基于翻转课堂的协作学习与知识建构

陈世灯 徐刘杰

摘 要： 翻转课堂注重培养学生的问题解决能力、创造性思维能力、高水平推理和批判性思维能力，注重提高学生的知识建构能力和水平。在某高校教育技术学专业2014级两个班级中开展对比实验研究，以“电视摄像”课程为例，在实验组应用翻转课堂教学模式，在对照组应用传统教育模式，通过问卷调查收集学生交互和知识建构的数据，使用社会网络分析方法、内容分析法分析学习者的协作交互和知识建构。结果发现，翻转课堂教学模式下学习者协作交互比较频繁，交互结构比较稳定;翻转课堂能够加强学习者之间、群组之间的交互，促进学生和小组的知识共享、问题解决和意义协商;翻转课堂能够提高学习者个体和群体的知识建构水平。

关键词： 翻转课堂 知识建构 协作学习

信息通信技术的快速发展，数字技术与教育的深入融合，为教学带来了许多新的教育理念和教学模式，翻转课堂教学就在技术与教育结合的背景下产生。在学校教育中很多教师基于翻转课堂开展教学改革实践。翻转课堂在教学实践中使用多种教学方法，比如使用基于问题的学习、基于项目的学习等，以学生为中心，注重学生自主学习和协作学习，强调师生基于问题的互动，在教育评价上采用多元评价方式，強调学生之间的互评。知识建构可作为学习效果、学生认知发展、理解能力，以及教学模式和教学活动实施效果的评价标准。因此，本研究以知识建构发展评价翻转课堂，通过分析学生的交互、参与情况，调查学生的知识建构水平以验证在翻转课堂模式下学习者协作知识建构的能力。

一、翻转课堂与知识建构的相关研究

在翻转课堂中，教师为学习者提供教学媒介、教学视频、学习内容、教学任务等各类资源，鼓励和引导学习者通过分析、归纳等批判性思维活动的训练进行知识建构与迁移、应用与创造[1]。翻转课堂的实质可归纳为课堂翻转、角色翻转、学习翻转和评价翻转[2]，最终目的是强化学生对知识的理解、迁移与应用，引发学生的创新思维，培养学生的高阶思维能力，促进深度学习[3]。翻转课堂的关键是微课建设，要为学生提供丰富的题库资源、良好的教学平台及系统性的知识设计[4]。翻转课堂注重学生自主学习能力与自我控制能力的培养，注重促进学生在元认知能力、批判性思维及高阶思维方面的发展[5]，从而实现从注重学生知识识记到注重学生思维能力发展的转变，实现从教师主导学生被动学习到教师引导学生主动学习的转变，实现从终结性单一评价为主到形成性和终结性多元评价相结合的转变[6]。

在翻转课堂中，教师指导学生通过真实的任务建构知识体系[7]，学生通过“训练—研讨—提问—答疑—点拨—创新—再训练—再创新”不断提高知识建构能力[8]。知识建构是社会化的知识创生过程，通过设计良好的协作机制支持学习者创造知识、共享知识，通过团队合作，综合利用学习内容、技术工具、人（教师、专家、学习同伴等）、多样化的信息资源等学习支持服务完成项目，建构知识。知识建构强调知识是在真实想法的实践中、真实问题的解决中建构的，知识是可改善的[9]，这与翻转课堂的理念相一致。

翻转课堂教学可分为自学质疑阶段和合作建构阶段，学生分别进行知识接收和知识建构，知识接收可促进知识建构，知识建构又可反哺知识接收[10]。在翻转课堂中，利用技术工具将教师与学生、学生与知识、教师与知识联系在一起，帮助学习者将知识关联起来以产生新知识，这是学习者在发现知识、理解知识、运用知识、丰富知识的过程中产生的深刻认识[11]。在知识建构过程中需要发挥学习者的知识发现和检索能力、知识整合能力、知识迁移能力、逻辑思维能力和创造力等获取知识、理解知识、运用知识、创造并丰富知识，同时培养学习者在这几方面的能力素养。翻转课堂能够提高学习者的知识整合能力、知识迁移能力和创造力等能力素养[12]，这些是知识建构能力的重要因素。

