混合教學模式下基于高階思維能力的“船舶輔機”教學支架設計

蔣德志 劉貴杰 謝迎春

摘? 要：隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的不斷普及，各種基于互聯(lián)網(wǎng)的教學模式不斷涌現(xiàn)。提升教學層次性，培養(yǎng)學生高級思維和解決復雜問題的能力成為當務之急，這對于推進我國從人口大國成為人才強國有著重要意義。本文首先介紹了高階學習和支架式教學的理論基礎以及基于高階思維能力的教學支架;其次對輪機工程專業(yè)學習者的已有水平和潛在水平進行了分析;最后根據(jù)建構主義學習理論，在最近發(fā)展區(qū)設計了混合教學模式下的嵌入式教學支架模型，主要包括課前、課中、課后三個階段。實踐證明，通過該教學支架，實施混合式教學，提高了學生學習本課程的自主性和探究性，促進了學生高階思維能力的發(fā)展，但是要想充分發(fā)揮教學支架的優(yōu)勢，還需要廣大教育工作者不斷總結經(jīng)驗，推陳出新。

關鍵詞：混合教學模式;高階思維能力;教學支架;船舶輔機

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2021）15-0111-05

當代大學生處于“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代，他們的思維方式、認知和行為習慣都已經(jīng)具備了數(shù)字化的社會生活和發(fā)散思維的特點 [1]。在學習風格上更傾向于探究性學習和非線性思考的協(xié)作學習 [2-3]。這樣的學習屬于深度學習，對于幫助學生抽象知識的構建以及提升高階思維能力，具有積極作用 [4]。2019年，教育部提出，提升高階性的基本原則之一就是培養(yǎng)學生的高級思維和解決復雜問題的能力 [5]。由此，教師角色應轉變?yōu)閷W生的指導者和幫助者 [6]，而不再僅僅是知識的傳遞者。教學活動應挖掘學生更深層次的高級思維認知能力 [7]。

目前，教學活動很多時候仍在進行知識講解、概念輸入以及習題練習，沒有給學生創(chuàng)造以學生為中心的高階思維學習環(huán)境。混合式教學克服了單純線上或單純線下教學的局限性，將原來相互獨立的線上、線下教學結合在一起，集中了線上學習與課堂教學各自的優(yōu)勢，充分發(fā)揮學生的主體地位，為學生的高階思維學習提供了有力的支撐，為實現(xiàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量方面的“變軌超車”提供了高階思維學習環(huán)境保障 [8]。

一、高階學習和支架式教學的理論基礎

（一）高階學習

1. 高階思維

修訂后的布魯姆分類法將記憶、理解和應用確定為較低的思維技能，分析、評估和創(chuàng)造是一種更高層次的思維技能 [9]。著名學者鐘志賢認為，高階思維是發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力，主要由問題求解、決策、批判性思維和創(chuàng)造性思維這些能力構成 [10]。

2. 高階學習

鐘志賢教授認為，高階學習是指在學習過程中運用高階思維進行建構的、主動的、合作的有意義學習 [10]。在教學過程中，教師運用探究、討論、案例教學、小組學習、角色扮演、模擬決策和問題求解等方法，激發(fā)學習者動機，提供教學支架以促進學習者的元認知和非策略性知識的建構，有意識地培養(yǎng)學習者高階思維能力。學習者應主動進行有意義的學習，關注思維過程，有意識地發(fā)展高階思維能力。

（二）支架式教學的理論基礎

支架式教學是一種以學習者為中心，以培養(yǎng)問題解決能力和自主學習能力為目標的教學模式，理論基礎是最近發(fā)展區(qū)理論和建構主義學習理論。該教學模式為學生提供適當?shù)闹Ъ埽寣W生通過這些支架逐漸發(fā)現(xiàn)和解決學習中的問題，提高問題解決能力，成長為一個獨立的學習者。

1. 最近發(fā)展區(qū)理論

最近發(fā)展區(qū)理論認為學生有兩種發(fā)展水平：一種是現(xiàn)有發(fā)展水平，指獨立活動時所能達到解決問題的水平;另一種是潛在發(fā)展水平，指個體在成人或比他成熟個體的幫助下所能達到的水平。兩者之間的區(qū)域就是最近發(fā)展區(qū)，如圖1所示。

教學要圍繞當前學習主題，根據(jù)要求在最近發(fā)展區(qū)建立教學支架（如圖2所示）。教師設計教學支架時，應注意以下幾點：①難度要恰當。難度不是越大越好，應做到恰當。學生必須經(jīng)過努力才能達成學習目標;②支架要適量。教學支架的數(shù)量要適量，并非多多益善;③支架要動態(tài)。學習支架要不斷變化，促進學習者不斷向更高層次的思維轉化;④支架引導性。支架的設計具有一定的引導性，學習者通過支架進行學習后，能逐漸達成目標。

