基于层次结构进行知识颗粒切割的翻转教学设计

彭力明　黄义俊

摘 要： “翻转教学实施模型”和“知识颗粒切割”是翻转教学中的纲领性设计。基于高职学生不会认真完成翻转教学课前学习任务的假设，建立了含检验机制的课程翻转实施模型，明确了翻转教学课堂实施流程和需要建设的翻转教学资料种类，并采用层次结构对课程知识体系进行了颗粒切割。知识切割的层次结构，具有简单、可扩展和遵循认知负荷规律的优点。

关键词： 翻转课堂； 知识切割； 层次结构； 教学设计

中图分类号： G712 文献标志码： A 文章编号： 1671-2153（2016）04-0027-04

翻转教学模式（The flipped classroom model，FCM）是目前教师重新定位自身在现代教学过程中所扮演角色的一种有效手段。通过改变仅注重传统课堂中进行知识讲授的角色重点，翻转为课前在网络平台为学生提供短小精悍的教学视频，在课堂中为学生遇到的学习问题提供指导的角色定位，帮助学生更好地内化知识。翻转教学的核心要素是承载教学内容的微视频，设计良好的微型学习资源必须要根据认知负荷理论，对体系化的课程知识进行由浅入深、由易到难的知识颗粒切割，通过这些结构化、短时间、微小知识粒度单元的系统学习，实现整个课程宏大知识意义的建构[1]。本文提出“翻转教学实施模型”和“知识颗粒切割”是翻转教学纲领性设计的观点，并且基于大多数高职学生并不能好好地完成翻转教学课前预习的实际情况，认为翻转教学实施模型必须要有针对学生课前预习效果的约束检验机制。采用遵循认知负荷思维方式的层次结构，对具体施教的注塑模具设计课程进行了知识颗粒的有序切割，可为类似课程翻转教学设计提供借鉴。

一、课程教学环境分析

目前高职院校的课堂教学现状不容乐观，调查表明有1/3以上的同学上课经常玩手机、聊天或睡觉；61.20%的学生认为教师在教学中照本宣科念PPT，理论没有与实际联系，教学内容不能吸引他们，教学互动太少，单向式接受信息使得效率低下，从而严重影响了教学效果[2]。

（一）高职教学大环境分析

虽然目前已经明确高职教育是高等教育的一个大类，但针对高职院校教师的评价却还没有建立相应的评价体系，教师的职称评聘基本套用普通高校的指标体系进行。导致的结果是高职教师也在努力往容易量化的科研考核上拼搏，而忽视很难量化的教学研究与教学质量。照本宣科，应付教学，不去思考如何点燃学生的学习兴趣便成了正常的事情。

高职院校学生的学习情绪化较强，学习兴趣与动力不足已是学生的常态表现。学生只对感兴趣的东西有学习欲望，并且学习积极性的持续时间也较短，俗称三分钟热度。对枯燥难懂的知识基本没有学习兴趣。较多的学生上课连笔和纸都不带，一学期下来，教材基本没有翻过。

随着泛在网络时代的到来，造成喜欢浅阅读的低头族越来越多[3]。微博、微信朋友圈等社交渠道的发展，使得人们对那些需要静下心来认真琢磨学习的知识逐渐变得耐心不够，特别是青年学生普遍缺乏自控能力。

由此可见，高职教学面对的大环境是教师的不用力、学生的不努力和网络的太给力。

（二）课程教学小环境分析

注塑模具设计课程的总课时为48学时，教学目标是能在UG软件中完成一副中等难度注塑模具结构的三维设计任务。主要涵盖高分子常用塑胶、注塑机与成型工艺、模具结构设计三大块的知识体系，内容多、学时少。为了不降低课程标准，教师企图通过量大、面宽、节奏快的讲授方式增加课堂教学容量，既增加教师负担，也没有提高学生的学习效果。显然这是一种面向主题的教学方式，而不是面向问题的教学方式。教师只知道我本次课讲授了什么知识，却不能回答本节课我解决了学生哪些问题。学生的反应往往是“老师，你塞给我的东西太多！我快吐了”。

在教学方法上，教师主要通过PPT讲解、模具结构动画演示、案例模具设计过程的投影示范三大手段进行。根据戴尔的学习之塔（如图1所示），这种学生参与度差的教学方式，两周后的平均学习保持率仅为30%。

从生源结构来说，模具专业需要同时面对普高生源和中职生源，高中生源课堂表现一般优于中职生源，但中职生源专业基础明显好于高中生源。二者之间的个体特质和学习力差异较大。教学中经常会有一些学生问“老师，什么是内六角螺丝？”，而另一些学生则会说“老师，你怎么总讲我已经懂了的内容”。

二、翻转教学实施模型

当前全国已掀起基于微课程资源建设的翻转教学模式实践热潮，这是一个贯穿“以学生为中心”的现代教育理念。学习者课前在网上观看微课视频先进行自主学习，然后在课堂中与教师互动而释疑解惑、内化知识。学生可以做自己时间的主人，合理有效地安排学习进度。还能根据自己的理解程度，对微课视频进行暂停、倒带，以便于做笔记或复习。

