曹梅 马悦

[摘   要] 课前先学的质量是翻转课堂教学面临的最大挑战之一。课前自主学习虽定位在低阶目标达成，但从学习过程参与的视角来看，依然有深层次的认知参与的特征。基于交互理论和学生提问的认知功能，研究构建了一种鼓励学生先学阶段提问的问题生成策略，并开展应用研究，发现该策略能够促进学生更深地卷入到认知过程之中，表现为元认知、问题意识、学习行为投入度等方面的明显提升，并有助于促进学生认知目标达成度的提高。研究认为，问题生成策略的内在原理在于有效促进了学生与学习资源的信息交互与概念交互，促进了学生的思维卷入和深度学习的发生，其本质是一种主动学习。研究进一步深化了对深层次学习的认识，并建议关注学生问题库这一生成性资源的价值。

[关键词] 翻转课堂; 深层次学习; 问题生成; 教学交互; 教学策略

[中图分类号] G434            [文獻标志码] A

[作者简介] 曹梅（1977—），女，江苏海安人。教授，博士，主要从事信息化教学、学习行为研究。E-mail：berry1999 @163.com。

一、引   言

当前深层次学习（Deep Learning）受到普遍关注，被视为有效教学的重要衡量尺度。学习者对学习任务不同层次的感知和理解使得学习结果的层次不同，同时学习过程也呈现出浅层和深层的差异[1]。布鲁姆教育目标分类思想也融入了深层次学习的思想，一般认为应用、分析、评价、创造阶段的认知目标达到了深层次学习的水平[2]。穆肃、王孝金提出，深层次学习可体现在学习者对学习过程的参与程度上，包括情感、行为和认知三个维度[1]。而段金菊、余胜泉也认为，深度学习强调学习过程中的反思与元认知，注重学习行为的高情感投入与高行为投入[3]。

翻转课堂虽然课前先学阶段的目标定位在低阶目标达成，重在学生接受、理解新知并简单应用，但是，学习过程上依然呈现浅层学习与深层学习的不同表现，有些学生敷衍了事，有些学生能真正投入思考，区别在于学生的行为投入和认知投入水平不同，其中，行为投入主要体现为学生与教学材料之间的积极的深度交互;认知投入不在于高阶目标的达成，而是侧重于反思与元认知的激活。换言之，翻转课堂先学阶段依然有深层次学习的特征，核心在于认知交互与元认知。

那么，如何激活翻转课堂先学阶段的深层次学习的发生？我们需要从促进学生与教学材料发生积极的认知交互行为、促进学生运用积极的元认知策略来自我导向两个方面思考相应的策略。由此，本文构建了一个问题生成策略并进行初步的应用研究，旨在鼓励学生与学习资源进行深层次的认知交互，提高先学过程中的行为投入与认知投入，让理解真正发生，并且在理论上发展深层次学习的理论与策略。

二、相关研究综述

（一）学生生成型策略

穆肃、王孝金汇总了在线学习中20种深层次学习策略[4]，按师生关系可划分为：（1）教师主导型策略，包括联系、问题化学习、应用案例、创设真实情境、知识点细化和集成等，侧重知识内容的表达与呈现或学习任务与问题的设计;（2）教师支持型策略，如提高动机、及时评价、反馈、加强监控、激励等，强调教师对学生学习过程的持续引导、支持、激励和促进;（3）学生生成型策略，如在线讨论、反思、学生主导、认知重组、问题解决等，鼓励学习者参与学习，并积极反思生成、知识建构和问题解决，发挥学习者的主体性。

