李 晴，冉曉菊，張嘉雯，楊海茹

（西華師范大學教育學院，四川南充 637000）

一、問題的提出

數(shù)學是一切科學的基礎，人類每一次科技進步都離不開數(shù)學有力的支撐。教育部基教司2011年7月以《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》為指導，特制定的《初中數(shù)學課程標準》要求在數(shù)學課程活動中重視學生對空間概念、幾何直覺和模型思維的培養(yǎng)[1-2]。過去學校使用傳統(tǒng)的教學方式，學生普遍感到空間幾何太難，導致學生空間思維能力不強。翻轉課堂的優(yōu)勢在于大大地增加了學生自主學習時間，學生課前學習新知，課堂則完成師生、生生討論交流，學生的自主性更強。教師可提供一對一指導，充分做到“以學生為中心”。翻轉課堂的教學效果主要取決于兩個因素：一是微課能否調(diào)動學生學習的積極性？二是課堂組織的活動能否實現(xiàn)知識的內(nèi)化？因此，本研究重點關注教師在教學過程中如何設計微課，如何將翻轉課堂教學模式應用到實際教學中，進而培養(yǎng)初中生的空間概念和幾何直觀能力。

二、相關文獻綜述

（一）微課

根據(jù)以往學者對于微課的研究，結合本研究的內(nèi)容，筆者認為本研究的微課應當具有以下特點：時間在十分鐘左右，內(nèi)容應當為一個小的、學生容易理解的知識點的詳細講解，其目的在于幫助學生更好地學，且微課應當知識點突出、設計有趣。據(jù)此，筆者根據(jù)微課的特點以及初中幾何教學的現(xiàn)狀，設計了基于微課的翻轉課堂教學模式。

（二）翻轉課堂

張金磊等認為翻轉課堂即顛倒課堂，通過把知識傳遞的順序和知識內(nèi)化的順序顛覆，師生角色發(fā)生轉換，實現(xiàn)了教學模式的創(chuàng)新[3]。何克抗通過對翻轉課堂發(fā)展史的梳理，認為翻轉課堂模式給予了學生更多的自由支配時間，體現(xiàn)了學生的主體性，可以實現(xiàn)“課堂教學結構”的根本變革[4]。祝智庭與張金磊持有相同的觀點，即顛覆知識傳遞與知識內(nèi)化的順序，課前學生學習新知，完成任務的學習，課中用于完成新知識的內(nèi)化，即教師答疑解惑，師生協(xié)作交流，鞏固新知[5]。王同聚提出用于翻轉課堂的視頻應短小精煉、教學知識點明確，且可以重新建構學習的過程。強調(diào)自主化、協(xié)作化、個性化、全員性，是一種混合式的學習模式[6]。

綜合以上定義，筆者認為翻轉課堂顛倒了傳統(tǒng)的課堂結構，其關鍵之處在于能否幫助學生內(nèi)化知識，激發(fā)學生內(nèi)在的學習主動性和動機，幫助學生更好地學。

（三）基于微課的翻轉課堂教學模式

盧海燕等通過對“微課”和“翻轉課堂”概念和特點的研究，設計了基于微課的翻轉課堂教學模式，并對此種模式應用在我國大學英語教學中的可行性進行了探討[7]。劉銳等借鑒已有的微課資源，結合實踐教學也設計了該種教學模式，并通過實驗驗證了此種模式在軟件類應用課程中的實施效果[8]。楊九民發(fā)現(xiàn)在實驗課程中，存在一系列亟待解決的問題，如資源利用率不高、學習效果欠佳等，并基于這些問題設計了適用于實驗課程的、以微視頻資源為中心的翻轉課堂教學模式，發(fā)現(xiàn)該種模式有利于激發(fā)學生的學習興趣、以及提高學生的自主學習能力[9]。趙呈領等通過對已有的微課和翻轉課堂教學模式進行深入研究，構建了基于微視頻的翻轉課堂教學模式，通過實驗分析出這種教學模型有助于學生學習興趣的激發(fā)以及對知識的內(nèi)化[10]。