知识建构可作为教学效果和学习效果的评价标准，本研究通过实验研究验证基于问题的翻转课堂教学能够加强学习者之间的协作，并通过知识建构分析验证翻转课堂的教学效果，旨在为翻转课堂的实施提供实践借鉴意义。

二、实验实施过程与数据收集

（一）实验设计和实施流程

本次实验在2016年秋季的第二学期开展，以湖南某高校2014级教育技术学专业的必修课程《电视摄像》为案例，实验对象为2014级的两个教学班（1401班，作为对照组;1402班，作为实验组），1401班有43人，1402班有44人，各分为7个小组。

在实验组，教师采用翻转课堂教学模式，具体的实施流程如图1所示[13]。课前学生自学，课中采用基于问题的教学方式，一方面由教师提出问题，引导学生交流讨论，参与交互，根据学生讨论结果教师有针对性地给予补充和解答释疑。另一方面由学生提问，师生共同交流讨论，协作解决问题。针对学生的问题解决结果，在学生之间实施互评，并将评价结果反馈给小组和个人，教师参与学生评价，帮助学生完成知识内化。课后学生对问题进行分析、整理，并解决实践中遇到的问题，完成视频项目的制作。各小组成员（表1中的G8至G14小组）协作构思项目主题、设计思路、创作脚本、拍摄、编辑，最终完成项目，主要以视频作品的形式进行结项。教师在学生实践过程中提供学习指导，包括理论讲解、问题答疑和技术支持。对照组的班级采用传统的教学模式，课堂上学习理论知识，实验课上进行拍摄和非线性编辑实践，学生自由组合成学习小组（表1中的G1至G7小组）进行实验实践活动，并以小组为单位完成一部视频作品。在期末每个小组需要完成一部完整的视频作品，作为评价知识建构的内容之一。

（二）数据收集和研究方法

本实验收集的数据有每位学生在上课过程和视频拍摄过程中与其他人交流讨论的对象和次数，将学生的交流数据整理成“学生-学生交互矩阵表”，使用社会网络分析方法进行处理，主要讨论学生的协作交互情况。其次，通过问卷调查分析学生的知识建构水平。根据Gunawardena等人[14]开发的在线学习知识建构分析模型设计《学生知识建构水平调查问卷》，问卷包含知识建构的五个阶段，从低到高依次为：（1）学习者相互分享各种信息、观点，针对讨论的主题进行描述（PH1）;（2）学习者发现和分析在各种思想、概念或者描述中不一致的地方，深化对问题的认识（PH2）;（3）学习者通过意义协商，进行知识的群体建构（PH3）;（4）学习者对新建构的观点进行检验和修改（PH4）;（5）学习者达成一致，应用新建构的知识（PH5）。在两个班进行调查，在87人中共收集到82份问卷，有效问卷82份（1402班回收43份问卷，1401班回收39份问卷），回收率达到94%。对问卷进行信效度检验，使用WindowsSPSS20.0计算出的信度值为0.848（使用alpha方法），效度KMO值为0.86，sig=0，可知问卷具有较高的信效度。最后，对学生作品进行内容分析，统计每个小组的视频作品中准确使用的知识点或技能及成功使用的次数，整理成“小组-知识单元矩阵表”，使用社会网络分析方法分析学生知识建构的主要知识点，以及学生对知识点的掌握程度。

