關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；大班教學(xué)；知識整合；高階思維；新工科

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）25-0127-03

0 引言

MIT的“新工程教育變革”明確了教育應(yīng)以學(xué)生為中心的理念，強調(diào)了教學(xué)模式應(yīng)該使學(xué)生看重基礎(chǔ)知識，并能夠以創(chuàng)造者和發(fā)現(xiàn)者的角色適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展[1-2]。在此理念引領(lǐng)下，教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容的改革重點落在了以下三點：1） 提高課程的高階性，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維使之建立完善知識體系；2） 激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)高效自主學(xué)習(xí)的能力；3） 培養(yǎng)學(xué)生團隊合作精神，強調(diào)學(xué)生動態(tài)適應(yīng)能力、工程領(lǐng)導(dǎo)力等的培養(yǎng)，提升學(xué)生解決跨學(xué)科實際問題的能力[3-5]。

許多學(xué)生經(jīng)歷著從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動學(xué)習(xí)的過渡過程。當面臨新的課程或知識時，學(xué)生通常傾向于采取“被動式”聽課方式，這種知識吸收過程相對單一。在一定階段或時間后，學(xué)生需要經(jīng)歷一個過渡期，以完成從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，從而依靠內(nèi)在學(xué)習(xí)動機實現(xiàn)高階思維的培養(yǎng)和知識的鞏固。因此，這一過渡期具有重要意義。在這一時期，教師承擔(dān)著重要責(zé)任，即利用其豐富的學(xué)科知識作為引導(dǎo)者，引領(lǐng)學(xué)生完成主動學(xué)習(xí)和高階思維的轉(zhuǎn)變，并盡可能縮短每個學(xué)生的過渡期。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在解決學(xué)生高階思維鍛煉、知識鞏固和擴展等方面效果十分顯著。但具體的實施基本上都是在小班教學(xué)中，對于大班教學(xué)而言，翻轉(zhuǎn)課堂仍然面臨很多實際問題[6]。為了解決這一困局，本文從傳統(tǒng)翻轉(zhuǎn)課堂的課堂項目入手，將課堂項目改造為具有可伸縮性、擴充性、改造性、動態(tài)生長特性的實時任務(wù)，以競爭形式讓學(xué)生參與其中，并通過短時課堂展示、短時任務(wù)生成、短時問題分析，幫助學(xué)生完成從“被動”到主動學(xué)習(xí)的過程，并能夠以高階思維指導(dǎo)知識重構(gòu)和整合。

1 學(xué)生需求分析

學(xué)生的低階到高階思維轉(zhuǎn)變需要依賴外部環(huán)境的有力支持，以實現(xiàn)快速躍升。教師在此扮演著構(gòu)建這一外部環(huán)境的角色，以協(xié)助學(xué)生完成這一轉(zhuǎn)變。本部分將從心理需求、項目需求和活動需求三個方面入手，分析和探討適合學(xué)生（尤其是低階思維學(xué)生）在基礎(chǔ)課程中開展高階思維訓(xùn)練的課堂項目和活動形式，以實現(xiàn)知識重構(gòu)與整合的目標，并為隨后的課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

1.1 心理需求

有研究表明[7]，對正處于思維活躍、精力旺盛的當下學(xué)生群體而言，他們更傾向于自主探索學(xué)習(xí)，自主選擇有價值的學(xué)習(xí)內(nèi)容，自主確認學(xué)習(xí)的意義，自主認同學(xué)習(xí)的價值。這意味著，學(xué)生群體需要強大的感知自主性、自我實現(xiàn)價值感，才能建立起強大的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，進入深度學(xué)習(xí)模式。對于大學(xué)生而言，強有力的感知自主性可以觸發(fā)學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，強有力的能力信念和自我實現(xiàn)的價值追求可以提升內(nèi)驅(qū)力的水平。

