《“翻转课堂”、“微教学”的理论与实践研究-基于微课的翻转课堂生物教学模式研究》结题报告

《“翻转课堂”、“微教学”的理论与实践研究——基于微课的翻转课堂生物教学模式研究》结题报告负责人:黎昌林目录第一部分概论一、问题的提出二、翻转课堂的意义和价值第二部分翻转课堂教学模式的基本理论一、翻转课堂的定义与特征二、翻转课堂的理论依据第三部分翻转课堂教学模式的实践一、实施翻转课堂教学试验的现状二、翻转课堂教学案例分析第四部分翻转课堂的教学模型设计一、翻转课堂教学模型分析与构建二、“翻转课堂”教学模式的实践第五部分微课程的内容设计一、微视频课程的内容设计框架二、微视频课程的内容设计策略第六部分翻转课堂实施过程中的挑战一、客观因素二、主观因素第一部分概论一、问题的提出自新课改实施以来，我国的《教育的基础教育课程改革纲要》明确提出：教师在教学过程中应与学生积极互动、共同发展，要处理好传授知识与培养能力的关系，注重培养学生的独立性和自主性，引导学生质疑、调查、探究和在实践中学习，促进学生在教师的指导下主动地、富有个性地学习。然而鉴于我国教育资源分布不均匀，学生在课堂上的集中注意力的时间有限，学生课业任务较重导致课后的作业无法与教师进行交流讨论等一些问题的存在，使得我国新课程改革的进程较缓慢，成效也并不十分显著。然而，远在地球的另一边的美国的科罗拉多州的山区的林地公园高中也曾经面临类似的问题：部分学生由于各种原因，时常错过学校正常的教学活动，而且学生会花费过多的时间在往返学校的巴士上。2007年该校的两位教师想到了一个解决办法：他们把结合实时讲解和PPT演示的视频上传到网络，以此帮助课堂缺席的学生补课。后来两位教师逐渐以学生在家看视频自学为基础，节省出课堂时间来解决学生自学过程中存在的问题以及作业辅导。后来，他们开创可汗学院，越来越多的学生在家通过观看他们制作的教学视频自学知识，而课堂时间来写作业，遇到问题时则向老师和学生请教。这与传统的“教师在课堂上教学，学生回家写作业”的教学模式正好相反，被称之为是“翻转课堂”教学模式。随着互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，“翻转课堂”与“微课”这种新的教学模式受到越来越多的人的热捧，并成为全球教育界关注的新型教学模式。究竟什么是“翻转课堂”呢？简言之就是以学生在家看视频听讲解为基础，开辟出课堂时间来为完成作业或做实验过程中有困难的学生提供帮助。这种教学模式下学生可以通过互联网去使用优质的教育资源，不再单纯地依赖授课教师去教授知识，而教师也能在课堂上留出更多的时间去理解并解答学生的问题和引导学生去运用知识。有关“翻转课堂”的教学模式还在快速发展和完善中，目前“翻转课堂”与“微课”正在进入中小学校实验，“翻转课堂”也正在给教育带来颠覆性的变革，对于促进教育方式变革，深化基础教育课程改革、培养创新人才具有重要意义。我国研究“翻转课堂”的教学模式还处于初级阶段，由于种种原因还没有得到广泛的推广实施，关于生物学科的微课视频更是少之又少。二、翻转课堂的意义和价值

“翻转课堂”这种新型的教学模式正在逐渐改变学生的学习方式。在这种模式下，学生可以自主选择学习时间和地点以及学习内容，这种巨大的灵活性可以使学生更好的分配课程学习时间和活动时间。而它最大的好处则体现在全面提升了课堂的互动，由于教师的角色已经从内容的呈现者转变为学习的指导者，这促使教师交流的时间更充足，教师可以在课堂上回答学生的问题，参与到学习小组，对每个学生的学习进行个别指导。当学生在完成作业时，教师可以及时发现学生在学习过程中的误区和难点并进行一对一的因材施教的辅导。与此同时，学生之间的互动也比以前更多了。在教师忙于与某部分同学对话时，学生们发展自己的合作小组。学生间互相帮助学习，而不是依靠老师作为唯一的知识传播者。此外，传统教学经常要倡导因材施教，但是它统一的课堂却无法真正分层教学。翻转课堂承认了学生的不同，并能真正实现分层教学，每个学生都可以按自己的速度来学习。学习速度快的学生可以掌握更难的课程内容，速度慢的学生则可以反复学习，并寻求教师的帮助。同样地，由于学习视频的地点都在家中，“翻转课堂”让家长更深入更直接的了解自己孩子的学习状态。第二部分翻转课堂教学模式的基本理论一、翻转课堂的定义与特征1、翻转课堂的定义翻转课堂（InvertedClassroom）是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。即在正式学习中，学生在课前利用教师分发的数字材料（音视频、电子教材等等）自主学习课程，接着在课堂上参与同伴和老师的互动活动（释疑、解惑、探究等等）并完成练习的一种教学形态。“微课”是指按照新课程标准及教学实践要求，以视频为主要载体，记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点（重点难点疑点）或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程。“微课”的核心组成内容是课堂教学视频（课例片段），同时还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等辅助性教学资源，它们以一定的组织关系和呈现方式共同“营造”了一个半结构化、主题式的资源单元应用“小环境”。