一、引言

2011年，翻转课堂(Flipped Classroom)被加拿大《环球邮报》评为“影响课堂教学的重大技术变革”，成为全球教育界关注的新型教学模式。之后，我国诸多学者和学校纷纷投入到翻转课堂的研究和教学改革中。翻转课堂通过对知识传授和知识内化的颠倒安排，改变了传统教学中的师生角色并对课堂时间的使用进行了重新规划，实现了对传统教学模式的革新[1]。但翻转课堂在教学实践过程中也出现了一些问题和困难，如在翻转课堂的组织过程中，教师缺乏行之有效的学习导航体系用以引导学生进行系统性、有目标的学习，以及学生存在探索能力欠缺、课堂讨论效果不尽人意等问题。早在2004年7月，M.J.埃普拉和R.A.伯卡德正式提出知识可视化(Knowledge Visualization)研究。作为认知工具的重要表征，一种呈现信息的方式，一种可以帮助思考并解决问题的手段，知识可视化可以将较为抽象的教学内容形象化地呈现，将分散的知识高度浓缩概括。知识可视化应用于教育教学能使学习者更主动地解释和探究图形的意义，提高知识创新和迁移，促进记忆和新知识的应用。因此，研究者在高校翻转课堂的教学中进行知识可视化的尝试应用，取得了一定的积极效果。本研究通过分析国内外翻转课堂教学模型在实践过程中的局限，在知识可视化等相关理论基础上，构建出基于知识可视化的翻转课堂的学习模型，并结合该模型在高校教学中的应用案例，探讨如何将知识可视化应用到翻转课堂中，以期为翻转课堂教学实践提供借鉴。

二、现有翻转课堂教学模型分析

2011年，国外学者杰姬·格斯丁(Gerstein)提出了翻转课堂四阶段模型。翻转课堂被分为体验参与(Experiential Engagement)、概念探索(Concept Explora-tion)、意义建构(Meaning Making)和展示应用(Demonstration & Application)四个阶段[2]。美国富兰克林学院Robert Talben教授结合自己“线性代数”课程的教学实践，总结出翻转课堂的实施结构模型[3]，其模型包括课前和课中两个阶段：课前，学生先要观看教学视频，然后要进行有导向性的作业练习；课中，学生先要快速完成少量的测验，接下来通过解决问题来完成知识的内化，最后进行总结和反馈。

中国学者张金磊(2012)、王红(2013)等在国内外典型案例分析的基础上，对翻转课堂教学模型进行了研究，张金磊(2013)对基于游戏化学习理念的翻转式教学模式进行了设计，赵兴龙(2014)对翻转课堂中知识内化过程及教学模式进行了设计。其中比较有代表意义的典型模型有两个，第一个是钟晓流等在对信息化环境中翻转课堂教学设计研究中提出的太极环式模型[4]，另一个有代表性的模型是卢强(2013)结合大学“非线性编辑”课程特点和大学生学习特征，设计的包括“课前自学、课中内化、课后升华”三阶段模型[5]。模型把Robert Talben教授提出的课前、课中两个阶段延展到课后，提出课后学生的自主探究学习、交流也是翻转课堂成功的关键，如此才能完成整个知识内化的强化和升华。

以上是翻转课堂发展过程中比较典型的模型，但这些模型的设计在教育教学实践过程中都有一定的局限性：一是国外学者杰姬·格斯丁提出的翻转课堂四阶段模型没有明确划分课前、课中、课后的学习阶段及每个阶段的具体学习步骤，只是笼统的提出了翻转课堂要经历的四个阶段。二是美国富兰克林学院Robert Talben教授提出的课前和课中的模型是翻转课堂学习模型的基础，明确提出翻转课堂在课前和课中的学习任务和步骤，但没有设计课中学习环境、交互式学习活动、课后学习等环节。三是在太极环式模型中，作者设计了由社会环境、学校环境、校内资源、云端资源等构建起来的教师和学生的双边互动环境，但这个环境构建的概念过大，真正实施起来很难落实。四是三阶段模型是对Robert Talben教授提出的基础模型的完善和拓展，但该模型并未对课前自学的学习任务规划、学习目标制定等做出设计，对课中如何有效的进行知识内化实践活动以及翻转课堂学习效果的评价未提出具体可行的方法。

