基于CPS模型的翻转课堂教学模式构建*——以“JAVA语言程序设计”课程为例

叶海智 张爱静 黄宏涛



基于CPS模型的翻转课堂教学模式构建*——以“JAVA语言程序设计”课程为例

叶海智 张爱静 黄宏涛

（河南师范大学教育学院，河南新乡 453007）

创造性思维作为学生高阶思维能力的核心，近年来已成为高等教育研究的热点。教育信息化带来的学习方式变革能够更好地引导学生独立思考，为培养学生的创造性思维提供了便利条件。文章将CPS（Creative Problem Solving，创造性问题解决）模型引入翻转课堂的教学环境中，对翻转课堂教学模式进行丰富和优化，设计出基于CPS模型的翻转课堂教学模式，并通过“JAVA语言程序设计”课程在Sakai网络学习平台下开展对比实验教学研究。研究结果表明，该模式较传统教学更能提升学生创造性问题解决的能力。

CPS模型；翻转课堂；教学模式；应用研究

引言

在快速发展的数字化时代，加强学生高阶思维能力的培养是高校的一项重要任务。然而，以授课为基础的传统教学模式在目前高等教育中仍旧占据上风，严重制约了学生自主学习能力的提升和创造性思维的发展。改变传统教学模式，培养学生的高阶思维能力，已成为高校教育教学改革亟待解决的重要问题。而当今信息技术的快速发展，加速了教育教学模式创新的步伐，为学生创造性思维的培养提供了新途径。

Bergmann等[1]指出，“精心设计的干预措施，类似于翻转课堂这样的干预策略可能会彻底改变传统教育，促进学生高阶思维能力的培养”。美国学者帕恩斯提出的CPS模型[2]和一般解决问题方法的不同之处在于，它强调问题解决者在选择或执行解决方法之前，要尽可能地设计出多样化的方案，以免更佳的构想被抹杀[3]。先前关于CPS模型的应用研究，证实了该策略能在不同的教育领域有效地提高学生的学习绩效，如数学[4]、工程学[5]等。翻转课堂为学生提供充分的课前自主学习的空间，有助于学生发散思维；CPS模型则能有效地提升学生的创造力——两者的有机结合，为培养学生的创造性思维提供了可能。本文在对翻转课堂教学模式进行改进和创新的基础上，设计出基于CPS模型的翻转课堂教学模式，以期对提升学生的创造性问题解决能力有所助益。

一 CPS模型概述

创造性思维是新思想或原有概念相互融合而产生新关联的心理过程，运用创造性思维解决问题包括超越固有原则和创造新方法两个过程。Treffinger等[6]在把这两个过程整合为一个复杂过程的基础上，提出了CPS模型。该模型以问题解决为导向，引导学生运用发散性思维提出尽可能多样化的解决方案并最终确定最优方案。CPS模型由三个部分、六个阶段组成：

①理解问题：该部分包括三个阶段——发现困惑（Mess Finding，MF），即确定一个目标或问题；搜集资料（Data Finding，DF），即收集资料、观察数据、确定重点；发现问题（Problem Finding，PF），即精炼研究问题，使其更为清晰。

②创意构思（Idea Finding，IF）：寻找多样化想法或替代方法。

③行动规划：该部分包括两个阶段——发现解决方案（Solution Finding，SF），即设计一系列评价标准，用于评判创意构思阶段想法的有效性和可行性；寻求同意（Acceptance Finding，AF），即选择最优化解决方案，思考实施过程中潜在的阻力和辅助设备，为方案的有效实施制定合理的行动规划。

二基于CPS模型的翻转课堂教学模式设计

CPS模型作为培养学生运用创造性思维解决问题的一种有效途径，已得到国内外多数学者的支持。研究结果表明，在教学中应用该模型能有效提升学生的创造力。本文将CPS模型与吴忠良等[7]设计的网络学习空间下的翻转课堂教学模式有机结合，构建出一种基于CPS模型的翻转课堂教学模式，如图1所示。

图1 基于CPS模型的翻转课堂教学模式

1 教学资源设计

首先，教师要为本次教学活动的开展做好充分的准备工作，包括提前一周就教学内容搜集教学资源，亦可借助微课制作工具，创作微视频资源，供学生课前学习。其次，按照创造性问题解决的学习策略，确定学习主题，分析学习内容的要点以及其中的知识层级关系，设计启发式问题，逐步引导学生思考问题解决的方案并最终得到最优方案。最后，将教学资源上传到网络学习平台，供学生课前学习。