2、翻转课堂的特征翻转课堂这种新型教学模式的特征主要体现在以下三个方面：第一，教师的角色发生了改变。翻转课堂使教师的角色从知识的传授者变成了学习的指导者和问题的解惑者。但教师依旧是学生进行学习活动的主要推动者。这便需要教师具备更高的教学技能和知识储备。第二，课堂时间重新分配。与传统教学模式相比，“翻转课堂”模式下的课堂时间大大缩短了教师的讲授时间，学生的活动时间大大增加。学生通过小组讨论等方式完成学习任务。第三，学生角色的转变。在技术支持的个性化学习中，学生成为自定步调的学习者。他们可以自主控制学习地点，学习时间和学习内容。在翻转课堂模式下需要学生高度参与，他们成为课堂的主角。二、翻转课堂的理论依据1、翻转课堂理论框架翻转课堂教学模式将课程划分成为若干部分，明确若干小目标，学生利用课前教师备课过程中的核心知识点进行预习，课上进行内容的深化，在教师的指导下进行知识应用迁移的训练[6][6]顾柳敏.基于“微课程”理论的地理合作课堂初探[J].地理教学,2013,(5):29-31.。图1为某国外网站上构建的翻转课堂理论框架[7][7]TinaBarseghian.TheFlippedClassroomDefined[OL].</mindshift/2011/09/the-flipped-classroom-defined/.>，由框架图可知，教育技术和学习活动是翻转课堂的关键因素，它为学习者构建个性化的信息化的协作学习环境创造条件。保障翻转课堂的顺利开展，需要有信息技术的支持，即要有硬件和软件的支持。因此，无论是教师还是学生都需要能够熟练地操作计算机；其次，要求学生有较高的自主学习能力；最后也需要教师具有较高的教育技术能力。2、翻转课堂的优势在翻转课堂这种新型教学模式下，课堂内的宝贵时间，学生能够更专注于主动的基于项目的学习，共同研究解决本地化或全球化的挑战以及其他现实世界面临的问题，从而获得更深层次的理解。教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课后完成自主学习，学生可以看视频讲座、听播客、阅读功能增强的电子书，还能在网络上与别的同学讨论，能在任何时候去查阅需要的材料。教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，其目标是为了让学生通过实践获得更真实的学习。这种教学的最大优势之一就是在知识传授阶段，让学生可以自己掌控学习。翻转课堂后，利用教学视频，学生能根据自身情况来安排和控制自己的学习。学生在课外或回家看教师的视频讲解，完全可以在轻松的氛围中进行，而不必像在课堂上教师集体教学时那样紧绷神经，担心遗漏什么，或因为分心而跟不上教学节奏。学生观看视频的节奏全由自己掌握，懂了的快进跳过，没懂的倒退反复观看，也可以停下来仔细思考或做笔记，甚至还可以通过聊天软件向教师和同伴寻求帮助。2012年6月美国教育咨询公司ClassroomWindow发布了一项翻转课堂应用调查报告显示：2012年6月美国教育咨询公司ClassroomWindow发布了一项调查报告揭示了翻转课堂的应用价值，报告显示：88%受访教师表示翻转课堂提高了他们的职业满意度；67%受访教师表示学生标准化考试成绩得到提高；80%受访教师声称他们的学生的学习态度得到改善；99%受访教师表示下一年将继续采用翻转课堂模式。第三部分翻转课堂教学模式的实践一、实施翻转课堂教学试验的现状现阶段，我国高中教育改革已经进行了一段时间，也取得了一些进步与发展。例如，多媒体在高中课堂教学应用的较为广泛，改变了以往单一、落后的教学方式，有效地提高了高中课堂教学的实效性。而“翻转课堂”作为一种新型的教学模式，也逐步进入了高中生物教学课堂。“翻转课堂”这个理念，起初来源于美国的林地公园高中，该校的两位化学老师通过录制教学视频的方法给因病无法来上课的学生补课，发现教学效果显著，提着他们提出了“翻转课堂”的教学理念。说起“翻转课堂”最有名的案例便是“汗学院”，他和他的朋友把很多数学知识做成视频模块，并建立网站，截止2011年4月，已有超过5400万人通过该网站学习，他的免费网站被人们称为“汗学院”；截止2012年初，已有2个国家20个州30多个城市在开展翻转课堂的教学改革试验，据相关统计发现，翻转课堂的实施主要集中在中小学，教学科目为数学、物理、化学等课程。目前，“翻转课堂”在美国等国外的很多学校收到欢迎，例如：哈佛、耶鲁的公开课、汗学院课程等。在中国“翻转课堂”的理念则刚刚兴起，目前已有上海、重庆、江苏、浙江、广东、云南等地区的部分学校正在开展实践研究。早期“翻转课堂”的实践和研究，主要是在高校进行，这与技术的发展和普及有关。我国重庆聚奎中学、深圳南山实验学校引进该教学模式，结合本校特色开始进行翻转课堂的教学实践，但仅作为教学改革试点。国内进行相关实践的学校还有南京九龙中学、广州市第五中学等。简而言之，我国的研究“翻转课堂”的教学模式还处于初级阶段，由于种种原因还没有得到广泛的推广实施。特别是在高中生物教学中，翻转课堂教学模式的应用更加“稀有”，查阅相关文献资料，理论研究方面多探讨所有课程的共性问题，缺少对具体学科翻转课堂应用情况的总结；实践研究方面多为介绍翻转课堂应用的单位和结果，缺少对实验具体环境、条件等实验细节的详述。