基于微课的翻转课堂教学模式设计与实践
——以初中几何教学为例

李 晴，冉晓菊，张嘉雯，杨海茹

（西华师范大学教育学院，四川南充 637000）

一、问题的提出

数学是一切科学的基础，人类每一次科技进步都离不开数学有力的支撑。教育部基教司2011年7月以《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》为指导，特制定的《初中数学课程标准》要求在数学课程活动中重视学生对空间概念、几何直觉和模型思维的培养[1-2]。过去学校使用传统的教学方式，学生普遍感到空间几何太难，导致学生空间思维能力不强。翻转课堂的优势在于大大地增加了学生自主学习时间，学生课前学习新知，课堂则完成师生、生生讨论交流，学生的自主性更强。教师可提供一对一指导，充分做到“以学生为中心”。翻转课堂的教学效果主要取决于两个因素：一是微课能否调动学生学习的积极性？二是课堂组织的活动能否实现知识的内化？因此，本研究重点关注教师在教学过程中如何设计微课，如何将翻转课堂教学模式应用到实际教学中，进而培养初中生的空间概念和几何直观能力。

二、相关文献综述

（一）微课

根据以往学者对于微课的研究，结合本研究的内容，笔者认为本研究的微课应当具有以下特点：时间在十分钟左右，内容应当为一个小的、学生容易理解的知识点的详细讲解，其目的在于帮助学生更好地学，且微课应当知识点突出、设计有趣。据此，笔者根据微课的特点以及初中几何教学的现状，设计了基于微课的翻转课堂教学模式。

（二）翻转课堂

张金磊等认为翻转课堂即颠倒课堂，通过把知识传递的顺序和知识内化的顺序颠覆，师生角色发生转换，实现了教学模式的创新[3]。何克抗通过对翻转课堂发展史的梳理，认为翻转课堂模式给予了学生更多的自由支配时间，体现了学生的主体性，可以实现“课堂教学结构”的根本变革[4]。祝智庭与张金磊持有相同的观点，即颠覆知识传递与知识内化的顺序，课前学生学习新知，完成任务的学习，课中用于完成新知识的内化，即教师答疑解惑，师生协作交流，巩固新知[5]。王同聚提出用于翻转课堂的视频应短小精炼、教学知识点明确，且可以重新建构学习的过程。强调自主化、协作化、个性化、全员性，是一种混合式的学习模式[6]。

综合以上定义，笔者认为翻转课堂颠倒了传统的课堂结构，其关键之处在于能否帮助学生内化知识，激发学生内在的学习主动性和动机，帮助学生更好地学。

（三）基于微课的翻转课堂教学模式

卢海燕等通过对“微课”和“翻转课堂”概念和特点的研究，设计了基于微课的翻转课堂教学模式，并对此种模式应用在我国大学英语教学中的可行性进行了探讨[7]。刘锐等借鉴已有的微课资源，结合实践教学也设计了该种教学模式，并通过实验验证了此种模式在软件类应用课程中的实施效果[8]。杨九民发现在实验课程中，存在一系列亟待解决的问题，如资源利用率不高、学习效果欠佳等，并基于这些问题设计了适用于实验课程的、以微视频资源为中心的翻转课堂教学模式，发现该种模式有利于激发学生的学习兴趣、以及提高学生的自主学习能力[9]。赵呈领等通过对已有的微课和翻转课堂教学模式进行深入研究，构建了基于微视频的翻转课堂教学模式，通过实验分析出这种教学模型有助于学生学习兴趣的激发以及对知识的内化[10]。

综上所述，目前已有的关于微课的研究大多集中在英语以及其他实验类课程的研究，与数学科目相结合的研究则相对较少，且微课的使用大多是为了激发学生的学习兴趣以及自主学习能力，对利用微课来提升学生的空间思维能力的研究则更加寥寥无几，因此本研究探究微课是否能提升学生的空间思维能力有一定的实践价值。

三、基于微课的翻转课堂教学模式的构建

翻转课堂通过重新分配课堂时间，转换了学生和教师的角色关系。通过对已有的基于微课的翻转课堂教学模式的研究。

本研究以刘锐等设计的“三大任务”的翻转课堂教学模式为基础，结合数学几何课程的特点，研究设计了适用于几何教学的基于微课的翻转课堂教学模式（如图1）。

图1 微课教学模式构建图

（一）课前知识学习

课前教师录制好教学相关视频，通过把文本、图片、动画等素材融入到视频中，从而实现对学生学习兴趣的激发，提高课堂参与度，并设计一份引导性的导学案，学生在导学案的引导下明确任务并完成任务，预习教材知识，观看学习视频，反思总结问题。

