翻轉課堂教學個性化改進方法及其實證研究

鮑宇 李希妍 趙玉鈞 張愛娟 張艷群

[摘? ?要] 翻轉課堂的本土化過程并不是一帆風順的。文章從資源構建、課堂教學和評價方式上，利用結構方程模型，與美國教學實施情況對比，發現翻轉課堂的教學效果與教師時間分配、課堂組織、資源制作能力、學生主動性和評價方法具有密切相關性，表現為：（1）教師指導時間合理分配，能有效提高教學效果;（2）學生的課堂參與度與教學效果正相關。據此，基于前期研究的信息化工具，跟蹤和記錄學生個體的學習過程，利用學生個性化數據，輔助教師掌握學生個體狀況;基于Pearson相關性進行分析，驗證了對教師時間分配和學生參與課堂的教學方法優化可以提高教學效果。另外，結果顯示，創新能力與教學效果存在間接的相關性，需要提高學習知識的深度來促進創新性培養。

[關鍵詞] 翻轉課堂; 教學比較模型; 個性化跟蹤; 教師指導時間; SPSS

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

一、引? ?言

“翻轉課堂”（Flipped Classroom）是一種通過網絡的學習手段，讓學生課下以視頻等其他媒介形式進行自學，將課堂講解時間由實驗和課內討論等活動代替，達到充分利用課堂教學，完成疑難解答或創新引導教學目標的方法[1-2]。2000年，該模式由Lage等人在美國邁阿密大學教授“經濟學入門”時使用[3]，2012年，Flipped Learning Network（FLN）的成立預示著這種模式具有提升教學質量的優勢[4]。國內翻轉課堂的實踐開始于2011 年重慶市江津聚奎中學對適合該校的翻轉課堂基本模式的探討[5]。

在舊有模式中，“課前預習—課堂學習—課后復習”的學習流程占據著重要地位。翻轉課堂通過在線視頻的方式，將預習階段的學習進行了強化，使學生可以更好地進行自學，促使課堂學習更有針對性，讓個性化的一對一學習得以實施。但是，翻轉課堂教學模式引入國內高校后，“形似而神不似”[6-7]或是“效果不顯”[8]是其本土化過程中所面臨的問題。因此，其教學模式的改進和效果評估開始被注重。何琳潔在比較實驗研究中發現，該模式對中等生影響最大[9]。夏慶利則在教學效果評估中發現對于學習困難群體關注成為難點[10]。張萍總結了當代翻轉課堂中應有教育理念、課程設計、學生參與、課程評價和信息技術五個要素[11]。這些研究表明，對學生的關注度和學生的參與度是解決上述問題的一個重要思路。

因此，本文對翻轉教學使用的視頻、自學過程、課堂個性和評價反饋、教學理念和方法上與國外主要翻轉課堂網站和課程進行差異比較評價，分析我國在引入和采用該模式時，需要關注哪些要素表現形式。著眼于國內環境，嘗試利用計算機輔助手段[12]對翻轉課堂模式進行改進，讓其更好地為我國教育服務。

研究設計分為兩階段：第一階段，利用收集的數據進行探索性因子分析，分析體現翻轉課堂教學的教學方法效果指標變量間的相互關系和影響，找出影響教學效果的主要因素;第二階段，根據因子分析的結果對教學方法加以改進，利用實際教學中的數據檢驗模型結果的泛化能力，驗證教學方法改進策略的正確性。

二、中美翻轉課堂教學模式的比較模型

（一）教學效果評估的概念模型構建

翻轉課堂模式的教學方法，最終體現為教學效果不同。教學效果是由教學資源、評測手段、教師和學生主體等多維度因素共同作用的結果。將其中可被外界直接觀測的學習評測作為教學效果評估模型的外因潛變量，其他因素作為內生潛變量，構建教學效果評估的概念模型，如圖1所示，從而反映教學方法的不足，尋找彌補中美教學效果差異的方法。

模型中的教師和學生兩個主體通過教學資源和評測考核聯系在一起。教師能力和教學方法差異會導致教學資源和評測考核的設計不同，形成對學生的不同影響，造成了最終教學效果的差異;而教學過程和學生評測又會促進教師能力和教學方法的提升。模型中四個主體互相影響，同時作用于教學效果。運用該模型可以為教學效果差異分析提供有價值的結果。