翻轉(zhuǎn)課堂和同伴教學(xué)模式的有效性也說明了學(xué)生在自身能力提升的同時需要一定的參照對比。具有對比性質(zhì)的教學(xué)環(huán)境可以讓學(xué)生有目標性、借鑒性地向更高層次的思維領(lǐng)域前進。一個良好的外部環(huán)境下，課堂中的小組討論、分組講授等形式可以滿足學(xué)生勝任力發(fā)展、自主控制感和自我實現(xiàn)的需要，從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中獲得較強的自主體驗，進而反過來強化其自我思維，樹立責(zé)任意識，提升高階思維能力。同伴間的互助或競爭更能夠滿足學(xué)生互相比較、優(yōu)越感的心理，進而充滿信心地自定目標去實現(xiàn)。

1.2 課堂項目需求

高階思維能力的訓(xùn)練需要高階任務(wù)的支撐。盡管具有實際意義的任務(wù)或項目十分適合作為課堂教學(xué)的推動器，若專業(yè)知識的積累尚未達到一定高度，很難去真正完成一項帶有實際意義的任務(wù)。相反，他們更適合一些基礎(chǔ)性較強、理論性較強、復(fù)雜度較低的小型項目作為過渡項目來訓(xùn)練高階思維。

提升學(xué)生的知識整合能力是培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力的首要技術(shù)前提。在課堂中，通過發(fā)布限時任務(wù)，并將其設(shè)定為學(xué)生主導(dǎo)的開放式、生成式任務(wù)，教師經(jīng)過適當?shù)恼{(diào)控，可促進低階思維學(xué)生的轉(zhuǎn)變。鑒于堅實的知識基礎(chǔ)是提升高階能力的關(guān)鍵，如果開放式、生成式任務(wù)能夠明確地涵蓋課程基礎(chǔ)知識點，將更有助于學(xué)生的知識整合能力提升。

為了訓(xùn)練新形勢新變化的快速反應(yīng)能力，課堂任務(wù)還應(yīng)該具備動態(tài)變化特性。計算機相關(guān)技術(shù)井噴式爆發(fā)說明科學(xué)技術(shù)的變化和更迭是十分迅速的，這要求新工科培養(yǎng)下的學(xué)生應(yīng)該具備應(yīng)對新形勢、新變化的快速反應(yīng)能力。將課堂上需要解決的項目的創(chuàng)建者從教師轉(zhuǎn)為學(xué)生。讓每位學(xué)生都參與同一項目的創(chuàng)建過程中，以累積的方式不斷改動項目，使得項目內(nèi)容不斷變化，學(xué)生會不斷接受來自學(xué)生自身的新挑戰(zhàn)。這樣的課堂項目將使得學(xué)生體驗自主探索學(xué)習(xí)的樂趣，加強感知自主性，提升學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。

由學(xué)生主導(dǎo)的翻轉(zhuǎn)項目對于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也是非常有幫助的。課堂展示、小組討論等課堂教學(xué)形式將學(xué)生從被動的知識接收轉(zhuǎn)為主動的知識傳遞狀態(tài)，身份的轉(zhuǎn)變使得學(xué)生感受到強大的自我實現(xiàn)價值，從而促發(fā)了高階思維。教學(xué)形式的翻轉(zhuǎn)極大地提高了學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，但對缺乏創(chuàng)新意識的學(xué)生而言，他們更習(xí)慣于在現(xiàn)有的框架中思考問題，即僅僅思考項目本身，不對項目之外的東西做關(guān)聯(lián)思考。這樣的思維模式是缺乏創(chuàng)新能力訓(xùn)練的結(jié)果。對于學(xué)生來說，創(chuàng)新不僅僅只代表課程之外的項目創(chuàng)新，圍繞課程內(nèi)容進行知識關(guān)聯(lián)并重構(gòu)項目也是一種創(chuàng)新。將學(xué)生從被動接受任務(wù)轉(zhuǎn)為發(fā)布新任務(wù)的締造者能更好地觸發(fā)高階思維并實現(xiàn)創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。

