基于知識建構與交互學習的混合式教學模式研究與實踐

陳朝暉 王達詮

摘 要：本文依據建構主義的認知發展理論，探討了混合式教學模式的基本思想與要素，并結合結構力學混合式教學研究與實踐，建立了以自我知識建構為目的、交互學習為導向的混合式教學模式框架，從課程目標、教學內容與方法、教學過程設計與組織、教學資源建設及教學效果評價等各方面闡述了混合式教學設計的具體原則與方法，可供高校混合式教學

參考。

關鍵詞：在線開放課程；建構主義；交互學習；混合式教學；結構力學；布魯姆認知領域教育目標

當前，我國在線課程建設已從量的初步積累向質的提升過渡[1]。在線開放課程的出現和應用，如大規模在線開放課程（MOOC）、SPOC、資源共享課等，使“開放”“共享”的教育理念從教學資源走向了教學過程和學習過程。在線課程不僅提供了開放、共享的教學資源，更重要的是對傳統教學模式提出了挑戰甚至沖擊。因此，以學習者為中心的在線課程的應用、提升學習者個性化的教學需求、提高課程學習效果與質量成為繼擴充在線課程資源之后迫切需要加以研究，并通過教學實踐加以完善的

問題。

我國的傳統教學模式（也稱線下教學）主要以教師課堂講解為主，是以教師和課堂為中心的相對封閉模式，這一模式在保障教學內容的整體性、連貫性、系統性以及明確的指導性上發揮了極大效力，但由于主講教師通常面對中、大規模班級的學生，教學活動往往集中在較為基礎的知識點與技能上，極難實現教學的個性化設計，無法體現和激發學生的自主學習與研究能力。

以慕課為代表的在線開放課程，以其資源的開放性、知識的碎片性和分散性以及抽象概念的可視化、豐富的資源等，為學習者提供了靈活、自主、優質和免費的學習機會。然而，慕課的特點也可能阻礙慕課的應用發展，其分散性和自主性容易造成學習者的盲目性、缺乏體系與連貫，尤其對于自我規范能力、課程早期知識儲備、自主能力等不足的學生，慕課對于推進其深入學習的效果有限。研究表明，慕課越是自主、分散、開放，學生的學習潛力越是缺少結構性的支持與協調[2，3]。

針對上述傳統教學與線上教學的各自不足，本文從建構主義認知發展理論出發，闡述了混合式教學模式的基本思想與要素，結合結構力學混合式教學研究與實踐，探討建立以幫助學生實現自我知識建構為目的、交互學習為導向的混合式教學，包括課程目標、教學內容與方法、教學過程設計與組織、教學資源建設及教學效果評價方法等具體設計原則與實施方法。教學實踐成效顯示，混合式教學模式提升了學生自我學習、探究與知識綜合應用能力。

一、基于“知識建構”與“交互學習”的混合式教學設計

1.混合式教學模式的核心思想與要素

混合式教學是結合傳統封閉式課堂教學方式和E-Learning的線上開放式（如慕課、微課等在線課程）教學方式兩者優勢的教學模式[5]。從提高教學效率的角度看，在線課程可以代替傳統課堂，進行大批量基礎知識與技能傳授；而傳統的課堂教學（即線下教學）則可以轉而承擔輔導、交流、研討的個性化學習指導。混合式教學的課堂形式是經典課堂與翻轉課堂的結合，學習方式是傳授指導和研究討論的結合，學習習慣是整合學習與碎片學習的結合，交流方式是師生互動與生生互動的結合，學習環境是課堂學習與隨地學習的結合。

建構主義（constructivism）[5]的認知發展心理學認為，在初步了解和理解新知識之后，學習者還需要經歷知識建構（即新知識與原有知識經驗相互作用）及知識運用（即新知識與真實情境相互作用）的過程，才能真正掌握知識。而這樣的知識建構及知識運用過程是高度個性化的。因此，教學不是通過教師向學生單向傳遞知識就可以完成的，知識也不是通過教師傳授而得到的，需要學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助于其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的教學資料，通過意義建構的方式來獲取。

