基于逆向思維模型的翻轉課堂模式設計及應用

師海寧，顏佳雯

（1.浙江工業大學 教育科學與技術學院，浙江 杭州 310023；2.浙江省桐鄉市高級中學，浙江 桐鄉 314500）

0 引言

隨著社會的發展，對人才的界定不只局限于淵博知識的掌握，更需要其擁有高階思維能力解決問題。2017 年9月中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于深化教育體制機制改革的意見》，指出要在培養學生基礎知識和基本技能過程中強化學生創新創造等高階思維能力培養［1］。2019 年10 月，教育部發布《關于一流本科課程建設的實施意見》，明確將培養學生解決復雜問題、深度分析、勇于創新等高階思維能力作為一流課程目標和基本原則［2］。如何培養學生的高階思維能力是當前教育改革的重點。

李金玲等［3］提出以信息化手段為輔助，針對性地創新多元微課教學，以培養學生高階思維能力；師媛媛等［4］認為教師創設能引發學生深層次思考問題情境，設計有層次的問題串，提升學生高階思維能力。近年來，翻轉課堂給學習者帶來了極大便利。該模式與傳統的課程流程不同，學生在課前自主對新知識進行學習，課上主要以小組討論、協作和教師答疑為主，學生能更深入地學習。高娟［5］通過分析目前高校軟件類課程教學存在的問題，以高校軟件類課程為例，探討翻轉課堂教學模式設計；李天倚等［6］以大學計算機基礎課程為例，采用問卷調查法和課堂觀察法，分析當前傳統教學中存在的問題，提出用翻轉課堂解決問題的可行性，通過翻轉課堂模式培養學生高階思維能力引起教師注意［7］；祝智庭等［8］通過分析關鍵變量及映射關系，構建理論框架，探討了翻轉課堂2.0 的智慧基石，為深化信息技術與課堂的融合發展提供創新性研究思路和理論指導；韓芳芳等［9］結合平時教學經驗，探究提升高階思維能力的翻轉課堂教學策略，豐富翻轉課堂教學理論。

然而，以上這些研究基本停留在理論層面或教學設計階段。本文從逆向思維角度對翻轉課堂教學模式重新進行界定，并將此教學模式應用于《現代教育技術》課程實踐，取得了良好的教學效果，對學生高階思維能力培養起到了積極的促進作用。

1 逆向思維模型

逆向思維學習過程模型最早由美國加州理工大學著名學者尼爾森教授創建，該模型源于傳統的教育目標分類層級。布盧姆按思維能力從低階到高階發展劃分為記憶、理解、應用、分析、評價和創造6 個層次［10］。依據思維的復雜程度，通常前3 類“記憶、理解、應用”被稱為“低階思維能力”，后3 類“分析、評價、創造”被稱為“高階思維能力”［11］。傳統的順向直線式教學多為記憶理解類知識，不利于發展學生的高階思維［12］。而逆向思維學習過程模型將布盧姆的教育目標分類進行翻轉，教學直接從最高層次的推理創造開始，讓學生設計和制作從未接觸過的實驗內容。在完成實驗任務過程中，教師逐步引導學生分解學習難度，幫助學生實現知識的建構，培養學生的高階思維能力。逆向思維學習過程模型重視學習的綜合性和實踐性，認為學習的最終目標是能夠綜合所學知識與技能來分析、評價、創造事物，而不是簡單地停留在識記、理解事物的初級認知層面。

（1）明確學習主題。逆向思維模型起始于最高層次的推理創造。教師需要首先考慮學習的主題、概念等內容，學生圍繞主題進行設計制作，在設計實踐過程中學習學科內容，一切設計活動都圍繞主題進行。因此，明確主題對學習者很重要。

（2）確定問題。逆向思維學習過程就是問題解決的過程，問題解決的過程亦是知識構建的過程。所以，在主題確定后就需要從中準確地找出需要解決的實際問題。在確定問題后，有個第1/2 步，即問題表述，也就是從該問題出發向學生描述一個從未見過的挑戰，給學生布置實驗任務。

