翻转学习模型： 翻转学习文献研究的白皮书
在传统课堂，老师已经意识到很多学生不理解上课内容，但却由于时间的关系无法在短短的50分钟课堂上帮助学生。一般是在隔天看了作业后再在课堂做一个简短的回顾，但如果学生有另外的问题可能就没有多余的时间可以解答，因为不能因此而落下教学进度。
尽管这种教学模式与有效教学实践的研究是有冲突的，但是它仍然常见于美国的K-12和高等教育课堂中。目前，越来越多的教育者意识到学生的学习需求，希望能够通过使用像视频、数字模拟和计算机游戏等技术来促进个性化学习。然而，除非改变传统教学模式，技术的使用效果会受到限制。其中一种教学模式就是翻转学习。在这种模式中，通过视频或其它传输形式给学生提供课程材料，而课堂时间用于学生的实践学习和协作学习。在这个过程中教师会进行评估，以及给学生提供一对一的帮助、指导和启发。
来自美国科罗拉多州的两位化学教师，Jonathan Bergmann 和Aaron Sams被称为翻转课堂的先锋。他们考虑到学生可能会因为比赛或其它事情而错过课程，于是使用视频录像和屏幕捕捉软件来录课、演示和注释。然后将这些材料发布到YouTube上供学生使用。此后，因为课堂上的时间能被更灵活地运用，学生开始在课堂上互动更多。
2012年，Sams 和Bergmann创建了非营利性网站 Flipped Learning Network（FLN），给教育工作者提供实施翻转学习模式的知识、技能和相关资源。这个在线实践社区被称为FLN Ning，为希望翻转课堂的教师提供免费服务。在2012年1月，约有2500名教育工作者，在2013年3月份，就有超过12000名教育工作者参与进来。
目前FLN与皮尔森、乔治梅森大学的研究者共同合作，阐述翻转学习模式及其相关理论支撑和研究发现。
翻转学习定义
在翻转学习中，教师给学生提供随时随地可获取的课程资料，无论是在家里、在课堂上、
在自修室、去比赛的公车上甚至在医院的病床上等等。教师通过录像和屏幕捕捉软件来创建教学视频，或者是从可信赖的网站上下载视频。因此学生可以根据需要看教学视频。由于学生在课堂外进行了课程的学习，教师可以使用课堂时间来活跃学生学习过程，并且提供个性化指导。
这些是翻转课堂的基本要素，但是没有任何翻转课堂是完全相同的。所以无法列出翻转学习模式相关的途径。因此FLN的一个资深教育工作者和皮尔森一起提出翻转学习的四大支柱，灵活的学习环境（Flexible Environment）、学习文化（LearningCulture）、特定的教学内容（Intentional Content）和专业教师（Professional Educator）。
翻转学习要求有灵活的环境
翻转课堂允许各种各样的学习模式，教师经常会重新安排他们的学习节奏来适应课堂或单元知识，可能会涉及团队合作、自主学习、研究、表演和评估。教师主要是提供一个灵活的环境给学生自由选择学习的时间和地点，这样教师需要建立起适当的评估系统。
翻转学习要求学习文化
在传统的以教师为中心的教学模式上，教师是主要的信息来源，是“舞台的主角”（King, 1993），通常以讲授的形式进行直接教学。而在翻转学习模式，从以教师为中心转变为以学生为中心，课堂可以进行深入的专题研讨和创设丰富的学习机会。学习者可以从教学产品转入学习中心，能够积极参与知识形成的过程，根据个人意义来评估他们的学习方式。理论上学生可以在团队学习外支配自己的复习时间。而教师可以最大化地利用面对面的课堂互动来确认学生是否已经理解和能够综合应用教学材料。翻转教师针对学生的先前水平和最近发展区，采用以学生为中心的教学法来帮助学生进行更深层次的专题研讨。
翻转学习要求特定的教学内容
翻转教师需要评估什么样的教学内容需要直接进行教授，而哪些教学材料是学生应该在团队学习外先进行探索的。同时，教师需要思考如何能够很流畅地使用翻转学习模式来帮助学生获得概念性理解。教师使用特定教学内容来充分利用课堂时间开展各式各样的教学方法，如主动式学习策略、同伴教学、基于问题的学习、掌握教学或苏格拉底式教学法。
翻转学习要求专业教师
一些评论家可能会认为教学视频最终会替代教师，这是一种误导。在翻转学习模式中，有技能的、专业教师比以往都更加重要，要求也更高。他们必须懂得如何将团体授课转变为个体学习，如何充分利用面对面的课堂时间。在课堂上，教师不断观察他们的学生，提供反馈并且评估他们的作品。教师需要对学生的实践进行反馈，接受建设性批评，忍受课堂的混乱。在翻转学习模式中，教师是一个不明显却非常重要的角色。
翻转学习的研究
有关翻转学习的定量及严格意义上的定性研究是有限的，但是却有大量的研究支持模型的主要要素。根据上述提到的，翻转学习模式的主要特征是通过转变大团体授课为直接教学法而增加主动学习的机会。一个主动学习策略的研究结果支持这种模式在增加学生学习和成