三、知识可视化理论简介

知识可视化(Knowledge Visualization)是在科学计算可视化(Visualization in Scientific Computing)、数据可视化(Data Visualization)、信息可视化(Information Visualization)基础上发展起来的新兴领域。马丁·埃普勒(Eppler M·J)和雷莫·伯克哈德(Burkard R.A)于2004年提出了知识可视化的首个定义：知识可视化领域研究的是视觉表征在改善两个或两个以上的人之间的知识创造与传递中的应用，指所有可以用来建构和传递复杂见解的图解手段[6]。2005年，国内学者赵国庆等对知识可视化进行了研究并提出，知识可视化是指应用视觉表征手段促进群体知识的传播和创新，其实质是将人们的个体知识(认知知识制品)以图解的手段表示出来，形成能够直接作用于人的感官的知识外在表现形式(物理知识制品)，从而促进知识的传播和创新[7]。总之，知识可视化是一种“知识表征”，直接作用于人的感官的刺激材料，目的在于促进知识的获取、内化、转化、交流、应用、传播和创新。

从目前的研究文献来看，知识可视化技术工具包括所有能够建构和传递复杂思维的图解形式，其表现形式主要有概念图(Concept Map)、思维地图(Thinking Maps)、语义网络(Semantic Networks)、思维导图(Mind Map)、认知地图(Cognitive Maps)、表格(Exce1)等[8]。知识可视化的制作表现方式既可以手绘，也可以借助各种计算机软件绘制，目前常用的绘制软件有MindManager、Inspiration 、XMind、FreeMind等。

四、基于知识可视化的翻转课堂学习模型的设计

在翻转课堂的开创者—林地公园高中的两位化学教师乔纳森·伯尔曼(Jon Bergmann)和亚伦·萨姆斯(Aaron Sams)看来，属于单向传授的教学视频播放并非翻转课堂的重点，他们最为关注的还是有利于发展学生深层次知识内化的教师与学生之间，学生与学生之间的交流与互动[9]。因此，翻转课堂不仅仅是课前把视频放在网上让学生看看，课上讨论的教学程序上的简单“颠倒”，而是要对课前、课中、课后各个环节的学习过程进行精心的设计和安排，促进学生高效率的内化知识，提高学习效率。因此，根据知识可视化理论，在卢强提出的翻转课堂三阶段模型基础上，结合教育技术学专业课“教学组织技能”包含基础理论多、涉及知识广，学生需要观摩大量教学视频案例进行实践的课程特点和大学生学习特征，研究者设计了更具实践指导性的基于知识可视化的翻转课堂学习模型，并把模型应用于贵州财经大学技术专业的106名“教学组织技能”课程学习的学生，该模型包括课前探究、课中内化、课后实践三个部分，在这个过程中，沟通交流和富媒体情境的构建是翻转课堂学习活动创设的两个有力支撑(详见图1)。

图1 基于知识可视化的翻转课堂学习模型

(一)课前探究

1.教师制定学习导航体系——学习任务单

在课程开始前，任课教师首先要明确教学目标，制定教学大纲，确定知识点，将已有的教学素材再加工成相应的视频、PPT，放到网络学习平台上供学生学习使用，并且设计清晰简练的学习导航体系引导学生有计划有步骤的完成任务，达成学习目标。“学习任务单”就是利用知识可视化工具绘制帮助教师有效组织翻转课堂的学习导航体系，它是帮助学生在课前明确自主学习的内容、目标和方法，并提供相应的学习资源，以思维导图为呈现方式的学习导航体系图。图2是教师在“教学组织技能”翻转课堂学习前用思维导图绘制软件Mind Manager设计绘制的该课程的“学习任务单”。该任务单包含学习指南、学习任务、问题设计、学习测试、问题档案和学习反思等6个内容包，内容包详细说明了老师和学生在课程学习过程中要完成的任务。

