基于POGIL的翻转课堂活动设计与应用研究—从“学习活动设计”的视角

王海燕，张向梨，裴 培，平步云

1陕西师范大学教育学院，西安 710062；2西北农林科技大学生命学院，陕西 杨凌 712100

·理论探索与实践·

基于POGIL的翻转课堂活动设计与应用研究—从“学习活动设计”的视角

王海燕1，张向梨1，裴 培1，平步云2

1陕西师范大学教育学院，西安 710062；2西北农林科技大学生命学院，陕西 杨凌 712100

翻转课堂作为一种新型的教学模式，为促进中小学教学改革提供了一条新的途径，但是其学习活动仍需进一步深入。该研究从“学习活动设计”的视角，以高一年级学生为研究对象，设计了基于POGIL理念的翻转课堂学习活动在信息技术课堂教学中进行实践应用，并采用数据统计及可视化的方法对研究结果进行说明。研究表明：大多数学生对基于POGIL的翻转课堂学习活动持积极的态度；基于POGIL的翻转课堂学习活动可以有效增强师生互动。

POGIL；翻转课堂；高中信息技术；学习活动设计；实践应用

20世纪末，中共中央、国务院提出“深化教育改革，全面推进素质教育”，指出真正对学生负责的教育，应当是能够促进他们全面、自主、有个性地发展，否则就不能适应社会发展的需求［1］。课堂教学改革是教育改革的主阵地，而教学模式的创新又是课堂教学改革的核心。在新一轮教育教学改革深入推进的背景下，一种新型教学模式—翻转课堂应运而生，它实现了“课前知识传授”与“课中知识内化”的逆序创新，成为新型教学模式的研究热点、新课改的有力尝试。

但是，目前国内外对翻转课堂的研究主要集中在基本理论探究、教学模式设计、平台开发以及实施与应用等方面，而从“学习活动设计”视角的研究还十分缺乏。另外，随着翻转课堂的推广，其实践出现了一些片面化、表面化的倾向［2］。通过对实施过翻转课堂的教师进行调查，发现翻转课堂在实施过程中存在以下问题：学习活动不深入，课堂气氛调动不起来；学生的批判性思维、问题解决等高级思维能力没有得到显著发展。

那么，翻转课堂学习活动到底如何设计才能有效保障活动的效果？该研究借鉴国外面向过程的指导性探究学习（process oriented guided inquiry learning，POGIL）教学理念，设计出了具体可操作的翻转课堂学习活动，并在高中信息技术课堂中进行实践，探究其效果。

1 POGIL的概述

POGIL最初被提出是在20世纪90年代中期，是为促进学生对“抽象概念”的理解而形成的。研究表明：通过讲授进行教学对大多数学生无用；加入互动社区的学生更容易成功；知识是个人的，学生在给予他们自己理解的机会时，能享受到更多的和更高的所有权［3］，这是POGIL理念形成的基石。随后，POGIL在高中及大中小院校的生物化学、有机化学、物理教室和实验室得到广泛使用。大量数据表明：POGIL教学适合实验室教学，最新的研究发现POGIL不仅适用于实验室的教学，也适用于其他课堂教学。例如：Kussmaul［4］在几个计算机科学类（包括CS2、软件工程和一个研究生水平的神经网络和模糊系统）课程中引进POGIL教学，其认为POGIL对计算机科学学生问题解决和团队协作来说特别有用。POGIL虽然有自己独特的优势并取得了良好的应用效果，并受到学生的喜爱，但是其在高中信息技术课程中的实施及应用效果分析还是很少见。

2 POGIL的内涵

POGIL是指面向过程的指导性探究学习，是针对过程技能（如批判性思维能力、解决问题能力，等）的探究式教学理念。POGIL理念将小组学习、引导性探究活动及过程技能的发展三个特征融为一体，可以对高级思维能力的发展和在新的环境中应用学科知识能力的培养起到非常重要的作用。

2.1 小组学习（learning teams）

在小组学习中，每一个学生都被分配了一个独特的角色，这样可以促进学生之间的相互依存，促使学生充分参与到学习过程中。另外，教师要不断地评估小组的合作努力，并鼓励那些倾向于独立学习的学生去提高团队合作的能力。典型的POGIL角色分为管理者、发言人、技术员、记录员。各角色的作用如下：①管理者，保持团队的专注，确保每个人都理解并参与活动；②发言人，则是将团队的解决方案呈现给其他学生；③技术员，运行计算机程序或操作电脑，等；④记录员，记录问题的解决办法，将小组的解决方案呈现给其他学生。

