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摘 要：知识颗粒切割和翻转教学设计是翻转课堂中纲领性设计。基于高职学生不认真完成翻转课堂课前预习教学任务这一假设前提，提出了含检测环节的课程翻转实施模式并确定了翻转教学实施流程，明确采用知识技能树对课程进行知识颗粒的切割。颗粒的切割具有层次结构、符合认知负荷规律，简单、可扩展的特点。
关键词：知识颗粒;翻转课堂;教学设计
翻转教学设计是在现代教学过程中教师对自身所扮演角色重新定位的一种有效手段。本文研究提出“翻转教学设计思路”和“知识颗粒切割”是翻转教学关键性设计的论点，并针对大部分高职生不能自觉完成翻转教学课前预习的现状，认为翻转教学设计思路必须要有课前预习效果检验约束机制。依据认知负荷理论的层次结构，对具体施教的《道路工程材料》课程进行知识颗粒的有序切割，为类似课程开展翻转教学提供参考。
一、课程教学环境分析
高职院校目前的教学课堂现状不容乐观，调查研究表明2/3以上的学生课上经常聊天、玩手机或睡觉;66.73%的同学认为老师在教学中念PPT照本宣科，教学内容不能引起他们的兴趣，师生互动少，老师理论联系实际少，只是单方面接受信息使得学习效率低，严重影响了教学效果[2]。
（一）高职教学大环境分析
高职学生学习情绪化比较突出，动力与学习兴趣不够也是学生的常态。学生只学习感兴趣的知识，且学习积极性持续时间较短。对难懂枯燥的知识基本提不起兴趣。有相当一部分学生上课不带笔、本，一学期下来教材都是没有动过。
网络时代的日新月异也让人们对那些需要静下心来仔细思考学习的知识渐渐变得没有耐心，特别是青少年学生普遍自控力不够。
（二）课程教学小环境分析
道路工程材料课程的总课时为108学时，教学目标是在掌握道路材料的基本知识、实践技能的基础上，结合试验检测员资格证书的相关要求，具备运用国家现行规范、规程、标准，正确地选择材料、科学地检测材料、合理地使用材料的能力，能够进行矿质混合料、水泥混凝土、沥青混合料及无机结合料稳定材料的配合比设计;认识新材料的种类、新技术新工艺的发展趋势。主要涵盖矿质混合料、无机结合料稳定材料、水泥混凝土、沥青混合料四大模块的知识体系，内容多、课时少。为了不降低课程的标准，教师企图用量大、节奏快的授课方式增加课容量。显然这不是面向问题的教学方式，而是面向专题的教学方式，学生没有学习效果还增加教师负担。教师只知道本次课讲授了什么内容，却回答不出本次课解决了学生的什么问题。学生的反应也只有“老师，我都快吐了，你给我一次塞的东西太多了！”
教师主要通过建筑材料检测试验动画视频、PPT讲解、案例分析过程等三大途径进行教学。对照戴尔学习之塔，这种教学方式学生参与度很低，上课两周后的学习保持率仅为35%。道路桥梁工程技术专业同时招收普高生源和中职生源，课堂表现一般普高生优于中职生，但是专业知识基础中职生优于普高生。学习力与个体特性二者之間有较大差异。教学中经常会出现一些学生说“老师，你讲的这些我都学过了”，而另外一些学生会问“老师，什么是连续级配？”
二、翻转教学设计思路
目前全国已经全面展开基于微课资源建设的翻转教学设计浪潮，这一变革很好的贯穿了“以学生为主体”的现代教学理念。课前学生可以通过线上观看微课学习资料先自主学习，课中与老师互动达到内化知识、答疑解惑的目的。学习者可以根据自己的时间合理有效的安排学习进度，还可根据自己的理解水平，对线上微课资料进行暂停、回放等操作，以方便复习或做笔记。
