翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對不同類型物理知識學(xué)習(xí)效果的影響研究

袁昕　張建民

摘? ?要：隨著信息技術(shù)在教學(xué)中的深層次運(yùn)用，翻轉(zhuǎn)課堂這一教學(xué)形式在中學(xué)物理教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。文章利用IBM SPSS Statistics 26.0統(tǒng)計和分析了實(shí)驗(yàn)組與對照組學(xué)生的成績數(shù)據(jù)，探究了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式對“陳述性”和“程序性”物理知識學(xué)習(xí)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)可以提升學(xué)生物理知識學(xué)習(xí)總成績，但提升陳述性知識和程序性知識學(xué)習(xí)效果存在明顯差異。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對學(xué)生物理學(xué)習(xí)成績的提升主要來自于程序性知識，而非陳述性知識，這一發(fā)現(xiàn)為中小學(xué)教師在實(shí)際教學(xué)中是否選擇翻轉(zhuǎn)課堂這一教學(xué)形式提供了理論參考。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;物理知識分類;學(xué)習(xí)效果

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2022）6-0065-4

1? ? 研究背景與動機(jī)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的研究與實(shí)踐在教育學(xué)界日益普遍。國內(nèi)不少學(xué)者對翻轉(zhuǎn)課堂的理論研究初見成效，但是這些理論研究主要集中在教學(xué)模式設(shè)計、相關(guān)微課制作以及具體實(shí)施方式等技術(shù)層面[1]。翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)形式對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的實(shí)際影響如何？對于不同類型的知識，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果是否存在差異？這些方面的研究則相對較少。教學(xué)具有復(fù)雜性與適用性，不同教學(xué)形式所產(chǎn)生的實(shí)際教學(xué)效果需要大量的實(shí)踐與研究才能證明。同時，針對不同類型的知識，需要采用不同的教學(xué)形式與教學(xué)方法。不考慮知識本身的多樣性與差異性，采用不適用這種知識類型的教學(xué)形式，是無法取得教育者所期待的教學(xué)效果的。現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)將知識分為“陳述性知識”與“程序性知識”兩大類[2]。陳述性知識用于描述事物的狀態(tài)、內(nèi)容及事物發(fā)展變化的時間和原因，而程序性知識反映的則是某一活動的具體過程或者主要步驟，主要描述在實(shí)際操作中怎么做的問題。物理作為典型的理工類學(xué)科，內(nèi)容大量涵蓋這兩種知識類型，所以研究翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對不同類型物理知識的適用性就具有重要的參考價值與意義。尤其對于中學(xué)物理教師，這樣的研究有助于幫助物理教師將新的教學(xué)形式與實(shí)際教學(xué)中不同類型知識和課程內(nèi)容彼此融合，為教學(xué)實(shí)踐提供理論指導(dǎo)，提升實(shí)踐效果與效率，同時促進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂這種新的教學(xué)形式在物理教學(xué)實(shí)踐中的發(fā)展與運(yùn)用。

本文采用實(shí)證研究的方法，以陜西省西安市第十中學(xué)高一兩個班級為樣本，重點(diǎn)研究以下兩個方面：翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)形式對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的實(shí)際影響如何？對于不同類型的知識，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果是否存在差異？

2? ? 研究設(shè)計

我們分別采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)兩種不同的教學(xué)形式對兩個平行班學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，并通過隨堂測驗(yàn)的方式評估這兩種教學(xué)方式對學(xué)生學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生的影響，探究翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對陳述性和程序性物理知識的教學(xué)效果是否存在差異。研究所選取的教學(xué)內(nèi)容為人教版高中物理必修第二冊中《萬有引力定律》《重力勢能》和《動能和動能定理》這三個章節(jié)。這三節(jié)教學(xué)內(nèi)容的知識綜合性比較強(qiáng)，學(xué)生需要同時掌握大量的陳述性知識和程序性知識。表1展示了這三節(jié)教學(xué)內(nèi)容包含的陳述性知識和程序性知識及其在測試試卷中所占的分值。為避免不同教師教學(xué)水平差異造成的影響，將由同一名教師對兩個班級進(jìn)行教學(xué)。

2.1? 實(shí)驗(yàn)對象

選擇西安市第十中學(xué)高一（三）班和（五）班兩個平行班學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)對象。這兩個班級學(xué)生的入學(xué)考試平均成績相當(dāng)，本學(xué)期第一次月考測驗(yàn)平均成績分別為46.78分和46.67分，相差僅0.11分，說明兩個班級學(xué)生的物理知識水平基本相同。

2.2? ? 實(shí)驗(yàn)過程

本次實(shí)驗(yàn)主要分為兩個階段：一是實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段;二是實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段。

2.2.1? ? 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段

在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，首先確定實(shí)驗(yàn)對象并進(jìn)行分組，然后完成教學(xué)設(shè)計，最后設(shè)計評測工具。

