新加坡南洋理工大學 (NTU) 建於1981年，目前擁有文、理、工、商四大學院，為33000 余名本科生和研究生提供全方位教育。作為一所建校30餘年的大學，近年來聲名鵲起，在全球高等教育的地位不斷攀升，已躍居亞洲前列。作為全球年輕大學發展的典範，已成為當今亞洲最具聲譽和影響力的大學之一。
基於「創新高科技，奠定全球性卓越大學，全方位教育，培養跨學科博雅人才」的發展願景，南洋理工大學充分利用現代教育技術和學生學習分析數據，驅動教與學變革，積極探索以學習為中心、實現由教到學翻轉的教學改革。
「翻轉課堂」教學模式對於傳統的學生學習以及教師的教學行為都頗具挑戰，在時任校長安博迪 ( Bertil Andersson) 教授的支持下，學校組建教學、學習與教法研究中心 ( Teaching，Learning and Pedagogy Division) ，開展相關教改設計和教學研發，並計劃在5 年內 ( 自2017 年起) 斥資7500 萬新元在全校範圍內推行「翻轉課堂」教學。針對新形勢下新加坡政府和社會對大學人才培養的要求，依據對本科生教學過程中學生認知行為長時間跟蹤研究成果，著力解決教學質量和學生學習能力下滑的問題，提升課堂教學的效能，啟動了「翻轉課堂」教學改革。
一、變革的初衷：高等教育教學模式創新
早在2010年，南洋理工大學就開始「翻轉課堂」( Flipped classroom)的變革，變革首先從李光前醫學院 (LKCSM)開始，這是南洋理工與英國帝國理工學院聯合舉辦的新加坡第三所醫學院。依據新加坡政府的要求，李光前醫學院除了要培養學生成為合格的醫生以應對人口老齡化的需求之外，其教學過程還要體現對現行高等教育教學模式的創新，即通過整合信息化時代的科技條件提高醫學院的教學質量，進而提升學生的學習效果和效率。根據這些要求，通過辦學雙方教學團隊的合作，並參照國際通行的醫學院人才培養模式，南洋理工校方確定以李光前醫學院為試點開展基於「團隊學習」( Team-Based learning) 理念的「翻轉課堂」教學改革。
「翻轉課堂」教學實際上是學生「線上自主學習」以及師生「課堂面授互動」 等教學形式的有機結合。翻轉課堂是一個通俗的說法，事實上，南洋理工大學教學變革遠遠超過翻轉課堂，而是以其為「抓手」推動課堂教學革命，即以學習和學生髮展為中心，通過教學改革促進學習革命，實現教與學的翻轉。實施變革以來，從教學層面上講，是一個翻天覆地的變化，這個變化到什麼程度呢？簡單的說，很多課程的課堂教學時間只是原來的十分之一，也就是說把學生十分之九的時間解放出來了。
二、變革的挑戰：以學習為中心，少教多學
要有效實施翻轉課堂，面臨諸多問題和挑戰。只有知道翻轉課堂的挑戰和問題所在，情況才會發生變化。所以南洋理工教學、學習與教法研究中心組織跨學科教學研究，把大學裡各種研究利用起來，與各個學院的專業知識結合，綜合各種學科研究成果，把他們所發現的硬科技、黑科技用到課堂上來，也就是說，如何實現從學習的科學到科學的學習（見圖1）。
為了實現從「學習的科學」到「科學的學習」的轉變，真正做到以學習和學生髮展為中心，南洋理工倡導「少教多學」，鼓勵學生積極學習、獨立思考，點燃求知慾， 特別是培養終身學習的熱忱。「少教多學」並非是讓教師投入得更少，而是要求教師藉助現代教育技術教得更好，教會學生如何更新知識，重要的是用科學的方式來培養未來的學生。
圖1：從「學習的科學」到「科學的學習」
在實施「翻轉課堂」教學變革過程中，南洋理工也遇到不少困難和挑戰。具體表現在以下幾個方面:
（一）教師角色的轉變。「翻轉課堂」教學對學生和教師在改變傳統學習和教學方面的壓力是一致的。教師必須有勇氣和耐心改變自身的教學風格和教學法、更新教學資源和材料。特別是要求教師轉變在課堂中的角色，從原來的 「知識中心」和「知識的唯一來源」變成「輔助者」、「引導者」和「腳手架」。從教師自願的角度出發，校方通過教學、學習 與教法研究中心的教研團隊幫助任課教師在課程設計、技術實現、內容編排、資源整合等方面對現有的課程教學進行「翻轉化」改造，並通過對學生「學習能力」數據的實時跟蹤，「為教師提供不斷改造課堂教學方式和教學內容的數據參考」。
（二）學生學習行為模式的變革。作為一所以理工科辦學見長的綜合型研究性大學，南洋理工對教學質量保持著嚴格的標準，大多數學生習慣於講授式課堂教學模式。儒家傳統文化的影響使學生對在課堂上完成知識點學習和考核這樣的教學模式習以為常。因此，真正實現「翻轉課堂」教學所要求的自主學習、時間管理、批判性思維和分析能力、準確定位和把握知識點缺陷等，要求對學生學習行為模式也是較大的變革。為了滿足「翻轉課堂」的教學，學生課前必須完成大量的課前閱讀和準備，還要以小組為單位完成相應的任務，大量的時間用在完成閱讀和探討小組分工和完成個人在團隊中所扮演的角色上。與此同時，相比以往學生每門課程所需應對的最多兩次考核 ( 期中和期末) 而言， 「翻轉課堂」 教學的考核融合到每月、每周甚至是每次教學和自學任務中，就學習效果而言相對學生們所適應的「聽講」學習方式有著根本的改變。
（三）技術設備建設和運作保障。「翻轉課堂」教學實踐需要嚴苛的硬體技術支撐和較大的設備投入，許多技術細節，如: 網速、 帶寬、無線網絡的全覆蓋、課堂學習時以組為單位的學習適時互動等，需要精準和穩定的運營管理。以學生學為中心需要改造學習空間。南洋理工打掉傳統的教室，留下一部分作為講堂，其他換成互動式教室。改造學習空間是為了更好的實現由教到學的變革，新型的學習空間提供技術豐富的學習環境；方便交互式混合學習；是學生的高效深度學習，而不是機器的深度學習；不僅培養學生的專業知識和技能，還要培養學生的核心價值觀，培養的是綜合素養。
三、 變革的模式：基於教育技術的「翻轉課堂」教學 DNA 模式的實施
在「翻轉課堂」實施過程中，南洋理工特彆強調以學生為中心，重點關注三個問題: 創設一個基於本地語境的知識框架體系，找尋同時適用於網上學習和課堂面授的學習行為模式; 打造完善的教學基礎設施平台，滿足突破傳統課堂教學模式，具有流動性高、無紙化、以小組為單位的學習共同體等特點的新型課程教學; 確保所有基於教改試點而產生的網上學習創新成果可以推廣應用於南洋理工的各個教學環節。
在總結李光前醫學院實施「翻轉課堂」教學改革經驗的基礎上，學校提煉出指導教與學的DNA模式。南洋理工將 「參與、互動及自我主導」等新理念在全校範圍內推廣，作為學校系統開展各種通過網絡虛擬空間學習行為效仿的模式。
圖2：「翻轉課堂」教學 DNA 模式
從圖2可見，在教學範疇內的「DNA」雙螺旋構架中，兩條反向平行的鏈條分別代表著「課程教學」和「教育技術」。而作為 DNA原生動力的「基因」則包括了學生 「自主學習」、「合作學習」以及「教學反饋」等行為。作為具體實施的教學行為，則包括教學實施 (翻轉課堂) 、教學組織 ( 彈性學時) 、教學手段 (網絡教學) 、實踐教學 (案例分析或問題解決) 、問題回答、學習評估、產學研報告以及個人博客等不同的技術手段、教學方式和教學細節的創新從而保障「翻轉課堂」的有效實施。
