学习分析技术支持下的翻转课堂设计初探

苏晓敏 翟柏丽 文越凡

摘 要 介绍翻转课堂的概念、发展现状，阐明在现有翻转课堂设计中存在的问题，通过运用学习分析技术解决问题并进行基本教学设计的探索，给出在翻转课堂中实施学习分析技术的设计流程和过程，以期为我国教育改革提供一些参考。

关键词 学习分析技术；翻转课堂；个性化学习；教育信息化；信息技术；Moodle网络学习平台

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）10-0053-04

1 翻转课堂及其现状思考

翻转课堂概念 翻转课堂（Flipping Classroom），也可以称之为“颠倒课堂”，顾名思义，就是把传统教学中教师课上传递知识、学生在课下进行知识内化的教学模式，变为教师在课前传递知识、在课堂中进行知识内化的一种新型课堂模式[1]。在翻转课堂中，改变的不只是教学模式、教学手段，还包括师生的角色，从传统的“教师主导”逐步向“以学生为主体”迈进，更多的是提倡自主学习和个性化教学。在翻转课堂教学模式中，主要是由教师先在教学之前制作教学视频、电子教材等，并设计相应的练习题，在课前发给学生，布置教学任务，然后要求学生在家里观看教师发送的视频，完成练习题；课堂上主要是学生针对研究问题进行独立学习、协作学习，展示交流学习成果，师生进行评价的过程，具体见图1。

翻转课堂现状 随着教育信息化的兴起和改革开放的大力推进，翻转课堂被广泛运用于各类学校。2011—2012年这一学年，在加拿大大不列颠哥伦比亚的高中数学课上，约翰逊老师在三个班级实施了翻转课堂教学。他将自己制作的15个教学视频打包传送到网络上，再制定相应的练习题，要求学生在家下载课程学习，并完成相应练习题，在课上进行问题的探讨。之后美国伟谷州立大学数学实验课、马里兰州波托马克市布里斯学校微积分课都进行了翻转课堂实践，并且取得不错的效果。

不光是国外，国内也在2011年之后掀起翻转课堂的热潮，很多学校开始提出相应的教学理念，进行翻转课堂实践。山西新绛中学“自学—展示模式”，江苏木渎高级中学“问题导向自主学习模式”，江苏洋思中学“先学后教，当堂训练”等，都是翻转课堂教学理念的运用。当然也有翻转课堂的具体实践，如重庆聚奎中学，他们就是安排教师小组录制10～15分钟的教学视频、导学案，传到“校园云”服务台，要求学生根据教师的导学案自行进行视频学习，再进行测试，教师根据学生的测试反馈情况调整教学结构。

对翻转课堂现状的几点思考

1）学生角度。从学生的角度来说，翻转课堂教学是否真正达到了个性化教学和因材施教，这是一个值得令人深思的问题。在传统教学模式中，课堂教学以及课后作业布置，面对不同层次的学生基本都是相同的要求，这样的做法颠覆了教育改革的宗旨——“个性化教学”。而翻转课堂教学也是如此，在面对不同的学生的时候，采用相同的教学方法，这种做法使得很多成绩中下的学生跟不上教学进度，他们不能按照自己的学习能力和知识消化能力制订适合自己的学习计划。在翻转课堂中，学生虽然掌握了主动权，但是不见得每个学生都能按时按量完成教学任务。教师应该清楚地认识到学生的学习情况，很多学生并没有良好的自学能力，主动性不强，也不擅长提问。而翻转课堂的学习是建立在自主学习基础上的，这些问题的存在，将对翻转课堂的教学效果产生直接影响。

2）教师角度。在翻转课堂实施后，从表面上看教师角色被淡化，但从另一个角度看，其实是教师的角色被加强，教师由原来传统教学的主导者变成指导者，它要求教师通过设问、学生之间对困难问题的讨论和学生完成作业的情况来分析和把握学生的学习效果。由于受传统教育观念的影响过深，一时间要教师转变角色适应新的翻转课堂教学，对很多教师来说有很大的难度。再者是在翻转课堂教学中，教师其实担负很重要的角色，教学视频制作、习题设计、对学生学习效果分析都存在很大难度。特别是学生学习效果分析，对于教师来说，学生学习知识的过程是一个间接的过程，想要清晰明了地了解学生的学习情况是很困难的，而学生学习效果分析则直接影响教师的教学结构。所以，想要翻转课堂达到更好的效果，教师对学生学习情况的分析很重要。