1.3 活動特征需求

很多處于低階思維的學(xué)生在轉(zhuǎn)向高階思維的過程中需要一種直觀的、直接的、漸進的教學(xué)活動幫助其改變。他們了解并掌握了課程的知識點，但在實際解決項目中缺乏聯(lián)系思維將知識點靈活運用。最顯著的表現(xiàn)形式就是他們需要旁人指導(dǎo)才能順利完成項目。這種情況的改變可以基于建構(gòu)主義將任務(wù)的完成形式從教師整體發(fā)布、學(xué)生整體解決、學(xué)生整體展示，轉(zhuǎn)為學(xué)生階段發(fā)布、學(xué)生階段解決、學(xué)生階段展示。由學(xué)生引導(dǎo)任務(wù)的走向，由學(xué)生思考任務(wù)走向的可能性，由學(xué)生發(fā)現(xiàn)任務(wù)間的聯(lián)系點。同時，階段性的要求使得學(xué)生需要將任務(wù)的提出、解決、展示限制在比較短的時間內(nèi)完成，難度大小也必定隨之限制在一定范圍內(nèi)，從而使低階思維的學(xué)生能夠在較短時間內(nèi)消化和吸收。因此，教學(xué)活動應(yīng)賦予任務(wù)可伸縮性、擴充性、改造性，應(yīng)增強提高學(xué)生向高階思維轉(zhuǎn)變的可能性。

競爭心理能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。競爭心理的產(chǎn)生條件是讓學(xué)生處于競賽環(huán)境中，將獲勝作為出發(fā)點或目標，并能夠以自身賽道參與整體競爭中。競爭心理有利于保持競爭欲，有利于促進自我超越，有利于激發(fā)團隊意識。在教學(xué)活動開展中，可將課堂任務(wù)的完成模式設(shè)置成競賽模式。在各個小組間開展競爭，設(shè)立一個同伴互評標準，獲勝標準側(cè)重到量的積累，以保證低階思維階段的學(xué)生能夠積極參與競賽的終點。

2 雙翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動

2.1 教學(xué)時機

知識建構(gòu)理論認為，原有知識作為基礎(chǔ)，內(nèi)化與重組作為手段，交流互動作為現(xiàn)象，三者相互促進和支持。為了實現(xiàn)高質(zhì)量的知識建構(gòu)，學(xué)生需要對原有知識有深刻的理解。然而，當學(xué)生缺乏扎實的知識基礎(chǔ)時，傳統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)課堂模式常常陷入只有優(yōu)秀學(xué)生參與和展示的困境，從整體而言，許多學(xué)生無法有效地進行知識建構(gòu)?？紤]到學(xué)生仍然主要通過課堂教學(xué)獲得知識[6]，可以稍作調(diào)整翻轉(zhuǎn)課堂的時間安排，以適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)節(jié)奏。在完整的教學(xué)周期中，設(shè)置一個講授課堂周期，并在每個講授課堂周期結(jié)束時進行翻轉(zhuǎn)課堂。學(xué)生在講授課堂上學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，然后在緊隨其后的翻轉(zhuǎn)課堂中與教學(xué)資源、教師和其他學(xué)習(xí)者進行互動，通過重組原有知識來完成知識建構(gòu)。講授課堂周期的長度可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力而定，對于學(xué)習(xí)能力較高的學(xué)生，講授課堂周期可以設(shè)置為10-15分鐘，而對于整體學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生，周期可以延長至一個學(xué)期，并將翻轉(zhuǎn)課堂安排在最后階段。

