 微课程与翻转课堂相结合的教学方法创新应用张武威 曾天山 黄宇星
微课程(Mini course)的出现，虽然有明显的“草根”成分．但伴随着微型学习以及我国“视频公开课”和全球“大规模在线开放课程”(Massive Open On 然而，微课程怎样才能与学科教学深度融合呢?2008年由全美教育教师学院协会创新与技术委员会出版的《整合技术的学科教学知识：教育者手册》，针对当前课程整合(融合)学科知识和教学法存在着“割裂”现象．造成教学研究与教师培训的缺失范式．提出了建立整合技术的学科教学知识框架——TPACK（Technological Pedagogical Content Knowledge的简称)。这种基于整合技术的全新的概念框架，不仅为我们揭示了“学科内容、教学法和技术”三个要素之间复杂的互动关系，而且给我们微课程整合教学应用的启示是：只有微课程与教学方法的有机整合．才能促进传统教与学方式产生深刻变革。微课程是课程技术化和信息技术课程化的最新表现。为了使微课程资源不至于落入早期教学资源利用率低的窠臼，我们首先要对微课程教学内容的组织方式进行创新，以及对微课程应用的教学环节和教学模式进行分析，才能进一步推进微课程与教学方法的有效整合应用，才能充分发挥其应有的教学内涵。 一、微课程教学内容组织方式的创新 在国外的研究中，与“微课程”相关的名词有Mini course、Micro lecture和Micro lesson 等，而且人们对微课程的研究取向并不完全相同。在国内的研究中，与微课程相近的概念有“微型课程”“微课”等不同提法，目前学术界尚未形成统一的认识，但基本已达成这样的共识：微课程是指时间在10分钟左右(一般人注意力集中的有效时间)。有明确的教学目标，内容短小，集中说明一个问题的小课程。微课程教学内容组织方式的创新，除了具有时间微、内容含量微等特性外，还具有以下几个重要特性。 第一，微课程是运用建构主义方法化成的。微课程并不是指为“微型学习”而开发的微型内容，而是运用建构主义方法化成的以在线学习或移动学习为目的的实际教学内容)。尽管微课程早期提出者并非从微型学习的角度而提出的，但人们已从不同角度去践行了微课程的微型学习和碎片化学习，直至践行了泛在学习的产生，让传统课堂教学可以延伸到正式 学习、非正式学习或兼而有之，使得学习成为连续统的全景化学习观。 按照戴维·彭罗斯(David Penrose)于2008年秋提出的微课程建设共有五个步骤：一是罗列出核心概念；二是提供上下文背景知识； 三是录制、制作1～3分钟的教学视频节目；四 是设计出自主学习和探究学习的课后任务；五是将教学视频与课程任务上传到课程管理系统。虽然戴维·彭罗斯本人没有直接提到微课程是运用建构主义方法化成的，但它围绕着“锚定式教学”的设计理念和设计方法已隐含着该理论与方法的应用。 第二，微课程是一种新型的“课程”组成单元。微课程的主要载体是短小精悍的微视频，也可以是其他媒体形式的微内容．如文本、音频、动画、软件等。我们从微课程的发展历程来看，它与20世纪90年代传人我国的“学习对象”概念相类似，但它所不同的是，目前出现的微课程概念大多是由一个视频文件组成，以讲授一个“知识点”(包括概念、知识、问题等)为主体，它与学习对象相比较更加强调“视频”这一媒体的应用，这与慕课的核心内容——基于“视频教学”不谋而合。在我国最初的基础教育领域实验中，微课程只是一种微视频课件，着重在于解决传统教材由静态文本向动态资源转变，以及解决传统教学视频“颗粒度”过大问题。但在慕课的影响下．微课程的含义开始延伸．