当前翻转课堂课前自主学习的策略研究侧重于教师主导型和支持型策略，而对学生生成型策略有所忽略。如：问题导学、学案助学、小组互学、BYOD辅学、评价促学、微课自学等六维混合学习策略[5];基于学习行为跟踪的线上监控与反馈机制[6];学习指南、内嵌时间利用参考、学习步骤建议、导学问题、答题支架、半结构化问题表、自我评价表等支持型策略[7]等。原因在于：一方面，对在线学习的设计依然侧重于教师引导下的学生简单接受、尝试和演练，而忽视了学习过程中的学生主体性活动的必要性，如记笔记、积极提问、反思检查等。另一方面，鼓励学习者参与的策略，也更多指向了高阶思维，与协作学习活动有关，而忽视了学生与教学材料交互时的认知参与。

而认知心理学则主张引导学生使用一些认知策略，包括信息选择、复述、精加工、组织、元认知策略（含计划、监视、调节）等来更好地开展自主学习[8];张命华、刘电芝提出，用学习计划、目标生成、学习者监控等策略来激发学习者的元认知，并鼓励学生的生成行为，如写内容提要、学生提问、列提纲、勾勒要点之间的关系、向同伴讲授等[9]，促使学习更加深入。

（二）从操作交互到信息交互、概念交互

国内外对在线学习中的教学交互研究非常丰富。远程教育中有三大交互类型：学习者与学习内容之间的交互、学习者与教师之间的交互、学习者与学习者之间的交互[10];具体的交互策略经历了从关注“印刷材料、计算机课件和媒介”到“网络课程、网络环境、师生交互”，再到“社会性交互、情感交互”的演变[11]。学习资源作为学习内容、学习活动的主要载体，是教学交互中学习者最直接的交互对象，但是，相对于人机交互和社会交互来说，学习者与学习内容交互的针对性研究很少，往往被掩盖在学习者与内容交互环境如严肃游戏、视频和音频播客、开放教育资源、MOOC课程等的人机交互之下，被掩盖在协作学习中的互动分析之下（如当前视频的学习交互性和社会性交互分析就吸引了大量的关注）。因此，参照陈丽的操作交互、信息交互、概念交互三个层次的教学交互塔理论[12]，学习内容交互的研究尚停留在操纵交互层面，还没有深入到信息交互和概念交互的层次[13]。

这对翻转课堂带来的直接启示是：根据陈丽、王志军对三代远程学习的教学交互原理的剖析[14]，课前自主学习的目标定位在记忆、理解和应用层次，以行为—认知主义为主要教学法，是基于学习资源的学习，因此，重点在如何促进学习者与学习资源发生积极的交互，特别是促进信息交互和概念交互。信息交互的重点在于学习者与学习资源之间的信息交换，即学习者与某种教学要素之间通过各种符号或通道进行有关学习的信息交换的过程，这本质上就是学习者与教师之间虚拟的教学会谈;而概念交互是学生头脑中发生的认知加工、同化与顺应、新旧知识的联结，是判断是否促成有意义学习发生的重要依据[10]。概念交互是发生在学生头脑中的一种隐性交互行为，如何将这一交互行为显性化表征并可视化，让学习者的学习行为真正变得可监控，是教育研究者一直孜孜以求的奋斗目标[15]。

（三）学生提问与深层次认知参与

学生提问主要发生在两种情境之下：一是课堂教学中的师生交互，二是自主学习中的自我提问。大多数研究聚焦于前者即课堂提问，这是教学活动中师生交流的重要手段之一，是互动式教学的核心。学生自我提问经常被研究，如阅读中鼓励学生自我提问能帮助学生更好地理解所阅读的材料，并对理解过程进行积极监控，是一种促进阅读理解的认知策略[16]，自我提问还被设计来训练和提高学生的元认知水平[17]。此外，已有研究更侧重于探究性学习情境下的学生提问，认为“提出问题是科学探究能力的重要构成要素”，鼓励学生善于发现并提出有挑战性的问题，引发新的有价值的科学探究与问题解决活动[18]。