建構主義的認知發展規律為混合式教學模式提供了理論依據。因此，線上線下結合的混合式教學應圍繞學生的認知發展規律，其核心思想在于強調學生對知識的主動探索、主動發現、交互學習以及對所學知識意義的主動建構，從而實現學生對新舊知識的自我融合和知識體系的自我構筑。其教學過程的設計須具備四個基本要素：教學情境、協作共享、對話交流和意義建構，需要借助“深度交互”幫助學生實現知識建構。在混合式教學模式中，“交互學習”的設計、組織與實施是貫穿始終的要素。所謂深度交互，包括線上線下交互、師生交互和生生交互（即團隊研討學習），其效果的達成則依賴于明確的教學目標、系統的教學方案、合理的教學內容、精心設計的教學過程、豐富多樣的教學資源、客觀全面的學習效果評價以及經驗豐富的教學團隊。

2.課程目標設置

混合式教學目標設置，需要針對課程的具體特點加以確定，應在明確傳統課程教學目標的意義與不足的基礎上，強調對學生知識體系的自我建構。

以結構力學為例，它兼具理論基礎與工程應用的雙重特性，而傳統教學目的受課堂封閉式教學方法的限制，過于強調計算技能訓練，工程背景過于簡化，知識更新緩慢，面向工程應用的教學與個性化設計不足，與后續面向復雜工程問題的專業課程的深入聯系不足，缺乏對綜合應用與創新突破潛力的激發。為此，在傳統教學要求對知識點、基本理論與技能掌握的基礎上，我們調整和確立了結構力學混合式教學的目標[6]：

（1）要求學生將結構力學與先修材料力

學、建筑材料以及同期的鋼筋混凝土結構、鋼結構等專業課程相關知識的自我綜合，強調線索化、體系化的學習，而不是對散亂的知識點的記憶，培養學生對結構力學知識體系的自我建構能力。

（2）側重“知識—技能—能力—素質”的遞進式培養。

（3）強化力學模型、分析方法的工程背

景，培養與提升面向復雜工程問題的綜合分析與應用能力。

（4）培養學生“于工程中把握力學、從力學中認識工程”的自主學習與主動探究的能力。

（5）通過線上線下多種形式的交互學習，培養學生合作及表達的能力。

3.教學方案總體設計

混合式教學方案設計的重點及難點在于：（1）線上與線下交互的內容、環節、進程的設計；（2）傳統教授方法與自主學習方法的結合；（3）教師主講與交互研討的設計與組織；

（4）在線資源的建設與應用；（5）混合式教學特有的學生多環節、多形態的成效的客觀全面評價。

從布魯姆認知領域六層次教育目標[7]來看，應用結構力學慕課的線上自學可作為傳統線下教學的補充，對記憶（remember）、理解（understand）和應用（apply）三個中低層次的學習目標可起到輔助強化的作用，但完全缺乏指導的線上自學，對絕大多數學習者而言，卻難以達成對其中高層次的分析（analyze）、評價（evaluate）和創造（create）等能力的培養。

研究表明，學習者個體信息的加工與群體協同學習的交互，可以有效促進學習者自我知識體系的建構。這種交互學習存在三個層次。第一層次是學習者在學習之初，獲得與學習平臺、學習媒介、學習環境等的交互，是最基本、最淺層次的交互學習。第二層次是實現與學習資源、同伴、教師等之間的交互，這個層次的交互是幫助學習者融入學習共同體的過程，刺激學習者對知識的再加工、再組織。第三層次是學習者實現個體內部認知結構中原有知識與新知識的交互過程。這一層次交互的實現才是學習者真正完成“學習”的過程。三個層次的交互逐步深入，由最初的以學習者接近被動的“聽”和“看”，通過群體交互，實現對新舊知識的再組織和再加工，最終實現知識構建[9]。

交互學習的意義在于，首先可以促使知識增值。學生通過交互，分享彼此的思考、經驗和知識，豐富學習內容，獲得新的發現。學習過程因此成為課程內容持續生成與轉化、課程意義不斷建構與提升的過程。其次，可以活躍學生思維。學習中的交往和互動有助于激發靈感，增強思維的靈活性和廣闊性。