它不再仅限于对“知识点”的讲授、问答、演示、练习、反馈等教学环节的加入，并且将覆盖学生学习的全过程，它包含着教学(学习)目标、内容、资源、活动和评价等必要的课程要素，并以整合课堂教学或在线教育应用为基础。因此，微课程不仅仅是作为一种新的教学媒体、工具和资源而存在，而是作为一种新型的“课程”组成单元而存在。 随着世界各国教育资源建设模式正从早期注重“以教为主”向现行注重“以学为主”的建设模式转变，微课程的教学内容组织方式也产生了相应的变更。例如，新加坡l998年实施的微课程计划(Micro LESSONSTM)，就已经从以直接传递教学信息为主要特征的第一代微课程．逐步向以鼓励学生通过参与各种主动探究活动，以自主建构知识为主要特征的第二代微课程转变。墨。目前，第二代微课程已在慕课里得至也了有效应用。例如，Coursera在线教育将每幢课分割成3～5个体现相关“主题”的交互式短视频．这样既方便学生按主题内容进行自主探究学习，又便于学生利用碎片化时间进行交互式学习。 第三，微课程是一种开放性、动态性的资源结构表征。戴维·彭罗斯认为，微课程教学模式并非适用于所有课程，如在理解复杂概念方面的课程并不能取得较好效果。可汗学院利用微课程开展在线教育已取得了巨大成功，但“可汗模式”也存在着不足。美国迈阿密大学教育学教授沃尔特·斯卡达认为，其教学方式存在着“过度简化”的缺陷，它总是利用特定例子来解释概念，如果人们遇到其他例子时，可能会糊涂……这表面上看是个小问题，却可能为以后的学习埋下隐患。 为了避免微课程存在着过分简化知识的表征倾向，我们可以从美国的TEDEd微课程中得到启示：TEDEd是以交互式微视频建设为特色的微课程，并将视频、字幕、交互式问答等融为一体，允许在线教师与学生自由编辑，体现了微课程教学具有动态性、开放性的特点。如果我们也能够将微课程设计成具有开放性、动态性的课程资源结构，为学生提供知识动态编辑和知识系列重组的可能性，是目前解决微课程存在过分简化知识表征的有效方法。也就是说，我们在提供微课程在线学习时．还要为学生提供一个知识挖掘（Knowledge Excavation）的平台。而这个平台的教学特点是：允许学生超越微课程预定的知识结构表征，通过补充概念、实例、命题等拓宽学生获取信息的渠道。使学生认识到复杂概念的学习完全不是预定的，方能考察复杂概念意义的多样性。因此，微课程是一种具有开放性、动态性的资源结构表征．但它需要与相应的教学环节、教学模式相结合，才能体现其应有的教学价值。 二、微课程教学环节和教学模式的分析 我国率先提出微课程建设的胡铁生认为，“微课程是指按照新课程标准及教学实践要求， 以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源有机组合”。因此，微课程在“知识点”教学内容组织的基础上，其相应的教学环节的选择就成了微课程整合教学应用的前提。所谓教学环节，就是指教学过程所涉及的各个阶段和程序。由于教学过程的复杂性和多样性，所以教学环节所涵盖的内容相当广泛，但是，由一定的教学环节组成的教学活动就构成了．特定的教学模式。 (一)微课程的教学环节——课前、课中和课后 我国台湾地区网奕资讯创办人吴权威以及他所带领的教学科技创新领导小组．经过20多年对中小学、大学等进行技术创新教学研究后得出，唯有让教学技术与教学的四大主轴(环节或流程)——教学、评价、诊断、补救紧密结合，才能创新教学模式。根据吴权威的观点，微课程的教学环节应包括课前、课中、课后“三个”主要教学环节，以及包括评价、诊断“两个”辅助教学环节，才能算是比较完整的信息技术创新教学应用。 