教學平台資源的使用通過學習活動管理系統 ( LAMS) 得以保障。LAMS 能夠有效地監管學生自主學習的整個流程，從而幫助學生更好地開展課前自學以及參與課堂教學。LAMS 系統是「翻轉課堂」教學實施和團隊學習的核心要素。LAMS 也可允許學生在後台端進行知識的創新和團隊內部任務組合與分配，而這些流程是可以在系統分配任務之前完成的。LAMS 通過團隊領導的確定，進行合理的任務分配，對團隊合作完成任務的效果和實際水平進行測試，從而很好地取代了目前團隊學習課程教學過程中普遍實行紙筆化的即時反饋和評估。
學生學習通過虛擬教學空間 (iLecture) 以及個人數據助理 (iPad) 和手機應用程式(APP)的應用得以全天候開展，並可以按照專業學習和課程季度回溯以往學期甚至是以往學年的課程PPT、教學視頻以及電子文獻等資料，真正實現了超越物理空間界限的網絡空間信息流通。作為專門為醫學專業學生開發的學習成長檔案程序( iFolio) ，通過對學生的線上和線下學習、課堂教學互動、醫學實習以及各種執業測評的詳細跟蹤和完整記錄，可以通過iPad等數據處理終端的普及幫助學生在任何時間和地點開展學習。iFolio的開發體現了設計者希望及時給予學生臨床實踐評價以及變革傳統醫學院培養醫生過程中所產生的大量紙質課程資料和人力資源的浪費的理念。如此，醫學專業學生的臨床導師就可以隨時通過電子郵件或其它電子測評工具對學生的臨床表現進行適時的評價。並且通過對教學案例的描述和分析，學生可以不斷回溯學習歷史過程中所做出的診斷或治療判例，從而有效地培養醫學院學生的臨床診斷能力，對於後續醫學生開展住院實習過程中儘快提升醫學素養有著直接的作用。李光前醫學院教學改革實施一年後，南洋理工開始在全校範圍內推廣「翻轉課堂」教學 DNA 模式。
四、三維度評價：評估翻轉課堂教學有效性
為了有效實施「翻轉課堂」，南洋理工打造一個以先進信息技術應用為基礎的教學資源、教學活動、輔助教學、教學評價的框架體系 (TERASA)。以TERASA為代表的學習框架體系所包含的內容組成「翻轉課堂」的教學環節，構建網絡學習系統的完整邏輯鏈條。TERASA確保了教學平台資源 ( 網絡課程、電子書、網絡溝通空間、學習平台以及虛擬仿真) 、教學活動 ( 教學流程、教與學的靈活轉化、積極配合、學生的全身心投入以及案例分析等) 、輔助教學 ( 確保學生可以在一天 24個小時，每周七天中的任何一個時間點開展網絡課程學習、開發集合式的網上學習系統) 、教學評估 (個體準備是否充分、團組學習是否順利開展、教學實踐是否可以實現、知識點的測試是否進階)。
南洋理工對「翻轉課堂」效果評價主要從三個維度進行，即自我準備度、學習興趣和學能特點（見圖3）。重點看學生的準備度，也就是學生預習是否達到要求。預習什麼？要求學生預習基礎知識、基本概念、原則技巧這些在課本上都有的，看學生能不能掌握。當學生看完錄像後，他們是不是了解了其中的知識點。其次，要了解學生學習興趣狀態是怎麼樣的？最後，要了解學生學能特點是怎麼樣的？學生的偏好怎麼樣？假如教師能捕捉到這些，情況就會發現很大的變化，這樣正規的考試顯得就不那麼重要了。
圖3：「翻轉課堂」有效性評價
綜上，南洋理工大學在實施由教到學轉變的過程中，充分利用現代教育技術，率先進行教與學的變革，基於學習分析數據，從理念、模式、路徑方法重構大學教學新範式，展現了教學變革實踐的新圖景。
