基于新理念、新技术的“翻转课堂” 孟世敏 武夷学院数字学习协同创新中心 东方潜能脑认知结构成像实验室 武夷学院“数字学习协同创新中心”

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1 基于新理念、新技术的“翻转课堂” 孟世敏 武夷学院数字学习协同创新中心 东方潜能脑认知结构成像实验室 武夷学院“数字学习协同创新中心”

2 纲要内容 信息与教育深度融合是当前教育改革切入点 新认知观是“翻转课堂”设计的理论基础 人机交互是“翻转课堂”执行的关键点
“教学资源、认知设计、导学互动”是“翻转课堂”基本要素 “自动化、实证化”是“翻转课堂”基本特征 “改革意识、协作精神、先进技术”是“翻转课堂”执行基础 关于武夷学院“数字学习协同创新中心”

3 一、信息与教育深度融合是当前教育改革切入点
《教育信息化十年发展规划（ ）》放弃传统的“信息技术与课程整合”提法，而提出信息技术应与教育“深度融合”的全新观念，是希望找到一种新的、能实现教育信息化目标的有效途径与方法，以解决长期以来信息技术在教育领域的应用成效不显的问题，是想要真正触及教育系统结构性变革，而不是只用于改进教学手段、方法这类“渐进式修修补补”。 教育信息化的意义，是要“以教育信息化带动教育现代化，破解制约我国教育发展的难题，促进教育的变革与创新”（过去的提法是“促进教育的改革与发展”）。 用信息技术革教育的命？可行吗？可能吗？

4 二、新认知观是“翻转课堂”设计的理论基础
学习是认知科学范畴：基于信息环境的学习学是综合性科学，包括认知、教育、认知心理学、计算机科学（人机交互、人工智能）等领域。 学习事关国家兴衰：2004 年美国国家科学基金会启动了规模庞大上亿美元的学习科学研究资助计划—学习科学中心项目，使学习科学研究逐渐上升为美国国家科学研究战略中的一个重要组成部分。 学习不是经验科学：这一计划资助设立的七大学习科学研究中心,包括视觉语言与视觉学习，空间智力，学习时间动力学，认知与教育神经科学，教育、科学与技术，非正规与正规环境。

5 翻转课堂：教育革命的先锋 学习发生在信息空间：当前，课堂变革的前沿就是“翻转课堂”，基于网络为教学基础背景空间，课堂只是学习的一个环节。 课前计算机是教学助理：大量可以“翻转”的内容，都放在数字学习社区和空间。 课堂减负教师轻松：课堂重点在点拨、解惑、互动、提升，而不承载太多任务。 课后互动自省：课后学生还能够在线学习，互动完善自己。 革命核心理念：让教师从陪练、简单、重复的劳动中解脱，成为基于实证数据的医生、导师角色。

6 二、新认知观：多元空间融合 多元空间：学生在信息-物理-心理-知识空间活动，教学设计需要打通各个空间的认知要素。 空间融合：基于信息网络，以上空间实现有机融合，形成全新的教学环境。 脑外认知观：认知分布、延展到脑外空间，尤其以电子设备最为明显。 具身是教学基本原则：认知的生理载体是大脑，大脑内嵌在身体上，身体耦合在环境中，环境映射到信息空间。 新认知观强调环境、经验、实践在教学中的核心价值。

7 二、新认知观：认知结构观测 学习是认知结构的变化：那认知结构是怎样的呢？自此，它是来无影去无踪的研究对象。 认知结构观测：既然认知可以发生在脑外空间，或者认知发生在脑和环境的耦合中，那我们通过观测环境中的认知活动信息就能够获得认知结构信息。 基于新认知观的翻转课堂设计原则：1）具身；2）耦合；3）互动。