在20世纪90年代，美国从事信息技术教育应用的学者普遍认为，信息技术运用于教学主要在课前与课后，而在课堂教学过程的几十分钟内，一般也难以发挥信息技术的作用，还是要依靠教师去言传身教。笔者认为，这可能是与当时占主流地位的“大型课程”教学资源应用具有系统性和封闭性等缺陷有关，也可能是与当时课堂教学还没有找到台适的教学资源类型有关．使得传统教学资源游离于课堂教学之外没有被充分利用。微课程是为解决教学“一个小问题”而开发的，以扎根于学科教学为宗旨。具有易操作和使用灵活等优势，可以围绕着“知识点”设计成不同的课程资源类型，如基于问题学习、基于案例学习、基于情境学习等；也可以承担不同的角色。如概念教学、知识学习、问题解决、难题探究、课后练习等。进入21世纪，信息技术已渗透到教育的各个领域，使教育产生了革命性影响。然而。课程变革最为关键．它是现代学校教育改革的一个缩影、一种尝试。目前，随着微课程在各种教学环节和教学环境中不断得到创新应用。很可能会导致我国教育领域现行的教学模式产生深刻的变革。 (二)微课程的教学模式——翻转课堂 在传统教学过程中，通常包揖“知识传授”和“知识内化”两个阶段．知识传授是通过教师的“课中”讲授来完成，知识内化则是通过学生“课后”的作业、练习或实践来完成；而在“翻转课堂”(Flipped Classroom)上，这种教学模式发生了颠覆性的变化．知识传授则是通过网络在“课前”完成．知识内化则是在“课中”经讨论、交流来完成，而在“课后”学生还是以完成更高层次的“知识探究”为主。随着网络和多媒体技术的快速发展，使翻转课堂教学模式的实施变得可行与现实．学生不再单纯依赖教师的讲授来获取知识，可以通过互联网来获得新的、最前沿的科学文化知识．以适应信息时代社会发展的需求。2010年9月，美国教育部曾发布一份在线学习的长篇研究报告表明：平均来说，在线学习至少和面对面学习一样有效。如果采用线上、线下混合式的学习方法，学习效果会比单独使用任何一种都好。因此，随着课堂教学的知识传授方式逐步向知识探究方式转变，使得翻转课堂的创新应用就成了当前教育教学改革的焦点。 微课程在教学中具有巨大的应用潜力，但还在不断探索之中。黎加厚教授认为，微课程不仅仅作为配合教师上课的教学资源而存在，而应该与“翻转课堂”这种新型教学模式相结合，从根本上改变教师组织课堂教学的方式。目前，微课程教学取得显著成果的，可算是美国的可汗学院，他们的课程主要是以讲授知识点为主的“小”课程．每段课程影片长度约10分钟，由易到难的“进阶方式”将相应的微课程衔接起来进行视频教学。可汗学院已突破了传统学校的教学理念、教学方法和教学模式，甚至被认为正在翻转课堂。2010年，美国中小学开始了利用可汗学院课程进行翻转课堂的实验。在国内，利用微课程进行翻转课堂实验最初是从基础教育开始的。其先进的技术创新理念和创新教学思想逐渐被推广到高等教育教学应用，并迅速“火爆”起来。如上海交通大学于2012年推进了在线教育平台——“南洋学堂”的实施，在校内试验与推广了微课程与翻转课堂相结合的应用，并制定了一系列的教学改革措施来推进在线教育的发展。然而，微课程如果缺乏与教学方法相整合的应用，那么．微课程的教学应用就失去了教学行动的方式和手段。为了学校当前能够有效地实施翻 转课堂，我们着重对微课程整合课前、课中和课后教学应用的核心要素——教学方法进行探讨。 三、微课程：JiTT和PI教学方法相结合的应用 在我国，从基础教育领域到高等教育领域，人们从教学实践层面已开展了微课程的教学应用，但人们对微课程与教学方法整合应用的研究则鲜见于报纸杂志。微课程符合了微时代学习的需求，但是，如果教师的教学方法没有改变，还是停留在上世纪“积件”的应用思路上，很可能会落入早期“国家精品课程”与“视频公开课”等教学资源利用率低的窠臼。