺完成翻轉教學課前預習的現狀，認為翻轉教學設計思路必須要有課前預習效果檢驗約束機制。依據認知負荷理論的層次結構，對具體施教的《道路工程材料》課程進行知識顆粒的有序切割，為類似課程開展翻轉教學提供參考。

一、課程教學環境分析

高職院校目前的教學課堂現狀不容樂觀，調查研究表明2/3以上的學生課上經常聊天、玩手機或睡覺;66.73%的同學認為老師在教學中念PPT照本宣科，教學內容不能引起他們的興趣，師生互動少，老師理論聯系實際少，只是單方面接受信息使得學習效率低，嚴重影響了教學效果[2]。

（一）高職教學大環境分析

高職學生學習情緒化比較突出，動力與學習興趣不夠也是學生的常態。學生只學習感興趣的知識，且學習積極性持續時間較短。對難懂枯燥的知識基本提不起興趣。有相當一部分學生上課不帶筆、本，一學期下來教材都是沒有動過。

網絡時代的日新月異也讓人們對那些需要靜下心來仔細思考學習的知識漸漸變得沒有耐心，特別是青少年學生普遍自控力不夠。

（二）課程教學小環境分析

道路工程材料課程的總課時為108學時，教學目標是在掌握道路材料的基本知識、實踐技能的基礎上，結合試驗檢測員資格證書的相關要求，具備運用國家現行規范、規程、標準，正確地選擇材料、科學地檢測材料、合理地使用材料的能力，能夠進行礦質混合料、水泥混凝土、瀝青混合料及無機結合料穩定材料的配合比設計;認識新材料的種類、新技術新工藝的發展趨勢。主要涵蓋礦質混合料、無機結合料穩定材料、水泥混凝土、瀝青混合料四大模塊的知識體系，內容多、課時少。為了不降低課程的標準，教師企圖用量大、節奏快的授課方式增加課容量。顯然這不是面向問題的教學方式，而是面向專題的教學方式，學生沒有學習效果還增加教師負擔。教師只知道本次課講授了什么內容，卻回答不出本次課解決了學生的什么問題。學生的反應也只有“老師，我都快吐了，你給我一次塞的東西太多了！”

教師主要通過建筑材料檢測試驗動畫視頻、PPT講解、案例分析過程等三大途徑進行教學。對照戴爾學習之塔，這種教學方式學生參與度很低，上課兩周后的學習保持率僅為35%。道路橋梁工程技術專業同時招收普高生源和中職生源，課堂表現一般普高生優于中職生，但是專業知識基礎中職生優于普高生。學習力與個體特性二者之間有較大差異。教學中經常會出現一些學生說“老師，你講的這些我都學過了”，而另外一些學生會問“老師，什么是連續級配？”

二、翻轉教學設計思路

目前全國已經全面展開基于微課資源建設的翻轉教學設計浪潮，這一變革很好的貫穿了“以學生為主體”的現代教學理念。課前學生可以通過線上觀看微課學習資料先自主學習，課中與老師互動達到內化知識、答疑解惑的目的。學習者可以根據自己的時間合理有效的安排學習進度，還可根據自己的理解水平，對線上微課資料進行暫停、回放等操作，以方便復習或做筆記。

作者經問卷調查后認為，大部分翻轉教學研究都有一個假設前提——學生在課前能主動自覺的完成線上微課學習任務。但事實上這點是很難做到的。學生自身有限的自控力、微課內容的精彩程度、有效的監督力度、外界干擾等因素，都有可能導致課前學習達不到預期的目的甚至中斷。

基于以上原因在進行具體課程翻轉教學設計之前，教師必須根據自己課程的特點，建立一套檢驗約束機制以保證翻轉教學行之有效的實施，據此再開展翻轉課堂相關的資源建設。結合之前研究人員提出的微課教學模型應用[1，4]，作者經實踐總結出一個含約束檢驗機制、利于教師實施操作的翻轉教學簡潔設計思路，

翻轉教學簡潔設計思路對每次翻轉課堂的實施所需教學資源都提出了明確的要求，包括課前預習小測、微課視頻、PPT、教學案例、試驗操作虛擬動畫、課后自學導案等等。從預習小測，到碎片視頻輕松學習、重點重復，再到教師管控下的課堂獨立完成案例，已然是一個有檢驗約束的、由淺入深形成遞進模式的知識內化過程。

三、知識顆粒切割

Sweller從教學設計角度把認知分為三種負荷：外在認知負荷、內在認知負荷、相關認知負荷[5]。學習的知識點越少，相互之間的關聯性就越少，內在認知負荷愈小。我們的學生學習注意力平均程度僅僅維持在十分鐘左右。導致翻轉課堂微視頻的制作也必須“短小精干、目標知識點明確”，這就需要對教材進行認知負荷理論分析，進行由易到難、由淺入深的知識顆粒切割。

層次結構分析理論是把研究對象作為一個系統，把復雜的知識依次分解成各組成元素，形成有序遞進的梯隊結構。通過完成底層目標逐一向上推進直至實現研究對象的總體目標。層次結構分析法表現出人們的思維基本特征：判斷、分解、綜合。該方法非常適用于翻轉課堂資源建設時基于課程知識技能樹進行知識顆粒的切割。

課程團隊首先依據專業人才培養方案制定出課程總體目標，然后逐層細分為一級知識點、二級知識點……直至分解成知識顆粒。不再切割的原則是知識點可以在微課中不超過十分鐘即可表述清晰，所包含的知識點是中等認知水平的學生認知負荷承受范圍內的。并針對“ 水泥力學性質 ”內容，根據認知負荷理論，遵循遞進式啟發學習方法進行知識顆粒的切割，。從水泥強度測定原理到水泥強度評定再到水泥強度等級檢驗，體現的是知識體系由易到難的過程梯隊層次。在水泥強度等級檢驗模塊，體現的是平行層次關系;在水泥強度評定模塊，從水泥強度計算到強度鑒定方法，再到強度評定案例，體現的是推進層次關系。

四、結語

通過對道路工程材料課程翻轉教學設計的研究，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關鍵，由此來確定翻轉課堂實施流程及教學所需各種教學資源。其次是知識技能樹合理的知識顆粒切割，最后逐步完成每個知識顆粒翻轉教學案例、視頻等教學資源的準備。基于實施翻轉教學模式時學生很難完成課前學習任務的假設，提出了一個含檢測機制、便于教師實施的翻轉教學簡潔實施模型。基于構建的課程知識樹，從認知負荷理論出發提出知識顆粒層次切割的方法，其優點是不同教師可根據自己對課程體系的理解程度，進行個性化顆粒切割，可大可小，并可以留出類似圖4式的拓展空間。知識體系層次化切割好之后，教師可以根據自己的時間，合理安排，逐漸豐富課程翻轉教學資源庫建設任務，而不是采用一蹴而就的方式來建設翻轉課堂資源。這對于面對教學、學生管理、科研等多項工作任務的教師而言，具有十分現實的意義。

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

作者簡介：

布亞芳（1978-），女，漢，河北省安國市，河北交通職業技術學院 大學本科，副教授，高職教育教學研究。

項目編號：SQ171074

項目名稱：基于構建課程知識技能樹進行知識顆粒切割的翻轉教學設計——以道路工程材料課程為例。