3）家长角度。实施翻转课堂，学生学习新知识的过程大多数在家里完成，从家长的角度看，其教学效果如何去量化？中国的家长对于教育非常关注，希望自己的孩子成才是他们的心愿。虽然年轻的家长对于孩子的教育有了更加新潮的观念和更为开放的思想，但是有一点始终不变，就是如何量化教师的教学效果和学生的学习情况。过去通过考试来为学生排名次，但在素质教育观念影响下，家长更看重孩子的全面发展。对于翻转课堂来说，要翻转的不僅仅是教与学过程中的顺序，相对应的，还要有最终的效果评估机制。

翻转课堂存在问题 虽然翻转课堂日益兴起，但要真正广泛运用于实际教学，仍然存在许多问题和挑战。如教师专业能力，并不是每个教师都能制作教学视频，也不是每个学校都提供了满足翻转课堂教学的教学环境，再者也不是每个学科都适合用翻转课堂进行教学，还得结合学科、章节的特性，有些时候运用不当，反而会适得其反。这些问题都是有待解决的。当然，除此之外，笔者认为翻转课堂教学存在的最大问题在学习评价体系方面，学习过程缺少监测。

1）评价体系不完整。传统的教学就是用考试作为学生学习效果的唯一检测手段，验证了那句话：“考考考，教师的法宝。”笔者认为，现代教育更注重的是学生的全面发展，对学生的评价应该包括形成性评价和总结性评价，光靠一个考试结果就决定一个学生的学习掌握程度是不科学的。学生的心理素质不同，有的学生在面对考试时可能出现考试焦虑、发挥失常等情况，考试成绩并不代表学生的真实水平。翻转教学也是如此，翻转的课堂使得学生的学习在课下完成，在课下他们是否真的进行学习？学习情况如何？这是值得关注的。

2）缺少量化检测。很多实行翻转教学的学校反映，目前翻转课堂存在的一个最大问题就是学生在家不看视频，上课的时候也就难以进行有效学习。深层原因则是学生的自律性和主动性参差不齐，尤其是国内长久以来的教学模式使学生习惯了被动式学习，无法避免滥竽充数的学生，教师也很难跟踪每一个学生的上课状况。笔者认为在一个全面的教学过程中，学习检测是一个关键的环节，必须引起重视。学生回家看视频学新知识点，教师上课则不讲新课直接讨论，翻转课堂将教学由“教—学”模式变成“学—教”模式，这对中国式课堂来说，可谓是“本末倒置”。学生的自觉性和自主能力有差别，他们做作业可以有书面显示，教师比较能把握学情，而看视频学习的效果究竟如何呢？如果可以有一种学习分析的检测平台，量化学生的学习情况，那么相信翻转课堂的实施不仅可以提高课堂效率，还减轻学生的负担，很多学生在课堂上就可以把作业完成，回家后就可以做自己喜欢的事。学生也不是看完视频就算，学校有个平台可以让教师知道学生看视频的情况，教师会及时地与学生进行沟通。

在这个方面，可汗学院、Moodle网络学习平台就做得很好。在可汗学院中，在学生进行视频学习的过程中，学生的所有行为（包括视频学习情况和测试情况）都会被记录在一个系统中，最后系统会根據学习数据生成可视化的数据分析，便于教师更好地了解学生的学习情况。Moodle网络学习平台也具备这个学习数据追踪分析的功能，这种系统应用的是学习分析技术。如果翻转课堂也能应用这种手段进行学习分析，教学将会变得更加具体和完善。

2 翻转课堂中的学习分析技术

学习分析技术定义 不论是国内还是国外，学习分析技术这个概念一被提出，教育界的学者专家纷纷对其核心概念做了详细定义。学习分析技术在大多数时候是指被应用于教育领域的针对“大数据”的分析技术。这个词汇来源于商业领域，起初用于商家对消费者的消费活动进行跟踪监测，对其数据进行挖掘分析，便于掌握消费者的消费趋势[2]。2011年2月，首届学习分析与知识国际会议为学习分析技术进行了明确定义：学习分析技术是监测、收集、分析和反馈学生在学习活动中产生的数据，并通过反馈改进学习环境、优化教学的一种手段。教育信息化2013地平线报告中也对学习分析技术作了相似且更具体的定义：学习分析技术是对学生学习过程中生成的大量数据进行分析和解释，通过反馈信息评价学生的学习情况，预测未来学习表现，并发现学习过程中潜在的问题[3]。学习分析技术的简单过程如图2所示。