微课程只有围绕着“教学方法”这个核心要素整合教学应用，才能促进翻转课堂教学模式的产生和发展。 J iTT是“J ust—in-Time Teachin9”(及时教学)的简称，最早是由美国印第安纳大学的Gregor Novak等人应用于大学物理教学上的一种教学方法，从20世纪90年代开始风靡于美国等世界各国，它对目前解决全球大学生上课积极性不高等共性问题起到了重要的推动作用。PI 是“Peer—Instruction”(同侪教学)的简称，是由美国哈佛大学物理系教授Eric Mazur于20世纪80年代发展起来的，它是基于课堂自主学习和小组合作学习的一种教学方法。经哈佛大学的研究数据表明：在物理概念的理解、物理定性分析和定量计算等方面上，Pl教学方法均优于传统的教学方法。 JiTT和PI教学方法虽然都源于大学物理教学，但其先进的教学理念和教学方法，也完全适合于其他学科的课程教学，包括从基础教育领域到高等教育领域，只要学校具备“高互动数字化教室”、网络(或移动互联网)、在线工具等教学条件，很容易被教师理解和接受。JiTT与PI相结合的应用，经Eric Mazur研究团队十多年的实验研究表明：其前后测增益比(Gain)有显著差异，从传统教学方法的0.25增加至0.74。在物理概念教学中，经国内黄桦老师的教学实践证明：该教学方法能有效提高大班物理教学学生的学习成效及课堂参与率。笔者在国内外研究与实践的基础上，提出了微课程与JiTT和PI相结合的应用，以解决目前微课程教学方法应用的缺失问题，促进当前学校课堂互动教学模式的创建和翻转课堂教学模式的产生。 JiTT和PI相结合的核心是“反馈机制”的建立，包括课前、课中和课后等各种评价和诊断机制的建立。JiTT能够充分发挥网络技术的作用，在课前、课后方便地建立起“自主、合作和探究”学习的反馈机制，克服传统数字化教学反馈机制建立的不足；PI能够充分发挥数字化教学辅具的作用，在课中就能建立起互动教学的即时反馈机制，克服大班级上课教学反馈机制建立的不足。 微课程的教学也同样需要建立反馈机制。戴维·彭罗斯将微课程比喻为“微型的知识脉冲”，并认为只要在相应的作业与讨论的支持下，能够与传统的长时间授课取得相同的效果。嘲也就是说，微课程虽然时间微、内容含量微，但也要建立起反馈机制，如通过作业建立起“静态”的反馈机制，通过交流、讨论建立起“动态”的反馈机制，才能获得良好的教学效果。微课程与JiTT和PI相结合的应用，不仅有利于复杂概念整合微视频进行教学，而且有利于师生建立起课前、课中、课后的教学反馈机制。 (一)微课程：课前JiTT教学方法的应用 JiTT是一种建立在“基于网络的学习任务”和“学生的主动学习课堂”二者交互作用基础上的新型教学方法。JiTT的核心是“反馈链”的建立，教师利用网络可以随时随地接收来自学生学习的反馈信息．以保证每位学生在任何时间、任何地点的学习都没有障碍。JiTT主要应用在课前“内容预习”和课后“难题探究”两个教学环节上。 内容预习是JiTT的核心部分．一般是基于‘网络的学习目标和学习任务组成的。教师在课前利用网络发布与课堂教学相关的概念学习内容，学生按照教师的要求，在课前将网上预习的情况写成材料并通过“社交网媒”等形式向教师反馈，以便教师能及时调整下一节课的授课内容、教学方法及教学进度等．同时学生也能收到来自教师的各种评价。让学生能及时知道学习成就。一般情况下，教师在课前要求学生回答一些简单珀勺概念问题，并将学生反馈的共性问题组成“专题”．设计出有利用于学生思考、讨论的问题．