学生提问外在表现为学习困惑的生成，内在表现为认知冲突与思维卷入，对学习材料的精加工和学习过程的元认知监控[19]，因而对学生的认知发展具有重要的促进作用。根据皮亚杰认知发展理论，认知冲突有两种情形：一种是认知矛盾，即当学生试图用旧知识解决新事物或当理论与实际不一致时，就发生了认知冲突，产生问题;另一种是认知空缺，即当学生的已有知识不能去认识新事物或解决问题时，便形成了认知空白，产生了问题[20]。《论语》里“不愤不启，不悱不发”中的“愤”和“悱”，精准地刻画了认知冲突产生时学习者的状态——“心求通而未能，口言语而不得”，这种状态能够帮助学生迅速打开“自我系统”这一学习的大门，并进一步激发学生主动思考和建构，促进意义学习的发生。

进一步地，从皮亚杰的认识发生的角度来看，认知失衡导致认识发生变化并促使认知结构发生改变的过程，是学习者思维深入的过程，是深度学习发生的过程[21]，亦即从学生的认知失衡与认知冲突状态可以一窥深度学习发生的那个“当下”，没有认知冲突，就没有深度学习的发生，就没有思维的发展。因此，学生提问，内在地是一种思维卷入的认知活动，是对所学内容进行深度思考与加工的过程。学生通过对知识进行比较、分析、综合与评价，与先前的知识经验发生联系，并发现问题、提出问题，表现出个体深层次的认知参与。

三、翻转课堂中的问题生成策略

我们在翻转课堂教学实践中发现，一些学习细致认真的学生会通过导学案提出一些问题，这些问题往往指向了教学难点、教学中的瑕疵、与已学知识的关联与区别等。这样的积极提问行为引起了我们的注意：首先，这是学生与教学资源交互的一种方式，学生观看学习资源时，遇到不懂的地方会通过暂停、回看、查阅信息等信息交互来进行精细加工、持续思考并寻求理解，从而实现学生与教师之间的“虚拟会谈”;其次，根据皮亚杰的“认知冲突”观点，学生提问背后反映的是认知冲突与思维卷入，是深层次的认知参与。再次，提问的过程是一个学生的自我反思过程，检查自己所理解的、不理解的，监控自己的认知过程与结果，头脑中的概念交互自然得以发生。反思作为一种高阶思维，是促进深度学习的核心要素，也是评判深度学习的重要指标[22]。最后，学生所生成的问题将这一交互过程显性化表征，让其思维过程变得可见可察，学习要从行动上的参与走向思维上的参与[23]。

基于上述对学生提问的认知功能的理论思考，本研究在翻转课堂“学—测—研”基本结构[24]的基础上，基于积极提问、反思、生成性策略等构建了翻转课堂中的问题生成策略，对学生在课前先学过程中的问题生成行为进行强化，形成“学、问、测、答、研”的翻转课堂基本结构，如图1所示。其中，问题生成策略，是指一种面向学生问题生成的教学策略，旨在激活学生内在的、积极的认知加工与反思，引导学生在自主学习过程中通过外化的提问行为来积极提问。问题生成策略包括触发、反馈、评价三个机制，分别作用于课前自学、答疑解惑、课前测评三个环节。

（一）问题触发，发生在课前自学阶段

本着外显化原则与过程性原则，在导学案中设置“学习中的困惑”模块，鼓励学生将自主学习中遇到的问题记录下来，提交到“雨课堂”教学平台。即一份学习困惑笔记，其书面记录的方式有助于保留学生原始的思维轨迹，便于看到更真实的学习过程。

（二）问题反馈，集中体现在课中答疑解惑环节

首先，教师课前将学生的所有问题整理汇总，尽可能保留所有学生的提问痕迹。课堂上，教师选择共性的问题、典型问题展开师生互动、答疑解惑。其次，鼓励学生在先学阶段尝试自主解决问题（或查阅资料、或咨询同伴），并对已解决的问题作标记（打钩，或红笔标记“已解决”），如图2所示。