三、结果与讨论

（一）翻转课堂模式下学习者协作交互分析

使用NetDraw软件将“学生-学生交互矩阵表”绘制成两个班级的社会网络图，根据中间中心度指数设置节点属性，该图反映了学生在协作交互中知识传播和共享情况（如图2和图3所示）。由此可知，实验组中节点比较大的学生有S22（G11小组）、S7（G9小组）、S36（G8小组）、S41（G9小组）、S42（G10小组）等，这几位学习者主要发挥了连接小组之间协作交流的桥梁作用，是小组协作的中介，占据了1402班学生整体网的结构洞位置。比如S7连接了G8、G9、G10、G13和G14五个小组之间的协作交互，S22连接了G8、G11、G13、G14四个小组之间的协作交互。它们在加强小组之间协作方面、在学生之间和小组之间传播知识方面发挥了重要作用，保证了知识在整个网络中的流动，达到了知识共享的目的。在这几个学生中，箭头指向S22、S7、S41和S42的连线比较多，即学生会主动与这四位学生交互，向其咨询问题，获得帮助，这些学习者充当其他小组的顾问角色。在S36所在的G8小组内，小组成员主动与其交流讨论，但是与S36发生交互关系的其他小组则由S36主动建立协作交互关系，该学生将外部知识引入内部小组，充当代理人角色。

对照组中节点比较大的学生有T36、T22等，其中T22学生连接了G4和G6两个小组之间的协作交互。由此可知，在对照组中只有极少数人在知识建构过程中能够与更多的学习者或小组进行协作交流，实施传播资源和知识、咨询问答、意义协商等活动。对照组存在一位孤立节点（学生T32），即该学生没有参与小组内交互协作，只是在接受到任务后独自完成任务。对照组中学习者的节点普遍小于实验组，说明在以往的教育模式下，尽管使用基于项目的学习，但是学习者仅仅做到了小组内部协作，知识传播、问答、意义协商等活动大多发生在小组内部，难以进行小组之间的协作交互。

在以往的教育模式下学习者课堂参与度比较低，在课堂上感到焦虑，害怕老师提问，始终沉默，从来不主动回答问题[15]，部分学生不会提问题，不会陈述个人观点，更不愿意和别人协作交流，习惯被学习，失去自我体验，学习主体整体迷失，不乐意参与也不知道如何参与独立思考和解决问题[16]。即便是在小组内部，学生之间也很少发生讨论或辩论。在翻转课堂教学模式下，学生课前做足功课，带着问题进课堂，教师鼓励学生提问，或教师提出问题，鼓励学生针对问题进行讨论、交流协作。在学生讨论没有结果的时候教师给予指导，这些措施激发学生交流的欲望，提高学生的课堂参与度。教师参与学生讨论和问题解决，能够为学生及时提供反馈，强化学生的知识建构。课堂上的交流讨论和作品互评使学生之间相互了解，学生在遇到问题时有针对性地咨询同学以寻求帮助，或与同学交流讨论，跨越小组限制，实现小组之间的交互，实现知识资源在小组之间的传播和共享。在翻转课堂模式中采用多元评价方法，教师鼓励小组之间共享作品，相互评价作品，学生之间做到更多的知识传播、意义协商、协作和交流。

（二）翻转课堂模式下学习者知识建构的问卷分析

对学生进行知识建构问卷调查，使用SPSS对两个班学生的数据进行分析，结果如表2所示。由此可知，在知识建构的五个阶段，实验组的均值都要大于对照组，在翻转课堂教學模式下学习者的知识建构水平得到提高。翻转课堂教学中教师鼓励学生基于问题开展交流讨论，在课堂内外的交互能够跨越小组界限，实现小组之间的交流讨论、知识共享，促进知识在小组之间的流动，实现更大范围内的知识传播。小组之间的交互为学生获得丰富的知识和智力资源建立基础，提高了学习者个体和群体知识建构的能力和水平。但是实验组和对照组学生在PH4和PH5高级知识建构水平方面平均值普遍低于两个班在PH1、PH2和PH3三个阶段的平均值，可以发现大多数学生处于知识建构的中低水平，即知识共享、意义协商和问题解决水平，而在知识检验和知识应用方面只有少数人达到要求。