實(shí)驗(yàn)分組：以本學(xué)期第一次月考成績?yōu)榍皽y，挑選了平均分相差僅0.11分的三班和五班為實(shí)驗(yàn)對象。其中三班為實(shí)驗(yàn)組，共有53名學(xué)生;五班為對照組，共有51名學(xué)生。

教學(xué)設(shè)計：選取《萬有引力定律》《重力勢能》和《動能和動能定理》三個章節(jié)，對兩個班分別實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)和傳統(tǒng)課堂教學(xué)。

評測工具設(shè)計：本次實(shí)驗(yàn)評測工具為三套測試卷。從教學(xué)參考書以及學(xué)生練習(xí)冊中挑選出一些具有代表性和區(qū)分度的習(xí)題，用以考查兩個班級學(xué)生對陳述性知識和程序性知識的理解和掌握。

2.2.2? ? 實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段

在實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段，首先完成三個章節(jié)的教學(xué)實(shí)施，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后測。

教學(xué)實(shí)施：由同一名教師分別對兩個班級授課。三班采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式，五班采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)形式。

實(shí)驗(yàn)后測：完成每個章節(jié)的課堂教學(xué)后，對學(xué)生物理知識水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后測。后測工具為實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段設(shè)計的三套測試卷，一般選在課堂教學(xué)完成當(dāng)天或第二天的物理晚自習(xí)進(jìn)行統(tǒng)一測試。

2.3? ? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用IBM SPSS Statistics 26.0對學(xué)生每次章節(jié)測試成績進(jìn)行分析。主要分析以下兩個方面：一是比較分析實(shí)驗(yàn)組與對照組學(xué)生的總成績，陳述性知識成績和程序性知識成績，分析翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂教學(xué)形式對學(xué)生總體學(xué)習(xí)效果以及對這兩種知識學(xué)習(xí)效果的影響。二是分析兩組學(xué)生陳述性知識和程序性知識測試成績的差別，計算教學(xué)形式與學(xué)生成績的相關(guān)系數(shù)。通過對比相關(guān)系數(shù)的大小評估翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對陳述性知識和程序性知識學(xué)習(xí)效果影響的差異。

2.3.1? ? 學(xué)生平均總成績、陳述性知識與程序性知識平均成績的比較分析

在IBM SPSS Statistics 26.0中分析實(shí)驗(yàn)組和對照組的平均總成績、陳述性知識平均成績與程序性知識平均成績。獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)的結(jié)果如表 2所示，其中t代表獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)的統(tǒng)計值。P值是顯著性水平，可通過計算出的t值查表得到，用來判斷統(tǒng)計結(jié)果的可靠度。從平均總成績來看，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的平均總成績（67.500±10.491）明顯高于采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)的對照組學(xué)生的平均總成績（60.040±15.017）。而且t=2.880，P=0.005，P值小于0.05，這說明統(tǒng)計結(jié)果可靠度>95%，故實(shí)驗(yàn)組和對照組學(xué)生的平均總成績存在顯著性差異，說明翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)形式對于學(xué)習(xí)效果的提升具有顯著性作用。同理，對于陳述性知識平均成績，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)組（27.380±5.174）略高于傳統(tǒng)課堂教學(xué)組（26.120±6.365），但t=1.086，P=0.280，P值大于0.05，統(tǒng)計結(jié)果可靠度< 95%，所以實(shí)驗(yàn)組和對照組學(xué)生的陳述性知識成績并不具有顯著性差異，這表明采用翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)形式對于陳述性知識的提升作用并不具有顯著性。對于程序性知識平均成績，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)組（40.120±7.824）明顯高于傳統(tǒng)課堂教學(xué)組（33.920±10.283）。t=3.393，P= 0.001，P值小于0.05，說明翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)課堂教學(xué)組學(xué)生的程序性知識成績存在顯著性差異，表明翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對學(xué)生程序性知識成績具有顯著提升作用。

2.3.2? ? 教學(xué)形式與兩種類型知識成績之間的相關(guān)性分析

利用IBM SPSS Statistics 26.0統(tǒng)計分析了兩種教學(xué)形式與陳述性知識和程序性知識平均成績之間的相關(guān)性，并用來判斷翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)形式對這兩種類型知識學(xué)習(xí)效果的影響程度。陳述性知識平均成績與教學(xué)形式的相關(guān)性分析結(jié)果如表3所示，教學(xué)形式與陳述性知識平均成績的皮爾遜（Pearson）相關(guān)系數(shù)r為0.109，P >0.05，表明翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式與陳述性知識平均成績這兩個變量之間并不具有顯著的相關(guān)性。程序性知識平均成績與教學(xué)形式之間的相關(guān)性分析結(jié)果如表4所示，程序性知識平均成績與教學(xué)形式的Pearson相關(guān)系數(shù)r 表明二者顯著正相關(guān)，具有統(tǒng)計學(xué)意義。但此處的相關(guān)系數(shù)r為0.324，其絕對值小于0.8，接近于0.3，所以翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式與程序性知識水平之間的正相關(guān)性較弱。