笔者认为，目前绝大多数翻转教学研究都做了一个很重要的假设——学生能自主自觉完成课前微课视频学习任务。但事实上这点恰恰是最难保证的。外界的强大干扰、自身有限的自制力、缺乏有效的监督、微课内容的精彩程度等等因素，都极有可能随时中断学生的课前学习。

因此在进行具体课程的翻转教学设计之前，教师必须根据自己课程的特点，建立一个对学生具有一定约束检验机制的翻转教学实施过程模型，据此再开展相关翻转资源库建设。结合其他研究人员提出的微课程教学应用模型[1，4]，笔者提出一个含检验机制、便于教师操作应用的翻转教学简洁实施模型，如图2所示。

图2的翻转教学实施模型对教师每次翻转课堂需要准备的资源进行了明确的规定，即PPT、微视频、课前测试小题目、课堂练习用的类似教学案例、课后提高用的自学案例等等。从预习小测试、轻松一刻，到必要重复，再到教师管控下的课堂案例独立完成，显然是一个由浅入深、有检验约束的知识内化过程。

三、知识颗粒层次切割

Sweller从教学设计的角度把认知负荷分为三类：内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷[5]。学习内容的知识点越少，相互之间的交互作用就越少，内在认知负荷就越小。学生的注意力集中一般也只能维持在十分钟左右。因此现代的翻转微课视频制作一般都要求“短小精悍、知识点指向明确”，这就需要对教材内容进行按照认知负荷理论，进行由浅入深、由易到难的知识颗粒切割。

层次结构分析理论（AHP）是将研究对象视为一个系统，然后把复杂的问题逐渐细分成各组成要素，形成有序的递阶层次结构。通过完成低层目标来逐级实现研究对象的总目标。层次分析法体现出人们思维的基本特征：分解、判断、综合。该方法十分适合用于翻转微课资源建设时的知识颗粒切割。

教师首先根据专业人才培养要求制定课程的总目标，然后逐层细分为一级知识点、二级知识点……直至知识颗粒。切割结束的原则是得到的知识颗粒可以在不超过十分钟的微课中清晰表述，所包含的知识点处于中等水平学生的认知负荷承受范围内。图3描述了注塑模具设计课程的三级层次结构。并针对“斜顶结构”内容，根据认知负荷理论，遵循由易到难的启发式方法，进行了知识颗粒层次切割，如图4所示。从基本动作原理到标准斜顶结构设计，再到斜顶结构进阶设计，体现的是由浅入深的思维梯度层次。在标准斜顶结构设计模块中，从结构组成功用到相关计算，再到设计案例，体现的是顺序层次结构。在斜顶结构进阶设计模块中，则体现的是平行层次思想。

四、结语

通过对注塑模具设计课程的翻转教学研究，认为建立具有课程特点的翻转教学实施模型是实施翻转教学的纲领，从而明确翻转教学需要准备的教学资料种类及课堂实施流程。接下来就是进行知识体系的合理知识颗粒切割，最后就是逐一完成每个知识颗粒的翻转教学视频、案例文件等教学资料的准备。基于学生很难认真完成翻转教学模式课前学习任务的假设，提出了一个含检验机制、便于教师操作应用的翻转教学简洁实施模型。基于认知负荷理论提出了知识颗粒的层次切割法，好处在于不同的教师可以根据自己对课程知识体系的理解，进行具有教师个性特点的知识颗粒划分，可繁可简，并且可以预留出类似图4的可扩展内容。知识体系层次化切割好后，教师可以合理安排自己的时间，逐渐丰富本门课程的翻转教学资源库建设任务，而不是采用一蹴而就的方式进行翻转教学建设。这对于面对教学、科研、学生管理等繁重工作任务的教师来说，具有非常现实的意义。

参考文献：

[1] 李小刚，王运武，马德俊，等. 微型学习视野下的微课程设计及教学应用研究[J]. 现代教育技术，2013（10）：31-35.

[2] 叶青，李明. 高校传统教学与翻转课堂对比的实证分析[J]. 现代教育技术，2015（1）：60-65.

[3] 邵华，喻惠群. 基于泛在学习资源共享平台的翻转课堂学习者个性化学习模型研究[J]. 教育评论，2015（7）：88-92.

[4] 刘艳斐，乜勇. “翻转课堂”教学设计研究[J]. 现代教育技术，2015（2）：61-66.

[5] 杨丽恒，原文志，马建宏. 基于认知负荷理论的数学“翻转课堂”教学模式探究[J]. 教学与管理，2015（4）：14-17.

Abstract： Teaching implementation model of flipped classroom and how cutting knowledge particle are the most important designs in flipped classroom model instructional design. Based on the assumption that higher vocational students can not accomplish the pre-course self study task very well， the flipped classroom implementation model that containing inspection & constraint mechanism is established. Through this model， the implementation process of the flipped classroom model and the types of teaching materials are made clearly. Then using hierarchical structure， the curriculum knowledge particle is carried out. The hierarchical structure of knowledge cutting method has the advantages of simple， extensible and following the law of cognitive load.

Keywords： Flipped Classroom； knowledge particle cutting； hierarchical structure； instructional design

（责任编辑：程勇）