2. 建構主義學習理論

建構主義理論的核心是以學生為中心，強調(diào)學生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和主動建構。教學不僅是知識的傳遞，而且是知識的處理和轉換。教師和學生、學生與學生之間，要針對某些問題進行探索，并在探索的過程中相互交流和質(zhì)疑 [11]。探究學習、支架式教學、情境教學、合作學習都是建構主義理論的具體應用。

二、基于高階思維能力的教學支架

《教育傳播與技術研究手冊（第四版）》的作者將教學支架形態(tài)分為一對一支架、同伴支架以及基于計算機的支架。一對一支架對教師專業(yè)水平要求比較高。同伴支架強調(diào)通過交流討論、協(xié)作學習實現(xiàn)促進和提高，要求學習者之間存在差異。基于計算機的支架常與一對一支架結合使用，兩者融合后的教學支架分為與具體情境相關的嵌入式支架和不針對具體內(nèi)容的通用支架。嵌入式支架是根據(jù)具體的課程內(nèi)容定制的;通用支架則應用于不同學科的不同學習單元。

教育部提出要積極引導學生進行探究式學習與個性化學習 [12]，構建線上線下相結合的教學模式，推動形成“互聯(lián)網(wǎng)+高等教育”新形態(tài) [13]。這就對教師的信息化教學和教學模式提出了更高要求，結合教學支架各自的特點，對于一門具體課程來講，嵌入式支架的設計最為恰當，并且嵌入式支架能夠激發(fā)學習者創(chuàng)造能力、邏輯歸納能力、演繹推理能力、分析比較能力。因此，嵌入式支架有助于學習者高階思維能力的發(fā)展 [14]。

三、混合教學模式下船舶輔機教學支架設計

根據(jù)最近發(fā)展區(qū)理論，首先對學習者現(xiàn)有發(fā)展區(qū)的已有水平（即已有的相關知識概念）進行分析，其次對學習者潛在發(fā)展區(qū)要達到的潛在水平（即要達到的學習目標）進行分析，最后在最近發(fā)展區(qū)建立嵌入式教學支架。在設計教學支架時，建立難度適中、數(shù)量恰當、形式多樣并能體現(xiàn)動態(tài)和引導特征的嵌入式教學支架。

（一）學習者已有水平分析

在專業(yè)知識層面上，授課對象具有相近的專業(yè)知識起點。在學習本課程之前，授課對象已經(jīng)學習過相關的專業(yè)基礎知識，例如工程熱力學、傳熱學、流體力學、機械原理、機械設計等知識，為船舶輔機課程的學習打下了良好基礎。授課對象在此之前都未接受過船舶輔機課程的學習，在專業(yè)知識層面可以視為零起點，他們在本課程前后產(chǎn)生的知識變化在較大程度上視為本課程產(chǎn)生的影響。來自其他諸如身體、心理的成長及所處學習環(huán)境的改變對船舶輔機知識變化所產(chǎn)生的影響處于從屬地位。

在專業(yè)技能層面上，授課對象具有相近的專業(yè)技能起點。所有授課對象經(jīng)過兩年的大學學習，已具有扎實的數(shù)學、物理和力學等自然科學基礎，具備分析、邏輯推理和實驗技能。授課對象在此之前都未接受過船舶輔機課程的學習，在輔機專業(yè)技能層面可以視為零起點。

在思維層面上，授課對象具有相近的思維能力起點。研究表明抽象思維能力的發(fā)展是影響學生高階思維能力的重要因素。授課對象經(jīng)過兩年的大學學習，在分析問題、評價事物、創(chuàng)造力方面有了一定的基礎，抽象邏輯能力也較強。

在行為層面上，授課對象的行為具有多樣性。盡管授課對象的知識起點、技能起點都較為相近，并且思維能力的發(fā)展也可視為處于同一階段，由于個體間的性格差異，每個教學對象的學習行為具有多樣性。研究表明，授課對象的學習風格對其學習行為具有顯著影響。

（二）學習者潛在水平分析

根據(jù)最近發(fā)展區(qū)理論，學習者的潛在水平就是要達到的學習目標。對于船舶輔機課程來講，課程內(nèi)容涉及機械、流體力學、工程熱力學及傳熱學等。在學習本課程后，學習者要達到以下知識和能力：

1. 掌握船用泵、空氣壓縮機、甲板機械、船舶制冷、船舶空調(diào)、船舶輔鍋爐、海水淡化裝置等設備的結構、工作原理、性能參數(shù)等理論知識，能根據(jù)設備的工作程序和要求，了解其他學科的相關知識。