从生物课堂教学实践来看，部分教师探索实施了翻转课堂教学模式，但制作教学视频需要花费老师较大的时间和精力，视频质量参差不齐。学生在课前自主观看教学视频，完成练习，总结问题，然后在课堂与教师、同学进行讨论，这一切是建立在学生具有良好的自主学习能力和信息素养的基础上的，但由于教学评价方式不完善、部分学校学生课业负担较重，无法确保有充足的课余时间观看视频，也无法确定学生是否认真学习并掌握视频中的内容，课堂教学环节缺乏科学设计，课堂时间未必得到有效利用。如何在生物教学中应用好翻转课堂模式？这将是对生物教师的一个挑战。二、翻转课堂教学案例分析（一）国外的典型案例分析1、艾尔蒙湖小学艾尔蒙湖小学，一所位于斯蒂尔沃农村地区的学校，该校教师于2011年暑期接受了有关翻转课堂的相关训练，并于2011年9月至2012年1月间进行了翻转式教学。该校的特色之处在于教师能很好地将Moodle平台应用到教学中，使得翻转教学活动能在学生间、师生间的课余时间内进行良好的互动交流。在小学5年级的数学课中，学校为学生配备了iPad和耳机，并要求学生先观看10-15分钟的视频教学，再通过Moodle学习管理平台来完成一些理解性的问题。学生对于问题的回答都将被保存到Moodle平台上，教师在第二天上课之前就可以了解到学生的答题情况，然后再针对课堂活动设计教学。此外，他们还鼓励学生在Moodle平台上进行协作学习，开展同学之间的互助讨论，促进学习共同体的形成。在斯蒂尔沃区中共有13所学校（艾尔蒙湖小学作为其中之一）的13个班级（包括10个小学班级、2个初中、1个高中）52门课程8900名学生参与了翻转课堂的试点教学改革，虽然最终教学成果分析须到2012年底才能获得，但大多数教师表示他们不愿再使用传统方式教学，因为翻转课堂的学生接受度高且家长也很满意。2、克林顿戴尔高中2010年，为了帮助学习成绩较差的学生，克林顿戴尔高级中学教师采用了“翻转课堂”这一新的教学模式对140名学生进行了教学改革试验。两年后，校长格雷格•格林大胆地在全校范围内推广了翻转模式。教师利用TechSmith公司的CamtasiaRelay（一款录屏软件）将课堂中需要讲授的内容制作成视频，让学生在家观看视频，进行笔记并记下所遇问题；在课堂上，教师会重新讲授多数学生仍然存疑的概念，并用大部分时间辅导学生练习，反馈学生在作业中所出现的有关信息。学校还为部分学生解决了网上遇到的难题，将学校机房对学生开放的课余时间延长了一个小时，在特殊情况下，还允许学生使用智能手机观看视频。教师则采用个人访谈和个性化评估工具的方法对学生的学业效果进行评价，努力为他们创造了一个个性化的学习环境。经过一个学期的学习，实验班学生的学业成绩得到了大幅提高。在140名学生中，各课程的不及格率分别降低为：英语语言艺术33%、数学31%、科学22%、社会研究19%（原先一直在50%以上）。此外，学生的挫败感也逐渐减少、自信心也日益增强，违纪的事件也大幅减少。底特律这所曾是郊区声誉最差的学校正发生着巨大变化,更多的后进生通过了州标准化考试。3、河畔联合学区加州河畔联合学区翻转课堂最大的特点是采用了基于iPad的数字化互动教材。这套用于试验的代数I的互动教材由专门的教材公司开发，里面融合了丰富的媒体材料，包括：文本、图片、3D动画和视频等，还兼具笔记、交流与分享功能。与其他地区教师通过自备视频和教学材料翻转课堂相比，互动教材更能节省教师的时间，具有更好的互动性，用户体验更好，更能吸引学生沉浸其中。其效果：①家长可以给孩子学习提供更多的支持。如果孩子看不懂,家长可以观看视频，与子女一起审查问题，帮助他们学习。这样也使得家长对于自己孩子的学习情况有了一个更加直接的了解；②学生在课堂上更主动,并对学习主题更感兴趣。学生多次利用课前时间在家中观看视频，教学效果更佳；③学生在互动教材上就可与同学或老师讨论、分享，克服了普通翻转课堂在家单纯看视频缺乏互动交流的缺点。显然，互动教材的优势非常明显，尽管通过购买互动教材需要投入更多的资金，但试验成效还是令学区内的人们非常满意。据统计，在使用互动教材的学生中，有78%的人获得了“优秀”或“良好”排名荣誉，而使用传统纸质教材的学生只有58%。此外，苹果公司准备推出低价互动教材，并发放免费易用的互动教材制作工具，这为翻转课堂的进一步推广实施提供了有利的条件。通过这样一些案列可以发现，翻转式教学增加了生互动的时间，使学生可以自控式地深度学习，满足其学习需求，获得个性化的教育体验。此外，翻转课堂的实施改变了家长在学生学习中的被动角色，家长可以通过观察学生看教学视频的表现对其进行更深地了解，更好地配合教师采取一定的干预措施促进学生提高学习效果。（二）国内的典型案例分析《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》指出，要求在信息技术与教育深度融合的基础上，建立新型信息化教学环境，优化教育模式，推动教育改革。在这种教育环境下，国内的翻转课堂有了初步的研究和发展。重庆聚奎中学和深圳南山实验学校走在全国前列，成为国内基础教育领域翻转课堂教学实践的旗帜。1、重庆聚奎中学的“三四五六”模式重庆聚奎中学引进“翻转课堂”教学模式，并根据学校实际进行适当调整，总结出“三四五六”模式。课改实验组进行问卷调查以检验翻转教学的成效，统计结果显示大多数学生认为该教学模式有助于知识要点的理解，教师们都表示认可这种教学模式。