翻转课堂教学模式在数学教学中的应用

吴华 孙丽梅

【摘 要】以布鲁姆教育目标分类学理论为基础，将翻转课堂教学模式分为记忆领会、应用分析和综合评价三个阶段。本文尝试将所构建的翻转课堂教学模型用于数学教学中，并以《对数函数与指数函数的关系》之反函数概念的教学设计为例分析说明，以期为我国数学教学改革提供借鉴。

【关键词】翻转课堂；教学模式；数学教学；反函数概念

【中图分类号】G424 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2014）01-0057-04

引 言

信息技术与学科课程整合伴随着教学新理念、新技术的不断涌现而日渐深入，同时也引领了教学模式的不断创新。近年来，在美国兴起的翻转课堂教学模式被加拿大的《环球邮报》评为2011年影响课堂教学的重大技术变革，为教与学的研究与发展提供了新的思路与方法[1]。翻转课堂教学模式（Flipped Classroom Mode或Inverted Classroom Mode）简称FCM，也被称为“反转”课堂或“颠倒”课堂教学模式。在信息技术的支持下，翻转课堂教学模式以教师录制的微视频为载体，对课上知识传授和课下知识内化过程进行了颠倒安排，学生成为自定步调的学习者，切实体现了以学生为中心的教学结构，其教学模式或将引发全世界教学改革的高潮。

翻转课堂教学模式概述

翻转课堂教学模式起源于美国林地公园高中。该校两名化学教师Jon Bergmann和Aaron Sams观察学生真正需要教师帮助时是在他们做功课遇到问题被卡住的时候，而知识的传授可通过课下学生的自学完成[2]。因此，两位教师逐渐构建了借助于信息技术手段，将课堂教学中的知识传授与知识内化过程颠倒过来的翻转课堂教学模式。

目前，翻转课堂教学模式在美国受到很多学校的欢迎。2011年，Salman Khan基于网络视频课程的开发将学习资源与学校学习结合起来创办了可汗学院，打造出新兴的全球性的世界课堂的概念，使翻转课堂教学模式成为全球教育界关注的教学模式。翻转课堂教学模式同时也吸引了来自国内教育界同仁的高度关注，成为教育教学实践中的一面旗帜。本文通过对翻转课堂教学模式的研究，基于布鲁姆教学目标分类理论构建出翻转课堂教学模型，并尝试将翻转课堂教学模式应用于数学教学设计中，为创新我国数学教学模式提供一些借鉴。

（一）翻转课堂教学模式的理论基础

翻转课堂教学模式以掌握学习理论为理论基础。掌握学习理论由美国教育家本杰明·布鲁姆（Benjamin Bloom）提出，认为学习者在被给予充足的时间及适当的学习条件下，都能够掌握学习内容并取得良好的成绩。掌握学习理论以目标教学为核心，以反馈矫正为手段，以掌握学习为目的[3]。翻转课堂教学模式正好为掌握学习理论的实现搭建桥梁。作为传递知识的载体，教学视频为学生自主学习提供了最佳教学，学生可以在课下充足的时间里按自己的节奏学习课程内容，当完成课时或单元的学习后，学生可采取自测练习或在线评估方式检验自己已学到的内容，针对未掌握的内容进行矫正性学习，弥补知识缺漏，达到掌握学习的目的。因此，以掌握学习理论为基础的翻转课堂教学模式成为个性化教学的有益实践。以建构主义理论为基础的翻转课堂教学模式，是在教师的促进指导下，通过学生独立探究或小组协作研讨，自主发现问题、寻求解答、获得结论的认知建构过程，深刻反映了以问题为中心、以学生为主体的教学理念。

（二）翻转课堂教学模式的要素

图1 翻转课堂教学模式五要素

如图1，翻转课堂教学模式由教师、学生、信息技术、课程内容和多维环境五个要素组成。图1中展现了这五要素在教学过程中的关系及其作用，即翻转课堂教学模式以学生为中心，把学生的学习活动作为主线，在教师的指导下，学生运用信息技术自主学习课程内容，教师与学生在多维环境中形成双边互动过程。