图2 “教学组织技能”课程“学习任务单”思维导图

2.学生应用知识可视化工具绘制知识点和问题进行探究学习

3.创建富媒体学习情境，进行“世界咖啡汇谈”

翻转课堂要求学生在课前自主探究，通过自行观看教师事先录制好的教学视频及网上学习资源学习知识点和提出问题。学生按照教师制定的学习任务单中规定的学习步骤和内容进行学习，用思维导图、概念图等知识可视化工具记录学到的知识点和问题。如果学生在课前的自主学习中遇到问题，可以通过各种交流工具如QQ、微信等方式向教师请教或与同学讨论来解决。如暂时解决不了的问题存入“问题档案”内容包提交给教师，以便教师在课堂上进行难点讲解或组织讨论。

(二)课中内化

1.教师讲解教学重难点

(2)确定学习的重点问题

从以上两国对笔译的质量要求可以看出,保证准确性与统一性是翻译项目质量控制的关键所在,因此术语管理对控制质量来说至关重要。此外,质量控制还涉及到翻译项目的方方面面,不仅需要紧密结合各类质量控制工具,还要求项目经理、翻译人员和客户三方进行有效的双向互动,以实现项目预期质量。

学生经过“切片分组”对学习的重点问题讨论之后，用思维导图把小组的讨论成果绘制出来，每组都把思维导图展示在教室的黑板上，并分享、交流学习体验，以及作品制作的成功和喜悦。除在课堂直接进行汇报之外，学生通过课堂学习讨论，也可以把自己绘制的各种图表以及绘制过程录像，上传至网络平台，教师和同学在观看完汇报视频后，在课后进行讨论、评价，这个也可称为“翻转汇报过程”。

2.学生进行自主测试并接受教师辅导

针对高压配电室的环境特点，基于机器人的总体任务需求，面向各分系统的功能需求进行机构设计，提出了一种新型高压配电室智能巡检机器人机构。这种新型机构由轨道式移动机构和机械臂组成，具有沿着弯曲轨道行走能力，并且具有良好的稳定性与定位功能，方便机械臂末端执行器对开关柜执行相关操作任务。

学生自主测试是翻转课堂学情诊断的重要手段，学生通过用教师编制好的测试题进行测试，才能清晰地描述在学习过程中知识点的掌握情况。教师只有明确知道学生掌握和没有掌握的知识，才可以在课堂互动中有针对性地辅导学生解决问题。测试题根据课程的重难点编制，一般测试时间控制在15-20分钟。

除了粮食运输，对于钢材与矿石运输的影响不大。2017年中国直接出口美国钢材占出口总量1.57%。由于钢铁“去产能”，加上美国长期对中国钢材产品进行贸易调查，中国出口至美国的钢材持续呈现下降的态势。加税难以改变中国钢铁生产趋势，对上游铁矿石进口影响同样不大。

510 A simulation research on casualty prediction based on system dynamics and agent-based modeling

世界咖啡汇谈是由美国麻省理工学院朱安妮塔·布朗(Brown.J.)和戴维·伊萨克(Isaacs.D.)共同创建的，是学习型组织最重要的交流工具。它是人们在一种真诚互利和共同学习的精神下齐聚一堂，通过营造好友们聚在一起喝咖啡聊天的情境和氛围，让背景各异、观念不一，甚至素不相识的人能够围坐在一起，进行心无挂碍的轻松交流和畅谈，让深藏的思想碰撞出火花，形成集体的智慧。美国高地村小学在实施翻转课堂时，将他们的教室变成“星巴克式教室”：用圆桌、舒适的沙发和软垫椅子以及一排排电脑终端代替传统教室中一排排整齐的课桌。在谈及实施这种教学模式的效果时，该校校长米勒说到，学生们更喜欢在这种“非正式”的学习环境中学习，他们的表现也越来越好。