（二）课堂知识内化

在课堂教学中，教师的身份转变成了引导者以及指导者，学生是学习的主体，学生可小组合作，解决问题，组内，组间进行交流学习，课中掌握知识，教师指导学生参与交流讨论。小组或个人进行成果展示，教师进行过程性评价，创设解决问题的情境。进行课堂检测，达到理解掌握知识的目的，教师从认真程度、小组讨论等方面进行有效评价。

（三）课后知识整合

教师对结果进行分析，可进行个别辅导，或学生自己进行知识补救，并自我评价。最终实现构建以微课为纽带，学生为主轴，教师为引导的翻转课堂教学模式。

四、基于微课的翻转课堂教学模式的应用

（一）实验目的

探究基于微课的翻转课堂教学模式是否能提高学生的空间思维能力。

（二）被试及分组

本次实验的研究对象是四川省南江县某初中初一（2）班和初一（3）班，初一（3）班作为实验班，初一（2）班为普通班，人数都是47人，这两个班分班的情况是根据小升初时的考试成绩分班，两个班的数学成绩基本持平。在实验的过程中，两个班的教师一样，所教的内容一样，上课总时间一样。其中实验班采用的是基于微课的翻转课堂模式教学，普通班则使用传统模式教学。

（三）实验材料

1.微课

初中几何视频教学资源由三个微课组成，包括“生活中的立体图形”“对顶线与邻补角”及“长方体和正方体”三部分内容。

2.空间思维能力测试题

本研究的空间思维能力测试题来源于杨木兰（2014），杨木兰将学生的空间想象能力划分为三个层次，分别是空间观念的建立能力、建立几何表现的能力以及对几何表象操作的能力[11]。本研究所用到的维度及题项也来源于杨木兰设计的空间思维能力测试题，其中空间观念的建立能力主要考察的是学生是否能将二维图形三维化以及将实物几何化。建立几何表现的能力主要考察学生是否能通过文字在大脑中想象出图形。对几何表象操作的能力主要包括学生能否对头脑中构建的图形进行加工操作。

（四）实验假设及变量

实验假设：以微课为基础的翻转课堂数学教学能提升学生的空间思维。

自变量：X=微课的使用。

因变量：Y=学习者空间思维能力的提升效果。

（五）实验步骤

实验分为两次进行，第一次实验是基于微课的翻转课堂与传统教学的初步对比实验，为保障实验数据准确，特分两个阶段进行实验。当第一次实验结束后，两个班级统一进行数学考试，对成绩进行数据统计分析。根据分析数据的结果，对教学策略进行调整，并把调整后的策略应用到第二次实验中。第二阶段实验结束后，通过空间思维能力测试题对两个班进行空间思维能力测试，看两个班在空间思维能力上是否存在显著差异，最后验证假设，从而得出结论。

（六）基于微课的翻转课堂教学设计

为了进一步研究基于微课的翻转课堂教学模式在具体教学情境中的实施步骤，笔者根据上述建构的教学模式结构图，以《4.1生活中的立体图形》为例，进行教学设计。由于初中学生空间思维能力参差不齐，合理运用所设计的教学模式，教学微视频在课前一周即上传，学生可充分利用这段时间，将课前的学习时间最大化，使课堂时间得到充分利用，最终达到教学效果的最优化。

1.课前

（1）制作导学案（如表1）。这一节的知识点主要在于培养学生的空间观念建立能力，并结合实际，从学生熟悉的部分入手，目的在于激发学生对学习空间几何的兴趣，发现学生存在的问题。

表1 “生活中的立体几何”导学案

（2）制作微视频

首先将“生活中的立体几何”的知识点拆解成3个小的知识点（如表2），教师根据知识点录制微课，微课在课前一周上传，给学生足够的课前时间来进行学习，在这段时间以内，学生可通过多种方式来完成课前的自主学习，如学生之间可进行讨论或与教师讨论，将最大化最优化利用课前的学习时间。

表2 “生活中的立体几何”微课知识点

（3）课前自主学习

学生课前通过自学教材以及微课视频，通过导学案，发现在学习中存在的问题，微课视频区别于传统课堂的优势就在于学生可以反复观看，不必局限于时间的限制，学生能实现课前自主学习时间的最大化，以期学生能有所思考，带着问题进入课堂。

2.课中

（1）教师指导

由于立体几何图形较为抽象，对学生的空间思维有一定的要求，教师首先要创设适当的学习情境，本节课首先会给学生播放“神舟十号飞船3D模拟视频”来引导学生。该视频为3D视频，空间感较强。