（三）翻转课堂教学模式的一般特征

翻转课堂教学模式颠覆了传统课堂教学模式，作为一种新型的教学模式，其特征如下。

1. 教学流程的重构

翻转课堂教学模式中，学生通过课下自主学习课程内容完成知识的传递，从而替代了课堂教学中教师的讲授过程。而原来学生课下做作业的活动转移到了课上，通过生生及师生间的协作探究及深度交流共同完成知识的内化过程，彻底颠覆了传统教学“课堂学习+课后作业”的流程。

2. 教学组织形式的变革

翻转课堂教学模式改革了传统教学模式中班级授课的组织形式，教师基于问题为学生创建自主探索和协作化学习环境，并根据不同学生的需求提供个性化教学，尽可能挖掘每一位学生的内在潜能，促进学生的个性发展，从而达到教学的最终目的。

3. 师生角色的转变

翻转课堂教学模式使教师从传统教学中知识的传授者和课堂的管理者转变为学生学习的指导者和促进者，成为与学生互动交流的伙伴；与此同时，教师因材施教使学生在个性化的学习环境中由被动接受知识的 “观众”成为了学习活动中的主动探索者。翻转课堂教学模式有助于实现以学生为中心深度内化知识的教学目的。

4. 教学资源及教学环境的革新

微课程或称微课，是从翻转课堂教学模式中涌现出来的新概念。微课是指时间在10分钟以內，有明确的教学目标，内容短小，集中说明一个问题的小课程[4]。微课通常以微视频为表现形式，成为翻转课堂教学模式教学资源中最为重要的组成部分。学生在观看教学视频时可以应用视频播放器的暂停及回放功能，及时做笔记和进行思考，自主控制学习的进度，并方便一段时间的巩固复习。翻转课堂教学模式不仅可以在课上享用校内资源，社会环境中提供的云端资源更加为学生的课下学习提供了丰富的学习资源。

5. 评价方式的多元化

翻转课堂教学模式的评价方式改变了以往单一纸笔测试的形式，加强对调查表、访谈、小论文、学生学习档案袋记录等表现性评价方法的应用，将形成性评价与总结性评价相结合，采用多样化的评价方式与手段对翻转课堂教学模式中的学生与教师的表现实施评价。

基于认知领域教学目标分类的翻转课堂教学模式

布鲁姆提出，将教学目标分为认知、情感和动作技能三个领域。翻转课堂教学模式基于认知领域的教学目标将教学分为：记忆领会、应用分析和综合评价三个阶段[5]。

图2 基于布鲁姆教学目标分类的翻转课堂教学

（一）记忆领会阶段

此阶段指课堂教学中学生对所学概念、原理、法则等的初步理解记忆阶段。通过三种方法来检测学生对知识的领会情况：（1）转换：用与原来不同的词汇或方式来表达自己的想法。（2）解释：按自己的理解阐明和概括所学知识，并归纳知识间的内在联系及构成要素。（3）推论：对某一现象或事物间的关系，可用所学知识预测未来的趋势或推理预期的结果。翻转课堂教学模式中，以教学视频作为载体将知识的传授过程转移到课下学生的自主学习，学生可根据自己的学习情况调整学习节奏。同时也改善了统一的教学活动难以满足全体学生不同需求的状况，使学生更容易达到对知识的记忆领会目标。

（二）应用分析阶段

“应用”是指把所学的知识用在新的具体问题情境中，包括对概念、定理、原理等的运用；“分析”代表了比应用更高的智能水平，可将整体材料分解成多个组成要素，并分析内部原理，理解组织结构。通过翻转课堂教学模式的应用，教师在课上将有充分的时间通过组织学生自主探究、小组协作、作业练习等个性化与协作化学习活动来对前一阶段的学习进行应用分析，从而促进知识的深度内化。