2.4? ? 分析結(jié)果討論

統(tǒng)計與分析結(jié)果表明，翻轉(zhuǎn)課堂能夠顯著提升學(xué)生的總體學(xué)習(xí)成績與學(xué)習(xí)效果，這與大多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)論[3-4]是相符的。但是，值得注意的是，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對于陳述性知識與程序性知識的提升作用是不同的。對于陳述性知識，翻轉(zhuǎn)課堂雖然具有一定的提升作用，但是這種提升作用并不具有顯著性，不能排除其他因素的影響。產(chǎn)生這種結(jié)果的主要原因在于陳述性知識主要由一些概念、定理和原理組成，屬于描述性知識，主要通過學(xué)生理解和記憶習(xí)得，比較偏向于學(xué)生個體學(xué)習(xí)而不是合作學(xué)習(xí)。而翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)形式顯然更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，以及師生和生生之間的互動，所以對陳述性知識習(xí)得的促進(jìn)作用并不顯著。與陳述性知識相反，翻轉(zhuǎn)課堂對于程序性知識學(xué)習(xí)效果具有非常顯著的提升作用。這是由于程序性知識與陳述性知識不同，它主要反映某一活動的具體過程和主要步驟，具有動態(tài)操作性，更加偏向于解決某個實(shí)際問題。這種知識的習(xí)得通常不能完全依靠理解和記憶來完成，必須進(jìn)行自主探究和反復(fù)練習(xí)。而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)和自主探究，鍛煉的正是學(xué)生利用所學(xué)知識解決實(shí)際生活問題的能力。因此，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果與成績的提升效果主要來自于程序性知識，而非陳述性知識;翻轉(zhuǎn)課堂這一教學(xué)形式與陳述性知識習(xí)得不具有顯著相關(guān)性，而與程序性知識習(xí)得卻是顯著相關(guān)。

3? ? 結(jié)? 語

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，對于不同類型的知識，教師應(yīng)該采取針對性的教學(xué)形式，才能達(dá)到更好的教學(xué)效果，具體建議如下：

（1）由于翻轉(zhuǎn)課堂對于提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果具有一定正向作用，所以在中小學(xué)日常教學(xué)工作中，教師應(yīng)該大膽嘗試這種教學(xué)形式。同時，在采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)形式進(jìn)行授課時，教師也要注意轉(zhuǎn)變自己的角色，教師不再是知識的傳授者，而應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者;教師要將課堂還給學(xué)生，尊重學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，幫助學(xué)生通過師生互動、生生互動自主探究知識。只有這樣，才能把握翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)，真正發(fā)揮出翻轉(zhuǎn)課堂的作用。

（2）教師在選擇教學(xué)形式的時候，不能一概而論。本研究表明，翻轉(zhuǎn)課堂對于程序性知識的學(xué)習(xí)效果要優(yōu)于陳述性知識。所以教師在講授程序性知識為主的課程時，可以考慮采用翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)形式;而在講授陳述性知識為主的課程時，可以依據(jù)實(shí)際情況靈活選擇傳統(tǒng)課堂教學(xué)或者翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。其實(shí)，在教學(xué)形式多樣化的今天，可供我們選擇的教學(xué)形式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這兩種，而每種教學(xué)形式都有自己的優(yōu)勢與劣勢，所以教師在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)該因地制宜進(jìn)行選擇，盡量發(fā)揮出每種教學(xué)形式的優(yōu)勢，規(guī)避劣勢。

需要指出的是，由于一些現(xiàn)實(shí)因素的限制和筆者能力水平有限，在實(shí)驗(yàn)實(shí)施以及結(jié)果分析過程中有以下三個問題需要在今后的研究中進(jìn)一步改進(jìn)：

（1）測試試卷雖然為多名教師共同命制，但仍無法完全排除測試試卷的設(shè)計對于研究結(jié)果的影響。應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)試卷的內(nèi)容與結(jié)構(gòu)，盡量避免研究者等主觀因素的影響。

（2）研究采用的T檢驗(yàn)以及相關(guān)分析，是通過R語言中的pwr包對所需樣本量進(jìn)行分析實(shí)現(xiàn)的。如果預(yù)設(shè)存在中等效應(yīng)量d=0.50[5]，并預(yù)設(shè)統(tǒng)計檢驗(yàn)力1-β=0.8，顯著性水平α=0.05，則每組需要被試者64名。由于研究條件限制，這里僅選取了50名被試者，雖然樣本量大于30，保證了研究結(jié)果在一定程度上的科學(xué)性，但是否具有統(tǒng)計學(xué)上的意義還有待進(jìn)一步研究與商榷。

（3）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對于學(xué)生總成績和程序性知識成績的提升效果明顯的原因是具有多樣性的。成績的提升是一個復(fù)雜的過程，不僅與某一科目教師的教學(xué)形式有關(guān)，還與班級的班風(fēng)、學(xué)風(fēng)、班主任與其他任課教師的教學(xué)風(fēng)格等因素有關(guān)，所以應(yīng)該辯證科學(xué)地看待本研究的分析結(jié)果。

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（欄目編輯? ? 邱曉燕）