Fig.1 Learning process model of reverse thinking圖1 逆向思維學習過程模型

（3）建立評價標準。為實驗建立評價標準，確定哪些是需要完成的內容以及完成的標準，哪些是不需要完成的內容，為學生提供實驗的“腳手架”。

（4）動手設計并實踐。學生依據評價標準動手設計并嘗試實踐，陳述解決問題的方案，如何做以及這么做的原因，隨后師生根據評價標準進行討論交流。

（5）教師指導。教師結合學生實踐過程中遇到的問題進行有針對性的指導，并向學生闡述學習過程中學生所不了解的知識概念、原理等。

（6）反思完善。學生綜合所學知識技能以及在實踐中獲得的經驗，對所設計的作品進行反思并不斷完善，從而提升認知水平。

由此可見，逆向思維學習過程模型突出強調學習過程的迭代性和學習環節中的反思與評價［15］，旨在激發學生參與學習的積極性和主動性，提高學生高階思維能力和創造能力。

2 現代教育技術實驗課程重構、設計與實踐

2.1 實驗課程現狀

現代教育技術課程是師范類大二學生專業基礎課，是培養師范生信息技術應用能力的重要課程。其中實驗課程內容最為關鍵，很大程度上決定著師范生教育技術技能的掌握與運用能力，但目前該課程實驗課存在以下問題［16-17］：①教學內容相對滯后；②實驗內容與學科知識脫節；③實驗教學模式單一，缺乏創新；④實驗多以知識與教學技能為主，缺乏高階思維能力訓練。這些問題嚴重制約了實驗課教學質量提升，有必要對實驗課的內容框架和教學模式進行重構。

2.2 實驗課程教學模型及內容體系

2.2.1 實驗課程教學模型

現代教育技術實驗課程的主要目標是培養高校師范生運用現代教育技術創造性地設計教學能力，不僅包括對教學資源、教學媒體的獲取、處理和開發能力，還包括對新型教學環境的運用能力，將現代教育技術與課程整合的綜合能力［18］。基于此教學目標，本文重構了模塊化的實驗課程內容體系和基于逆向思維的翻轉課堂教學模型，如圖2所示。在此實驗課程教學模型中，課程模塊是基礎教學內容，翻轉課堂是新型教學模式，多元評價是基本教學保障，逆向思維、創造取向是最高教學追求。

Fig.2 Teaching model of modern educational technology experiment course圖2 現代教育技術實驗課程教學模型

2.2.2 實驗課程內容體系

根據高校師范生需掌握的現代教育技術內容，本文重構了現代教育技術實驗課程內容體系，劃分為4 個模塊共8個實驗，各模塊之間內容相互關聯、難度層次遞進，以逐步提高學生運用現代教育技術進行教學的能力。主要內容為：