（三）综合评价阶段

综合评价阶段是对知识领会阶段以及应用分析阶段成果的考查。综合是将部分要素重新组合起来，形成一个新的知识体系；评价作为最高水平的认知结果，它需要综合各方面的资料、信息，做出符合客观事实的判断。通过翻转课堂教学模式，学生在组间汇报学习结果与分享成功经验的过程中，根据对知识的理解对某个作品、方法或结论做出价值性的判断，易将知识各要素组成整体，从而为学生展现知识体系达到综合评价的目的。

基于翻转课堂教学模式的数学案例

本文以布鲁姆教学目标分类理论为基础，借鉴美国富兰克林学院Rober Talber教授及国内张金磊等人构建的翻转课堂教学模型，设计建构了翻转课堂教学模式的模型，并尝试将其用于数学教学设计中。

图3 翻转课堂教学模式结构图

由于反函数概念抽象性高，而此部分内容学习课时少，对反函数图像性质及单调性等问题未能作进一步的学习，难以形成知识系统理解。致使反函数概念成为高中数学师生公认的十大难点概念之一[6]。如图3所示，翻转课堂教学模式在信息技术的支持下由四个阶段及对应的十个步骤组成，下面就以《对数函数与指数函数的关系》之反函数的概念教学设计为例，对翻转课堂教学模式在个性化与合作化的学习环境下的应用进行分析。

（一）课下知识传授

1. 明确目标——准备教学视频

（1）明确教学目标

明确课程教学目标是翻转课堂教学模式教学设计的首要任务。教师需要确定教学目標的类型，并确定学生在不同阶段所要达到的目标。

课下自主学习阶段的教学目标：能够利用电子设备进行反函数相关知识的学习，网络互动交流中逐步建立反函数概念体系，提高对信息技术环境中新教学模式的认识，在课下自主探究过程中体验数学的乐趣。

课上协作内化阶段的教学目标：通过自主探究，小组协作交流深入研究反函数概念实质，加深对指数函数、对数函数以及其它初等函数性质、图像及相互关系的进一步理解，形成一个完整的知识网络。在生生互动与师生互动中，激发学生数学学习兴趣，培养学生数学探究精神，提高学生自主学习和协作学习能力。

（2）创建教学视频

教学视频由主讲教师录制或使用网络中开放的优秀课程资源。视频内容包括：①指数函数与对数函数图像对比引出反函数的概念；②求反函数的步骤；③布置有针对性的练习——应用所学的知识求解一些简单函数的反函数。

视频应从学习者认知特点考虑，时间控制在10分钟以内，更能集中学习者学习精力，做到主题突出，内容精悍。教师利用“最近发展区”理论合理布置练习内容以此帮助学生利用旧知识完成向新知识的过渡[7]。教师将已制作好的微视频发布到教学平台上，学生可以在线观看或通过下载进行线下学习。

2. 自主学习——记忆领会概念内容

（1）观看教学视频

在教师的引导下，学生观看教学视频实现对反函数知识内容的感知与记忆。与以往在课堂中听课不同的是，学生在观看教学视频时可以根据自己的学习情况，自行安排学习进度，多次暂停、回放并随时做笔记完成课前练习。

（2）自测练习，提出问题

通过观看视频的自主学习后，学生对反函数的概念有了初步理解，可通过完成相应的练习检测学习成效，练习的布置如下。

①由反函数的定义，判断函数y=x2+1（x∈R）有反函数吗？

②求下列函数的反函数：（1）y-3x-1（x∈R） ，（2）y-√x+1（x≥0），（3） y=x3+1（x∈R）。

③ 若f（x）=x2+x（x<-），则 f - 1（4）=________。

课下，学生通过一学一练的方式掌握基础知识，并能够及时发现自己的疑惑，基于互联网提供的交流平台，能够与同伴进行交流学习，并将自己的疑问放在平台上来寻求帮助。同时，教师可通过在线交流了解学生在观看视频及课下练习时所遇到的问题，整理出具有探究性的典型问题，并为组织课堂活动做准备。如此的课下自主学习不仅能够使学生养成良好的学习习惯，而且也可以提高学生的自主学习能力。