2.2 引导性探究（guided inquiry）

POGIL最明显的特征是使用课堂材料的独特设计。POGIL活动被分为3～4个模块，每个模块首先会创建一个情境，其次会有一些帮助学生构建知识的问题。材料通常遵循一个学习周期：概念的探索、发明和应用。在探索阶段，学生被引导考虑信息的各个方面，作为一个新概念构建的基础；在概念的发明阶段，批判性思维的问题促使学生发展概念，随后教师介绍这些想法的标准术语；最后，在应用阶段加强和扩展概念。

2.3 过程技能的发展（process skills）

学生的过程技能包含批判性思维、问题解决能力、沟通、团队合作、领导能力和评估能力，等。获得这些过程技能与传统课程内容的学习（例如：如何编写一个计算机程序）相比是更加重要的。

3 基于POGIL的翻转课堂学习活动设计

3.1 基于POGIL的翻转课堂学习活动设计要素

活动理论认为活动包含三种主要成分（主体、客体、共同体）和三种次要成分（工具、规则、劳动分工）［5］。主体即活动的执行者，在学习活动设计前要对主体的学习背景、认知能力等方面进行分析。客体是指主体作用的对象。共同体是指主体作用于客体时所在的群体。工具是主体发生活动时借助的中介，可以是物质的，如实验器材，等，也可以是抽象的符号，等。规则是指主体改造客体需要遵守的标准，包括外显的和内隐的，它制约着个体与群体之间的相互关系。劳动分工是指围绕改造客体的目标，不同个体在共同体中所要承担的责任。

Pang PMN和Hung DW L根据活动理论，提出了学习活动设计模式，他们认为一个完整的学习活动包含六个要素［6］。①学习主体：主要指学生，在活动设计的时候要分析学生的背景、需求，等；②学习目标：是用学习行为的结果或者成果来描述；③学习工具：是联结主体和客体的中介，包含同步、异步交流工具及信息表达工具，等；④学习任务分工：涉及学习过程中的监控、角色分配，等；⑤学习共同体：这个学习群体可以是学习小组、学习伙伴、师生之间及家庭成员之间；⑥学习规则：包含协作规范、交往规则、奖惩规则，等。

该研究依据学习活动设计的要素提取出基于POGIL的翻转课堂学习活动设计的要素，包含：学生个体、学习小组、教师、学习资源、学习环境创设、学习规则与策略设计、学习活动成果评价。人的要素包含教师和学生，在设计时不仅要注重师生交互，更要注意生生交互。学习环境创设：分为有形环境和无形氛围，有形环境主要指支持学生课前、课中学习的信息化学习环境，如平台支持和通讯软件的提供，无形的环境是指教师营造出来的一种氛围。资源的设计包括课前和课中的资源。学习规则包括作业提交规则、合作规则，等，学生如果遵守这些规则，学习效果会更好。策略包含动机激发策略、认知策略、元认知策略，等。评价设计要注重多元化设计，包含评价人员的多元化、评价维度的多元化，等。

3.2 基于POGIL的翻转课堂学习活动模式构建

在对已有模式分析的基础上，根据上述要素，设计出基于POGIL的翻转课堂学习活动的模式，分为课前和课中两个部分。

3.2.1 课前学习活动学生是学习活动的中心，因此课前在设计翻转课堂学习活动的时候要以学生为中心，依次进行学习者特征分析、学习内容分析、学习目标分析、学习环境创设设计、学习资源设计、学习评价设计。课前活动主要分为三个部分：资源传送、学习监督、诊断反馈（如图1所示）。

图1 课前学习活动模式图

3.2.2 课中学习活动设计课中的学习活动包含五个阶段：前情回顾、情境导入及POGIL材料的说明、概念的探索及“发明”和应用、成果的展示交流与评价（如图2所示）。基于POGIL的翻转课堂学习活动与其他教学模式最重要的区别是在概念的探索发明和应用阶段。

图2 课中学习活动模式图

4 实践应用

4.1 方案设计

该研究以某中学高一年级64名学生为具体对象，以高中信息技术课程“利用编程解决问题”为例，设计基于POGIL的翻转课堂学习活动，并采用问卷调查、社会网络分析的方法探究实践效果。应用的统计分析工具包含Spss、Ucinet和NetDraw。Ucinet是一种社会网络分析软件，可用于描述和测量行动者之间的关系或通过这些关系流动的各种有形或无形的东西，比如信息、资源等［7］。NetDraw是一种可视化分析工具，可将数据以图表的形式展现出来。