（1）信息化教學資源模塊。培養學生利用網絡獲取并處理文本、圖形圖像、音頻、視頻、動畫等教學資源能力。實驗課程內容為數字化教學資源設計與制作。

（2）信息化教學媒體模塊。培養學生利用信息化教學工具設計并開發教學中所需多媒體課件的能力。實驗課程內容為交互式電子白板課件的設計與制作、學科教學工具應用。

（3）信息化教學環境模塊。培養學生運用信息化教學環境支持教學的能力。實驗課程內容為網絡教學環境下的教學設計、智慧教室環境下的教學設計。

（4）信息化學科實踐模塊。培養學生綜合運用現代教育技術整合學科課程進行教學的能力。實驗課程內容為信息化教學設計與學科案例分析、現代教育技術在學科教學中的實踐。

在實驗課程教學中融入逆向思維學習和設計型學習理念，應用基于逆向思維模型的翻轉課堂教學模式，課前學生觀看教師提供的微視頻資源進行實驗課程的自主學習，隨后教師采用診斷性評價檢測學生課前學習質量；課堂上通過任務驅動教學法，讓學生操作完成一個具體的實驗任務。在此過程中師生一起協作探究，最終達到實驗教學目標。為使實驗教學效果更好，對實驗過程中學生的表現、態度、所完成的作品等采取形成性評價方式，明確存在的問題和改進的方向，并指導學生進行反思和完善。在實驗課程內容全部結束后進行總結性評價，可以是完成一個綜合性較強的任務或測試，注重考察學生掌握現代教育技術進行教育教學的綜合實踐能力，對學生的學習和發展情況做出鑒定，其目的是檢驗學生是否達到實驗教學目標的最終要求。

2.3 實驗課程教學設計

交互式電子白板在廣大中小學課堂逐漸普及，掌握交互式電子白板的基本操作已成為高校師范生掌握現代教育技術的必要技能之一［19-20］。下文以“交互式電子白板課件的設計與制作”為實驗案例，探究將逆向思維應用于實驗課的作用及效果。

2.3.1 創設情境，明確實驗主題

教師依據現代教育技術實驗課程框架指定的教學內容，選取能夠提高學生運用現代教育技術進行教學的綜合實踐能力且操作性較強的實驗課程，從而明確實驗課主題并進行教學重難點及教學目標分析。以交互式電子白板為例，可創設學習情境，提高學生學習興趣，逐步引導學生進入實驗主題。如在上節課末創設如下學習情境“下個月學校將要舉辦交互式電子白板教學應用大賽，需要每個同學制作一個與專業相關的參賽作品。先觀摩幾個歷年獲獎的作品。”教師展示幾個電子白板課件的獲獎作品給學生以感官印象，接著提出任務“如何選擇適合該軟件的教學內容和教學方法進行教學設計并制作出精美的有創意的交互式電子白板課件？”學生對于PPT 課件的設計制作是熟悉的，但設計制作交互式電子白板課件還是第一次，設計制作交互式電子白板課件成為下節實驗課主題。

2.3.2 呈現任務，確定需要解決的問題

教師根據實驗主題，向學生呈現一個從未接觸過的實驗任務。實驗任務設計要體現運用多種知識與技能進行探究并完成綜合性任務。可先下達一個大框架實驗任務，要求學生以小組形式在教師指導下進行層級分解，進一步明確在完成實驗任務過程中需要解決的問題以及解決這些問題需要掌握的技能或具備的能力。以交互式電子白板教學為例，教師可以結合實驗主題確定任務大框架：制作一個與本專業相關的電子白板教學課件，課件結構包括首頁、目錄頁、內容頁等，不能少于20 頁，內容科學、完整，界面美觀、豐富，符合認知規律，交互性強。學生可據此進行知識點細化。某學生小組實驗任務單如圖3所示。

Fig.3 Experiment task list of design and making of interactive whiteboard courseware圖3 “交互式電子白板課件的設計與制作”實驗任務單

2.3.3 建立評估標準

每個小組針對實驗任務單制定一個評估標準。評估標準模板由教師共享，評估標準應具有可操作性。學生一起協商確定評估標準指標，教師對學生確定的評價標準中不完善的地方進行指導，學生依據指導意見進一步完善其標準。某小組制定的評估標準如表1 所示，由8 個需要做、3 個不需要做維度組成。其中，因電子白板常用操作為新學內容，故對其進行6 個二級指標細化，如表2 所示。

Table 1 Learning evaluation standard of design and production of electronic whiteboard courseware表1“電子白板課件設計制作”學習評估標準

Table 2 Learning evaluation standard of common operation of electronic whiteboard表2 “電子白板常用操作”學習評估標準