(1)轻松快乐的富媒体学习情境创建

在组织“教学组织技能”翻转课堂的讨论学习过程中，教师和学生们一起在教室里布置了轻松快乐的学习环境，共同设计了包含音乐、图片(标语)、视频、知识可视化工具、头脑风暴、“世界咖啡汇谈”等多维度的富媒体学习情境。本课程富媒体学习情境元素构成见表1。

 

表1 “教学组织技能”富媒体学习情境元素构成表

  

富媒体名称作用使用时间视频《我相信》集体演唱上课开始前全班合唱音乐《壮丽七雄》开场音乐讨论开始和结束钢琴曲、古筝等讨论背景音乐世界咖啡汇谈图片小组LOGO小组展示上课全程知识可视化工具思维导图、概念图等记录、复习、讨论、成果展示等世界咖啡汇谈环境座椅排列成“岛屿型”小组讨论、头脑风暴上课全程桌布、鲜花构建温馨学习环境上课全程饮料、点心构建温馨学习环境世界咖啡汇谈

在前面的论述中我们曾提到，冷桥现象的长期存在，会导致建筑使用过程中出现墙体霉变，以及墙皮脱落的情况。更严重的情况下，会导致整个建筑的结构被破坏，因此这也很容易致使建筑使用寿命严重缩短。

“采用现代化质量管理工具进行原因分析和流程改造，借助信息化手段进行精细化监管，保障患者就医安全和减少医疗差错与事故发生，这是多年来医院患者安全风险防范与精细化监管的具体举措与思路。”

(3)“切片分组”讨论

在世界咖啡汇谈开展过程中，根据所选问题对学生进行分组，其中选择同一个问题者将组成一个小组，小组规模控制在5-7人，采用“切片分组”进行讨论：第一轮，小组内先就选择问题进行讨论，每个成员记录下自己小组的讨论结果；第二轮，每个小组留下一名“桌长”，其他成员穿插到其他每个组，新组成的讨论小组由来自不同组的人员组成，每个组员把自己组讨论结果向大家汇报，大家记录成果；第三轮，穿插分散出去的成员回到自己的小组，汇报自己听到的新观点，小组进一步汇集完善讨论结果。

(4)成果展示交流

在组织翻转课堂讨论式学习前，首先是对课程重难点的讲解。讲解的内容不仅包括理论知识的难点，还包括学生在课前学习中提出的具有共性的难点或有争议的问题。教师的讲解是对问题的概述与说明，之后教师抛出经过设计和加工的更具讨论性质的问题，从而引起学生讨论，引导学生对所讲解问题进行更深层次的思考与争鸣。

教师根据本节课程内容和学生观看教学视频、课前练习中提出的疑问，总结出这节课有探究价值的四个问题：一是课堂中的导入材料准备要注意什么？二是课堂上提问起到什么作用？三是课堂上如何运用语言技巧吸引学生的注意力？四是课堂问题行为管理要注意的重点事项。在此过程中，教师有针对性地指导学生选择题目，学生根据理解与兴趣选择相应的问题进行探究。

4.反馈评价

在传统的学习效果评价中，通常评价者由教师一人承担，评价标准以分数为唯一标准，用这样的考核机制来测量翻转课堂的学习效果明显不再可行，探究与之搭配的新的评价机制来评价学生的综合素质势在必行。第一，评价者应由传统的教师一人承担转变为相关专家、教师、小组学伴及学习者本人共同完成，做到个人评价和小组评价、自我评价和他人评价之间的良好结合；第二，翻转课堂不但要注重对学习结果的评价，还要注重对学习过程的评价，要把定量评价和定性评价，形成性评价和总结性评价相结合，要改变靠学期末一张卷子决定学习成绩的局面；第三，评价的内容不仅仅只是知识学习，还应该包含问题的探究、学习时间安排管理、小组合作的表现、学习结果的提炼表达等。因此，本模型把翻转课堂反馈评价分成阶段性评价和总结性评价两个阶段，注重对学习过程的评价，真正做到定量评价和定性评价、形成性评价和总结性评价、自我评价和他人评价之间的良好结合。表2为“教学组织技能”课程翻转课堂学习评价表，评价者由老师、学生、学习小组组成，课前、课中、课后三个阶段的学习都纳入评价的范畴。