因此，我們制定了結構力學混合式教學方案的總體原則：由交互實現建構，“線上傳授知識”與“線下研討交互”相互配合、互為補充。針對知識技能的難易與復雜程度差異，我們采用遞階的混合式教學方案，具體表現為：（1）基本概念、基本原理和基本方法采用傳統課堂授課與慕課線上預習、復習相結合的方法。發揮教師授課的條理性、準確性、演示性、嚴密性以及梳理復雜知識關聯的邏輯性，有指導性地布置線上相關視頻與資源的學習，以實現基本知識的高效教學。（2）對相對簡單的基本概念和理論方法、計算技能的大量重復性訓練，由觀看線上例題視頻，完成線下線上的習題與測試、助教線上線下輔導實現。（3）對知識技能的綜合分析能力、面向復雜工程問題的分析能力等的培養，通過組織交互研討來達成。在這個交互式建構教學方案中，結構力學慕課既是傳統教學的補充，又是研討教學提供工程案例資源。

4.線上教學資源

線上教學資源需要針對課程具體內容、特點和教學目標，除必需的知識點授課視頻外，為實現對線下教學的補充，應包含習題與測試題庫、供學生研討的案例以及線上交流平臺等。以本教學團隊主建的結構力學MOOC為例，從課程的基礎性、工程性與應用性相綜合的特點以及知識建構、交互學習的教學目標出發，確立了“教學—科研—工程”相互融合的在線資源建設方針，圍繞涵蓋全部知識點的授課視頻以及相應講義，設置了對課程進行總體介紹的“開篇導學”、國內知名學者專家結合相關研究結構力學的重要性的“專家談結構力學”、為提高學習者興趣并拓展綜合應用素質的“工程知識案例庫”、便于自練自測的“習題試題庫”以及在線論壇等，充分發揮了網絡技術的可視化、可動態更新性以及交互性。

5.教學內容和學時分配

為了實現交互學習和學生自我知識建構，我們將傳統由教師主講的內容分解為線下授課—線上學習—交互研討等幾個部分，并對教師授課、學生自學、自我練習與自測、不同層次和形式的交互學習等教學過程整體設計。

以結構力學為例，各章的基本教學內容、活動及其時間分配為：傳統授課（50%）、隨堂研討（5%）、線上自學（25%）、線上研討（5%）、線上線下練習與自測（10%）、線下集中研討（5%）。其中，傳統授課側重基本概念、方法和典型算例示范，工程背景明確、可視性強、側重應用的內容則采用線上自學，線上自測分階段進行，便于學生及時檢驗基本技能掌握程度。線下集中研討也分階段設置，強調綜合性、復雜性，側重對學生中高層次能力的培養以及新舊知識的融合。

6.交互研討設計與組織

交互學習有三種方式：集中授課期間的隨堂研討（教師提問、師生交互為主，問題主要針對具體概念、方法等，短小明確），線上研討（師—生、生—生在線交互，學生提問為主，多樣，分散），任務導向的集中研討（教師設計任務，準備周期與討論時間較長，小組合作準備，課堂集中研討，問題的綜合性、復雜性、難度均較高，研討要求深入）。

以知識建構為目的的交互式教學中，教師不僅需要設計問題，還需要營造討論環境、引導并組織討論。教師的組織引導作用決定了交互能否真正實現并深入，以及學生能否真正體會并學習知識的自我建構。首先，教師應通過隨堂提問與在線的師生交互，激發和培養合作學習的態度和意愿，示范與營造民主、平等、尊重的學習氛圍。其次，所設計的合作學習問題和任務，應進一步分解為有明確針對性和具體要求的若干小任務，使學生討論有的放矢。要充分發揮助教的協助作用，組織和引導學生開展合作學習和討論，有針對性地提供具體幫助。要避免合作學習過程中的話語霸權，盡可能擴大學生參與面，使合作成員的表達機會均。最后，教師要鼓勵學生發表獨立見解，積極肯定和贊揚合作學習的共同成果，善于把握和提煉合作學習的創造性觀點，并納入全體同學的知識架構。

7.學習成效評價

教學質量應是學習者建構知識體系與知識意義能力的函數，而不是學習者再現教師思維過程與方法的能力的函數。因此，基于知識建構與交互學習的混合式教學模式對學習效果的評價，必須覆蓋學生學習全過程以及多重能力與素質，除包括傳統教學評價中對概念、理論、方法、分析計算技能的掌握程度外，還應包括綜合分析、表達、主動思考與探究、研討、自學、合作與協助等能力。為此，我們制定了以下學習成效評價方案：作業10%、研討學習20%、線上學習與測試10%、期末筆試60%。其中作業包括線下作業與線上連續，線上學習與測試包括MOOC視頻與資源的自學完成度以及線上測試，這兩項與期末筆試均為客觀評價。對研討學習的評價則包括客觀與主觀評價，綜合反映了學生研討、分析、表達、合作等方面的能力與素質。對研討學習的評價由小組互評、教師助教評價以及組內工作表現評價等組成，力求全面反映學生能力與素質并使每一項評分都有依據。