学习分析技术在翻转课堂中的应用

1）学生数据收集。在翻转课堂教学中，学习分析所收集的数据主要是针对学生的，而翻转课堂教学中现在存在的一个最大问题就是学生在家不看教学视频，在课堂讨论的时候这些学生都是滥竽充数，没有学到真正的东西。想要避免这一情况的发生，可以对学生的学习过程进行学习分析。当教师把教学资源发到平台上的时候，学生在平台上观看视频这一过程是在家里进行的，由于属于课下教学，学生学习缺少一个监控过程，也不是每个家长都能寸步不离地监督孩子进行学习。这时就通过学习分析技术平台，收集、挖掘学生在学习过程中的学习数据。这一方法可以清楚地知道学生是否观看教学视频，在哪里暂停、哪里快进、哪里重复，是否参与社区讨论，讨论的问题是什么。根据这些学习数据，可以清楚地了解学生的学习情况，知道哪些属于薄弱知识，哪些是掌握得较好的。当然，翻转课堂学生的学习数据来源还包括课堂数据、课后数据，其中课堂数据主要是学生在课堂上进行的练习等情况，课后数据主要是学生的课后作业、作品的完成情况。

2）分析收集数据。对收集的数据的分析，这个环节主要是由教师来完成的。学习分析技术工具已经对翻转课堂教学中学生的学习数据进行挖掘、收集，这里的数据分析就是对收集的可视化数据进行分析。通过数据显示，教师可以知道学生的学习情况、学习进度，好为下一步的课堂教学做准备。教学设计最重要环节就是对学生的分析、对学习内容的分析，教师只有清楚学生的诉求，才能根据需求制定有针对性的教学活动。分析学生在学习平台的教学资源学习情况，可以知道学生对知识的掌握程度，既是一个跟踪监控的过程，也为下一步教学做了充分准备。

3）调整教学结构。调整教学结构，目的是优化教学，实现个性化教学，这是现代教育一直秉承的教育理念，也是翻转课堂最终的目的。通过学习分析，已经对学生的学习情况、学习掌握程度有了一定了解，看学生对问题的整体和个人掌握程度，由于学生个体差异和能力的差异，需要教师根据学生的学习情况进行分层次教学。对于那些比较简单的、大部分人都掌握的知识点，教师可以在上课过程中一带而过；对于那些比较生僻、难以理解的知识点，则需要重点讲解。

3 学习分析技术支持的翻转课堂设计

教学设计流程

1）教学内容分析。笔者的研究以高一计算机网络基础课程为例，这是一门实践性比较强的课程，主要建立在实验的基础之上，这门课程展开的硬件要求是每个学生有一台可操作的计算机。对于课程知识来说，主要分为计算机基础知识、文字处理、表格处理、幻灯片制作等几大类。这些知识点都具有很强的操作性和实践性，学生必须亲自动手实践才能掌握[4]。在进行每一个章节的教学之前，都应该对教学内容有一个详细分析，根据教学内容的形式采用恰当的教学方法，才能达到最佳的教学效果。

2）教学过程设计。根据教学课程的特性，结合翻转课堂在学习分析技术支持的教学平台上进行教学设计：

①教师结合教学内容的特点，利用教学用录屏软件制作教学视频以及相应的练习，发布到学习平台；

②学生课前登录自己的个人平台，观看视频，不会的问题可以在公共社区交流讨论；

③课堂上学生根据自己观看视频的学习情况，在电脑上完成操作，教师从旁指导，不会的学生可以询问教师；

④每节课都有一个对应的作业，课后学生应把作业发布到平台；

⑤在学生提交作业之后，教师进行作业批改，并给出对应的成绩。

3）评价体系设计。学生的评价应该由形成性评价和总结性评价两个部分构成，在翻转课堂教学中，主要是资源的访问情况、学生学习进度、学生交互情况和学生作业作品完成情况等几个方面。根据学生的学习制定一个单元学习评价表（百分制），如表1所示。

教学实施过程 教学的实施过程主要是建立在学习分析技术基础上的，而翻转课堂的学习分析是在有一定学习分析基础的平台上进行的，具体过程如图3所示。

1）课前准备阶段。翻转课堂教学，课前准备阶段是一个很重要的阶段。在这一阶段，教师的主要工作是准备充足的教学资源，如翻转课堂所需的教学视频、教学课件，可以不是自己制作的视频，但是一定要与课程内容吻合；相应的还要适当准备一些练习题目，布置教学任务，还可以提供相关参考书籍、优秀资源学习网站等素材[5]。现代教育强调的是个性化教学，教学资源可以分为两个等级：一种是基础资源，就是要求所有人都必须学习的资源；另一种是拓展资源，这类资源主要是留给学习基础相对好的学生的。教师将准备好的学习资源公布在有学习分析技术支持的学习平台上，以供学生观看。发布资源后，教师要将课前的学习任务明确地告知每一个学生。