（2）确认问题

教师通过课前学生反馈的问题，来确定本节课的教学目标，设计本节课协作学习的任务以及学生的练习任务，实现有针对性地教学。

（3）协作学习

师生协作学习阶段则由教师在课堂上提出任务（如表3），师生共同完成。在这段时间，师生可实现充分的交流，学生可分组进行讨论交流结果的汇报，教师再对本堂课的知识点进行总结。

表3 课堂任务内容

（4）练习检测、成果交流

师生协作学习完成以后，教师给学生布置任务，学生分组完成该任务，以检测本堂课的学习效果，完成任务以后，各个小组汇报各自完成的成果。

（5）总结

教师根据学生课前的学习情况、课堂协作学习以及成果展示情况对本堂课做总结。总结的目的在于引导学生回顾本节课的学习内容，让学生认识到自身还存在的不足以及其他学生存在的优势，为下一次的课程学习做准备。

（6）反馈评价

采用多种评价方式，对学生的学习成果给予充分肯定，关注到每一位学生的独特之处，引导学生解决问题，激发学生对学习空间几何的兴趣，进而培养学生对空间观念的建立能力。

3.课后

（1）知识反馈、知识补救

教师根据学生课前的学习情况以及提交的课堂任务完成情况，对学生的学习有一个系统的了解，深入挖掘学生存在的学习薄弱点，可对学生进行个别化辅导，如让学生查阅资料和观看相关视频，教师引导学生，进行知识补救。

（2）自我评价

教师进行自我评价，反思自身教学还存在的不足，思考如何改进教学以更好地促进学生的学，自身的教。

五、效果分析

（一）问卷的信度分析

通过SPSS24.0分析得出量表Cronbach's Alpha系数为0.936，问卷信度良好（如表4）。

表4 可靠性统计

（二）问卷的效度分析

效度即预测变量与题项的对应关系是否一致，本问卷测得KMO值为0.933，高于0.8，说明效度较高（如表5）。

表5 KMO和巴特利特检验

（三）数据的统计与分析

学生在翻转课堂上学习的结果差异必然会体现前后测空间力测试结果均值的差异上，因此本研究使用独立样本T检验来对学生空间力测试的结果进行分析。分析表6、7、8的独立样本T检验结果，F检验的显著性分别为1.000，0.757，0.252，都大于0.05，满足方差齐性，同时显著性（双尾）分别为0.009，0.004，0.005，小于0.05，所以实验班和普通班的空间观念的建立能力，建立几何表现的能力，对几何表象操作的能力上均存在显著差异。因此，这种教学模式对学生的空间思维能力整体上有着显著的相关性，即基于微课的翻转课堂教学能够提高学生空间思维能力。

表6 空间观念的建立能力独立样本T检验

表7 建立几何表现的能力独立样本T检验

表8 对几何表象的操作能力独立样本T检验

六、研究结论及建议

（一）以微课为基础的翻转课堂数学教学能有效提升学生空间观念建立能力，使用微课教学可以使学生较快地形成空间观念。因此教师可以利用微课进行课堂教学，教师地位由主导转变为指导和引导，教学流程可按照“学生自学教材、微课—师生讨论—任务检测—成果展示—总结—评价”，这种模式来进行。

（二）以微课为基础的翻转课堂教学能有效提升学生的几何表现能力。因此，使用基于微课的翻转课堂模式教学，微课视频资料可实现反复观看，教师主要对疑难知识点进行解答，启发或引导学生思考，由于学生更多地掌握了学习时间，因此学习也变得更加自主。

（三）以微课为基础的翻转课堂教学可以提升学生几何操作能力。知识性的学习要求学生在学习过程产生对知识的理解，达到内化的效果。因此，教师可课前让学生观看微课视频，设计《课前自主学习导学案》让学生完成，记录学生在学习过程中遇到的困惑，随后可再次在课上观看微课，师生讨论遇到的问题，进行练习检测，及时查看正误，给学生更多动手操作的机会。教师在整个过程中帮助学生解疑答惑，最后总结。学生在整个教学过程中，都以自主学习为主，从微课视频获取知识，把知识进行内化从而达到掌握的程度。

七、总结

本研究首先依据构建的基于微课的翻转课堂教学模式，选取两个班级做实验研究。随后通过对实验数据进行分析得出该模式能够提升学生的空间思维能力。最后为有效培养学生的空间思维能力，提出了一些关于翻转课堂模式的使用建议。