2.2 教學(xué)互動

相較于典型的翻轉(zhuǎn)課堂，雙翻轉(zhuǎn)課堂更加傾向于基礎(chǔ)知識構(gòu)建或重構(gòu)的訓(xùn)練，尤其是觸發(fā)低階思維學(xué)生轉(zhuǎn)變的教學(xué)活動。在雙翻轉(zhuǎn)課堂上，教學(xué)互動分為四類。首先，師生共同決定學(xué)習(xí)任務(wù)的互動。教師根據(jù)學(xué)情在課前為學(xué)生篩選可用于翻轉(zhuǎn)教學(xué)的項目集，在翻轉(zhuǎn)課堂的開始階段，學(xué)習(xí)者通過投票或舉手等方式?jīng)Q定本次課需要解決的具體任務(wù)。其次，組內(nèi)學(xué)習(xí)者之間的互動。學(xué)習(xí)者通過組成的學(xué)習(xí)集體進行交流、討論、協(xié)商互助，或者共同完成課程匯報任務(wù)以完成集體知識的建構(gòu)，并在這一過程中提高自己的交流能力、團隊協(xié)作能力等。然后，學(xué)習(xí)小組間的互動。令小組間存在競爭，實時比對每個小組對項目的貢獻度，迫使每個小組不停地討論和決策，在知識點動態(tài)增長的同時，也有助于頭腦風(fēng)暴的持續(xù)進行。最后，學(xué)習(xí)者與教師的互動。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)者，教師不再一味講授知識，而是從旁協(xié)助。

2.3 以學(xué)生為中心的即時項目

教師在課前設(shè)計項目集，其中每個項目都是基礎(chǔ)型項目，即幾乎所有學(xué)生都能夠根據(jù)已學(xué)知識完成。學(xué)生選擇其中一個項目作為起始項目。接著，教師要求學(xué)生通過發(fā)散思維或頭腦風(fēng)暴對這個起始項目進行改造，他們可以將原始起始項目改造成新的起始項目，也可以在其他學(xué)生改造后的新起始項目上進一步改造，這個過程可以反復(fù)進行。每次項目的變動不能太大或太復(fù)雜，學(xué)生需要給出設(shè)計的原因以及原理或方案等。經(jīng)過幾輪迭代后，原始的起始項目必定會逐漸發(fā)展成完全由學(xué)生自主設(shè)計的項目，不再是教師主導(dǎo)的項目，從而實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)效果。

即時項目的設(shè)定應(yīng)該將基本知識、概念、內(nèi)涵和原理的學(xué)習(xí)與跨學(xué)科、多維度創(chuàng)新的學(xué)習(xí)有機銜接起來。這種設(shè)計旨在將低階的學(xué)習(xí)方式與高階的學(xué)習(xí)理念結(jié)合起來，通過逐步、分階段的方式逐漸推進學(xué)習(xí)過程。如果最終目標設(shè)定得過高，學(xué)生可能會感到疲憊并出現(xiàn)學(xué)習(xí)倦怠，導(dǎo)致無法及時有效地實現(xiàn)既定目標，從而影響學(xué)習(xí)積極性。相反，如果設(shè)定的目標過低，學(xué)習(xí)將受限于低階知識的范圍內(nèi)，無法實現(xiàn)創(chuàng)新思維和高階能力的培養(yǎng)。因此，必須有效結(jié)合二者，為學(xué)習(xí)設(shè)定一個最近發(fā)展區(qū)和最易實現(xiàn)區(qū)，以幫助學(xué)生在合適的學(xué)習(xí)范圍內(nèi)取得進展，并促使其發(fā)展創(chuàng)新思維和高階能力。

即時項目的迭代過程也是學(xué)生思維轉(zhuǎn)變的過程。學(xué)生在即時項目中可以全程觀察到其他同學(xué)的思維活動結(jié)果，這種直觀比對十分有利于學(xué)生思維活動的進步。類似同伴教學(xué)，學(xué)生間的同頻共振能夠激發(fā)學(xué)生的認同調(diào)節(jié)動機，實現(xiàn)從“跟隨制造型”向“自主引領(lǐng)型”轉(zhuǎn)變，從“被動學(xué)習(xí)型”向“主動學(xué)習(xí)型”轉(zhuǎn)變，從“低階思維”向“高階思維”轉(zhuǎn)變。