作者经问卷调查后认为，大部分翻转教学研究都有一个假设前提——学生在课前能主动自觉的完成线上微课学习任务。但事实上这点是很难做到的。学生自身有限的自控力、微课内容的精彩程度、有效的监督力度、外界干扰等因素，都有可能导致课前学习达不到预期的目的甚至中断。
基于以上原因在进行具体课程翻转教学设计之前，教师必须根据自己课程的特点，建立一套检验约束机制以保证翻转教学行之有效的实施，据此再开展翻转课堂相关的资源建设。结合之前研究人员提出的微课教学模型应用[1，4]，作者经实践总结出一个含约束检验机制、利于教师实施操作的翻转教学简洁设计思路，
翻转教学简洁设计思路对每次翻转课堂的实施所需教学资源都提出了明确的要求，包括课前预习小测、微课视频、PPT、教学案例、试验操作虚拟动画、课后自学导案等等。从预习小测，到碎片视频轻松学习、重点重复，再到教师管控下的课堂独立完成案例，已然是一个有检验约束的、由浅入深形成递进模式的知识内化过程。
三、知识颗粒切割
Sweller从教学设计角度把认知分为三种负荷：外在认知负荷、内在认知负荷、相关认知负荷[5]。学习的知识点越少，相互之间的关联性就越少，内在认知负荷愈小。我们的学生学习注意力平均程度仅仅维持在十分钟左右。导致翻转课堂微视频的制作也必须“短小精干、目标知识点明确”，这就需要对教材进行认知负荷理论分析，进行由易到难、由浅入深的知识颗粒切割。
层次结构分析理论是把研究对象作为一个系统，把复杂的知识依次分解成各组成元素，形成有序递进的梯队结构。通过完成底层目标逐一向上推进直至实现研究对象的总体目标。层次结构分析法表现出人们的思维基本特征：判断、分解、综合。该方法非常适用于翻转课堂资源建设时基于课程知识技能树进行知识颗粒的切割。
课程团队首先依据专业人才培养方案制定出课程总体目标，然后逐层细分为一级知识点、二级知识点……直至分解成知识颗粒。不再切割的原则是知识点可以在微课中不超过十分钟即可表述清晰，所包含的知识点是中等认知水平的学生认知负荷承受范围内的。并针对“ 水泥力学性质 ”内容，根据认知负荷理论，遵循递进式启发学习方法进行知识颗粒的切割，。从水泥强度测定原理到水泥强度评定再到水泥强度等级检验，体现的是知识体系由易到难的过程梯队层次。在水泥强度等级检验模块，体现的是平行层次关系;在水泥强度评定模块，从水泥强度计算到强度鉴定方法，再到强度评定案例，体现的是推进层次关系。
四、结语
通过对道路工程材料课程翻转教学设计的研究，认为建立具有课程特点的翻转教学实施模型是实施翻转教学的关键，由此来确定翻转课堂实施流程及教学所需各种教学资源。其次是知识技能树合理的知识颗粒切割，最后逐步完成每个知识颗粒翻转教学案例、视频等教学资源的准备。基于实施翻转教学模式时学生很难完成课前学习任务的假设，提出了一个含检测机制、便于教师实施的翻转教学简洁实施模型。基于构建的课程知识树，从认知负荷理论出发提出知识颗粒层次切割的方法，其优点是不同教师可根据自己对课程体系的理解程度，进行个性化颗粒切割，可大可小，并可以留出类似图4式的拓展空间。知识体系层次化切割好之后，教师可以根据自己的时间，合理安排，逐渐丰富课程翻转教学资源库建设任务，而不是采用一蹴而就的方式来建设翻转课堂资源。这对于面对教学、学生管理、科研等多项工作任务的教师而言，具有十分现实的意义。
参考文献：
[1]李小刚，王运武，马德俊，等.微型学习视野下的微课程设计及教学应用研究[J].现代教育技术，2013（10）：31-35.