（三）问题评价

课前在批改导学案时，对提问行为进行单独评价，计入平时成绩。实践中教师可根据问题数量、问题粒度和问题质量三个维度对导学案中的“学习中的困惑”模块进行主观评分。根据前期研究结果，问题生成的评价分数与低阶目标、高阶目标的达成均高度相关，不仅可以显著预测低阶目标的达成，更是高阶目标达成的显著预测变量[25]。

四、應用研究设计

在提出“问题生成”这一混合式教学策略的基本理念与实现方法的基础上开展教学策略的应用实践，并基于单组前后测进行教育准实验研究，从而考察该教学策略的效果，验证其价值所在。

（一）研究问题

如前所述，问题生成策略的目的在于引导学生在先学阶段进行积极的认知过程监控，真正投入到学习之中，推动深层次学习的发生。相应的教学研究即关注如下两个研究问题：

（1）问题生成策略是否有助于学生先学阶段的深层次学习的发生？具体从元认知激发、问题意识、行为投入度等三个维度来考察。

（2）问题生成策略是否有助于提高学生认知目标的达成度？

（二）实验情境与样本

本研究在某高校2018级教育技术学专业的《数据结构与算法》课程教学中实施翻转课堂教学模式，基本教学流程如图1所示，教学微视频发布在Bilibili网站，导学案中内嵌“学习中的困惑”模块，通过“雨课堂”平台学生将导学案拍照提交并接受在线评测与教师的及时反馈。研究样本是35名大学生，其中女生28人，男生7人，学生在其他先修课程中有翻转学习和在线自主学习的经验。

（三）研究思路与数据采集

本研究实验周期为六周，前两周要求学生提交导学案，但教师并不强调“学习中的困惑”模块的完成，教师批改整个导学案并打分，最高分值5分;课中教师仅呈现归纳合并后的若干问题在PPT上，集中答疑解惑。后四周，实施教学干预，即应用问题生成策略，要求学生仅提交导学案的“学习中的困惑”部分的截图，并给予适当点评，强调问题生成的重要性;课中教师呈现整理后的所有学生的问题，从中筛选若干问题进行互动解惑，同时会有意识地照顾到某些学生的个性化问题，以尽可能地尊重每个学生的积极提问。

实验前后针对课前自主学习中元认知、学习投入度、问题意识等三个方面进行前测和后测调查，了解问题生成策略对教师带来的影响。具体的数据采集工具有：

（1）元认知问卷。参照了汪玲、李士平编制的元认知问卷以及“元认知意识问卷（MAI）”[26-27]，适当改编确定元认知知识、元认知体验和元认知监控三个一级维度，共包含个体知识、任务知识、策略知识、认知体验、情感体验、计划、监测和调节8个二级维度，问卷共19道题，采用李克特量表形式，Cronbach's Alpha系数为0.751。

（2）学习行为投入度量表。问卷借鉴罗切斯特学校评价包[28]，从专注性、努力性和坚持性上对学生的行为投入度进行测量，问卷共10道题，采用李克特量表形式，Cronbach's Alpha系数为0.715。

（3）问题意识与水平。参照房寿高、乔春娇的问卷[29-30]，确定原动力要素、调节要素和认知要素3个一级维度，原动力要素又包含好奇心、求知欲、怀疑性、批判性四个子维度，调节要素包含意志力与元认知监控两个子维度，这两个维度采用问卷形式收集数据，设置13道题，采用李克特量表形式，Cronbach's Alpha系数为0.846。而认知要素维度，侧重于学生所提出问题本身的质量，因此，对学生所生成的问题进行评价，包括问题数量和问题质量两个维度，问题质量由教师主观评价打分，最高5分，质量高的问题有如下标准：①问题细致，针对性强，如“双端栈中的栈2如何进栈，top2为什么是左移而不是右移？”要避免大而空的问题，如“双端栈的具体实现过程？”“关于迷宫的求解不完全理解”等;②理解的基础上提出质疑，或追问其他可能，如“导学案第六题，枚举出栈的所有可能，漏掉了很多，有没有什么规律？”“视频中空栈top指针图示指错了”等;③基于本课知识思考与其他知识要点的区别，如“链栈的操作，跟链表操作有什么区别？”④提出问题越多，分数也越高。前后测分别选择第一周和第六周的学生问题数据。

