基于翻转课堂理念的程序性知识教学模式的构建与应用研究
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）14-0066-04
自2001年教育部颁布《基础教育课程改革纲要（?行）》以来，全国各省的中小学校相继进行了课程改革，2003年，教育部又出台了《普通高中信息技术课程标准》，进一步加大了信息技术课程改革的力度。然而十多年过去了，信息技术课程改革的效果并不是很好，其中最重要的一个原因是：课改总是自上而下地推进，虽然课改的制定者对新理念有深入的研究，但他们缺乏一定的实践经验，制定的政策往往缺乏一定的操作性，而广大一线中小学教师只能是依令行事，并无多少话语权。[1]翻转课堂的出现，为课改提供了一条新的途径，它是一种自下而上的组织形式，发起于一线教师，他们结合教学实践，探索了各种行之有效的教学方式，从根本上改变了传统的教学模式，真正实现了“以学生为中心”的教学理念，从而促进了学生的个性化学习。
目前，国内外学者对于翻转课堂的研究已经积累了一定的研究成果，从不同角度进行模式的设计，而且在不同的学科教学中也进行了具体应用，并取得了良好的教学效果。但是很少有研究者从知识分类的角度对翻转课堂进行研究。对于不同类型的知识到底如何进行翻转课堂的教学设计，还需要我们进一步的探索。
一、程序性知识概述
1.程序性知识的概念与表征
以皮连生为代表的国内学者提出了一个广义的知识分类模式，也是我国现代认知心理学广为采用的一种知识分类方法[2]，它将知识分为陈述性知识与程序性知识，其中程序性知识又包括对外办事的智慧技能知识和对内调控的认知策略知识。本文中研究的程序性知识也仅包括智慧技能类的知识。
程序性知识是关于怎么做、如何完成任务的知识。“任务”可能是完成比较程序化的练习，也可能是解决新问题等等。一般情况下，程序性知识以需要遵循的一系列程序或步骤的形式出现，主要包括技能、算法、技术和方法等。程序性知识反映的是各种“过程”的知识。[3]
程序性知识是以产生式或产生式系统的形式来表征的。产生式是表征程序性知识的最小单位，一个产生式通常包括如果（IF）部分和则（THEN）部分。往往对于复杂的任务需要经过多个简单的产生式来表征，也就是产生式系统的形式来表征。
2.程序性知识的学习过程
我国心理学家根据程序性知识本身及其特点，提出了程序性知识的三个学习阶段。
首先，是程序性知识的陈述阶段。学习者习得了有关步骤或程序性的知识，即陈述性知识，习得的陈述性知识进入原有命题网络，与原有网络形成联系，并通过对这一陈述性知识的解释来解决问题、指导行为。例如，在学习用Word软件进行文字加工的过程中，有一系列的操作步骤，我们先要学习每一个操作步骤，而后执行相应的操作，这是应用有关步骤的陈述性知识来指导行为。
其次，是程序性知识的转化阶段。这一阶段是程序性知识形成的重要阶段。在这个阶段中，教师应设计不同变式练习来促进学生对程序性知识的学习。学生通过各种变式练习，使得命题网络中的陈述性知识逐渐转化成程序性知识，学习者逐渐摆脱了陈述性知识的依赖，不需要看步骤的描述来执行操作。
最后，是程序性知识自动化阶段。这时学生进入自动化的状态，学生无需经过有意识的控制和努力就能完成有关的操作，不需要提取有关的操作步骤，学生对程序性知识的执行速度得到了提高，整个操作过程得到了进一步的精细化和调整。
二、基于翻转课堂理念的程序性知识教学模式构建
1.已有翻转课堂教学模式的分析
国内外对于翻转课堂的教学模式已经有了一定的研究，比较有代表性的模式是国外Robert Talbert教授和国内张宝辉教授等人设计的翻转课堂教学模式。
美国富兰克林学院的 Robert Talbert教授经过多年翻转课堂教学实践的经验积累，总结了翻转课堂实施结构模式[4]（见图1）。该教学模式分成课前和课中两个阶段，课前观看教学视频、进行针对性的课前练习。课中首先进行快速少量的测评，了解学生存在的问题；其次解决学生存在的问题与疑惑，促进知识的内化；最后进行总结和反馈。该模式可操作性较强，适合理科类的操作性课程，在实践教学中取得了一定的效果，但相对简单，课中缺乏丰富的教学活动，缺少课后的反思阶段。