4.2 实施过程

翻转课堂的实施，需要借助网络教学平台，此类网络教学平台需要有管理、辅助教学、交流协作等功能。开发专门的翻转课堂平台不仅需要专业人员前期的大量投入，而且需要后期的维护，浪费许多的人力、物力和财力。腾讯QQ是学生普遍使用的平台，整合了多种网络交流形式，提供了非常有效的交互工具，包括分享交流工具（如文件共享、QQ语音、视频会话、QQ论坛，等）、资源存储工具（如个人空间，QQ微云，等）、监督管理工具（作业提醒工具，等）、追踪评价工具（如日志的评论，等），不仅满足了翻转课堂需要的功能，而且操作方便、简单易用、免维护、零费用，受到教师和学生的喜爱，适合做翻转课堂学习的平台［8］。具体的实施过程分为课前和课中两个部分。

4.2.1 课前学习活动准备阶段包含以学生为中心的学习者特征分析、学习内容分析、学习目标分析、学习资源设计、学习评价设计、信息化学习环境设计、分组与角色分配。具体实施阶段包含以下几个阶段：

第一阶段：资源传送。教师主要采用文件上传到QQ的方式进行资源传送。另外，机房会在固定的时间向学生免费开放，保障学生课前学习的需要得到满足。

第二阶段：学习监督。课前学生的学习质量离不开教师的有效监督，教师要在QQ群中组织学生讨论发言，鼓励学生的参与，并且对学生的学习情况进行监督和管理。学习监督可以有多种途径，例如：QQ平台可以对未查阅作业和未提交作业的学生进行提醒，以达到学习监控的目的；QQ平台还可以自动对学生的发言情况进行统计，分成不同等级，便于教师知道哪些学生积极发言，而哪些学生表现出沉默的状态。

第三阶段：诊断反馈。课前通过给学生布置自测题，学生在做完题目之后，系统会给予学生自动反馈，以便达到学生自我检测的目的。另外，学生课前针对学习的疑问，可以在“群问问”中进行提问，其他学生或者教师可以针对问题进行解答，给予学生快速的反馈。教师针对课前视频中的问题发起投票，学生积极参与投票，教师可以对学生学习中的问题进行及时的了解并提出改进策略。

4.2.2 课中学习活动

第一阶段：前情回顾。教师首先引导学生回顾课前学习的知识。随后通过利用程序实现的精美图片创设情境，引发学生思考。

第二阶段：提供POGIL材料。打开POGIL活动材料，对活动目标及整体框架进行阐述。活动材料上包含三个模块，分别包含三种结构的程序和引导学生建构知识的问题。

第三阶段：概念的探索、“发明”应用。所谓概念的探索是指学生从具体的实例或者表象中抽象出对概念的理解。教师将POGIL材料发给学生，学生依据材料进行小组合作探索，教师对整个过程进行实时地观察和监控，在学生需要帮助的时候提供必要的指导。概念的“发明”并非真的指学生发明了概念，而是这个概念本身有明确的定义，只是学生事先未知，通过探究的方式一步步达到对概念的理解，并用自己的语言将理解阐释给教师或者学生，最后再经过其他学生的指正或者补充，形成对概念的全面且正确的认识。在这个过程中，教师要注意给学生提供必要的术语。在概念的应用阶段，教师创设新的情境并且布置新的任务，学生基于之前对概念的理解，对问题进行分析，完成任务，在应用概念的过程中加深了对概念的巩固和理解。在这个过程中组长负责管理监督，记录员做好记录，程序员做好操作，发言人组织好语言代表该组学生进行发言。

第四阶段：展示交流。小组合作完成任务，小组发言人进行演示并阐述小组的观点。教师和学生针对每组的作品进行交流和讨论，在此过程中记录员做好记录，以便课后对任务完成情况进行反思。

第五阶段：评价。评价主要采用诊断性评价、过程性评价两种方式。诊断性评价主要通过学习任务单、记录文本、测试题及电子档案袋来进行评价。教师收集学生的课前学习任务单及课中的记录文本，对学生的学习态度进行评价。然后，通过测试的方式对学生的知识掌握程度进行评价。最后，建立电子学习档案，对学生的学习成果进行评价。过程性评价主要依据学生课堂中的积极表现及日志文本。教师制作表现评价量规，组织学生进行小组自评和互评，最后教师再对小组表现进行评价。另外，针对学生课堂中的表现，教师还可以收集学生在QQ平台中的日志文本，生成关系矩阵，再对数据进行可视化处理。

4.3 应用效果

4.3.1 学生反馈和认可度调查该研究依据基于POGIL的翻转课堂学习活动过程制订了学生反馈和认可度调查问卷，通过11个问题（选项包含同意、中立、不同意）对课前和课中两个方面进行调查。课前调查项目包括对微视频资源的满意度、学习监督的有效性、课前资源与课中活动联系的紧密性、诊断反馈的有效性。课中调查项目包括师生互动程度、是否喜欢角色分配、教师引导的效果、对活动材料的满意度、活动的有效性、对活动整体的满意度。