为创建“学生的主动学习课堂”做好充分准备。这个阶段也就是翻转课堂的“课前”教学阶段。 在课前内容预习阶段．最简单有效的方法就是结合课堂上教师需要传递的核心概念制成微课程，以创设生动的数字化教学环境。微课程是以“微视频+交互式练习+即时反馈”为学习单位，具有灵活、便捷、高效的学习特点，迎合了微时代的学习需求和大众的学习心理。2013年4月发表于美国国家科学院院刊的哈佛大学的一项研究表明：短视频可有效减少在线课程学习过程中学生发生“走神”的现象．有助于学生保持注意力，提高学习效果。而且,微课程的教学直用还具有以下三个优势：一是微课程以微视频为主要载体，能够将抽象的复杂概念变为较直观的感性认识。不仅降低了复杂概念学习的难度．而且提高了学生学习的关注度和兴趣：二是微课程学习大多只针对一个“知识点”(概念)进行满负荷学习．不会花费学生太多的学习时间和精力；三是便于教师针对“知识点”更精确地组织教学材料，也更精确地组织在线教学即时评价(反馈)。 (二)微课程：课中PI教学方法的应用 PI教学方法是应用决策树(Decision Tree) 来决定教学流程走向的。包括教师决定授课内容、授课方法及授课进度等。它嚣求教师在课堂教学中选择学生容易出错的题目糟心设计成“概念测试题”。教师可以将这些测试题嵌入到微课程的知识表征与学习中，这种学习方式现已推广到慕课的应用。如在微视频的学习中．及时安排穿插问题回答与测试．实现学生短视频学习与在线完成作业的无缝对接．这与慕课推崇的“苏格拉底式教育”或“闯关式学习任务”的理念有关。在课中．Pl教学方法要求学生通过思考、讨论来回答“概念测试题”的相关问题，并要求学生利用手中的互动性数字化教学辅具——即时反馈系统(Interactive Response System．IRS) 来回答．此时IRS系统会立即以“雷达图”等视觉化图形呈现出答题的统计结果，这样不仅提高了学生思考、讨论问题的主动性和积极性．而且提高了全班学生课堂活动的参与率，促进了课堂互动教学模式的形成。虽然PI教学方法局限于选择题或判断题等，但这些问题是在学生学习微课程时出现的，从而使课堂教学更加生动有效。而且，教师可以立即收集到学生答题的反馈信息．可随时了解学生概念学习的掌握程度，然后教师再决定是重新讲解概念，还是进入下一个教学程序，使教师可做到课堂教学和信息反馈相统一，学生可根据知识流程按照“进度条”方式进行学习。 我国是以班级授课制为主，教师最常用的是讲授法，学生多是被动地听．很少有机会参与课堂讨论，而翻转课堂将讨论、交流(协商)作为两大利器．教师在课中的答疑解惑是翻转课堂的关键环节。在课中．微课程和Pl结合具有一定的优势．可实现微课程与微练习、微测验、微评价、微反馈相结合，可形成对学生学习过程的有效控制。当学生对问题的答对率低于30％时, 教师则减缓教学的进度或者重新讲解教学内容，也可以让学生点击微课程开展自主学习,使抽象的概念教学变成直观性、形象性和生动性的教学，有效弥补了教师单一语言讲解抽象概念的不足，从而改变了学生总是处于被灌输的状态；当学生的答对率超过80％时，教师经过简短的讲解就进入下一个教学程序，也可以布置学生课后重新复习相关微课程；当学生的答对率介于30％～80％时，教师让学生分成小组进行协作(合作)学习，并让每个学生对自己所选的答案作出说明，也可以让学生围绕着微课程教学内容进行讨论、交流．从而减少了教师上课的讲授时间，让学生有更多的时间用于探究学习，让不同层次的学生都受，这一段时间就是所谓的PI 教学方法的应用。最后教师把课堂没有完成的讨论问题或其他概念(知识)学习内容放到网站上，让学生课后进一步开展自主探究学习或交流、互动学习。 