研究數據獲取主要利用調查研究法中的問卷調查方式?；趦蓢虒W方法中影響教學效果的可觀測指標，針對收集的網絡資源設計問卷，利用問卷獲取不同指標的數據信息，其中四分之一數據作為信效度評估。受評估材料獲取方法的限制，教學資源數據以計算機專業3門課程為主，以體現資源制作的最新趨勢。美國教學資源是從Facebook和斯坦福大學、加州大學伯克利分校等5個知名高校中獲取了8門課程教學資源;中國教學資源是從MOOC中國、清華大學、上海交通大學、南京大學等高校所提供的網絡計算機課程獲取，共計收集37套教學視頻、PPT、作業等教學資源。教學資源評估是從同濟大學、東南大學、中國礦業大學、寧波大學和江蘇師范大學外研教師中進行，發出問卷119份，回收完整有效問卷42份。評估問卷第一部分包含：職稱、學歷、專業、所屬地區、評估資源鏈接打開效果和是否使用翻轉課堂教學6個問題，第二部分為對應教學資源評價（11項）和課堂教學反饋（6項）的問題。跟蹤獲取本科學生學習評價數據共計573人，其中247人提供了反饋數據，包含了表1中的學生反饋問題評測。調研時間為2017年3月到2019年5月。

課程教學效果的評價前提假設如下：

H1：教師有效分配指導時間與教學效果正相關;

H2：學生的課堂參與度與教學效果正相關;

H3：學生創新能力與教學效果正相關。

評測結果的量化指標為1～4級，表示很好或很難，好或難，一般，不好或容易。

（二）構建教學效果評估模型的差異指標

模型潛變量需要外顯指標進行量化。因此，對教學資源、課堂教學、課后作業和教學評價，以及學生反饋中的顯化指標建立觀測變量，見表1。

翻轉課堂的教學資源包括課前視頻、課件、研究導引素材、在線交流平臺、在線測試等。綜合教學資源運行環境，設定教學資源的外顯指標為11項：（S1）視頻體現;（S2）示例理解;（S3）設問啟發;（S4）視頻互動;（S5）資源完整;（S6）練習質量;（S7）深入素材;（S8）交流平臺;（S9）資源獲取;（S10）新穎性;（S11）硬件。

在翻轉教學中，課堂是質疑問難的場所，是學生通過交流進行知識內化的階段。根據外研教師問卷和網頁評估提取了六個可觀測指標：（T1）資源的制作;（T2）課堂指導;（T3）組織能力;（T4）吸引力;（T5）現實問題;（T6）啟發性。

評價是翻轉課堂的核心要素，利用評價來評估教學效果。對學生學習的評價是一個綜合過程，是一個貫穿于教學和學習全過程的、面向多維角度的評估過程?？紤]到教學效果反映在學生不同能力上，根據考核本身和能力考核的目標，設定八個觀測指標：（K1）考核多樣;（K2）評價公平性;（K3）綜合能力;（K4）知識深度;（K5）動手能力;（K6）合作能力;（K7）解決問題;（K8）考核反饋。

學生主體是效果反映的最終實體，除評測考核外，學生的參與也體現了其對知識的理解程度。因此，根據學生對學習的反映，設定六個觀測指標：（C1）資源利用;（C2）課堂參與度;（C3）評測完成度;（C4）指導時間;（C5）問題深入;（C6）知識運用。

使用IXC表示中國的數據情況，使用IXU表示美國的數據情況，X表示上述31項可測指標。利用公式（IXC-IXU）/IXC表示差異。

（三）模型評估與修正

使用主成分分析法抽取表1的主體指標，盡可能地讓主要差異體現在指標上。運用SPSS中主成分分析法抽取有效因子，選取特征值大于1的因子。然后，利用探索性因子分析法[13]，結合潛變量組合信度和累計貢獻率分析信效度。發現一個等于0.63的指標因子，因此，使用AMOS軟件來對模型因素中的理論效度（Validity）進行測量，采用極大似然估計方法來估計，隨機選取1/4的數據進行評估模型，刪除因子負荷不足0.75的指標，對誤差值建立如圖2所示的共變關系，（1）T1—S2（2）C2—S4（3）C4—K6（4）C5—K5，獲得如圖2所示的修正模型路徑參數。其中卡方值為50.71，自由度為40。

研究采用因子負荷、組合信度和平均方差提取量作為信效度檢驗標準，該數值越大，表示指標反映模型共同因素的潛在特征越好[14]。假設標準因子負荷和的平方為SD，誤差和為ED，則信度計算用SD/（SD+ED）作為標準。模型檢驗中，絕對適配指標和增值適配指標達到了適配標準。在自由度為40時，適配度卡方值為50.71，顯著性為0.131，大于0.05，說明模型較為契合。其中H1對應（C4因子負荷0.812，組合信度0.901，平均方差0.721）和H2對應（C2因子負荷0.847，組合信度0.901，平均方差0.721）被接受，H3對應（K7未達到標準值，因子負荷小）被拒絕。

（四）結果分析

上述修正模型中，分析指標間關聯影響，因子負荷在0.61～0.9之間，符合適配要求。根據差異公式，集合分項對比兩國模型因子的評分方差，結合路徑檢驗結果，發現差異高于均值的幾個指標如下：

（1）較為突出的是C4教師指導平均時間。該項指標說明了指導時間影響教學效果較大。盡管我國教師也期望時刻關注學生，掌握學生的學習進度和狀態，但因學生人數較多，往往超出了教師個人能力和教學時間。