（4）每课时课前测验。围绕导学案的学习目标，设置5道选择题、1道综合应用题，共计10分，在上课后10～15分钟内完成。

五、问题生成策略的应用效果分析

（一）问题生成策略对学生元认知激发的影响

对策略实施前后收集到的元认知数据进行配对样本T检验，结果见表1。总体上，应用问题生成策略后学生的元认知水平得到了显著提高（Sig.=0.006**）;具体地，在元认知水平的三个成分上，对元认知知识没有太大影响（元认知知识是关于个体特点、学习任务、认知策略或学习方法等的知识），而对元认知体验与元认知监控的影响均达到显著水平;并且对认知体验、调节这两个二级维度的作用比较大。认知体验指向了学习者在学习中的认知过程，是关于知识的了解、洞察或迷茫的体验，问题生成策略则有效地引导学生检视并洞察自己的认知过程与结果，认知体验自然会增强;而调节作为元认知监控的二级成分，指向的是学生根据认知活动的自我监测所得信息而采取适当的矫正性或补救措施，可见，问题生成策略促进了学习者此种调节行为的发生。

（二）问题生成策略对学生问题意识培养的影响

问题生成策略理论上对学生问题意识的培养必然有积极作用，实验结果表明，学生的问题意识有了明显提高，达到显著水平，突出表现在调节要素和认知要素这两个维度上，其中，好奇心、意志力、元认知监控、问题数量、问题质量等五个二级维度上均有显著提升。意志力和元认知监控与上文呈现的元认知水平、行为投入度中的部分要素（如调节、坚持性等）有重叠，因而呈现出一致性，不再赘述;而好奇心增强则是个积极的现象，意味着学习动机被一定程度上激发出来。最后，认知要素指向的是学生对问题的认知，即发现问题、提出问题的习惯与能力，由表2可知，学生的提问数量从一开始的平均1.4个问题，到平均3.77个问题，表明策略实施后学生更乐于提出问题，提出问题的习惯得到了大大改善;学生所提问题的质量也有显著提升，但不同学生在提问能力上的差异还是很大的（标准差）。因此，问题生成策略对学生的问题意识培养确实有积极影响，并有效改善了学生的提问习惯与问题质量。

（三）问题生成策略对学生学习行为投入度的影响

考查学生在先学阶段的学习投入狀况，结果见表3。总体上，问题生成策略的应用能够显著促进学生在先学阶段自主学习的行为投入度，其中主要经由“坚持性”这个二级维度实现。坚持性主要反映学生在面对学习困难上的坚持，想办法克服困难、努力解决问题，显然问题生成有助于学生形成钻研的学习习惯。专注性反映学生学习时的注意力集中情况，努力性与学生在自主学习上花费的时间和精力有关，问题生成策略对这两个方面虽然也产生了一定的积极影响，但尚不显著。

（四）问题生成策略对学生认知目标达成度的影响

课前测验旨在检查学生课前自主学习的效果，衡量学生认知目标的达成度。对教学实验中1～6周的前测成绩作描述性统计分析，结果如图3所示，均值从第一周的5.37分（满分10分）逐步提高到第六周的7.49分。

进一步地，鉴于每一周学习内容的难度或有差别，为部分消除这一影响，我们取前2周前测的平均成绩5.62（标准差1.88）作为认知目标达成度的前测结果，后四周前测的平均成绩7.15（标准差1.54）作为后测结果，配对样本T检验显示，认知目标达成度在干预前后呈显著的提升效果（Sig.=0.000**），亦即问题生成策略能够有效地激发学生思考、更深地卷入到认知过程之中，更好地达成先学阶段的学习目标。