[2]叶青，李明.高校传统教学与翻转课堂对比的实证分析[J].现代教育技术，2015（1）：60-65
作者简介：
布亚芳（1978-），女，汉，河北省安国市，河北交通职业技术学院 大学本科，副教授，高职教育教学研究。
项目编号：SQ171074
项目名称：基于构建课程知识技能树进行知识颗粒切割的翻转教学设计——以道路工程材料课程为例。
关键词：知识颗粒;翻转课堂;教学设计
翻转教学设计是在现代教学过程中教师对自身所扮演角色重新定位的一种有效手段。本文研究提出“翻转教学设计思路”和“知识颗粒切割”是翻转教学关键性设计的论点，并针对大部分高职生不能自觉完成翻转教学课前预习的现状，认为翻转教学设计思路必须要有课前预习效果检验约束机制。依据认知负荷理论的层次结构，对具体施教的《道路工程材料》课程进行知识颗粒的有序切割，为类似课程开展翻转教学提供参考。
一、课程教学环境分析
高职院校目前的教学课堂现状不容乐观，调查研究表明2/3以上的学生课上经常聊天、玩手机或睡觉;66.73%的同学认为老师在教学中念PPT照本宣科，教学内容不能引起他们的兴趣，师生互动少，老师理论联系实际少，只是单方面接受信息使得学习效率低，严重影响了教学效果[2]。
（一）高职教学大环境分析
高职学生学习情绪化比较突出，动力与学习兴趣不够也是学生的常态。学生只学习感兴趣的知识，且学习积极性持续时间较短。对难懂枯燥的知识基本提不起兴趣。有相当一部分学生上课不带笔、本，一学期下来教材都是没有动过。
网络时代的日新月异也让人们对那些需要静下心来仔细思考学习的知识渐渐变得没有耐心，特别是青少年学生普遍自控力不够。
（二）课程教学小环境分析
道路工程材料课程的总课时为108学时，教学目标是在掌握道路材料的基本知识、实践技能的基础上，结合试验检测员资格证书的相关要求，具备运用国家现行规范、规程、标准，正确地选择材料、科学地检测材料、合理地使用材料的能力，能够进行矿质混合料、水泥混凝土、沥青混合料及无机结合料稳定材料的配合比设计;认识新材料的种类、新技术新工艺的发展趋势。主要涵盖矿质混合料、无机结合料稳定材料、水泥混凝土、沥青混合料四大模块的知识体系，内容多、课时少。为了不降低课程的标准，教师企图用量大、节奏快的授课方式增加课容量。显然这不是面向问题的教学方式，而是面向专题的教学方式，学生没有学习效果还增加教师负担。教师只知道本次课讲授了什么内容，却回答不出本次课解决了学生的什么问题。学生的反应也只有“老师，我都快吐了，你给我一次塞的东西太多了！”
教师主要通过建筑材料检测试验动画视频、PPT讲解、案例分析过程等三大途径进行教学。对照戴尔学习之塔，这种教学方式学生参与度很低，上课两周后的学习保持率仅为35%。道路桥梁工程技术专业同时招收普高生源和中职生源，课堂表现一般普高生优于中职生，但是专业知识基础中职生优于普高生。学习力与个体特性二者之間有较大差异。教学中经常会出现一些学生说“老师，你讲的这些我都学过了”，而另外一些学生会问“老师，什么是连续级配？”
二、翻转教学设计思路
目前全国已经全面展开基于微课资源建设的翻转教学设计浪潮，这一变革很好的贯穿了“以学生为主体”的现代教学理念。课前学生可以通过线上观看微课学习资料先自主学习，课中与老师互动达到内化知识、答疑解惑的目的。学习者可以根据自己的时间合理有效的安排学习进度，还可根据自己的理解水平，对线上微课资料进行暂停、回放等操作，以方便复习或做笔记。
作者经问卷调查后认为，大部分翻转教学研究都有一个假设前提——学生在课前能主动自觉的完成线上微课学习任务。但事实上这点是很难做到的。学生自身有限的自控力、微课内容的精彩程度、有效的监督力度、外界干扰等因素，都有可能导致课前学习达不到预期的目的甚至中断。