学生回到家后，将登录自己的学习平台，认真查看教师的学习任务，根据要求观看视频，并完成相应练习。对不会的题目，学生可以在公共社区交流讨论，也可以向教师发出请求，寻求帮助。在这一过程中，带有学习分析技术的学习平台会追踪记录学生的学习情况，哪个学生没有进行学习或者是遇到什么问题，在社区的讨论次数，学生讨论的问题，教师在学习平台的后台都可以看到，都有明确的数据记录。教师在学生自主学习结束以后，要及时统计学生遇到的问题，把握学生的自学情况，准确进行课堂教学安排。

2）课堂内化阶段。以信息技术教学为例，整个教学都是在计算机实验室进行的，这时候学生也登录自己的学习平台，教师将会布置课堂任务，如根据学生在家的学习情况，完成课堂练习，不会的进行讨论，教师会作为指导者从旁指导。课堂上完成的作业会上交到学习平台，教师可以通过学生参与投票的方式选出最佳的课堂作业，展示在公共社区。学习分析技术会记录学生的出勤情况、课堂作业完成情况、学生的课堂互动参与情况。

3）课后巩固階段。这时候主要是学生课后作业的完成，完成以后上传到学习平台，教师将会对学生的作业进行批改，给出一个作业评价。教师会结合以前的学习平台的学习数据记录，对学生的学习情况进行分析总结，看学生对所学内容的掌握情况，如果还存在问题，就进行个别指导。在章节结束以后，教师将会根据平台数据显示的资源访问情况、学生学习进度、学生交互情况和学生作业作品完成情况等几个方面，对学生进行总结性评价，给出一个评价结果[6]。学生也可以从自己的学习情况中了解自己的学习，进行自我反省，及时调整学习计划，实现更好的学习。

学习分析技术在翻转课堂应用中的挑战

1）专门的学习分析平台。针对目前的教学情况来看，学习分析技术已经得到初步运用，但仍然处于起步阶段，不像可汗学院、Moolde学习平台，已经有了健全的学习分析体系。单独运用到教学中的学习分析体系到目前来说还是很少，大多都参照可汗学院、Moolde学习平台的教学模式进行。在翻转课堂教学中要进行更专业、更具针对性的学习分析，就要选择专门的学习分析平台，现如今学习平台的匮乏成为学习分析技术发展的一大阻碍。

2）数据的收集范围有限。学习分析是一个动态分析和静态分析的结合，动态分析主要是学生学习行为、路径的跟踪分析，静态的分析主要是教学资源浏览情况、作业完成情况的分析。然而，在实际的学习情境中，很多学习行为是没有被记录和被捕捉到的，如翻转教学的学生课堂反应、参与度等。数据捕捉范围有限，是现在学习分析技术面临的最大的问题，因此，扩大数据捕捉范围成为学习分析技术的首要任务。

3）关于学生的隐私问题。学习分析技术是对学生学习行为的追踪，由于学生的心理和对问题的反应能力不同，部分学生不一定能够接受这种学习方式，认为这样的过程侵犯了自己的隐私。高中生处于生理、心理的敏感时期，他们认为应该有自己的私人空间，这样的全程跟踪不能被接受。还有在学习分析中一些数据也确实涉及隐私权的问题，这是在学习分析技术应用时要注意的。

4 小结

随着教育改革和教育信息化的推进，网络学习空间的构建成为一个新名词，基于网络视频的翻转课堂教学和学习分析技术也越来越受到重视。目前，翻转课堂与学习分析技术的案例不是很多，仍然缺乏实践性，但是只要努力去实践，就会发现其中的优点。任何一种教学技术和教学手段的使用，都是为了优化学习，达到最佳的教学效果，然而，如果两者都具有这个功能，那么结合后，效果将更为乐观。

参考文献

[1]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.

[2]李青，王涛.学习分析技术研究与应用现状述评[J].中国电化教育，2012（8）：129-133.

[3]Johnson L， AdamsBecker S， Cummins M，等.国际教育信息化2013地平线报告（高等教育版）[J].北京广播电视大学学报，2013（2）：7-29.

[4]王红，赵蔚，孙立会，刘红霞.翻转课堂教学模型的设计：基于国内外典型案例分析[J].现代教育技术，2013（8）：

5-10.

[5]卢强.翻转课堂的冷思考：实证与反思[J].电化教育研究，2013（8）：91-97.

[6]魏顺平.学习分析技术：挖掘大数据时代下教育数据的价值[J].现代教育技术，2013（2）：5-11.