2.3.4 課前自主學習，完成診斷性評價

“明確主題”、“確定需要解決的問題”提出了需要完成的具體任務，“建立評估標準”明確了完成任務的指標要求，接下來針對本課程新知識進行自主學習。實驗課前，學生可自定步調完成教師提供的新知識微視頻資源觀看學習。一個微視頻圍繞一個具體知識點進行講解，視頻時長一般為1～4min。在自主觀看教學微視頻過程中，學生可模仿視頻中的操作進行初步體驗，并與同學交流討論。經過課前的自主學習，學生需要完成教師提供的課前學習效果測評。該測評作為診斷性評價，可以幫助教師了解學生的課前自學情況與質量，為實驗課教學做準備。以電子白板為例，其課前新知識學習路徑和測評如表3 所示。

Table 3 Learning path of common operation of electronic whiteboard表3 “電子白板常用操作”學習路徑

2.3.5 開展實踐學習，教師針對性指導

學生依據實驗任務單參照學習評估標準開展實踐學習，完成從創意設計到創造實踐的過程，實現知識的有意義建構，最終達到逆向思維和高階思維訓練目標。在實驗過程中，學生在小組活動中分工合作，共同完成一個任務。教師作為有意義學習的引導者和促進者進行有針對性的指導答疑。以電子白板設計制作為例，實踐學習就是電子白板課件設計和制作過程，是一個多學科知識整合過程，需要協作設計課件方案，搜集制作所需要圖片、音頻和視頻文件等。學生以此為基礎在教師的引導下進行電子白板課件制作。

2.3.6 學生反思完善，師生評價總結

逆向思維的翻轉課堂注重對學習過程與學習成果評價。實驗任務完成后，可以以小組為單位對學習成果進行展示，聽取各方建議進行自我反思并不斷完善作品。最后填寫作品評價表，從作品制作的基本要求（25 分）、實用（25分）、美觀（25 分）、創新性（25 分）等維度，采取學生自評、同學互評以及教師評分3 種方式綜合打分。

2.4 應用效果分析

以筆者學校兩個班級共60 名大二學生為實驗研究對象，選取“交互式電子白板課件的設計與制作”作為實驗內容驗證教學效果。兩個班級均由同一教師進行實驗教學，對照組采用傳統教學模式進行實驗教學，實驗組采用本研究構建的基于逆向思維的翻轉課堂教學模式進行實驗教學。通過課后知識點測驗、問卷調查和訪談等方法得出學習效果、滿意程度等結論。

知識測驗（滿分40 分）結果顯示，實驗組分數［（30.467±6.986）分］和對照組分數［（19.933±8.424）分］差異有統計學意義（p<0.05）。由此推斷應用基于逆向思維的翻轉課堂教學模式進行教學，對于學生基本知識和操作技能的掌握有顯著性提升。對學生作品成績分析結果顯示，實驗組成員作品得分在創意［（21.43±2.31）分］和總分［（90.80±3.44）分］兩個維度明顯高于對照組［分別為（18.43±1.91），（83.17±4.41）］，且兩者差異均有統計學意義（p<0.05），表明學生的創造能力和應用能力亦有了明顯提升。

調查問卷和訪談結果也進一步證實了此結論。調查結果顯示，76.67%的學習者認為此教學方式可以提高自主學習能力，90%的學生認為自己的知識整合能力有很大提升，93.33%的學生認為對自己的知識技能掌握有很大幫助。訪談結果表明，師生對此教學模式應用于現代教育技術實驗課程的認可度較高，學生普遍認為小組互動交流能提高團隊協作能力，從頂層設計往下分解的實驗過程能提高學科整合能力和創造能力。

3 結語

本文重構了模塊化的現代教育技術實驗課程框架和基于逆向思維模型的翻轉課堂教學模式，并進行了翻轉課堂教學實踐。在該教學模式下，學生把每個模塊當作一個創新項目來做，自己動手設計，以此鍛煉實踐能力及團隊協作能力，培養獨立思考能力，提高創造能力和高階思維能力。從應用效果分析數據來看，基于逆向思維的翻轉課堂教學模式不僅有助于對基本知識和操作技能的掌握，而且在提升創造能力和應用能力等高階思維能力方面也有明顯效果。