王靜 王笑祎 方曉峰
[摘 要]盡管多媒體在翻轉(zhuǎn)課堂模式中受到褒揚(yáng),但它在學(xué)習(xí)方面是否有效卻鮮有研究。美國Joseph Chipps教授將學(xué)生分成兩個(gè)水平相當(dāng)?shù)陌嗉?jí)對(duì)比測(cè)試了翻轉(zhuǎn)課堂的功效,一個(gè)班用傳統(tǒng)教學(xué)方式,另一個(gè)班在家通過網(wǎng)站觀看視頻學(xué)習(xí),然后在課堂上采用小組合作的方式解決問題。結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)班成績(jī)明顯優(yōu)于對(duì)照班。學(xué)生表示翻轉(zhuǎn)課堂可以進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí),比傳統(tǒng)課堂得到了更多的支持,而且強(qiáng)調(diào)內(nèi)容和理解。如果能夠得到有效使用,翻轉(zhuǎn)課堂可能會(huì)改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。
[關(guān)鍵詞]翻轉(zhuǎn)課堂;PBL;小組學(xué)習(xí);在線教學(xué)視頻
[中圖分類號(hào)] G642.421,O172.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2019)06-0077-04
美國“國家教育進(jìn)展評(píng)估機(jī)構(gòu)”的長(zhǎng)期趨勢(shì)數(shù)據(jù)表明,在1970年至2009年的40年中,盡管一些教育政策在不斷實(shí)行,但從高二到高三,學(xué)生的數(shù)學(xué)成績(jī)沒有明顯的進(jìn)步。近幾年來,翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、微課堂已經(jīng)逐漸成為人們普遍采用的學(xué)習(xí)方式。雖然多媒體在翻轉(zhuǎn)課堂模式中常常受到褒揚(yáng),但關(guān)于其在學(xué)生學(xué)習(xí)方面是否真正有效,卻一直沒有相關(guān)研究。2009年,曾有人對(duì)視頻的有效性進(jìn)行嘗試,但發(fā)現(xiàn)其并沒有改變本科學(xué)生的學(xué)習(xí)技能。美國加州大學(xué)的Joseph Chipps教授于2012年秋季帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),歷時(shí)兩年,將他所帶的班級(jí)隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班,用證據(jù)和事實(shí)說話,深入研究了翻轉(zhuǎn)課堂的功效。其中不管是得到的結(jié)論,還是作者的研究方法,都是很有意義和價(jià)值的。本文主要介紹Joseph Chipps教授的做法和得到的成果,希望大家能從中受益。
Joseph Chipps所帶班級(jí)是格拉納達(dá)山特許高中的跳級(jí)生微積分班,學(xué)生成績(jī)是全校最高的。一開始,他也是以課堂授課為基礎(chǔ),學(xué)生在課堂上做筆記,并在晚上布置少量的家庭作業(yè)。授課內(nèi)容是分塊的,每學(xué)完一塊都要考試,家庭作業(yè)按完整性而不是正確性分等級(jí)評(píng)估。為了鼓勵(lì)學(xué)生成為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)習(xí)者,Joseph Chipps設(shè)計(jì)了一些新奇的問題,并在教科書后面給出了答案。這種較為傳統(tǒng)的教學(xué)方式的缺點(diǎn)是學(xué)生在課外一旦遇到困難,就跳過問題并等待第二天教師的幫助。這種方式使學(xué)生更依賴教師,將所有責(zé)任推卸給教師的現(xiàn)象就產(chǎn)生了。
另外我們也知道,這種課堂講授方式最大的問題是學(xué)生處于被動(dòng)角色,除了個(gè)別好學(xué)生,大多數(shù)學(xué)生沒有主動(dòng)思考并參與進(jìn)去。改變這種教師責(zé)任文化的一種方式是“小組問題解決”,即在課堂上允許學(xué)生獨(dú)立或以小組方式工作,而教師通過詢問變成了主持人,學(xué)生通過材料和創(chuàng)建他們的框架設(shè)計(jì)指導(dǎo)完成問題或?qū)嶒?yàn)。但新的問題又來了,50分鐘的課堂時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠教授主題、完成流程類工作。為了讓學(xué)生最大限度地利用好課堂時(shí)間,課程必須在課外進(jìn)行。