基于以上原因在进行具体课程翻转教学设计之前，教师必须根据自己课程的特点，建立一套检验约束机制以保证翻转教学行之有效的实施，据此再开展翻转课堂相关的资源建设。结合之前研究人员提出的微课教学模型应用[1，4]，作者经实践总结出一个含约束检验机制、利于教师实施操作的翻转教学简洁设计思路，
翻转教学简洁设计思路对每次翻转课堂的实施所需教学资源都提出了明确的要求，包括课前预习小测、微课视频、PPT、教学案例、试验操作虚拟动画、课后自学导案等等。从预习小测，到碎片视频轻松学习、重点重复，再到教师管控下的课堂独立完成案例，已然是一个有检验约束的、由浅入深形成递进模式的知识内化过程。
三、知识颗粒切割
Sweller从教学设计角度把认知分为三种负荷：外在认知负荷、内在认知负荷、相关认知负荷[5]。学习的知识点越少，相互之间的关联性就越少，内在认知负荷愈小。我们的学生学习注意力平均程度仅仅维持在十分钟左右。导致翻转课堂微视频的制作也必须“短小精干、目标知识点明确”，这就需要对教材进行认知负荷理论分析，进行由易到难、由浅入深的知识颗粒切割。
层次结构分析理论是把研究对象作为一个系统，把复杂的知识依次分解成各组成元素，形成有序递进的梯队结构。通过完成底层目标逐一向上推进直至实现研究对象的总体目标。层次结构分析法表现出人们的思维基本特征：判断、分解、综合。该方法非常适用于翻转课堂资源建设时基于课程知识技能树进行知识颗粒的切割。
课程团队首先依据专业人才培养方案制定出课程总体目标，然后逐层细分为一级知识点、二级知识点……直至分解成知识颗粒。不再切割的原则是知识点可以在微课中不超过十分钟即可表述清晰，所包含的知识点是中等认知水平的学生认知负荷承受范围内的。并针对“ 水泥力学性质 ”内容，根据认知负荷理论，遵循递进式启发学习方法进行知识颗粒的切割，。从水泥强度测定原理到水泥强度评定再到水泥强度等级检验，体现的是知识体系由易到难的过程梯队层次。在水泥强度等级检验模块，体现的是平行层次关系;在水泥强度评定模块，从水泥强度计算到强度鉴定方法，再到强度评定案例，体现的是推进层次关系。
四、结语
通过对道路工程材料课程翻转教学设计的研究，认为建立具有课程特点的翻转教学实施模型是实施翻转教学的关键，由此来确定翻转课堂实施流程及教学所需各种教学资源。其次是知识技能树合理的知识颗粒切割，最后逐步完成每个知识颗粒翻转教学案例、视频等教学资源的准备。基于实施翻转教学模式时学生很难完成课前学习任务的假设，提出了一个含检测机制、便于教师实施的翻转教学简洁实施模型。基于构建的课程知识树，从认知负荷理论出发提出知识颗粒层次切割的方法，其优点是不同教师可根据自己对课程体系的理解程度，进行个性化颗粒切割，可大可小，并可以留出类似图4式的拓展空间。知识体系层次化切割好之后，教师可以根据自己的时间，合理安排，逐渐丰富课程翻转教学资源库建设任务，而不是采用一蹴而就的方式来建设翻转课堂资源。这对于面对教学、学生管理、科研等多项工作任务的教师而言，具有十分现实的意义。
参考文献：
[1]李小刚，王运武，马德俊，等.微型学习视野下的微课程设计及教学应用研究[J].现代教育技术，2013（10）：31-35.
[2]叶青，李明.高校传统教学与翻转课堂对比的实证分析[J].现代教育技术，2015（1）：60-65
作者简介：
布亚芳（1978-），女，汉，河北省安国市，河北交通职业技术学院 大学本科，副教授，高职教育教学研究。
项目编号：SQ171074
项目名称：基于构建课程知识技能树进行知识颗粒切割的翻转教学设计——以道路工程材料课程为例。