2 课前思维创新

在翻转课堂的学习中，学生知识的学习通常在课下完成，因此课前知识的传递成为了学生学习的主要环节。在课前，学生先结合教师给定的学习主题进行自主学习，完成指定的课前学习任务，探究与学习主题相关的引导问题，逐步理解问题，进而设计出解决问题的方案。在网络学习环境下，学生可以更便捷地进行事实调查、发现问题、创意构思等一系列学习活动，该环节包括CPS模型MF和DF阶段。教师在课前利用网络平台，了解学生提出的多种解决方案和反映的问题，并进行汇总、整合、分析，设计合理的课堂活动。

3 课上交流评价

课堂活动是师生面对面交流的最直接环节。教师首先和学生一起进行知识回顾，使学生能更好地把握知识重点。然后，依据学生的学习能力和课下知识的学习情况，开展小组讨论，由各组推选出汇报人就讨论的问题解决方案进行展示、分析和点评。最后，引导学生发散思维，开展头脑风暴，解决学生遗留的问题。

4 课后总结拓展

课后是学习反馈的关键环节。教师针对课上学生遇到的学习问题，提供拓展性学习资源，并布置课下作业。学生对本次课前学习和课上知识分享的过程进行知识梳理与总结，完成课下作业，并就教师的教学过程设计和教学资源准备提出反馈建议。教师依据创造性问题解决能力评价量表（如表1所示），对学生的课下作业进行评估，同时结合学生的反馈情况进行教学反思，以改进自己的教学设计。

表1 学生创造性问题解决能力的评分标准

三基于CPS模型的翻转课堂教学模式应用

为进一步探究基于CPS模型的翻转课堂教学模式对学生创造性问题解决能力的提升效果，以及学生对该模式的教学满意度，本研究以“JAVA语言程序设计”课程中的“程序流程控制”等章节为例，进行了该模式的应用研究，以验证该模式的有效性。

1 应用方案设计

（1）应用对象

应用对象为河南师范大学2013级数字媒体和教育技术两个班级。本研究将数字媒体班的40名学生设定为实验组，采用翻转课堂的教学模式；教育技术班的42名学生设定为对照组，采用传统的教学模式。两组学生都参与相同的学习主题，并已具备JAVA语言的基础知识。

（2）应用环境

应用环境借助了Sakai网络学习平台的资源、讨论区、答疑室和作业工具模块，以及IDEone在线编译插件等。JAVA教学中Sakai平台的模块应用如图2所示。

图2 Java教学中Sakai平台的模块应用

（3）应用过程

课前，教师通过Sakai平台上传设计好的课件和教学资源，利用讨论区工具发布本次学习的主题。学生在平台的讨论区获得学习主题，结合教学资源和自己搜集的资料进行JAVA程序设计，并借助IDEone进行在线编译和验证。师生在答疑室展开交流，学生获得问题解决的提示引导，教师则汇集学生课前学习疑问，形成教学难点以便在课堂知识回顾中深入讲解。课后，教师通过作业模块，将前期问题汇总的知识难点设计成作业发布给学生，供学生进行知识的梳理和总结，完成课后总结拓展。

2 应用方案实施

在学习活动前，教师采用试卷考核方式对两组学生的JAVA语言基础进行前测。然后分别对两组学生实施为期4周的主题学习活动。教师利用Sakai网络平台的教师端，在每周课前给学生一个特定的学习主题，学生则利用平台的讨论工具获得学习主题。

在为期4周的应用实践中，实验组的学生在翻转课堂的教学模式下，借助Sakai网络平台，基于“事实调查”、“问题发现”、“创意构思”和“发现解决方案”提示问题的引导，完成学习任务；对照组的学生仍采用传统的教学方法，课前从Sakai平台的资源模块获得学习主题，课上接受教师的传统教学。4周的学习活动结束后，教师用2个课时对两组学生进行创造性问题解决能力测试，同时运用平台的调查工具对实验组学生开展翻转课堂教学模式的满意度调查。

3应用效果测量

本研究对实验组采用问卷调查的方法，进行基于CPS模型的翻转课堂教学模式的满意度测评。调查设计了“教学模式的认可度”、“教学模式对创造性思维的促进作用”、“Sakai平台应用”和“教师教学”等四个维度的20个问题，对应“非常同意”、“满意”、“一般”、“不满意”和“非常不满意”五个等级。课程结束后，本研究通过Sakai平台的调查工具发布调查问卷并回收。

在学生创造性问题解决能力的测试方面，教师用2个课时对两组学生进行测试，学生通过在Sakai平台的IDEone上进行线编程完成检测。之后，教师按照表1学生创造性问题解决能力的评分指标，依据Isaksen等提出的创造性思维和问题解决能力的评分方案[8]，分别为两组学生打分。