（二）课上知识内化

1. 协作探索——应用分析概念实质

（1）确定问题

教师根据反函数知识内容和学生观看教学视频、课下练习时提出的疑问，总结出具有探究价值的问题，学生根据理解与兴趣选择相应的探究题目。

其一，如何判定已知函数有没有反函数？ 如果有，怎样求出它的反函数？其二，指数函数、对数函数图像之间有什么关系？其性质能否做推广，得到互为反函数的两个函数的性质，同时教师布置作业（人教版高中数学B版教科书必修一第106页练习A与B）。

（2）自主探索

在课堂上，教师基于探究性问题为学生创建个性化学习环境，使学生自主探究，教师则通过“1对1”教学方式，帮助学生解决在理解教学内容及完成作业中所遇到的困惑。因此，在翻转课堂教学模式中可以开展高质量的有效课堂学习来完成知识内化的过程。

（3）小组协作

基于问题，学生以学习小组为单位进行讨论，小组成员人数通常控制在6人以内。组内成员可通过平板电脑中多媒体电子书、网上搜索等方式来扩充知识内容。针对反函数的性质问题，组内采用对话、商讨、辩论等形式对问题进行探究。学生学习过程中的协作活动有利于培养学生的创新、求异、批判思维，提高与学习伙伴的合作沟通能力。同时协作学习有助于学生元认知的发展，学生的解释性语言有也助于其他成员对认知过程的了解和监控。因此，在翻转课堂教学模式中加强协作交互学习的设计对增强学生的学习效果至关重要。

2. 交流展示——综合评价形成体系

（1）成果展示

经过自主探究、协作学习之后，学生把自己或小组在学习活动中的收获汇集、整理成各种形式的作品进行成果展示。个人或组间通过多种方式在班级进行表达、交流最后互相补充，归纳总结出反函数的性质：互为反函数的两个函数的图像关于直线对称；互为反函数的两个函数有相同的单调性和相同的奇偶性；并不是所有的函数都有反函数，只有在定义域上单调的函数才有反函数。

（2）反馈评价

教师通过学生作业的完成情况、独立学习过程及与小组协作学习过程中的表现对学生的学习效果进行综合性的评价。翻转课堂教学模式中的评价方式与传统课堂的评价完全不同，由专家、学者、教师、同伴以及学习者自己共同完成，不但注重对学习结果的评价，还通过建立学生学习档案，注重对学习过程的评价，真正做到定量评价和定性评价、形成性评价和总结性评价的良好结合。在此过程中，教师通过综合评价能够获取有益的教学反馈信息，了解各项学习活动实施的效果，学生参与活动的状态与程度及各方面能力的发展，提出今后开展主题活动需要注意的问题。

从以上四阶段的教学设计中，体现翻转课堂教学模式能够激发学习者数学学习兴趣，在自主探究与协作学习活动中逐步深化数学概念实质，建构知识体系。

结束语

在数学教学中采用全新的翻转课堂教学模式，录制教学视频的质量、教师对学生的指导、学生学习时间的安排、课堂活动组织情况，都对教学质量产生重要的影响，因此对数学教师信息素养能力的培养至关重要。同时，翻转课堂教学模式要求学生也必须拥有良好的自主学习能力以及信息素养，才能很好地利用教学视频来学习，并在学习活动中解答自己的疑问。因此，要使翻转课堂教学模式有效地运行与发展还需进行深入的探讨，努力探索适合我国国情的数学翻转课堂教学。

基金项目：辽宁省高等教育教学改革研究项目：现代教育技术与学科课堂教学方式改革的研究与实践——以数学学科为例。

参考文献

[1][7] 张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012，（4）：46-51.

[2]金陵.“翻转课堂”翻转了什么[J].中国信息技术教育，2012（9）：18.

[3]王惠萍.教育心理学[M].北京市：高等教育出版，2011：301-302.

[4]黎加厚.微课的含义与发展[J].中小学信息技术教育，2013（4）：10-12.

[5]钟晓流，宋述强，焦丽珍. 信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究，2013，19（1）：58-64.

[6]阮晓明，王琴.高中數学十大难点概念的调查研究[J].数学教育学报，2012，21（5）：29-33.

（作者单位：辽宁师范大学数学学院）