重庆聚奎中学之所以能将翻转课堂进行的很好，究其原因在于它引进“翻转课堂”，但并不是完全照搬，而是在实践中不断探索，研究出适合本校特色的翻转模式，进行本土化实践，进而解决本校的实际教学问题。这给翻转课堂研究者一定的启示：“适合的才是最好的”，即翻转课堂成功的关键点不在于在理论上研究各种各样的模式，而在于根据本校的实际情况进行具有本校特色的翻转式教学。但是有人指出这种教学模式会增加学生的学业负担。研究者应反思这种教学模式是否真的会增加学习负担，该如何处理。从翻转课堂的操作程序来看，将原本的课堂教学过程前置，将原本的课后复习置于课堂中，表面上看只是流程的变更。但是否增加了学习时间要根据学生的实际情况而定，如有些贫困学生需要在课余时间工作以支撑家庭经济，他们可能没有大量的课余时间去学习，对于他们来说确实增加了学业负担。针对此类问题需要教师合理安排翻转教学时间。2、深圳南山实验学校的翻转教学“南山实验学校进行的翻转课堂实验是运用信息技术整合策略实施新课程改革的一次大胆尝试，是当前最为前沿、最具影响力的新改革。”这是黎加厚教授应邀到深圳南山实验学校进行“翻转课堂”教学培训时对于该校的高度评价。该学校借鉴国外经验进行本土化实践，采取切实有效的措施，一是坚持不搞“一刀切”，二是提供组织保障，三是专家队伍的支撑，四是校领导、教师、学生、家长的协同配合。该学校的翻转实验实现了教学方式的深刻转型，刊登于“南方教育时报”，并引起教育界的广泛关注。三、案例分析总结在国内外的翻转课堂案例分析的基础上能更深入地理解翻转课堂的内涵：对于教师来说，这种教学模式不仅是按照教学安排制作视频，更重要的是怎样对学生进行个别化的需求分析，探究他们在理解教学内容上的误区，实现学生的个性化教育。对于学生来说不仅是观看视频，还要在观看教学视频的过程中发现疑惑，并带着问题与同伴在线交流或者在课堂上参与讨论，强调的是自主建构知识体系。通过分析国外的典型案例，我们可以借鉴其成功经验：对于何时进行翻转教学，需要充分考虑学科内容适应性和学生特点等问题；对于教学环境，应努力改善传统教室的固定格局并缩减每班学生数量，以便展开翻转式教学；对于学习资源，任课教师应提升自身信息素养，有创造性地制作适合学生个性化需求的教学视频。通过分析国内的典型案例，可以看出在我国这种新的教学模式同样可以收到很好的教学效果，但是应注意：不能出现“跟风”状况，不能为了翻转而翻转，不能为了作秀而实践。我们应吸取国外的成功经验并结合自身特点进行本土化实践，这样才能实现翻转式教学的目的即真正实现个性化、人性化教学。第四部分翻转课堂的教学模型构建一、翻转课堂教学模型分析与构建2011年美国学者Gerstein[8]最先构建了翻转课堂的教学模型，将课堂划分为四个阶段，分别为：体验学习阶段、概念探究阶段、意义建构阶段以及展示应用阶段。后来Tallbert也提出了翻转课堂结构图，我国的学者曾贞和张金磊也结合自己的教学实践，构建了翻转课堂教学框架。我们借鉴众多学者的观点，结合我们的教学需求以及学习者特征，构建了图2所示的翻转课堂教学模型图。翻转课堂教学模式由五个环节组成：1、录制微课设计有效的“微课程”内容，以促进学习者的主动学习。讲解类的教学内容都可以录制为视频，供学生在“课前”阶段使用。哪些内容需要被录制为视频，完全取决于教师对教学内容的整体把握。已有视频可用则用，不可用则自行录制。录制时长一般不超过10min，条理清晰，尽量使用较多课外的案例、图片以引起学生的兴趣。录制微课最重要的是对学生进行个别化的需求分析，探究他们在理解教学内容上的误区，创造性地制作适合学生个性化需求的教学视频，以便实现学生的个性化教育。2、自主学习自主学习是一种在目标指引下，以追求目标达成为任务的自立、自为和自律的学习过程。主动、自觉自愿地学习首先从明确学习目标开始，“自学内容提示单”是学生课前自学的“路线图”，认真设计好学生的“自学内容提示单”，是课堂教学成功的基础，是翻转课堂教学最关键的环节。教师应细研教材，设计出便于学生自读思考的问题，并能让学生对问题给出具有一定深度的思考答案，鼓励学生在平台上提问和交流，在这个过程中培养学生自学能力和解决问题的能力。3、课堂活动内容在课外传递给学生后，那么课堂内更需要高质量的学习活动，让学生有机会在具体环境中应用其所学内容。包括：学生创建内容，独立解决问题，探究式活动，基于项目的学习等。教师应当收集学生课前学习中出现的错误问题，再确定上课的内容。课堂内容可多以案例分析、实验设计为主，考查学生的迁移应用能力。从反馈中，对学生“理解”层级的自学情况应该已经有所把握，所以在组织课堂发言或者讨论的过程中，分组应灵活多样。多鼓励，但不能姑息错误，更应引导学生相互借鉴，不断完善自己观点。注意培养学生的学术风度。提醒学生总结笔记，防止“课堂热热闹闹，课后干干净净”的情况出现。4、学习测评由于教学中要求学生解决面临的现实问题，学习过程就是解决问题的过程，即由该过程可以直接反映出学生的学习效果。因此对这种教学效果的评价往往不需要进行另外的专门测验，只需在学习过程中随时观察并记录学生的表现即可，也就是注重学生的学习过程评价。对于笔纸检测中反映出来的问题，既要针对个别问题进行个性化的辅导，还有针对共性的问题进行集体辅导，帮助学生发现疑惑，并带着问题参与交流和讨论，最终达到自主建构知识体系的目的。