綜上所述，目前已有的關于微課的研究大多集中在英語以及其他實驗類課程的研究，與數(shù)學科目相結合的研究則相對較少，且微課的使用大多是為了激發(fā)學生的學習興趣以及自主學習能力，對利用微課來提升學生的空間思維能力的研究則更加寥寥無幾，因此本研究探究微課是否能提升學生的空間思維能力有一定的實踐價值。

三、基于微課的翻轉課堂教學模式的構建

翻轉課堂通過重新分配課堂時間，轉換了學生和教師的角色關系。通過對已有的基于微課的翻轉課堂教學模式的研究。

本研究以劉銳等設計的“三大任務”的翻轉課堂教學模式為基礎，結合數(shù)學幾何課程的特點，研究設計了適用于幾何教學的基于微課的翻轉課堂教學模式（如圖1）。

圖1 微課教學模式構建圖

（一）課前知識學習

課前教師錄制好教學相關視頻，通過把文本、圖片、動畫等素材融入到視頻中，從而實現(xiàn)對學生學習興趣的激發(fā)，提高課堂參與度，并設計一份引導性的導學案，學生在導學案的引導下明確任務并完成任務，預習教材知識，觀看學習視頻，反思總結問題。

（二）課堂知識內(nèi)化

在課堂教學中，教師的身份轉變成了引導者以及指導者，學生是學習的主體，學生可小組合作，解決問題，組內(nèi)，組間進行交流學習，課中掌握知識，教師指導學生參與交流討論。小組或個人進行成果展示，教師進行過程性評價，創(chuàng)設解決問題的情境。進行課堂檢測，達到理解掌握知識的目的，教師從認真程度、小組討論等方面進行有效評價。

（三）課后知識整合

教師對結果進行分析，可進行個別輔導，或?qū)W生自己進行知識補救，并自我評價。最終實現(xiàn)構建以微課為紐帶，學生為主軸，教師為引導的翻轉課堂教學模式。

四、基于微課的翻轉課堂教學模式的應用

（一）實驗目的

探究基于微課的翻轉課堂教學模式是否能提高學生的空間思維能力。

（二）被試及分組

本次實驗的研究對象是四川省南江縣某初中初一（2）班和初一（3）班，初一（3）班作為實驗班，初一（2）班為普通班，人數(shù)都是47人，這兩個班分班的情況是根據(jù)小升初時的考試成績分班，兩個班的數(shù)學成績基本持平。在實驗的過程中，兩個班的教師一樣，所教的內(nèi)容一樣，上課總時間一樣。其中實驗班采用的是基于微課的翻轉課堂模式教學，普通班則使用傳統(tǒng)模式教學。

（三）實驗材料

1.微課

初中幾何視頻教學資源由三個微課組成，包括“生活中的立體圖形”“對頂線與鄰補角”及“長方體和正方體”三部分內(nèi)容。

2.空間思維能力測試題

本研究的空間思維能力測試題來源于楊木蘭（2014），楊木蘭將學生的空間想象能力劃分為三個層次，分別是空間觀念的建立能力、建立幾何表現(xiàn)的能力以及對幾何表象操作的能力[11]。本研究所用到的維度及題項也來源于楊木蘭設計的空間思維能力測試題，其中空間觀念的建立能力主要考察的是學生是否能將二維圖形三維化以及將實物幾何化。建立幾何表現(xiàn)的能力主要考察學生是否能通過文字在大腦中想象出圖形。對幾何表象操作的能力主要包括學生能否對頭腦中構建的圖形進行加工操作。