张宝辉等人在 Robert Talbert教授设计的基础上，设计出了更加完善的翻转课堂教学模式（见图2）。该模式分成课前和课中两个阶段，在原有模式的基础上增加了信息技术和活动学习两个重要的杠杆。课前自主学习过程中，学生可通过平台进行师生、生生交流，提高了课前的预习效果。课中教师通过设计协作学习、独立探索、成果交流、反馈评价以及问题解决等教学活动，使得学生课堂知识的内化达到最大化[5]。
该模式具有可操作性，课前促进了学生预习效果的最大化，设计了丰富的课堂教学活动，最大化地促进了知识的内化。但缺乏课前的前期分析以及课前的资源准备环节，另外，该模式仅有课前和课中的教学过程，缺乏课后的反思与总结阶段。
2.模式构建
在分析已有的翻转课堂教学模式以及程序性知识教学过程及特点的基础上，笔者设计了基于翻转课堂理念的程序性知识教学模式图，该教学模式分成课前、课中、课后三个阶段（如图3所示）。
（1）课前
课前主要包括两个阶段。
以教师为主的课前教学准备阶段：该阶段主要是对学习者特征、教学内容、教学目标、学习环境等的分析以及学习资源的设计，其中教学内容的分析是教学设计的基础与前提。首先将教学内容分解成多个单一的知识点，思考哪些知识点是核心的，哪些知识点是辅助的，将这些核心的知识点进行微视频以及PPT资源的设计与制作，微视频设计可以是单个的知识点，也可以是多个知识点的组合。在前期分析的基础上，设计课前自主学习任务单，以便更好地引导学生课前的自主学习。另外，教师要设计课前测试题，及时了解学生课前学习效果。 以学生为主的课前知识习得阶段：学生根据学习任务单的指导，了解学习目标与学习任务，观看教师提供的微视频，记录学习过程中的疑难问题，还随时可以借助QQ平台与教师和同学进行交流和讨论。由于学生学习基础的差异性，基础较差的学生可以反复观看视频来促进知识的理解。知识学习完成后，学生要完成教师精心设计的学习测试，以方便教师对学生课前的学习效果进行检查，了解其不足与缺陷，总结存在的共性问题以及一些有价值的探究问题，为课堂教学做好充分的准备。
（2）课中
课中是程序性知识教学的重要阶段，学生通过完成各种练习任务，使得命题网络中的陈述性知识逐渐转化成程序性知识，促进了程序性知识的迁移与应用，从而达到自动化程度。主要包括以下两个阶段：
知识的巩固与转化阶段：①课中教师的教学活动主要包括课前教学问题的解决、设置不同难度的变式练习任务、个别化的指导、学生学习成果的评价以及总结点拨阶段。在教学过程中，教师要给予学生适当的指导与帮助，尤其在练习初期要为学生提供支架和言语的帮助。教师在整个教学过程中要对学生的学习活动进行监督和观察，在学生遇到问题时要给予及时的指导和个性化的辅导，从而促进程序性知识的巩固与转化。②课中学生对于简单的学习问题和学习任务，可以进行独立的学习；对于较复杂的学习任务，可以通过小组讨论交流，进行协作学习。经过不同的学习方式，最终完成教师设置的变式练习任务，并进行成果的汇报与评价。
知识的自动化阶段：该阶段和巩固与转化阶段在教学活动设计方面大体相同，唯一的不同之处是学生在熟悉了程序性知识的过程与操作的基础上，通过完成综合任务，使得程序性知识的学习逐渐达到自动化的程度。
（3）课后
课后教师的教学活动主要包括综合性的教学评价、学生优秀作品的上传以及教学的反思与总结。在翻转课堂中，综合评价阶段是落脚点，也是必不可少的环节。[6]首先，综合性评价不仅包括对课前知识传授阶段的评价，也包括对课中知识内化阶段的评价。其次，综合性的教学评价不仅是对教学结果的评价，还注重对教学过程的评价，注重评价的发展性。最后，综合性的教学评价不仅是教师的评价，还包括学生自评、小组互评，注重评价的多元化。最终，通过综合性的评价、教学的反思与总结，改进教学中存在的不足，进一步完善教学设计。
课后学生的学习活动主要包括：同伴优秀作品的学习、自己作品的修改完善以及课后的总结与反思。通过学习教师分享的学生优秀作品，发现自己的不足，进行修改与完善，并且要反思自己在学习内容中存在的不足，进行及时练习与改进。
三、模式的实践应用与效果分析
1.实验设计与实施
本实验采用准实验对比的研究方法，选取课题研究期间笔者所带的高一一班和四班学生作为研究对象，其中一班有60名学生，四班有51名学生。对两个班学生的初始程序性知识水平进行对比分析，其结果如表1所示，p的值为0.555，大于0.05，说明两个班的均值成绩没有显著性差异，初始水平一致，随机选取一班作为实验班，四班作为对照班。实验班采用本研究中设计的翻转课堂教学模式进行授课，对照班采用传统课堂讲授+学生练习的教学模式授课。