讓學(xué)生在課外參與教學(xué)的一種方式就是核心課程的在線學(xué)習(xí)環(huán)境,比如可汗學(xué)院。學(xué)生通過觀看一套課程比如代數(shù)(或幾何)的視頻,并完成問題集以檢查理解程度。這種在線環(huán)境也可以和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合。
于是,在2009年春,Joseph Chipps教授帶領(lǐng)一個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì),包括大一新生,設(shè)計(jì)了一門課程對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)估,并基于評(píng)估數(shù)據(jù)創(chuàng)建了個(gè)人學(xué)習(xí)計(jì)劃。Joseph Chipps教授認(rèn)為,可汗學(xué)院提供的課程不是基于加州州立標(biāo)準(zhǔn),或微積分跳級(jí)班主題,但它在修復(fù)或補(bǔ)充學(xué)生的預(yù)備微積分課程方面是很優(yōu)秀的,因?yàn)樗懈鞣N練習(xí)和網(wǎng)上視頻,所以他讓學(xué)生在家看可汗學(xué)院的視頻,課堂上解決問題。但到了2011年秋,他意識(shí)到該視頻并不適合他的教學(xué)風(fēng)格,甚至連符號(hào)和內(nèi)容的安排處理都不同,而且也找不到其他適合他課堂教學(xué)的視頻,于是他用了一個(gè)多學(xué)期的時(shí)間自己制作視頻集。視頻熟練地演示了完整的例子,為學(xué)生提供了專家學(xué)者的證明過程。他將其開始應(yīng)用于2012-2013級(jí)的學(xué)生中,進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂有效性的實(shí)驗(yàn)。具體過程如下:
一、思路和設(shè)計(jì)
在微積分中,通過算法進(jìn)行符號(hào)運(yùn)算要比處理潛在的概念和理論相對(duì)容易,1680年由萊布尼茲發(fā)明的一套符號(hào)系統(tǒng)總結(jié)簡(jiǎn)化了基本的推理,學(xué)生只需機(jī)械地操縱符號(hào)而不需要理解其中的含義就可以完成像阿基米德、牛頓等天才般的推理。而事實(shí)上,微積分有著很強(qiáng)的日常生活的一面,我們將目光集中在分化和整合那些方法,甚至都不關(guān)心那些方法的證明,自然沒有時(shí)間去討論潛在的概念。Joseph Chipps解決該問題的方法是讓學(xué)生自己發(fā)明微積分的符號(hào)和語言。除了使用概念上的參數(shù)外,Joseph Chipps還引用了歷史和歷史方法,讓學(xué)生理解數(shù)學(xué)作為發(fā)展學(xué)科的本質(zhì),以及數(shù)學(xué)的角色和社會(huì)中的數(shù)學(xué)家。像Bloom等人建議的那樣,對(duì)算法和符號(hào)的來歷的了解可以幫助師生越過練習(xí)方法,去理解和表達(dá)自己在做什么。
進(jìn)一步,要讓學(xué)生參與到理論的發(fā)展和概念的潛意理解上,Joseph Chipps創(chuàng)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)的、集中于問題解決的環(huán)境的課堂教學(xué)模式,即PBL。它是由一系列或一個(gè)問題為牽引的探究式學(xué)習(xí)模式,以現(xiàn)實(shí)世界中的問題作為起點(diǎn),獲取整合新的知識(shí)。在這種模式中,學(xué)生是自主學(xué)習(xí)并以小組形式進(jìn)行合作學(xué)習(xí)的,教師只充當(dāng)元認(rèn)知的教練。這種模式在1970年至1992年的20多年中,已經(jīng)有人在醫(yī)療教育上將其與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相對(duì)比,進(jìn)行了可用性評(píng)價(jià)研究,發(fā)現(xiàn)它在學(xué)生的項(xiàng)目評(píng)估、情緒、上課的出勤率、教師的態(tài)度等方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。2012年有人用PBL嘗試數(shù)學(xué)教學(xué),發(fā)現(xiàn)它在對(duì)數(shù)學(xué)思想的更深入理解、對(duì)待數(shù)學(xué)的態(tài)度、減少學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的誤解等方面都是很有效的。