由于我国班级授课制学生人数众多，教师在课堂教学“诊断”环节上，大多凭经验判断，缺乏精确的数据支持，在课中难以实现个别化教学，在课后也难以实施有效的个别化补救教学。JiTT是通过学生作业、测验或讨论等教学环节并借助网络来建立反馈信息的，但面对着大班级课堂教学，教师也难以及时地对学生概念(知识)岸习的程度作出快速、准确的判断。而PI 是借助技术自动化的应用和评价反馈机制的建立，可以有效弥补JiTT在课中实施快速、准确评价和诊断的不足，可以帮助学生发现各自的学习优势和缺陷，使个别化教学模式能够得到顺利开展，将学生学习推向更高的水平。 (三)微课程：课后JiTT教学方法的应用 JiTT还有一种基于网络的学习任务就是在课后开展“难题探究”，而且这个阶段比“内容预习”阶段需要进行更高层次的探究学习。在信息时代。社会发展对学校教学质量的要求和期待远远超过了以往任何时候。当前．教师在课堂上所要传授的知识和课堂有限时间的矛盾日益彰显，这就要求教师要充分利用信息技术改变传统的知识传播方式和教学组织方式，要求学生也要充分利用信息技术改变传统的学习方式．才能创造出更多的学习机会。有学者早在2000年就提出了“两个30％理论”：在本科教育的150个学分中，有50个学分可以借助网络教学获得：在一门课程的60个学时中，有20个学时无须传统课堂帮助。[18J而在基础教育领域，借助网络教学无疑是学生课后实施补救学习最佳的教育应用方式。而且，在自媒体时代，微课程制作的技术门槛不高，使得课程资源建设能够走向大众化或平民化。当前众多的教师都在尝试将网络教学融入到教学中，众多的学生也都在使用“在线工具”来辅助课堂教学，并且随着云计算、云课定、移动课堂等新技术不断创新教学应用，这些技术条件的储备都为学生课后利用微课程进行自主探究学习、补救学习等提供了便利。 在课后“难题探究”环节．教师总是希望学生在参与课堂讨论的基础上，能够对某个“专题”(或问题)进行更加深入的探究，拓展学生概念(知识)学习的深度和广度。学生课后利用微课程探究学习还具有以下两个特点：一是在“知识点”学习中链接背景资料，让学生可以先链接到网上查看资源再继续往下学习；二是在重要“知识点”处嵌入交互式问题学习。让 学生可以及时检查学习效果。而且，利用微课程教学还更加容易利用技术自动化和智能化手段，实现传统网络教学不同的特性和效应。微课程的这种学习方法与慕课发展的新要求——注重“超文本资源的链接和线上互动教学的开展”具有趋同的特征。因此，在课后微课程教学平台应用上，教师不仅要要求学生利用网络“连接学习”以获得更高层次的知识学习，还要要求学生利用网络“交互学习”共同探究问题解决方案，拓展学生知识探究的边界。而且，在课后“难题探究”环节，教师还要通过基于线上的作业或讨论建立起课后补救教学的反馈机制，实现线上与线下学习评价相结合。 微课程与JiTT和Pl教学方法相结合的应用．不仅利用微课程有效弥补了传统概念(知识)教学直观性、形象性和生动性的不足，为学生创造了随时随地学习的机会．而且利用JiTT 和PI教学方法还有效弥补了传统课前、课中、课后互动教学和个别化教学的不足，从而调动了学生学习的主动性、积极性乃至创造性·改变了我国传统课堂教学学生总是处于被动接受和被动灌输的局面。它还是紧紧围绕着课堂教学和网络教学相结合的“混合式”教学模式来探索信息技术的有效利用，将会进一步推动我国“翻转课堂，，或“半翻转课堂”教学模式的产生与发展。
摘自2014.7《课程教材教法》
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