（四）實驗假設及變量

實驗假設：以微課為基礎的翻轉課堂數(shù)學教學能提升學生的空間思維。

自變量：X=微課的使用。

因變量：Y=學習者空間思維能力的提升效果。

（五）實驗步驟

實驗分為兩次進行，第一次實驗是基于微課的翻轉課堂與傳統(tǒng)教學的初步對比實驗，為保障實驗數(shù)據(jù)準確，特分兩個階段進行實驗。當?shù)谝淮螌嶒灲Y束后，兩個班級統(tǒng)一進行數(shù)學考試，對成績進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。根據(jù)分析數(shù)據(jù)的結果，對教學策略進行調(diào)整，并把調(diào)整后的策略應用到第二次實驗中。第二階段實驗結束后，通過空間思維能力測試題對兩個班進行空間思維能力測試，看兩個班在空間思維能力上是否存在顯著差異，最后驗證假設，從而得出結論。

（六）基于微課的翻轉課堂教學設計

為了進一步研究基于微課的翻轉課堂教學模式在具體教學情境中的實施步驟，筆者根據(jù)上述建構的教學模式結構圖，以《4.1生活中的立體圖形》為例，進行教學設計。由于初中學生空間思維能力參差不齊，合理運用所設計的教學模式，教學微視頻在課前一周即上傳，學生可充分利用這段時間，將課前的學習時間最大化，使課堂時間得到充分利用，最終達到教學效果的最優(yōu)化。

1.課前

（1）制作導學案（如表1）。這一節(jié)的知識點主要在于培養(yǎng)學生的空間觀念建立能力，并結合實際，從學生熟悉的部分入手，目的在于激發(fā)學生對學習空間幾何的興趣，發(fā)現(xiàn)學生存在的問題。

表1 “生活中的立體幾何”導學案

（2）制作微視頻

首先將“生活中的立體幾何”的知識點拆解成3個小的知識點（如表2），教師根據(jù)知識點錄制微課，微課在課前一周上傳，給學生足夠的課前時間來進行學習，在這段時間以內(nèi)，學生可通過多種方式來完成課前的自主學習，如學生之間可進行討論或與教師討論，將最大化最優(yōu)化利用課前的學習時間。

表2 “生活中的立體幾何”微課知識點

（3）課前自主學習

學生課前通過自學教材以及微課視頻，通過導學案，發(fā)現(xiàn)在學習中存在的問題，微課視頻區(qū)別于傳統(tǒng)課堂的優(yōu)勢就在于學生可以反復觀看，不必局限于時間的限制，學生能實現(xiàn)課前自主學習時間的最大化，以期學生能有所思考，帶著問題進入課堂。

2.課中

（1）教師指導

由于立體幾何圖形較為抽象，對學生的空間思維有一定的要求，教師首先要創(chuàng)設適當?shù)膶W習情境，本節(jié)課首先會給學生播放“神舟十號飛船3D模擬視頻”來引導學生。該視頻為3D視頻，空間感較強。

（2）確認問題

教師通過課前學生反饋的問題，來確定本節(jié)課的教學目標，設計本節(jié)課協(xié)作學習的任務以及學生的練習任務，實現(xiàn)有針對性地教學。

（3）協(xié)作學習

師生協(xié)作學習階段則由教師在課堂上提出任務（如表3），師生共同完成。在這段時間，師生可實現(xiàn)充分的交流，學生可分組進行討論交流結果的匯報，教師再對本堂課的知識點進行總結。

表3 課堂任務內(nèi)容

（4）練習檢測、成果交流

師生協(xié)作學習完成以后，教師給學生布置任務，學生分組完成該任務，以檢測本堂課的學習效果，完成任務以后，各個小組匯報各自完成的成果。

（5）總結

教師根據(jù)學生課前的學習情況、課堂協(xié)作學習以及成果展示情況對本堂課做總結?？偨Y的目的在于引導學生回顧本節(jié)課的學習內(nèi)容，讓學生認識到自身還存在的不足以及其他學生存在的優(yōu)勢，為下一次的課程學習做準備。