由前面关于学生协作交互的社会网络分析发现，中心性指数比较高（节点比较大）的学生人数比较少，但他们是知识传播、知识共享的主要人员，他们获得或本身拥有的资源和知识较多，具有较强的共享和协作意识，能够参与多个小组之间的协作交流，在完成项目时能够应用新知识，指导实践活动。而且，这些学生能够在自身实现知识建构的同时促进和帮助其他学生建构知识。但是由于学生更多关注知识获取和问题解决，在知识检验和知识应用方面关注较少。这一结果表明学生在知识建构中主要是为了完成任务;学生学习动机不强，在高阶知识建构方面不能坚持努力克服困难;学生难以做到深入思考和实践以对学到的知识加以应用。学生在建构知识过程中只注重知识的记忆，注重问题的解决，对于知识表现的理论、原理及解决问题过程中的知识应用准则和创新等关注程度比较低。

（三）翻转课堂教学模式下学习者知识建构的内容分析

对学生作品中应用准确的知识点与知识单元进行对应并计数（如果学生作品应用了某一知识，但是使用得不恰当或失败，则不计数），建立小组-知识单元的二模矩阵，使用NetDraw软件，并结合中心性对节点和连线进行设置，结果如图4所示，据此我们可从三个方面分析学习者的知识建构。

从学生与知识交互方面分析，图4的二部图是小组与知识单元的交互图。实验组中每个小组引出的粗线数量普遍多于对照组，则实验组中处于核心位置的小组数比较多，小组与知识单元交互频次比较高，交互距离比较短，知识在小组之间的传递速度比较快，传播范围比较广，实验组整体网的交互结构比较紧密，属于强交互网络。而对照组中处于核心位置的小组较少，对照组与知识单元的交互在频次、距离上弱于实验组，对照组与知识单元的交互结构稳定性较差，对照组中的G2、G3、G7小组引出的粗线比较多，可以判定这三个小组处于网络核心位置，整体网络中的知识传递容易受到这三个小组影响。从节点大小可知，在实验组中，G10节点较小，其余节点都较大，表明小组G10与知识单元的交互程度低于其他小组，该小组缺少“音乐与音效”的应用。对照组中G1、G5和G7三个小组与知识交互的紧密程度低于其他小组，在作品中缺少一些相关知识的应用，如小组G1和G7没有与“光线与色彩”的连线，小组G5缺少与“音乐与音效”的连接。

从知识获取方面分析，可以推断实验组能够获得更加丰富的知识，涉及的知识点范围比较广。翻转课堂教学模式通过加强学习者之间的交互、学习小组之间的交互，扩大知识在群组之间的传播，实现知识共享，从而为学生获取丰富知识奠定基础。通过加强学生与学生、学生与教师交互，一方面将学生、教师联系起来，构建人际网络，另一方面促进学生知识共享、问题解决、协商释疑，将人际网络转化为学生获取知识的人力资源。在翻转课堂教学模式下，教师主体地位得到弱化，学生主动学习的意识被强化，学生充当教师的角色，同伴教学在知识共享和问题解决过程中得到体现。而在以往的教学环境中，学生在小组内部的交流多在于任务分配和问题解决。而学生在分配任务时，考虑的是学生对任务的熟悉程度和学生能够完成任务的期望值大小，因此学生多选择与自己能力相匹配的任务。对照组小组内部在知识传递方面表现比较弱，学生个体获取的知识是小组群体内部熟悉的知识。由于小组内部成员的明确分工，任务分配到个人，学生之间的交互不在于知识的交换，而在于问题解决和任务衔接。由此可知，实验组在交互方面跨越小组界限，扩大了知识流动范围，提高了非冗余知识的传播和共享，而对照组中小组之间的交流比较少，小组内部冗余知识传播比较频繁，因而学生获得的知识量比较少。同时可以发现在以往的教学环境中，如果不打破小组之间的界限实现跨组之间的交互，则分组协作在某种程度上成为知识传播的障碍，限制学生获取更多、更丰富的知识。