（5）研讨反思没有反思的经验是狭隘的经验，至多只能形成肤浅的知识，反思不止是一种手段，更是一种思维方式和态度，反思会提高教师的自我觉察水平，促进其能力发展及专业成长。教师以自己的教学活动过程为思考对象，对自己在翻转课堂教学中所做出的行为、决策以及由此所产生的结果进行审视和分析，就会发现以往的“翻转课堂”教学中有许多值得坚持的做法，还有许多需要改进和完善的地方，如果教师仅仅满足于获得经验而不对经验进行深入思考，那么，他的发展将大受限制，如果没有系统的综合解决方案设计，没有对以往的“翻转课堂”教学设计的反思，局部的探索未必能带来教育的春天。二、“翻转课堂”教学模式的实践1、上传学习资源教师在平台上上传下一周的学习内容（含微视频、基础训练、学习任务单等资源）。（1）微视频的录制我们首先用powerpoint软件将教学内容编写成有声PPT课件。在此过程中需要注意的是，尽可能的利用相关的图片，图文并茂的展示知识内容，最好赋予动态的转场和少量动画，以使最后录制的视频观赏性较强。这样更能吸引学生的注意力。在播放PPT时，我们利用麦克风输入音频，同时利用camtasiastudio8软件录制视频。在需要强调处，可用手写板实时动态地标注记号，这样视频对学生注意力的引导作用会更强。待视频录制完毕后，再将讲解时的瑕疵部分删去，最后合成最终视频，即可完成翻转课堂视频的录制。（2）针对性练习的处理在对基础训练题的处理时，我们分两个等级设置题目梯度。第一部分的习题我们通常作为例题，在录制视频时附在PPT课件中，让学生在学习视频知识内容的同时也能通过即时解题对知识加以巩固。第二部分的习题是为学生在学习完视频后进行的现时演练，用以检测学生的自学效果。（3）学习任务单的编制学习任务单是学生能在课前翻转自学时进行指引的文档。一般而言包括“学习任务完成情况自查”“知识导图建构”和“尝试回答本节聚焦”等三个部分。第一个部分要求学生自查是否完成了教材的阅读、视频的观看和相应的练习。这一部分学生自查，也有某些软件平台能够对学生的观看时间和练习花费时间、正确率等信息进行记录，有利于教师针对学生学情进行二次备课，使得在课堂上老师对学生的指导更有针对性。第二部分和第三部分的内容开放性更强。学生自学完课程后通过对关键知识建立导图来巩固所学。生物学科主要的教学工作是概念教学。把握生物学科体系需要掌握很多的概念和概念之间的相互关系。因此，建立知识导图可以帮助学生更好的理清生物知识脉络，有利于学生完成对本节聚焦问题的理性回答。我们以《光合作用》学习任务单为例，基本模式如下：2、学生自主学习我们将提前准备的一周的学习内容上传到网络平台，方便学生们下载观看，有时则直接拷贝给学生。学生可以根据自己的情况选择资源和自定学习时间，按自己的学习进度，完成学习任务单所列任务，并根据自己完成的进度填写学习任务单，即进行个性化学习。学生自学完毕后，总结自己学到的知识以及存在的问题，并将问题反馈给小组长，由小组长将问题汇总后反馈给教师，教师则通过统计学生的问题，及时了解学生的自学情况。教师根据平台任务完成情况，与家长沟通配合督促学生完成。如果学生在任务单上填写的情况不好，或者在网络平台上的完成记录不理想，我们会及时与家长沟通，以确保学生在家里的学习可控性强。任何一个教学改革措施，重在落实。如果没有学生、家长和教师密切配合，任何教育的变革都会因流于形式而起不到成效，最终背离改革的初衷。而学生在实践初期，翻转自学的行为习惯尚未养成，因此迫切需要跟踪和反馈学生行为，以及时对学生进行激励，从而促进学生自学行为习惯的建立。3、课堂活动设计把教学资源给学生，是通过学生自学从而提高学生的学习能力，并不是教师放任课堂做“甩手掌柜”。相反，在学生已经有效自学的情况下，教师不能简单重复授课，而是要根据学生的自学反馈进行二次备课，积极组织学生讨论和探究，完成对知识点的深入理解和应用。在此过程中，需要对学生自学时遇到的难点进行二次突破，以确定学生对知识点的掌握程度。再者，我们还通过积极有效的情境预设，让学生对现实生物学问题进行拓展应用。在这个阶段我们进行教学组织的形式非常多样，比较新颖有效，受到学生欢迎又行之有效的方法有下面几种。（1）TBL（teambasedlearning）团队合作学习：在《呼吸作用》的复习课中，通过组织小组交流讨论，小组成员“互为人师”，相互指导交流，共创学习过程，完成了对该节从概念到实验各个知识点的梳理，并最终以小组为单位提交了各具创意的思维导图。（2）PBL（projectbasedlearning）项目学习：在《种间关系》的新课中，面对比较浅显的知识点，学生利用较短时间即完成了翻转自学。在课上，教师则通过虚拟实验平台有效创设了草履虫和细菌之间的种间关系探究项目，提供给学生进行实验探究，以完成项目。（3）CBL（casebasedlearning）案例学习：在《物种形成》一节新课中，学生对物种的概念虽然能够掌握，但是对于地理隔离、生殖隔离和物种形成之间的关系尚无感性认识。在课上，教师通过对加拉帕格斯群岛上多种地雀物种的形成过程的案例剖析，使学生对时间跨度很长的物种形成的历史过程有了更直观感性的认识，对知识的理解更加透彻了。（4）关注运用的学习：翻转课堂由于将新知识的学习放在了课前，课堂上留出更多的时间去解答学生的问题和引导学生去运用知识。