（2）其次是C2課堂參與。課堂是學生通過交流進行知識內化的階段，組織分組學習可以有效地提高初級問題的解決效率，對促進學生思想碰撞、向問題深處進行探究起到了積極作用。我國課堂組織較為傳統，造成學生課堂的自我評價相對較低，普遍認為自己在討論中的發言較少或幾乎沒有有價值的內容，這在文獻[6]中也得到證實。

（3）T1資源制作。雙方教學使用的硬件差距較小。但國外教師更善于制作教學資源，如在微課教學中的示例和理解上有明顯優勢。

（4）K2評價公平。利用資源學習，學生缺乏互動和監督，學生遇到的問題無法及時得到反饋，而且，部分學生直接通過網絡抄襲。

（5）C5問題深入。主動深入學習是學生主體要素，與K5一起反映出學生的主動學習能力。在反饋表中，沒有激勵措施情況下，學生主動性較弱。

（6）K1考核多樣。最終的標準測試所占的比例仍然較高，對學生學習過程的反映仍欠缺。學生反饋中體現能力考核不全面，完成任務的方法性能等沒有體現，評測題目的結果不能反映解決方案的思路。

上述分析的結果，不僅表明我國高校在教學上與美國的差異，也由此得到了在采用新教學模式下教學方法的改進方向。

三、基于個性化的教學方法改進

（一）翻轉課堂教學方法的個性化改進思路

根據上述模型，教師時間分配C4和學生的課堂參與度C2比資源利用C1更為重要，說明課堂要比自學更容易掌握學習內容。在教師平均指導時間不足的情況下，課堂有效組織和利用顯得尤為重要。因此，根據學生個性，將有限的時間加以合理分配是教學改進的一個方法。利用在線工具詢問學習中的困難，有助于改進C5，可以減少學生在自學過程中產生的挫敗感。K1，K2和T1中，分析學生使用學習平臺和學習交互過程，學生往往尋找適合自己的問題和同伴，也反映出學生對自我定位和個性公平評價的需求。因此，上述六個指標涉及的關鍵是如何針對學生個性進行教學方法和學習評價的實施。

結合建構主義倡導的“學習是獲取知識的過程，學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得”的理念[15]，教學方法改進應當注重當前各校教學背景下學生已有的知識構成，針對其個性予以彌補和提升，促使學生知識內化，才能有效地讓“教育適應學生”[16]。從構建知識獲取途徑上，教師是學習的輔導者，設計學習環境、資源，以滿足學生課上、課下學習的需求，需要根據學生個性針對性地提供幫助。進一步，在學生問題引導上，課堂教學過程中，促使甚至要求學生必須提出問題，可以充分使學生進入課堂評價，提升教師對學生的關注，促使學生拓展思路，容易形成頭腦風暴，并與現實緊密結合[17]。

為進一步獲得直觀的驗證結果，通過實際統計數據分析知識點的掌握情況。如圖4所示，表示13個知識點39個班級的掌握分布情況。在2016年度，38和39號班級，針對知識點3和7的掌握度較低，低于40%。在2017、2018年度，該部分訓練內容進行了強化，增加了題量和知識點分解，增加了實驗分析例程分析，通過在線QQ或微信答疑，促進學生對這兩個知識點的學習。結果顯示，所采用的措施提高了學生解決該類問題的能力，掌握度達70%以上。而且，在圖中，6號班級中由于創新能力學生較多，多于1/6，因此，該班級在解決問題思路上明顯高于其他班級。這也從另一方面表明在學生中通過高能力學生帶動其他同伴學習以實施“以點帶面”教學措施的可行性。

同年度數據比較。選取在2017年度同一門課程的兩位教師的教學效果進行對比。其中一位教師利用新模式教學，針對性地利用時間分配和課堂指導來進行分析性學習。另一位教師則是課堂授課，學生利用網絡平臺進行自我學習和評測。兩種方法的有效樣本數均取60，使用階段評測的均值，并對比較的知識點評測結果進行歸一化處理。二者比較分析的結果如圖5所示，顯示前者效果比講授后再進行網絡自我學習的效果要好。

五、結? ?語

翻轉課堂利用了更多的時間來兼顧每一個學生，但限于人數和資源，其實現方式需要從不同角度進行嘗試。本文利用因子分析方法，分析了我國與美國翻轉課堂的實施差異，根據分析結構，建立了輔助手段，發現學生能力差異，輔助教師兼顧學生個性，充分利用指導時間，使得在教學過程中更具針對性。通過實施的評價考核教學效果指標的統計結果pearson相關分析，表明該方法分析有效，提高了教學效果。

本文的平臺仍然處于嘗試階段，有些問題還未找到相應的跟蹤數據，致使部分評測效果不明顯。目前，該方法對中等能力（處于百分位40至80間）的學生學習促進效果較為明顯，但是對偏下水平（位于后百分之十）的學生學習促進效果達不到均值，后繼的工作將重點研究如何提升該部分學生的學習效果。

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