8 三、人机交互是“翻转课堂”执行的关键点 我们要把教学内容“推送”到脑内，需越过人机情境,它是脑-机学习的纽带，影响“数字学习”效率“屏障”，也是研究焦点。 有效人机情境能让智能设备变为教学助理，成为学习伙伴，实现部分教学工作自动化、智能化。相反，简单人机交互只是由传统“人灌”，变为“机灌”。

9 面向学习过程的信息采集

10 人机学习过程观测技术

11 数字学习技术瓶颈：教学情境及过程数字化、智能化技术
数字化、智能化技术:拍照、录音、摄像…? 武夷学院“数字学习协同创新中心”

12 四、“教学资源、认知思维、导学互动”是“翻转课堂”基本要素
教学资源：资源不是全部，甚至不是核心，只能算基础条件，类似，建筑材料。 认知（学习、思维）设计：认知结构、过程、状态的“观测-探测-预测”是新一代信息技术课堂的基本特征。认知设计类似，建筑蓝图，大楼图纸。 导学互动：基于认知设计及教学资源，形成有效学习情境，并通过信息技术和个性特征构建学习流，实现导学，师生、亲子、伙伴互动。类似，建筑施工过程。

13 五、“自动化、实证化”是“翻转课堂”基本特征
人机训练课堂：计算机是陪练，教师是管理员。 在线诊断课堂：计算机是体检员，教师是医生。 互动自省课堂：计算机是联络员，教师是导师。

14 方案特色：自动化、智能化、实证化 “教学经验、理论设计、人机交互、数据采集”深度融合形成“实证化、智能化”数字教学环境

15 方案解决的实际问题 解决教师单调重复工作难以自动化问题：通过研究人机交互学习机制，形成耦合度高人机学习环境，实现部分教学工作自动化、智能化，让中小学中的计算机变为教学助理。解决当前中小学信息教学环境中人机交互设计耦合度低，未能发挥计算机潜能，人机交互体验感不佳，甚至出现“人灌”变为“机灌”的问题。 解决教学数据少难以进行精确教学问题：一般课堂，学生学习、状态数据难以采集，教师常以经验为基础开展教学。在数字课堂中，通过学习成像技术，形成认知大数据，通过数理分析，获得学生认知结构状态信息，为教师教学提供实证化环境，解决一般课堂教学主要依靠教师经验来教学的问题。 解决网络平台难以和课堂教学融合问题：研究网络空间人机学习认知逻辑，构建数字化深度学习群体互动“人人通”环境，通过网络平台实现知识、社会、生活、自我统一、融合，解决学生网络和课堂、家庭和学校、娱乐和学习分离的问题。

16 六、“改革意识、协作精神、先进技术”是“翻转课堂”执行基础
校方：“翻转课堂”对家庭电脑要求较高，学校分为：机房中开展1:1课堂、班班通传统课堂两个场所开展相关课堂。 教师：教学思想观念，信息技术水平，课程设计理念、课堂动态调控。 学生：信息查询、信息加工、信息展示能力。 领导：改革意识及魄力。 家长：亲子教育、亲子活动。 伙伴：互助，互动。

17 七、关于武夷学院“数字学习协同创新中心”
概述：武夷学院从2005年开始组建“数字学习协同创新中心” 。团队当前已在国内外刊物发表近20篇论文，和澳大利亚等学者实现合作研究。项目组还获得福建省科技厅、教育厅、南平市科技局等科研基金支持. 人员：教授两个、副教授5个等组成认知科学、数字、信息科学综合性的研究团队，和企业实现产学研联合. 研究成果：团队在欧洲、美国、澳洲等主流的EI等级别刊物发表研究成果.获得IEEE院士、斯坦福认知科学资深教授的赞赏.在脑认知结构成像、认知耦合动力系统方面实现原始性创新. 研究项目：当前在研项及相关项目（模块）5项，研究经费达到百万级别. 数字教育实验区：当前，在福建闽北南平地区构建数字学习实验区，建立6千多人的实验模型.

18 协作互动创新、共创课堂未来！ 谢谢！