為了最大化地發(fā)揮PBL的效能,Joseph Chipps采用了小組學(xué)習(xí)的課堂模式(PBL和社會(huì)建構(gòu)主義的混合),其理念是讓學(xué)生參與社會(huì)制度、人際關(guān)系等社會(huì)問題,通過社會(huì)互動(dòng)獲取、構(gòu)建知識(shí)。雖然小組學(xué)習(xí)可以促進(jìn)學(xué)生的技能,發(fā)展思維能力,培養(yǎng)人際關(guān)系,然而這種不統(tǒng)一的方式會(huì)使基礎(chǔ)差的學(xué)生更差,加劇兩極分化,破壞學(xué)生關(guān)系。于是又有人做了實(shí)驗(yàn),對(duì)照班是傳統(tǒng)授課并布置個(gè)人作業(yè),實(shí)驗(yàn)班仍是傳統(tǒng)授課,但通過建立一個(gè)干預(yù)系統(tǒng)進(jìn)行小組協(xié)作,互相幫助。結(jié)果表明,不管是課堂作業(yè)還是正??荚?,實(shí)驗(yàn)班都比較好。需要注意的是,這里的前提是課堂上已經(jīng)講授過教學(xué)內(nèi)容。
那么現(xiàn)在的問題是,課堂時(shí)間已經(jīng)被PBL社會(huì)構(gòu)建占用,作者就需要課堂以外的教學(xué),那就是教學(xué)視頻,問題是效果如何呢?作者了解到在這方面其實(shí)也有人做了實(shí)驗(yàn),即基于問題的視頻學(xué)習(xí)效果分析,他做了59個(gè)基于問題的視頻播客,內(nèi)容覆蓋函數(shù)、方程求解、線性函數(shù)、指數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)、三角函數(shù)5個(gè)方面,視頻作為自學(xué)工具,由288個(gè)高中生用于預(yù)備微積分知識(shí),用時(shí)3周。結(jié)果表明,大部分學(xué)生經(jīng)常使用視頻播客,認(rèn)為它們是有用或非常有用的,是有效的學(xué)習(xí)工具,表示收獲了在預(yù)備微積分概念中重要的知識(shí),打開了一個(gè)讓更多人參與和互動(dòng)的教學(xué)空間,支持學(xué)生更深層次的理解。
至此其實(shí)已經(jīng)形成了翻轉(zhuǎn)課堂的格局,其整體思路為:微積分教學(xué)可以讓學(xué)生自己創(chuàng)造微積分的語法而不是僅僅讓學(xué)生做推導(dǎo)練習(xí),通過這種方式改善提供課程框架的方式。而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),學(xué)生要在PBL環(huán)境中一起工作,并通過數(shù)學(xué)問題的結(jié)構(gòu)化幫助學(xué)生構(gòu)建自己的數(shù)學(xué)知識(shí)。在課堂之前,學(xué)生在網(wǎng)站上觀看小視頻獲取知識(shí),在課堂上解決問題,教師只提供個(gè)別指導(dǎo)。
從上述分析可以看出,作者設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)課堂的每個(gè)方面都是基于進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的參與度和支持學(xué)生學(xué)習(xí)的目的。小組工作是為了執(zhí)行社會(huì)構(gòu)建論,以及提供一個(gè)同伴互教和合作創(chuàng)新的媒介。PBL是想以多種有意義的方式向?qū)W生傳授微積分,同時(shí)通過語法和符號(hào)的探索構(gòu)建理論。而在線教學(xué)視頻的設(shè)計(jì),則是為了讓學(xué)生為第二天的討論做好準(zhǔn)備,讓他們變得更為獨(dú)立和足智多謀。
二、 具體實(shí)施過程
基于以上設(shè)計(jì)思想,Joseph Chipps教授將他所帶的跳級(jí)生微積分班72個(gè)學(xué)生分成實(shí)驗(yàn)班(33人)和對(duì)照班(39人)兩組,分組完全是隨機(jī)的,且兩組的平均分非常接近甚至對(duì)照班稍高一點(diǎn)。
具體方式為對(duì)照班學(xué)生聽課,記筆記,每天布置5—15個(gè)問題在家完成,第二天在課堂一開始首先回顧、綜述前一天的家庭作業(yè),再講下一個(gè)主題。將家庭作業(yè)收集起來,按正確性和完整性定級(jí)。當(dāng)然對(duì)照班的學(xué)生可以看視頻。實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在家看在線視頻,沒有其他家庭作業(yè),所有視頻都在一個(gè)網(wǎng)站上,其設(shè)計(jì)形式模擬微積分教材,如圖1所示。按內(nèi)容分段,左側(cè)邊欄是按順序排列的主題,直接鏈接內(nèi)容。視頻按難易程度約為3~13分鐘,網(wǎng)站可以用手機(jī)、平板、計(jì)算機(jī)等任何設(shè)備訪問。