3 實施實例和效果

以C語言程序設(shè)計為例介紹雙翻轉(zhuǎn)課堂的具體實施。在學(xué)生通過傳統(tǒng)課堂和上機實驗獲得一定的語法知識并對程序設(shè)計題類型了解后，即可展開雙翻轉(zhuǎn)課堂。以“簡易計算器”項目為案例，將學(xué)生現(xiàn)場分組，采用多輪方式進行項目迭代。每輪中，每個小組按隨機抽簽順序逐一為計算器基礎(chǔ)項目增加一個設(shè)計點，確保所有設(shè)計點互不重復(fù)。每個設(shè)計點需包含相應(yīng)的語法知識、解決方案、相關(guān)示例或練習(xí)等內(nèi)容。小組內(nèi)隨機選取一名學(xué)生在講臺上進行展示或講解。翻轉(zhuǎn)課堂的時長可根據(jù)學(xué)生狀態(tài)進行靈活調(diào)整。通過此方法，作者成功在百余名學(xué)生的課堂中實施了一次雙翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。

通過對學(xué)生提出的設(shè)計點所涉及的知識點數(shù)量進行統(tǒng)計分析，得到了如表1所示的結(jié)果。從表中可以觀察到，課程包含的各類知識點均有相應(yīng)設(shè)計，表明本次翻轉(zhuǎn)課堂的主要學(xué)習(xí)目標——知識重構(gòu)在知識點分布上得到體現(xiàn)。不同知識點之間的分布差異反映了教學(xué)活動以學(xué)生為核心，以學(xué)生認可度為推動力，以學(xué)生接受度為指導(dǎo)的內(nèi)核。特別是“輸入輸出”類知識點吸引了大多數(shù)學(xué)生的關(guān)注，這是因為程序設(shè)計的基本流程涉及輸入-處理-輸出，其中輸入和輸出占據(jù)關(guān)鍵地位。本課程教學(xué)內(nèi)容之一是強調(diào)項目、任務(wù)或練習(xí)的整體性完成，因此，輸入輸出類知識點的變化對學(xué)生有效完成項目的影響尤為顯著，尤其對于那些缺乏程序設(shè)計基礎(chǔ)的學(xué)生而言。此外，學(xué)生對這類具有直觀視覺感受的知識點更易記憶。在表1中，“數(shù)據(jù)與運算”以及“算法及其它”兩類知識點排名第二，這是因為這些知識點旨在培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。對于缺乏程序設(shè)計經(jīng)驗的學(xué)生來說，計算思維的培養(yǎng)和強化具有一定難度，因此留下了深刻印象。其余知識點的分布相對均衡，表明學(xué)生對各知識點的掌握程度差異較為平衡，同時反映了學(xué)生在不同知識點上的學(xué)習(xí)能力差異相對均衡。

在小組內(nèi)部，活動要求每位同學(xué)均需承擔(dān)相應(yīng)的分工和職責(zé)，按比例進行人數(shù)分配，如表2所示。這樣的安排能夠讓每位學(xué)生深度參與此項活動。經(jīng)實踐，活動中的學(xué)生都能自主完成任務(wù)，從而實現(xiàn)高階思考能力的訓(xùn)練。

本次課堂后，通過問卷調(diào)查了解學(xué)生對此次教學(xué)活動的滿意程度，得到結(jié)果如圖1所示。在問卷中，分別從課堂活動的創(chuàng)新度、課堂活動的滿意度、知識鞏固程度和自主設(shè)計題目意愿4個角度進行調(diào)查，結(jié)果表明學(xué)生的滿意程度較好。

4 結(jié)論

雙翻轉(zhuǎn)課堂能夠促進學(xué)生的高階思維鍛煉，對知識整合的幫助也是十分有效的。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種以學(xué)生為主的教學(xué)模式，已經(jīng)受到全世界大學(xué)教師的認可。但對于不同專業(yè)的學(xué)生，不同知識背景的學(xué)生，不同思維能力的學(xué)生，需要更加多樣、多元的教學(xué)內(nèi)容來支撐，尤其是適用于課堂開展討論的項目。用項目提升學(xué)生對新形勢、新環(huán)境、新領(lǐng)域的快速適應(yīng)能力，促進低階思維學(xué)生向高階的轉(zhuǎn)變。翻轉(zhuǎn)項目的設(shè)計就是一次以學(xué)生為主線的項目類型創(chuàng)新嘗試。在未來教學(xué)過程中，我們需要更加關(guān)注教學(xué)過程中的細節(jié)問題，尋求更加適合學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容。