（6）反饋評價

采用多種評價方式，對學生的學習成果給予充分肯定，關注到每一位學生的獨特之處，引導學生解決問題，激發(fā)學生對學習空間幾何的興趣，進而培養(yǎng)學生對空間觀念的建立能力。

3.課后

（1）知識反饋、知識補救

教師根據(jù)學生課前的學習情況以及提交的課堂任務完成情況，對學生的學習有一個系統(tǒng)的了解，深入挖掘?qū)W生存在的學習薄弱點，可對學生進行個別化輔導，如讓學生查閱資料和觀看相關視頻，教師引導學生，進行知識補救。

（2）自我評價

教師進行自我評價，反思自身教學還存在的不足，思考如何改進教學以更好地促進學生的學，自身的教。

五、效果分析

（一）問卷的信度分析

通過SPSS24.0分析得出量表Cronbach's Alpha系數(shù)為0.936，問卷信度良好（如表4）。

表4 可靠性統(tǒng)計

（二）問卷的效度分析

效度即預測變量與題項的對應關系是否一致，本問卷測得KMO值為0.933，高于0.8，說明效度較高（如表5）。

表5 KMO和巴特利特檢驗

（三）數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析

學生在翻轉課堂上學習的結果差異必然會體現(xiàn)前后測空間力測試結果均值的差異上，因此本研究使用獨立樣本T檢驗來對學生空間力測試的結果進行分析。分析表6、7、8的獨立樣本T檢驗結果，F(xiàn)檢驗的顯著性分別為1.000，0.757，0.252，都大于0.05，滿足方差齊性，同時顯著性（雙尾）分別為0.009，0.004，0.005，小于0.05，所以實驗班和普通班的空間觀念的建立能力，建立幾何表現(xiàn)的能力，對幾何表象操作的能力上均存在顯著差異。因此，這種教學模式對學生的空間思維能力整體上有著顯著的相關性，即基于微課的翻轉課堂教學能夠提高學生空間思維能力。

表6 空間觀念的建立能力獨立樣本T檢驗

表7 建立幾何表現(xiàn)的能力獨立樣本T檢驗

表8 對幾何表象的操作能力獨立樣本T檢驗

六、研究結論及建議

（一）以微課為基礎的翻轉課堂數(shù)學教學能有效提升學生空間觀念建立能力，使用微課教學可以使學生較快地形成空間觀念。因此教師可以利用微課進行課堂教學，教師地位由主導轉變?yōu)橹笇Ш鸵龑?，教學流程可按照“學生自學教材、微課—師生討論—任務檢測—成果展示—總結—評價”，這種模式來進行。

（二）以微課為基礎的翻轉課堂教學能有效提升學生的幾何表現(xiàn)能力。因此，使用基于微課的翻轉課堂模式教學，微課視頻資料可實現(xiàn)反復觀看，教師主要對疑難知識點進行解答，啟發(fā)或引導學生思考，由于學生更多地掌握了學習時間，因此學習也變得更加自主。

（三）以微課為基礎的翻轉課堂教學可以提升學生幾何操作能力。知識性的學習要求學生在學習過程產(chǎn)生對知識的理解，達到內(nèi)化的效果。因此，教師可課前讓學生觀看微課視頻，設計《課前自主學習導學案》讓學生完成，記錄學生在學習過程中遇到的困惑，隨后可再次在課上觀看微課，師生討論遇到的問題，進行練習檢測，及時查看正誤，給學生更多動手操作的機會。教師在整個過程中幫助學生解疑答惑，最后總結。學生在整個教學過程中，都以自主學習為主，從微課視頻獲取知識，把知識進行內(nèi)化從而達到掌握的程度。

七、總結

本研究首先依據(jù)構建的基于微課的翻轉課堂教學模式，選取兩個班級做實驗研究。隨后通過對實驗數(shù)據(jù)進行分析得出該模式能夠提升學生的空間思維能力。最后為有效培養(yǎng)學生的空間思維能力，提出了一些關于翻轉課堂模式的使用建議。