在《基因控制蛋白质合成》一课中，在课前翻转自学的基础上，引导学生回归教材，关注本节聚焦，完成知识的梳理，构建概念图，学会整体把握知识；另外，利用各种插图创设情境，来揭示转录与翻译的动态过程，化解难点，化抽象为形象，通过识别、判断各种图像，以达到培养学生识图、辨图和分析释图技能的目的。本课更是深层次的讨论了教材课后的“思维拓展”“知识迁移”“技能应用”等内容，不仅弥补了传统教学中只重解题忽视思考的弊端，而且对学生有一个很好的导向作用，同时提高锻炼了学生分析问题和解决问题的能力，有助于提高学生综合运用知识的能力。4、布置课后练习学生课后需要进一步完成少量的相关进阶习题和阅读，用以检测相应的知识点掌握情况，并达到知识迁移的目的。该阶段的习题量需要控制，以保证翻转课堂在学生总学习时段上并无延伸，从而最终达到“减负增效”的目的。三、“翻转课堂”实施过程中的挑战1、对教师专业能力的挑战在我们进行翻转课堂教学实践的过程中，我们发现翻转课堂对教师的专业素养提出了新的挑战。首先，进行翻转课堂视频录制时往往花费了教师大量的时间。常规授课时，教师在课堂上的病句、歧义、停顿等形式上的瑕疵是允许的，出现的科学性和严谨性上的表达问题也不易留下证据，或者更容易纠正错误。但是在翻转视频的录制时，教师往往要查阅文献，以确保讲授内容的准确性处理，甚至进行长时间字斟句酌，提前排练，以保证录制视频的质量。这项系统性工程，需要教师兼备编剧、导演、摄像、剪辑等职能，同时又是出色的演说家、专业的科学家。对翻转课堂的视频录制、课程准备到实施完毕，往往花费教师大量的时间，一个课时的课程初步估计含课件制作的备课耗时在8小时左右。远远超出了常规备课的时间。因而我们尚无力在所有课时实施课程翻转。2、对学生自主学习能力与信息素养的要求翻转课堂不是对所有的学生都适合的，作为以网络视频为主要知识载体的授课形式，翻转课堂很适合下面的受众学生群体：（1）对电脑等信息工具有一定的使用习惯的学生，但同时又不会由于使用电脑而过度探索除学习外的其他功能（如娱乐和游戏）。（2）有主动学习该学科意愿的同学。“强扭的瓜不甜”，想学好这门科目的同学更容易接受教师面对面的教授转变为不那么受关注的视频学习。学习自觉性强和注意力更强的同学从翻转课堂上效率更高。（3）学习困难或内向的学生。这些学生平时与教师交流很少，受到关注不多。通过对视频的反复观看才能突破知识重难点。（4）有课后复习需求的学生。学习是一个与遗忘斗争的过程，任何知识如果不经过复习都会遗忘。课后通过观看视频能更能从听觉和视觉多方面激活记忆细胞，提升记忆效能。（5）缺课的学生。有的学生因病因事缺课，如果课后找老师补课可能增加老师的额外工作负担，另外老师单独补课和正式上课相比内容的细致程度可能并不能保证。通过录制的视频则可以完全再现与其他同学相同的内容。（6）异地学习的学生。学生可以通过网络在线观看教学视频，甚至在线答题。大大降低了对教学空间的要求。（7）自学需求的学生。学生放长假时，需要对学科知识提前预习也可以通过翻转课堂的视频完成。通过以上的实践，我们对翻转课堂在生物课程中的实施过程进行了探索，从学生的反馈情况看来，绝大多数学生是非常认可的，觉得这种形式比较新奇有趣。但是由于只有精力在少数知识点的课程上使用，学生的自学习惯尚未完全养成。以后还需要更进一步、更多课时的探索，总结经验，以充分评估翻转课堂在生物教学中的有效实施方案第五部分微视频课程的内容设计如何设计微视频课程的内容是微视频课程研究的重要内容。一、微视频课程的内容设计框架1、设计的理论基础微视频课程作为时代发展的新课程形态，其内容的设计需要考虑学习者的学习认知特点、学习动机、学习方式等要素，因此，设计的的理论基础是工作记忆理论与注意、认知负荷理论、学习动机理论和程序教学与小步调教学理论。（1）工作记忆理论与注意工作记忆一般是指对诸如理解、学习和推理之类的复杂任务所需的信息进行短时存储和操作的一个容量有限的系统，其注意容量也是有限的。当外界的刺激过多，需要加工的信息过多，学习者就会选择性的注意某些剌激而忽视其他刺激，使得注意力易于发生转移。因此，根据工作记忆模型，微视频课程的内容设计应该注意:(1)尽量使资源具有视听类、可视化、图解化的语言。通过多通道的信息呈现，使学习者利用视听两种工作记忆系统，扩展工作记忆容量；(2)提供适量信息内容。（2）认知负荷理论它主要从认知资源分配的角度考察人类的学习和问题解决，它以资源有限理论和图式理论为基础。资源有限理论认为人的认知资源是有限的，如果加工信息所需的认知资源超过个体的认知资源，那么就会造成个体的认知负载。图式理论认为知识是以图式的形式存储在长时记忆中，个体在学习新知识时，己存储的图示可以根据具体情境进行快速、正确、自动归类，降低个体的认知负荷。鉴于认知负荷受影响的原因以及认知负荷对学习者学习的直接影响，在设计微视频课程内容时应注意:(1)注重微视频知识内容呈现的设计。有效、合理的呈现知识内容，可以避免加重学习者的工作记忆负担，减少学习者的外在认知负荷；(2)在注重每个微视频内容设计的同时，应该注重微视频之间关联设计，以促进学习者图式的建构。碎片化学习时空下学习微视频资源获得的是碎片化知识。（3）学习动机理论动机产生主要有两个原因:一是需要(need)，另一个是刺激。所谓学习动机是指直接推动学生进行学习的一种动力，是激励和指引学生进行学习的一种需要。