范青青以惊人的速度蜕变，变化明显得让人惊讶，追田铭的敬业精神似乎也在变异。她开始黏田铭了，做饭洗衣服，送礼物，晒照片，性格也更显活泼开朗，整天笑得眉眼如花。因为变化太快，田铭有被愚弄的感觉。她不是刚刚才经历了一场失恋吗，就在前几天她在山上不是还痛苦得不能自已吗？

 

表2 “教学组织技能”课程翻转课堂学习评价表

  

评价评价阶段评价内容分值(分)评价人阶段性评价总结性评价课前探究课中内化课后实践视频等网络资源的学习10自评预习各种图表的绘制10自评提出的问题5老师、小组学伴环境布置的参与5小组互评各种图表的绘制完成10小组互评讨论表现10小组互评学习反思10老师学习测试15老师教学实践20老师、小组评分代表各种可视化图表的绘制5老师、小组评分代表

(三)课后实践

通过课前探究、课中内化的学习过程，学生是否能够进一步批判性地学习新的思想，把它们融入原有的认知结构中，能在众多的思想结构间进行联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，做出决策并解决问题，这不仅需要练习、反思，也需要在实际问题情境中的锻炼。因此，要把学习的知识内化为自身的素质，还需要学生在课后进行复习反思和技能实践操作：一是把课中讨论的问题结合记录绘制的图表进行复习，完成教师安排的课后作业和实践任务。二是在完成课后的复习实践后，教师和学生一起进行本次课程学习的总体评价。三是教师根据学生在 “问题档案”中提出的指导意见，进一步完善教学策略和方法，并制定下一次课程的新学习任务单。

五、基于知识可视化翻转课堂学习模型实践效果分析

在完成本模型的设计和教学实践后，作者针对可视化技术在翻转课堂中的应用效果对参加学习“教学组织技能”课程的学生进行了问卷调查，发放调查问卷106份，回收调查问卷106份，其中有效调查问卷104份，有效率达98.1%，并对其中10名学生进行了访谈，以下是基于知识可视化翻转课堂学习模型实践效果的简要分析：

1.2 纳入与排除标准 纳入标准：①确诊为NSCLC的患者；②研究内容包括患者临床特征及TAMs性质与5年生存率联系的病例对照研究；③有客观结局的研究。排除标准：①会议摘要，病例报告，社论和叙述评论等类型文章；②重复发表或年代久远的文章；③来源于统计源期刊或遴选期刊；④原始文献数据不全，通过直接间接的方法无法获得比值比(odd ratio,OR)和95%置信区间(confidence interval,CI)；⑤文献存在明显错误。

首先，本模型明确划分了翻转课堂课前、课中、课后三个学习阶段，以及如何利用知识可视化工具在每个阶段进行具体学习步骤和目标的设计，有利于提高翻转课堂的学习效率。在“教学组织技能”课程中，教师会用思维导图设计课前学习任务规划的“学习任务单”，学生在课前预习时绘制思维导图，明确学习内容和目标。经问卷调查数据显示，90%的学生认为“学习任务单”思维导图让他们的学习有了目标，也便于系统管理，70%的学习者认为使用知识可视化工具对提高学习效率有帮助。

其次，本模型对翻转课堂课中如何有效进行知识内化实践活动有了具体可行、丰富多彩的设计。课中学习富媒体环境、世界咖啡汇谈学习活动，以及课后多维度的学习反馈环节，构建了一个基于社会、学校环境，以及校内资源、互联网资源等相结合的教师和学生的双边互动环境。访谈过程中，同学们都谈到知识可视化在促进翻转课堂的学习认知主动性和学习氛围营造方面效果显著；与此同时，问卷调查显示，85%的同学谈到世界咖啡汇谈讨论活动对提高同学们的人际交往能力和班级融洽度有很大帮助，大家一起在上课前唱《我相信》时，一起画思维导图时，一起展示小组成果时，都感到无比的快乐、自信，班级变成了一个融洽的大家庭。78%的学生认为知识可视化“图示化”的直观学习使他们在学习中得到了快乐，以轻松的方式完成了认知建构的过程，激发了学习兴趣。