4 应用效果分析

首先，本研究利用SPSS 22.0对两组的JAVA基础知识进行前测分析（如表2所示）。可以看出，T检验的临界置信水平为0.745，远远大于0.05，表明学习活动前两个小组JAVA基础知识的掌握水平基本相同。在对翻转课堂教学模式的满意度方面，问卷调查结果显示，82.5%的学生表示该模式能帮助自己更有效地参与学习活动，77.5%的学生表示该模式的创造性问题解决策略有助于学习思路的梳理，但也有7.5%的学生对教师教学测评中“教师给定的学习任务明确，学习量和难度适中”一项表示不满。通过进一步分析，本研究发现部分学生由于课前未能完成教师的预留任务而无法有效参与课堂的小组活动，因而对教师的教学也未能达到较高的满意度。

表2 实验组和对照组Java基础知识的前测分析

在学生的创造性问题解决能力方面，本研究亦运用SPSS 22.0对两组的相关数据进行分析，结果分析如表3所示。可以看出，测试结果的信度分析Cronbach’s α=0.815（大于0.7），表明测评结果具有良好的可信度；从数据显著性分析结果看，两组学生在发现问题和创意构思维度差异较为明显。说明基于CPS模型的翻转课堂教学模式有助于提升学生“问题发现”和“创意构思”的能力，实验组较对照组学生的综合创造性问题解决能力也更强。

表3 学生创造性问题解决能力的结果分析

四总结

随着我国教育信息化的不断推进，尤其是信息技术与课程整合程度的不断加深，翻转课堂的教育理念已成为教育改革的新思潮。而CPS作为一种培养学生创造性思维能力的模型，更是引发了教育界的普遍关注。本文将CPS模型引入到翻转课堂中，构建了基于CPS模型的翻转课堂教学模式，并对其可行性和有效性开展了应用研究。结果表明，该模式为学生提供了发现问题、运用知识和创造性地解决问题的条件与机会；与传统教学模式相比，该模式能更加有效地提升学生的创造性问题解决能力，尤其是在“问题发现”和“创意构思”方面的能力。下一步的努力方向是扩大该模式的应用范围和应用深度，使其不断得到完善。

[1]Bergmann J, Sams A. Flip your classroom: Talk to every student in every class every day[M]. Washington, DC: Intemational Society for Technology in Education, 2012:57-66.

[2]袁维新.国外创造性问题解决模型研究[J].外国教育研究,2010,(7):6-11.

[3]Parnes S. The magic of your mind[M]. NewYork: Bearly Limited, 1981:121-186.

[4]Kandemir M A, Gür H. The use of creative problem solving scenarios in mathematics education: Views of some prospective teachers[J]. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2009,(1):1628-1635.

[5]Kashefi H, Ismail Z, Yusof Y M. Engineering mathematics obstacles and improvement: A comparative study of students and lecturers perspectives through creative problem solving[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 2012,(56):556-564.

[6]Treffinger D J. Creative problem solving: Overview and educational implications[J]. Educational Psychology Review, 1995,(3):301-312.

[7]吴忠良,赵磊.基于网络学习空间的翻转课堂教学模式初探[J].中国电化教育,2014,(4):121-126.

[8]Kuo F R, Chen N S, Hwang G J. A creative thinking approach to enhancing the web-based problem solving performance of university students[J]. Computers & Education, 2014,(4):220-230.

编辑：小西

Application Research of Flipped Classroom Mode based on CPS Model——Taking “The Java Programming Language ” Course for Example

YE Hai-Zhi ZHANG Ai-Jing HUANG Hong-tao

As the core of higher-order thinking ability of students, creative thinking has become the research hotsspot of higher education in recent years. The transformation of learning style brought by education informatization enabled students to better think independently, and provided convenient condition for the cultivation of students’ creative thinking. The study introduced the creative problem solving (CPS) model into the teaching environment of flipped classroom, enriched and optimized the flipped classroom mode. The flipped classroom mode based on CPS model was finally designed, and the contrast experimental teaching was carried out under Sakai network learning platform through the course of “JAVA language programming”. Results shown that the model did more than traditional teaching to improve students’ creative problem solving ability.

CPS model; flipped classroom;teaching mode; application research

G40-057

A

1009—8097（2016）10—0121—06

10.3969/j.issn.1009-8097.2016.10.018

本文受河南省2015年度教师教育课程改革研究重点项目基金“教师教育信息化及课程整合研究与实践”（项目编号：2015-JSJYZD-014）资助。

叶海智，教授，博士，研究方向为教育信息化，邮箱为yhz87@163.com。

2016年1月26日