人的学习动机是由内因和外因、内在主观需要和外在客观事物所共同制约和决定的。因此微视频课程的内容设计时应该:(1)分析学习者学习教学微视频的内驱力，即了解学习者对基于教学微视频学习的需求和愿景、学习者的学习特征和认知风格:(2)考虑如何提供有效外部刺激，使学习者能够充分利用教学微视频。比如，各种保持注意力持续性、注意力广度的策略，知识内容的有效表征，各类激励措施等。（4）程序教学和小步调教学理论程序教学是美国现代心理学家普莱西和斯金纳创造的一种教学方法。教师根据课程的内在结构，将课程按一定的逻辑顺序分成一系列步骤和问题，组成最合理的学习程序。学习者按教师提供的、按照一定逻辑编写的专门教材进行学习，根据个人知识水平、认知风格和学习能力，调整自我学习步调。将复杂任务分解成一系列的小步骤和问题，通过自我调控学习步调，逐步完成学习目标。小步调学习内容和学习策略可以满足学习者碎片化学习的需求，它对微视频课程的内容设计起到以下指导作用:(1)根据微视频课程的内容性质,，可以将微视频课程的内容按照一定顺序分解成多个学习内容。通过分解简化学习任务，使学习者根据自我学习风格实现便捷有效的自步调学习；(2)教学微视频中可以嵌入即时小测评促进学习者学习互动。此类小测评既能使教师了解学习者的学习效果，又能使学习者得到及时的学习反馈。此外，通过此种即时的互动可作为一种学习刺激，吸引学习者的注意力，弥补基于视频资源学习的弊端。2、设计的理念微视频课程的内容设计是理性设计和创造性设计的融合，也是科学和艺术的融合。理性体现在教学设计过程的可预测性，强调遵循规则与程序的重要性，将教学设计描述为一种技术过程。创造性体现在教学设计过程的艺术性、创造性,对独特、复杂、变化情境的依赖性。基于理性和创造性设计，微视频课程的内容设计理念如下:（1）以学习者为中心的产品观微视频课程的内容设计需要以学习者为中心。微视频作为教学产品,其设计需要考虑学习者的心理特征、短时记忆、长时记忆和注意力的局限性,同时注重可视性。通过意义表征的知识内容与视频相融合,使学习者更容易接受、理解和内化知识内容。（2）微观设计微视频课程并非是传统视频课程切片化后的组合，每个教学微视频的“微”亦并非仅仅体现于时长变短，时长是其与传统视频课程的显性不同之处，两者最根本最重要的不同之处在于设计方法的不同。微观设计(Micro-levelDesign)主要指设计和制作小单元的教学，用于制作小的多媒体教学产品内容，比如微讲座(Microlecture)、Podcast和互动模拟等；将相关信息组成知识模块，模块内容大小与信息的复杂度直接相关。（3）整体设计整体设计主要是指在基于课程内容的微观设计基础上，对微观内容的整合、关联设计。面对学习活动微型化的趋势，学习内容的微观设计层面上，需要考虑课程内容的整体设计。在整体设计的指导下，将课程分解成微型化、碎片化内容，同时考虑学习内容的关联和聚合。（4）极简性设计极简设计即为最基本的设计，它主张的思想是越简单越丰富，将最重要的内容放置在最突出的位置上，使其成为焦点，将注意力焦点正好放到正确的内容上，以避免分散注意力。教学微视频的极简设计需要从视觉呈现和知识内容两个方面考虑。从视觉呈现的角度，视频呈现的内容需要与学习者的注意力焦点相匹配；从知识内容的角度,知识内容要体现出最基本内容需要,所呈现的内容信息具有适宜性和意义性,避免增加学习者不必要的认知负荷。3、设计的框架教学微视频设计是从课程内容的微观层面来考虑的，它需要考虑如何设计有效的教学微视频促进学习者的意义学习。教学微视频的影响要素有知识内容、教师的教学艺术和视频属性特点。因此，教学微视频设计主要包括以下三个方面:知识内容的设计、教师教学艺术的设计、教学微视频内容表征的设计。根据微视频课程内容设计所需考虑的内容和影响要素，从教育、心理、艺术、技术和社会这五个视角提出微视频课程的内容设计框架。（1）教育视角在对教学微视频进行界定时，已指出教学微视频与日常所提到的微视频之间最大区别是知识内容的教育性。教育性、教学性是设计微视频课程内容时首先要考虑的，它对知识内容、教师的教学艺术产生着重要影响。（2）心理视角教学微视频知识内容的设计需要考虑学习者学习认知、学习风格以及资源应用形式等方面。作为多媒体学习资源，教学微视频的设计需要充分考虑学习者认知负荷，依据学习者工作记忆原理以及视听类资源信息加工的过程和特点进行设计。（3）艺术视角学与教的原理混合于教学系统之中，在教师这个重要催化剂下才得以充分发挥作用并产生教学的艺术元素。艺术成分主要是教师凭借个人的经验或实践知识赋予特定教学活动的特殊认知，是可以在教学情境中被激活的教学机智，是教师从教与学的感悟中沉积而来的。与传统面授教学不同的是，教师与学习者、学习者与学习者之间物理意义上的时空分离导致心理距离和交流鸿沟。只有跨越心理意义上的空间，才能使学习者对学习内容产生心理共鸣，激发学习者的参与情绪，缩短学习者和教师之间的心理距离和感情距离。这时，教师的教学艺术发挥着重要的作用。（4）技术视角技术在微视频课程内容设计时的作用是通过发挥技术工具价值的最大化，以促进学习的有意义学习。教学微视频的技术性主要体现在教学微视频的制作和关联设计方面。面对多样化的微视频制作技术，如何根据知识内容性质以及客观技术环境，选择合适的技术制作以学习者为中心的微视频课程是至关重要的。