與此同時(shí),實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生還可以使用Joseph Chipps2012年夏季編譯的學(xué)習(xí)包(數(shù)據(jù)庫),它包含使用PBL意識(shí)形態(tài)構(gòu)建的學(xué)習(xí)單,其內(nèi)容來源于公開資源中的問題集,并且與網(wǎng)站視頻相結(jié)合作為學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容。在課堂上,因?yàn)閷W(xué)生當(dāng)前的成績(jī)和水平都已有所了解,可以安排學(xué)生合理分組,教師幫助學(xué)生可以采用一對(duì)一的方式,以保證所有的學(xué)生都能完成工作。
學(xué)習(xí)分成6個(gè)專題,每個(gè)專題結(jié)束以后兩組學(xué)生同時(shí)考試,仍然是之前微積分跳級(jí)班考試的標(biāo)準(zhǔn),6個(gè)專題全部完成以后還有一次綜合測(cè)試。
每次實(shí)驗(yàn)班學(xué)生看完一個(gè)視頻,都要填寫“視頻調(diào)查表”,如表1所示。這個(gè)調(diào)查可以確保學(xué)生看視頻,并思考關(guān)于視頻內(nèi)容的問題。
三、數(shù)據(jù)分析
(一)觀看視頻調(diào)查
實(shí)驗(yàn)班學(xué)生被要求每次觀看視頻后填寫調(diào)查表(表1),表2統(tǒng)計(jì)的是觀看視頻前后對(duì)知識(shí)的平均掌握水平。
從結(jié)果來看,學(xué)生進(jìn)步明顯,說明學(xué)生認(rèn)為視頻在增長(zhǎng)知識(shí)方面非常有效。
(二)單元測(cè)試
每個(gè)專題之后的單元測(cè)試用于考查學(xué)生對(duì)微積分的理解,測(cè)試被分為用計(jì)算器和不用計(jì)算器兩部分,每部分又被分成客觀選擇主觀自由解答兩類。表3列出了兩個(gè)班每次測(cè)試的平均百分比。
結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)班成績(jī)明顯優(yōu)于對(duì)照班,而且綜合測(cè)試成績(jī)高出了6個(gè)百分點(diǎn)。
再按照學(xué)生的學(xué)習(xí)層次,將學(xué)生分成分為高、中、低三個(gè)組,再次統(tǒng)計(jì)單元測(cè)試成績(jī),結(jié)果如表4至6所示。
對(duì)于“低水平組”,對(duì)照班在測(cè)試1、測(cè)試2、測(cè)試5和綜合測(cè)試中表現(xiàn)更好,但我們也注意到實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的平均比從一開始極限與連續(xù)的0.49上升到綜合測(cè)試的0.56,說明翻轉(zhuǎn)課堂并沒有阻礙“低水平組”四個(gè)學(xué)生的發(fā)展。但是,總體來看實(shí)驗(yàn)組“低水平組”卻沒有優(yōu)于對(duì)照班。對(duì)于“高水平組”,成績(jī)都不相上下。而進(jìn)步最明顯的是“中水平組”的學(xué)生。
在上述成績(jī)的對(duì)比之下,回頭再來看視頻的問卷。重新按照觀看視頻的完成率[≥90%]、[80?90%]、[≤80%]三個(gè)層次計(jì)算平均分,如表7所示。
結(jié)果表明完成率[≥90%]的學(xué)生進(jìn)步明顯,而完成率[≤80%]的學(xué)生與對(duì)照班相比,平均分差距很大,這說明如果學(xué)生不去觀看視頻,那么翻轉(zhuǎn)課堂還不如傳統(tǒng)課堂有效。
三、翻轉(zhuǎn)課堂調(diào)查
實(shí)驗(yàn)調(diào)查是對(duì)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在最后一周進(jìn)行,用于統(tǒng)計(jì)學(xué)生對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂各個(gè)組成部分的感受,以及確定在將來的學(xué)習(xí)中學(xué)生是否更喜歡翻轉(zhuǎn)課堂。通過調(diào)查了解到,所有學(xué)生在之前都沒有利用視頻學(xué)習(xí)過,而33人中有24人曾采用過小組學(xué)習(xí)的方式完成作業(yè)。調(diào)查的主要問題如下:
1.在課堂上更喜歡哪種學(xué)習(xí)方式?
33人中有7人表示喜歡自己獨(dú)立完成,而26人則表示小組學(xué)習(xí)的方式完成作業(yè)更有效。
2.視頻是否為完成課堂作業(yè)提供了足夠的知識(shí)?
有31個(gè)學(xué)生回答“是”,2個(gè)學(xué)生回答“不”?;卮稹安弧钡膶W(xué)生的理由是視頻與作業(yè)聯(lián)系不夠緊密、不夠充分,以及跟不上,但他們2人只有[76%]、[74%]的視頻觀看完成率,且拒絕小組學(xué)習(xí),對(duì)視頻和教學(xué)內(nèi)容沒有足夠的動(dòng)機(jī)和興趣。
3.將來是否更喜歡翻轉(zhuǎn)課堂?