2. 運用已學知識解釋、分析、解決船舶輔機常見故障，具有問題解決能力、實踐創(chuàng)新能力。

3. 能夠條理清晰地表述自己的觀點，具有協(xié)作意識、決策能力與批判思維。

4. 具有自主學習與終身學習的意識與能力，具備全球化視野、社會責任感和使命感。

（三）混合教學模式下嵌入式教學支架設計

混合教學模式并不是一種全新的教學理論，它是對已有教學理論的應用，該模式的“教”和“學”都進行了擴展，不一定都要在同一的時間同一地點發(fā)生。教學過程也不再僅僅局限于課堂教學這一個地點和環(huán)節(jié)，而是圍繞課前、課中和課后三個階段進行，整個過程既要發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控的主導作用，又要充分體現(xiàn)學生作為學習過程主體的主動性，充分利用線上學習和課堂教學各自的優(yōu)勢來提高學習效果。

在借鑒翻轉課堂教學模式 [15-16]的基礎上，本文基于高階思維能力，進行了混合教學模式下嵌入式教學支架設計，模型如圖3所示。

1. 課前設計

船舶輔機BB平臺學習資源包括課程基本信息、在線學習資源、討論板、課后作業(yè)、拓展知識和電子教材等幾部分。混合式教學模式中，教學支架課前部分的設計主要有學習任務、圖片動畫、課件視頻和課前測試四部分。通過BB平臺提供教學視頻、PPT課件、圖片、動畫及文字材料等學習資源。這些資料能夠激發(fā)學習者自主學習的積極性，在學習者的問題求解能力、決策力等方面起到了支架的作用。學習任務包括兩部分：一是提供課程和教學的相關信息，如工作原理、典型結構的教學目標、重難點以及學習方法等;二是學習者利用BB平臺上的相關資源開展自主學習，完成教師布置的課前測試，并將課前線上學習過程中遇到的問題反饋至BB學習平臺，形成課前學習反饋。教師層面，根據(jù)教學目標和重難點，設計相應的課前測試并發(fā)布至BB平臺。線上學習期間，教師則利用BB平臺提供的討論區(qū)或QQ群、微信群等網(wǎng)絡交流工具，與學習者進行交流與反饋，跟蹤學習者的自主學習狀況，了解學生遇到的困惑，便于教師在課堂教學過程中進行有針對性的解答和指導 [17]。

2. 課中設計

教學支架課中部分的設計主要有確定難點、疑惑問題、故障案例和成果交流四部分。教師根據(jù)學生自主學習過程中存在的共性問題以及容易誤解的概念，確定難點及疑惑問題，有針對性地講解，總的思路是由結構到原理、由簡單到復雜。在此基礎之上，教師可設計故障案例讓學生先獨立探索，再以小組的形式進行討論，培養(yǎng)學生獨立思考、遷移應用、創(chuàng)新合作等高階思維能力。對于討論的最終成果，以小組的形式進行交流匯報，教師對學生的結論予以反饋和評價。

學習評價是課堂小組學習的重要一環(huán)。通過評價可以引導學生進行反思，促進學生的深度學習，有利于培養(yǎng)學生的知識認知能力和批判思維能力，促進學習者批判、評價、創(chuàng)造等高階思維的形成和提高。課堂評價由自我評價、教師評價和同學互評實現(xiàn)。

在混合式教學中，課堂教學是很關鍵的環(huán)節(jié)。教師要不斷優(yōu)化更新網(wǎng)絡學習資源，通過課堂教學鞏固教學重點、難點和疑惑點，賦予學生個性化、有深度的學習討論，幫助學生建立起完整的知識體系和認知結構 [18]。

3. 課后設計

教學支架課后部分的設計主要有拓展資料和課后作業(yè)兩部分。拓展資料能夠培養(yǎng)學習者自主學習與探究學習的意識與能力。課后作業(yè)是引導學生繼續(xù)學習的一種手段，引導學生在沒有教師監(jiān)督的情況下，查漏補缺、拓展知識，開展研究性學習。教師根據(jù)教學內(nèi)容和課堂學習情況布置課后作業(yè)，學生對學習內(nèi)容的困惑之處可與老師、同學交流，教師也可對學生進行個別輔導，學生獨立完成作業(yè)并提交至BB學習平臺，教師將其作為學習評價的重要組成部分。

四、結論

培養(yǎng)學生的自主學習意識與能力，尤其是培養(yǎng)學生高級思維和解決復雜問題的能力，對于推進我國從人口大國成為人才強國有著重要意義。如何優(yōu)化學習資源與學習方式促進高階學習，是當前教育教學改革的重要研究課題。本文基于最近發(fā)展區(qū)理論和建構主義學習理論等支架式教學理論基礎，進行了混合教學模式下船舶輔機教學支架的設計，設計圍繞課前、課中和課后三個階段進行，體現(xiàn)以學生為中心的理念，培養(yǎng)學生的自主學習、協(xié)作溝通以及解決工程領域的復雜工程問題的能力，改變傳統(tǒng)教學中教師、教材、學生三點一線的格局。

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（責任編輯：淳潔）