二、教學效果調研與分析

教學效果包括顯性定量效果與非顯性的定性成效，而學習成績是教學效果最為顯性的定量指標。為此，我們選取了2014與2015兩個年級，對混合式教學前后的成績進行了對比。結果顯示，混合式教學普遍對學生中高層次能力的培養發揮了作用，但對基本能力和基礎較差的學生，由于其低層次能力尚未達到，這些學生在研討交互式學習中會遭遇到比傳統教學更大的困難，收獲更少。

對2015級全體學生的問卷調查，顯示了學生對混合式教學以及自我能力改進的主觀認識。從中可看到，在線資源對于輔助與督促學生自學起到了一定作用。與傳統封閉式課堂教學相比，77.88%學生更愿意接受“傳統教學與線上學習、研討交互任務結合”的混合式教學方法。學生最喜愛的前三類任務類型分別是“分析知識點間關聯，摸清其理論聯系的探究式任務”“解決已學知識中疑難問題的難點剖析式任務”和“綜合應用多知識點解決實際工程中力學問題的實用性任務”。學生最希望在任務中培養的能力依次是“掌握基本方法”“學會綜合應用”和“形成知識體系”。

三、結論與展望

與在線課程結合的混合式教學是目前國內教學方法和模式的研究發展趨勢。重慶大學結構力學教學團隊的混合式教學實踐表明，與傳統封閉式課堂教學相比，混合式教學在增強學生主動學習能力、興趣、綜合素質，以及培養學生的知識體系自我建構能力、合作與交流能力等多方面發揮了作用。

但也必須認識到，混合式教學應避免形式化和絕對化。交互研討不是目的，只是手段和方法。學生在能力方面的收獲與混合式教學的設計緊密相關，教學過程、研討內容與教學組織等必須從課程的實際特點和教學目標出發，并考慮學生的實際基礎與適應接受能力。否則，混合式教學容易流于表面的熱鬧與浮淺，學習成效反而可能降低。

參考文獻：

[1] 楊祥，袁駟，李曉明. 中國在線開放課程發展報告[M].北京：高等教育出版社，2017.

[2] J.Mackness，S.Mak&R.Williams.; （2010） The ideals and reality of participating in MOOC [OL]. http：//www.lancaster.ac.uk/fss/organisations/netlc/past/nlc2010/abstracts/Mackness.html （accessed 10 / 10 / 2013） .

[3] 陳吉榮.國外慕課研究最新發展述評[J].外語教學與研究，2016，48（1）：118-127.

[4] R. Huang， D. Ma & H. Zhang. Towards a design theory of blended learning curriculum[A]//International Conference on Hybrid Learning and Education[C]. Hong Kong， China， 2008： 66-78.

[5] David Jonassen et al. Constructivism and Computer Mediated Communication in Distance Education[J]. The American Journal of Distance Education， 1995，9（2）.

[6] 陳朝暉，李正良，等. 建筑力學教學模式與課程體系創新的研究與實踐[J]. 中國建設教育，2017（5）.

[7] 陳朝暉，黃超，等. 多維度引導與探究式建筑力學教學體系建設與實踐[A]//2016高校力學課程教學系列報告會會議論文集[C].北京：高等教育出版社.

[8] 李艷霞，司繼偉. 論布盧姆認知領域教育目標分類的修訂及其教育含義[J]. 文教資料，2006（36）.

[9] 趙麗. 在線課程開發：從資源“共享學習”到智慧“共生躍遷”[J].電化教育研究，2016（11）.

[基金項目：中國高等教育學會“十三五”高等教育科學研究重大攻關課題“互聯網+”課程—在線開放課程群建設的創新與實踐”（16ZG004-21）、教育部在線教育研究中心2017年度“結構力學混合式教學試點項目”、2017重慶市高等教育教學改革研究項目“互聯網+背景下高校在線課程建設與應用的研究”（17201）、2017重慶市高等教育教學改革重大項目“實踐和創新能力雙驅動的土木工程專業卓越人才培養模式探索”（171005）]

[責任編輯：夏魯惠]