33人中有31人回答是肯定的。主要原因有:16人表示課堂可以獲得幫助,加深理解;12人表示有助于獨(dú)立學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成,可以更加集中于他們需要的問題;2人表示不用做家庭作業(yè)等。如表8所示。
4.翻轉(zhuǎn)課堂中最有效的地方是什么,或者說什么對(duì)你的進(jìn)步幫助最大?
學(xué)生的回答可以歸為以下方面:視頻、小組學(xué)習(xí)、課堂參與、有效支持、獨(dú)立性、很少的家庭作業(yè)、更強(qiáng)的責(zé)任心,具體分布見表9。
大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為“視頻”是翻轉(zhuǎn)課堂中最有效的,從表9可見,“小組學(xué)習(xí)”和“課堂參與”也獲得了幾乎同樣的認(rèn)可。
5.翻轉(zhuǎn)課堂的哪些方面不如傳統(tǒng)課堂?
同樣,學(xué)生的回答可以歸為以下方面:[①]沒有,翻轉(zhuǎn)課堂的各個(gè)方面都優(yōu)于傳統(tǒng)課堂;[②]需要有足夠的動(dòng)機(jī)觀看視頻;[③]觀看視頻時(shí)不能提問;[④]教學(xué)視頻沒有課堂講解深入;[⑤]學(xué)生不做筆記,不能提高記筆記的技能;[⑥]學(xué)生要方便上網(wǎng);[⑦]老師不能在需要時(shí)回答自己的疑問;[⑧]小組學(xué)習(xí)。具體分布見表10。
12個(gè)學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂的所有方面都優(yōu)于傳統(tǒng)課堂;還有12人并沒有找出翻轉(zhuǎn)課堂本身的缺陷,只是覺得如果沒有足夠的興趣和動(dòng)機(jī),不能觀看視頻的話,傳統(tǒng)課堂會(huì)更好些。
最后,作者還從實(shí)驗(yàn)班差、中、好三個(gè)層次組隨機(jī)抽取各兩名學(xué)生進(jìn)行采訪,用以統(tǒng)計(jì)學(xué)生在兩種教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)的責(zé)任感問題。具體不再贅述。
四、結(jié)束語
總體來看,7次測(cè)試中有5次的成績(jī),實(shí)驗(yàn)班顯著高于控制班,說明實(shí)驗(yàn)本身沒有影響實(shí)驗(yàn)班“低水平組”(4人)和“高水平組”(5人)學(xué)生的學(xué)習(xí),而“中水平組”(24人)學(xué)生的成績(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)照班同水平組學(xué)生(29人),可見翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)于絕大多數(shù)學(xué)生來說是很有效的。而對(duì)學(xué)生的調(diào)研也說明絕大多數(shù)學(xué)生更喜歡翻轉(zhuǎn)課堂。
上述結(jié)論對(duì)于教育領(lǐng)域有著重要意義。傳統(tǒng)的課堂講授和家庭作業(yè)相結(jié)合的模式常常效果不佳,其實(shí)踐總是與支持系統(tǒng)相脫離,學(xué)生不覺得他們應(yīng)該為自己的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé),一旦失敗了,會(huì)將責(zé)任推卸給教師。相反,翻轉(zhuǎn)課堂在課前通過視頻為學(xué)生提供了其需要的資源。本次試驗(yàn)的33個(gè)學(xué)生中,有4人觀看視頻沒有超過80%,他們的單元測(cè)試成績(jī)甚至低于對(duì)照班低水平組的學(xué)生,這說明如果學(xué)生在家沒有足夠的動(dòng)機(jī)觀看視頻,傳統(tǒng)課堂反而更有效些。所以為了使翻轉(zhuǎn)課堂取得成功,課程設(shè)置要旨在鼓勵(lì)并使學(xué)生主動(dòng)在家看視頻。
宏觀方面,優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)方法的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)的一種新的趨勢(shì),有待進(jìn)一步研究。對(duì)比古板的課堂授課形式,學(xué)生更青睞于能夠親自實(shí)踐且靈活多樣的學(xué)習(xí)方式。只要學(xué)生能夠在自學(xué)以后及時(shí)受到優(yōu)秀學(xué)習(xí)者的密切支持,能夠以小組形式合作解決問題,學(xué)生就可以自己在家看視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)并獲取知識(shí)。更新的技術(shù)如MOOC和網(wǎng)上虛擬教室,可以平衡社會(huì)經(jīng)濟(jì)和地區(qū)之間在教育方面的差異。與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比,只要學(xué)生能夠獲得一樣的支持和分組合作,這種技術(shù)就可以成為一種更大規(guī)模的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
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[責(zé)任編輯:劉鳳華]