再次，本模型对翻转课堂学习效果的评价提出具体可行的机制。评价机制包括评价者由老师、学生、学习小组组成，评估由课前、课中、课后三阶段综合完成，评估内容包括知识、技能、情感三部分。调查结果显示，多维度的评价对知识可视化翻转课堂教学效果起到了比较积极的推动，94%的学生认为通过这种学习模式自己对知识的记忆、理解、表达、创新四种认知能力都有提高，其中理解能力和记忆能力提高最多，个案百分比达到了56%和54%。

知识可视化学习为师生提供了一种目标明确、积极探讨的翻转课堂学习认知模式，学生从被动的知识接受者转变为积极的主动学习者，对翻转课堂教学质量的提升，达到教学最优化起到了积极的作用，但在实践过程中也存在一定的问题和挑战：第一，知识可视化工具在翻转课堂中的应用还有待开发。目前在翻转课堂中应用较多的知识可视化工具是思维导图、概念图，其余的思维地图、语义网络、认知地图等工具还有待于教育者们进一步开发和实践。另外，什么样的学习内容适合用什么样的可视化工具值得进一步探讨。第二，知识可视化运用于翻转课堂中对教师和学生的时间、能力都有一定挑战。教师要提前教授学生各种技术和绘制软件的使用，并花费大量的时间整理知识点绘制各种可视化图表，学生要花费一定时间学习和训练才能熟练运用工具和软件。第三，知识可视化工具在提高学生兴趣的同时也会分散学生的精力，调配好知识可视化工具的使用和课程的学习时间是老师和学生都面临的问题。如课堂“世界咖啡汇谈”时学生们为了把展示的思维导图画得更美观漂亮，花费的时间比知识学习的时间更多，课下大部分时间精力花在绘制软件的学习上，课程学习的时间反而减少了。

事已至此，毫无回旋余地。林志站起来，望着这个曾经爱过，现在也恨不起来的女人，非常冷静地说：“你想离就离！”

六、结语

翻转课堂是对传统教学模式的颠覆式创新，知识可视化是一种“图谱化”的直观图式，它为我们提供了一种促进认知和语义建构的脑力工具，借助它可以为学生提供一种认知框架、知识体系、内部机制。通过实践可以看到，知识可视化可以更好地帮助学生系统的有目标的学习，帮助学习者扩充认知图式，提高认知能力，有效的支持翻转式学习的开展。然而，在实践过程中，研究者发现知识可视化工具在翻转课堂中的应用还有待进一步开发和完善，知识可视化的使用对老师和学生的时间、能力也是个挑战等问题。因此，如何在翻转课堂中更好地应用知识可视化还需要研究者在真实的教学实践中不断去探索，在持续性的创新中完善翻转式教学的各个环节，带给学习者更高效的学习。

参考文献

[1] 张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012(4).

[2] Gerstein J.(2011).The flipped classroom model：A full piclure [EB/OL].[2012-12-19].http：//usergeneratededucation.word-press.com/2011/06/13/the-flipped-classroom-model-a-full-picture.

[3] R Talbert.Inverting the Linear Algebra Classroom[J].Primus，2014(5).

[4] 钟晓流.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究，2013(1).

[5] 卢强.翻转课堂的冷思考：实证与反思[J].电化教育研究，2013(8).

[6] Eppler MJ，Burkard RA.Knowledge visualization：Towards A New Discipline and Its Fields of Application[D].Lugano：University of Lugano，2004.

[7][8] 赵国庆.知识可视化的理论与方法[J].开放教育研究，2005(7).

[9] The flipped classroom[EB/OL].[2015-12-14].https：//wenku.baidu.com/view/a5cac0069ec3d5bbfc0a748a.html.