六、结论与讨论

深层次学习的理解大致呈现了学习方式取向、目标取向、学习过程取向三种不同倾向[1]，而关注思维卷入的过程取向有助于完善对混合学习情境中深层次学习的理解——深层次学习不仅限于高阶目标的达成，面向低阶目标的自主学习过程中的行为投入与认知投入也是重要维度，亦即不仅仅关注学习结果，更要关注学习发生时的认知状态与思维活动过程。由此，翻转课堂课前自主学习虽然目标定位在低阶目标，但依然有深层次学习的发生，其判断的依据在于学习者的学习行为投入与深层次的认知参与，而认知参与则经由学习者与学习资源的信息交互和概念交互来体现。

本文所构建的问题生成策略的内在原理则在于有效促进了学习者与学习资源的交互，特别是信息交互与概念交互。学者刘电芝提出，类比、比较、质疑等知识的精细加工策略都属于学习中的深加工策略[31]，体现认知的深层次参与，能否使用这些学习策略是成功学习者和非成功学习者分野的标志。同时，问题生成的过程实质上是学生的自我反思过程，是学生主体性激发的一种体现，是深度学习的重要依据。这一策略融合了积极提问、反思、反馈、参与、学生生成、问题化学习等多种深层次学习策略，有助于推动学生更深地卷入到自主学习过程之中。

相应的教学研究也表明，问题生成能有效地促进学生的认知发展。就过程而言，一是有助于激发学生的元认知，有效地引导学生检视并洞察自己的认知过程与结果，增强认知体验，同时积极发挥元认知的调节作用，对学习过程进行矫正与补救。二是培养了学生的问题意识，对知识的好奇心增强，带来较强的求知欲，学生的提问数量与质量得到质的改变，因此，改善了学生的提问习惯与提问水平，学生的主体性得到有效激发。三是能够显著促进学生在先学阶段自主学习的行为投入度，集中表现在学生克服学习困难（如认知困惑、学习干扰等）的坚持性大大增强，这也是自主学习能力提升的表现。就结果而言，问题生成策略促进学生先学阶段的认知目标达成度更高。

问题生成策略之所以能够对学生的自主学习产生积极影响，原因在于其本质上是一种主动学习（Active Learning）方法。对学生而言，主体性的激活是关键，鼓励学生积极提问，化被动学习为主动反思和建构生成。以问题为中心来重构课中教师的指导方式与内容，有助于让学生真正感受到学习者的中心地位，使学习成为自己的事情，而不是教师外在所强加的。

问题生成策略虽根植于翻转课堂教学实践，但对混合式教学而言具有普遍意义，在线的自主学习均可以采用该策略。学生所生成的问题，可成为“以学定教”的直接依据，帮助教师发现知识的组织、表达呈现与学生理解、意义建构之间的“断层与错位”，并且有助于跟课中教学环节衔接，实现混合学习。当然，该策略也存在一定的局限性，因为其要求教师付出较多的时间和精力来整理学生的提问并评分，且有及时性的要求，对于中小学阶段课时安排较频繁的学科如数学、物理等，不太容易操作，但对于大学的理工科课程，特别是那些难点较多的课程，是值得探索的，这也符合当前鼓励大学教师对学生培养投入更多精力的政策导向。为发挥问题生成的最大价值，建议教师有意识地整理和积累学生所生成的问题，逐步形成学科知识的问题库。问题生成策略的第一轮实施确实会耗费较多精力，但每一届学生的学习经验具有相似性和重复性，即这一届学生所提出的问题与上一届学生所提出的问题大多数是一致的，因此，后续的更新与补充工作量是可以接受的。同时，随着人工智能技术的发展，可以应用自动语义分析技术来实现问题的自动归类，还可设计自动答疑系统等解决学生的大多数疑问，从而既减轻教师的工作量，又及时有效地扫清学生的认知障碍。总之，我们要重视学生所生成的问题，如错题集一样，是宝贵的生成性教学资源，支持我们真正践行“以学习者为中心”的教学理念，尊重学生的认知规律来开展有效教学。

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