对学生进行课前和课中的反馈和认可度调查结果（如表1所示）。对课前的调查结果显示：大多数学生持积极的态度，说明学生对基于POGIL的学习活动比较满意。同时，发现只有36%的学生认为教师利用QQ平台对自己的监督很有效，38%的学生喜欢课前在平台上与学生讨论，说明还须增强对学生课前的监督，激发学生课前讨论的积极性。

表1学生反馈及认可度调查结果%

4.3.2 师生互动情况分析在进行师生互动分析时，为了更清楚地对学生和教师进行标识，将学生依据学号按顺序编码为A1至A64，将教师编码为T。该研究采用Excel记录教师及学生在QQ群中的讨论数据，建立关系矩阵（行列分别用编号来代替，1代表二者有互动关系，0代表二者无互动关系）。随后利用NetDraw将数据进行可视化显示，如图3所示。

图3师生互动关系图

密度是指图中实际存在的关系与可能存在的关系的比值，可以反映学习共同体之间连接的紧密程度。密度越大，说明成员参与交流的积极性越高。社会网络分析方法中，中心度表示图中某一点在网络中的核心程度，可以反映行动者在社会网络中的地位高低。从图3中可以看出，中心度较高的包含教师及另外三位学生，说明其在讨论中也占据中心地位，是讨论的组织者及核心。其次在图中未发现孤立点，说明所有学生都参与了讨论。另外，许多学生不仅与临近学生的连线较多，也有与其他学生的连线，说明大多数学生不仅仅局限于在自己的小团体内进行讨论，这对知识的大范围共享是非常有利的。

在新一轮教学改革深入推进的背景下，该研究做了有关课堂教学改革的一次尝试，提出POGIL理念与翻转课堂结合的思想，设计出基于POGIL的翻转课堂学习活动模式，在高中信息技术课堂中开展实践研究，并通过实证研究的方式探究实践效果。该研究仍存在些许不足但是希望可以起到抛砖引玉的作用，对翻转课堂的研究者提供借鉴和参考。

［1］360百科.新一轮基础教育课程改革［EB／OL］.http：／／baike.so.com／doc／5391357-5628079.html，2014-07-03

［2］陈明选，杨娟.着重理解的翻转课堂学习活动设计［J］.开放教育研究，2015（6）：95-103

［3］Moog R，Spencer J，Creegan F，et al.Process-Oriented Guided Inquiry Learning［EB／OL］.http：／／serc.carleton.edu／sp／pkal／pogil／index.html，2015-06-03

［4］Pang PMN，Hung DW L.Activity Theory as a Framework for Analyzing CBT and E-Learning environments［J］.Edu Technol，2001，41（4）：36-42

［5］钟志贤.学习环境设计的理论基础：心理学视角［J］.中国电化教育，2011（6）：30-38

［6］Kussmaul C，Hu H，Yadav A，et al.CS-POGIL［EB／OL］.http：／／cspogil.org／tiki-index.php，2016-06-23

［7］黎加厚，赵怡，王珏.网络时代教育传播学研究的新方法：社会网络分析—以苏州教育博客学习发展共同体为例［J］.电化教育研究，2007（8）：13-17

［8］张新明，何文涛，李振云.基于QQ群＋Tablet PC的翻转课堂［J］.电化教育研究，2013（8）：68-72

Design and app lication of flipped classroom activity design based on POGIL from the perspective of learning activity design

Wang Haiyan1，Zhang Xiangli1，Pei Pei1，Ping Buyun2
1School of Education，Shannxi Normal University，Xi＇an710062；2School of Life Science，Northwest Agriculture and Forestry University，Yangling712100，China

Flipped classroom，a new teaching mode，provides a new pathway for promoting the teaching reform at primary and secondary schools，but its learning activities still need to be further explored.In this study，from the perspective of learning activity design，we designed flipped classroom learning activities based on POGIL with the first-year students of information technology as the research subjects.Then we implemented the activities in classroom teaching of information technology.We interpreted the results by data analysis and visualization.Research shows that most of the students of POGIL-based flipped classroom learning held a positive attitude and that the learning activities could effectively enhanced teacher-student interactions.

POGIL；flipped classroom；information technology for high school；learning activity design；practical application

G40-057

A

1004-5287（2017）01-0001-05

陕西师范大学教师教育研究项目“翻转课堂在西安市中学信息技术学科中的应用研究”（JSJY2015J017）的阶段性研究成果。

2016-10-18

王海燕（1964-），女，陕西大荔人，副教授，硕士研究生导师，硕士，主要研究方向：信息技术教育应用、信息技术学科课程与教学论和基础教育课程改革。

【DOI】：10.13566／j.cnki.cmet.cn61-1317／g4.201701001