两个班所选用的都是广东教育出版社出版的高中信息技术教材，其中选取了第三章――信息的加工与表达，进行了实践应用。实验期间，两个班统一由笔者进行授课，以确保两个班的教学内容、教学时数相同。
在教学实施过程中，还综合运用成绩测试和问卷调查采集相关数据，以期全面地了解学生在学习过程中的变化以及他们对相关学习活动的态度与评价。
成绩测试，是在学生学习完第三章的教学内容后，对程序性知识的学习效果进行测试，主要从程序性知识的自动化及全面性两个方面进行：程序性知识的自动化指学生在有限时间内能准确使用单一规则的数量，测量项目由简单的单一规则应用的题目组成；程序性知识的全面性是指学生在一定时间内能准确使用单一规则的数量，测量项目由与某个知识点相关的所有规则组成。[7]
问卷调查，是在实验结束后，调查了两个班学生的学习兴趣、满意度、价值和努力度四个方面的情况。该问卷包括29个题，采用李克特五点计分法。两个班共发放问卷101份，回收101份，回收率100%。
2.实验结果与分析
信息技?g是一门实践性和操作性极强的学科，对于它的学习，不仅要把学生的知识、技能的掌握以及应用情况作为关注点，而且要着重关注学生在学习过程中伴随的情感体验、学习态度以及价值观等。所以本实验着重从知识与技能、情感态度两个维度对实验效果进行统计与分析。
（1）对程序性知识的学习有明显的促进效果
实验结束后，分别从程序性知识的自动化以及全面性两个方面对两个班的学习效果进行对比分析，其结果如表2所示。学生在自动化水平、全面性水平以及总水平方面的显著性差异值均小于0.05，说明实验后两个班的学生在程序性知识水平方面存在显著性差异，本研究设计的教学模式提高了学生程序性知识的学习效果。
认知心理学认为，程序性知识在头脑中通过产生式或者产生式系统的形式进行表征，程序性知识是关于怎么做的知识，也就是关于问题解决的过程、方法类的知识，它是一种动态的、内隐的知识。程序性知识的学习最重要的是要通过大量的练习，将一般的规则逐步转化成自动化的程序性知识[8]。翻转课堂很好地体现了程序性知识的学习过程，课前学生通过视频学习掌握了程序性知识的学习步骤和规则，能够进行简单的模仿练习。课中分成了两个阶段，变式任务练习阶段，学生能在不同的情景下对规则进行应用；综合任务的练习阶段，通过进一步的练习，使得程序性知识逐步达到熟练化的程度。正是由于在翻转课堂教学中，学生有足够时间对程序性知识进行变式练习和综合练习，而且在教师指导下，通过合作和探究，逐渐完成了学习任务，从而促进了程序性知识的学习。 （2）对学生的情感态度有积极的影响
实验结束后，对学生的情感态度从学习兴趣、努力程度、满意度、价值四个维度进行了对比分析，其结果如表3所示，学生在学习兴趣、学习满意度以及努力程度方面的显著性差异值均小于0.05，说明实验后，两个班的学生在情感态度方面存在显著性差异，本研究设计的教学模式对学生的情感态度有积极的影响。在价值维度方面，显著性差异值均大于0.05，说明实验后，两个班的学生在价值维度方面不存在显著性差异。
在翻转课堂教学中，实验班学生在课前经过自主学习，带着疑问进入课堂，使得学生课堂注意力和活跃度明显提高，学习主动性、与教师的配合也明显增强，课后学生可以通过平台观摩学习优秀的作品，重新审视自己的学习成果，这些方面明显使得学生的学习兴趣得到显著提高，也势必会提高学生对课程学习的满意度和努力度。在价值维度，两个班没有显著性差异，原因是随着教育信息化的发展、新课改的深入推进，信息技术与学科课程的整合是基础教育的趋势，学生也逐步认识到信息技术在学科学习中的重要性，而高中的信息技术课程对于培养学生的信息素养有着重要的作用，学生对该课程也有了一个清晰的认识，所以在价值维度方面差异性不大。
本研究在对翻转课堂以及程序性知识特点分析的基础上，构建了基于翻转课堂教学理念的程序性知识教学模式，并且针对高一信息技术必修模块中的第三章内容进行了实践应用，但这仅仅只是对程序性知识进行翻转课堂教学研究的初步尝试，到底如何设计才能更好地发挥它的优势，还需要进一步的深入研究。