（5）社会视角微视频课程是生活节奏变快和科学技术快速发展的时代学习产物，其应用受着时代经济发展和市场需求的影响。因此，微视频课程的内容设计需要从社会视角出发，考虑经济和市场的需求，根据内容选择合适、经济的制作模式，考虑可重用、跨平台兼容等特点的同时，亦考虑开发成本与输出价值等因素。二、微视频课程的内容设计策略1、知识内容的设计策略针对各类教学微视频知识内容的普适性设计策略见表4-4。针对短时注意力学习者，需要注意以下内容:(1)即时有用的内容；(2)有价值的内容；(3)能够快速的检索到内容；(4)内容短小；(5)内容具有索引；(6)总括性介绍并为学习者提供短小的内容概述；(7)松散的内容结构。独立的模块内容，且灵活、易于移植。学习者能快速的浏览小模块的课程；(8)显示视频内容的时长，以利于学习者把握学习节奏；(9)即时的对话。即时、快速、短小的对话可利于学习者更好的理解学习内容。2、教师教学艺术设计策略教学艺术是一种艺术化的教学，它具有教学的基本特点(如科学性、教育性和实践性等)和一般艺术的共性(如表演性、情感性、审美性和创造性)。尤其是通过视频为学习者呈现知识内容的教学更是对教学艺术有着更高的要求，其具有以下主要特点:(1)传授型和教学性相结合的教学行为；(2)表演性和实践性统一而成的形象性；(3)情感投入与行为表现结合而成的审美性。学习者利用教学微视频学习时，教师教学艺术在吸引和保持学习者注意力、激发学习者学习兴趣、对学习者身份和角色的认同等方面发挥着重要作用。由于教师教学艺术的设计策略对于提高学习者注意力和增加满足感、自信心方面存在一定的功能应用交叉。教师教学艺术主要包括教师的教学技能与方法、教学情感与态度、教学语言等方面。表4-5中列举了各种促使学习者心动的教学艺术策略。3、视频表征的设计策略符号学认为表征是指代表某种事物并传递某种事物的信息。主要指如何利用多媒体元素符号(如文字、图片、声音、动画、视频)及元素符号之间的组合呈现和传递教学信息。因此,多媒体符号元素的运用对于知识内容的表征是非常关键的。用于知识内容表征的多媒体符号元素有着各自的优缺点、运用方式、最适用的范围以及运用策略。如表4-6所示。学习者在利用教学微视频学习时,需要通过合理的知识内容表征减轻学习者的认知负荷。减轻学习者内在负荷和外在负荷的策略如表4-7所示。第六部分翻转课堂实施过程中的挑战从国内外翻转课堂的成功实践可以看出，这种新的教学模式在我们的教育体系下可以应用的很好，但在实施的过程中也遇到了一些实际的问题，存在较大的挑战。下面分别从客观因素和主观因素分析如下。一、客观因素1、教学过程中信息技术的支持翻转课堂的实施需要信息技术的支持。为了保证翻转课堂的实施，学校首先要做好硬件的保障，配置高性能的服务器、增大网络带宽，为学生提供随时能够使用的机房，建立师生交流的信息平台等。其次，课程视频的制作是教师备课的重要环节，但很多老师缺乏相应的软硬件使用技术，学校应提供相应的技术指导和支持。例如在制作授课录像过程中形成流程化的发布范式，为教师提供可选择的模板等，以解决教师的技术障碍，促使他们积极的选择翻转课堂这种新的教学模式。目前仅有少数学校的条件支持翻转课堂的实施，不少学校办学条件如技术方面、经费方面、管理方面等还不足以支持大面积进行翻转课堂的实施。所以需要等待时机成熟时才能进行大面积推广，这就需要政府和社会在教育投入上加大力度。2、学科的适用性问题任何一种教学模式都有它的优势和劣势，有人提出是否所有的课程都适合翻转教学的疑问。目前，翻转课堂的教学实践多集中在理科领域，这是因为理科知识点明确，很多教学内容可以通过公式、图表、例题、实验等形式清晰呈现，是否掌握也很容易检测，教师只需将某个教学重点、难点、考点、疑点制作成10分钟的精彩教学视频，就可以方便学生下载自学。而文科类的课程特点完全不同于理科，往往需要师生之间实时的思想交流和情感碰撞才能取得理想的效果，这是技术手段目前难以代替的。在实施翻转课堂时应充分考虑到文科课程需要教师创建高质量精彩的教学视频，用于激发学生的学习兴趣，引导学生积极地观看教学视频并进行思考。因此对于不同类型的课程、同一类型课程的不同内容进行翻转式教学时，应采取不同的教学策略。就生物学科而言，很多生命现象和规律都可以在视频中形象、直观的呈现，学生通过观看视频可以获得比课本上更丰富的信息，增加了学习的生动性、趣味性，所以是很适合进行翻转教学的。3、学校作息时间安排问题翻转课堂的实施，为学生提供了一种新的学习体验，有利于提高学生的学习能力。但是这种学习模式在一定程度上是对传统教学模式的颠覆，有一系列矛盾急需解决，学校作息时间的安排就是其中之一。学生在翻转课堂中，需要大量的课外时间进行自学，而很多学校出于应试的考虑，将学生的时间从早到晚安排得满满当当，所有学生的时间安排整齐划一，缺少自主的、个性化的日程表，大大束缚了翻转课堂的开展空间。没有了时间的保证，翻转就不能有效的实施，效果必然大打折扣。二、主观因素1、教师专业能力挑战传统的“教师—书本—课堂”式的教学方式，教师是主动的施教者，学生是被动的受教者。而“视频—课堂—教师”式的翻转课堂教学方式，将学生看成是具有较强能动性和具有浓厚兴趣的学习者，教师则通过制作视频、组织课堂、课后辅导来促进学生的学，从而达成教学目标。对教学的不同理解，教学方式的转变，使得教师角色正经历着一次新的建构。在翻转课堂中，教师的新角色包括：教