从知识应用方面分析，实验组和对照组在知识应用方面表现出一些相同的特征，比如两个班级的小组在作品中运用的知识内容存在不平衡性，每一个小组都存在自己擅长的、使用过多的知识，也存在自己不擅长的、使用较少的知识。例如实验组中G14小组运用最多的是镜头组接和静态构图相关知识，对照组的G3则使用最多的知识属于节奏处理、静态构图、同期声和解说词等知识单元。可以从两方面解释这种现象：一是学生在完成任务时倾向于选择使用自己熟悉的、能够熟练准确运用的知识。二是学生对于熟悉的知识点更容易达到高水平的知识建构。在知识应用上，大部分小组都能够将所学的知识准确地应用到作品中，仍然存在个别小组在某些知识单元方面没有准确应用。实验组和对照组表现出一些不同，实验组指向知识单元的粗线比较多，表明在学生创作作品时成功运用到的知识单元数量或知识内容多于对照组。可以判断，实验组在知识建构的深度上较优于对照组。这是因为在翻转课堂教学模式下学习者小组之间的交流协作比较频繁，问题讨论比较深入，能够在问题解决时深入思考，在知识应用中实现创新。

参考文献：

[1]徐海艳.翻转课堂模式下学生批判性思维能力培养研究[J].外语电化教学，2017（1）：29-34.

[2]蔡宝来，张诗雅，杨伊.慕课与翻转课堂：概念、基本特征及设计策略[J].教育研究，2015（11）：82-90.

[3]曾明星，李桂平，周清平，等.MOOC与翻转课堂融合的深度学习场域建构[J].现代远程教育研究，2016（1）：41-49.

[4]夏庆利，罗一清.大学翻转课堂教学效果实证研究——以《财务学及技术基础》课程翻转教学为例[J].大学教育科学，2017（2）：47-56，125.

[5]曾明星，李桂平，周清平，等.“翻转课堂”教育场域：主体异质性、惯习冲击与价值建构[J].高等工程教育研究，2015（5）：186-192.

[6]徐建军，周永卫.军事理论教学的“翻转课堂”论[J].大学教育科学，2016（5）：52-56.

[7]何克抗.从“翻转课堂”的本质，看“翻转课堂”在我国的未来发展[J].电化教育研究，2014（7）：5-16.

[8]曾明星，周清平，蔡国民，等.基于MOOC的翻转课堂教学模式研究[J].中国电化教育，2015（4）：102-108.

[9]Scardamalia， M.. Collective cognitive responsibility for the advancement of knowledge[A]. B. Smith. Liberal education in a knowledge society[C]. Chicago： Open Court，2002：67-98.

[10]陈洋，胡凡刚，刘永琪，等.翻转课堂引发的矛盾关系思考[J].现代教育技术，2016（2）：71-76.

[11]沈书生，刘强，谢同祥.一种基于电子书包的翻转课堂教学模式[J].中国電化教育，2013（12）：107-111.

[12]赵呈领，徐晶晶.翻转课堂中学习适应性与学习能力发展研究——基于学习活动设计视角[J].中国电化教育，2015（6）：92-98.

[13]陈世灯，温梅.“翻转课堂”教学模式在《电视摄像》课程中的设计与应用研究[J].软件导刊·教育技术，2016，15（9）：43-47.

[14]Gunawardena， Charlotte N.; Lowe， Constance A.; Anderson， Terry. Analysis of a Global Online Debate and the Development of an Interaction Analysis Model for Examining Social Construction of Knowledge in Computer Conferencing[J]. Journal of Educational Computing Research， 1997，17（4）：397-431.

[15]胡仁东，刘静.场域论视角下大学生课堂问题行为的表现、成因及对策[J].教育探索，2015（5）：61-64.

[16]周文红.大学生学习参与现状调查[J].教育与职业，2014（22）：85-86.

基金项目：湖南科技学院研讨式课程教学改革项目（项目编号：湘科院教发〔2017〕2号）;湖南科技学院教学改革项目（湘科院教发〔2017〕56号）;北京师范大学教育学部科研基金项目“移动学习环境下的知识建构效果研究”（项目编号：1612202）资助。