绩方面的有效性。（e.g., see Prince, 2004）
主动学习让学生通过读写听说和反思来与教学内容进行互动。（University of Minnesota Center of Learning and Education, 2008），而有研究证明主动学习能够提高学生的成绩（Hake, 1998; Knight & Wood,2005; Michael, 2006; Freeman et al., 2007; Chaplin, 2009），提高学生的参与度、批判性思维和学习态度（O’Dowd & Aguilar-Roca, 2009）Akinoglu 和Tandogan（2006）的研究发现机遇问题的学习在科学课程上能够有助于学生的成绩、学习态度概念性发展。同时研究者还发现参与主动学习的学生很少混淆概念。
哈佛大学Eric Mazur教授一直致力于同伴教学的研究，他强调在翻转课堂中相互作用的形式更有实际作用。他在2011年探讨信息技术如何辅助学生的响应及在同伴教学过程中的反馈，同时演示了如何充分利用与教师的时间和增加高水平技能的学习，而在传统课堂中这些时间都被用于给学生做笔记和重复信息。
在Mazur教授的模型中，学生需要面对思维和错误概念的合理进展。Mazur教授解释说“当你吸引了学生的注意力，他们就会渴望去学习，去掌握。”（Berrett, 2012）布鲁姆认为不断的反馈和修正学生能够显著地提高学习成绩。此外，几十年的研究发现学生的误解如何干扰及影响学习，表明识别和克服这些误解的策略的重要性。（e.g., Lochead & Mestre, 1988）
除了主动学习和同伴教学以外还有几个关于翻转学习模式的支持理论。美国旧金山的一个化学教师Ramsey Musallam和杜鲁大学的教授，研究了pre-training（在课堂教学前先接受教学）对课堂学习的影响。他们的研究发现，哪些在课堂前就学习相关资料的学生认为在课堂上学习新的材料更加简单。（Musallam, 2010）此外，还有其它研究（Ayers, 2006; Mayer, 2009）表明pre-training是一种有效的方法来管理学生的认知负荷，继而促进学习。
几乎没有正式的数据表明能够对特殊人群有影响，如英语语言的学习者。但有理由认为他们在一些方面是有获益的。Marshall 和DeCapua教授指出，在传统课堂中，英语学习者把大部分的经历都放布鲁姆的较低水平（记忆和理解）。而在翻转课堂中，教师可以将这些较低层次的知识要求放在课堂外，因此在课堂上，教师和学生可以专注于更高水平的如应用、分析、评估和创造这些知识分类。研究人员还指出翻转课堂能够增加课堂互动的机会，帮助英语学习者进一步发展他们的语言能力，增强自信心。
翻转学习结果
K-12教育
目前现有的很少有关于翻转学习对学习成绩的影响的实证研究，主要是集中于教师在采用翻转学习模式之后的报告、翻转课堂的描述、课程完成率和对教师、家长和学生态度转变的问卷测量。在本研究中，翻转学习模式需要进一步的探究。
2006年，美国明尼苏达州拜伦高中学校主要采用持续改进模式（Continuous Improvementmodel）来促进学生的数学成绩。在2006年，少于三分之一的学生通过州数学考试（29.9%），并且ACT总分平均为21.2分。学校的教科书都过时了但是却没有经费支持可以更新。在2009年，数学科决定解除教科书，由教师写课程，决定适合的教学材料放到
网络上供学生免费使用，并且在他们的高中翻转数学课堂（Fulton, 2012）。在这个过程中教师承诺会监控成绩数据和分析学生的需求。到2011年，通过州数学考试的学生百分比达到73.8%，学校的ACT平均分增长到24.5分。而且，到2012年，86.6%的高年级学生完成4个及以上学分的数学学分。由此，拜伦高中在2010年被评为国家一流学校（National Blue Ribbon School），同时在2011年获得英特尔学区的高中数学奖（Fulton, 2012）。
Clintondale (MI)高中教师争相采用讲授式的教学法，这个高中在底特律的郊区，有四分之三的学生来自于低收入家庭。为了更好的确定学生的需求，学校在2010年对九年级的课程进修翻转式教学。然后在第一个学期末他们看到了结果。根据学校校长，不及格率降到33%，此外，学生纪律情况问题从2009年的736到2010年的249，再到2011年的187.两年间降了74%。家长抱怨也有所下降，从200降到7。鉴于这些结果，校长决定2011年秋天在全校范围推行翻转课堂。
高等教育
与K-12教育类似，高等教育的翻转学习似乎能够提高学生学习成绩和师生信心。在一个案例中（Papadopoulos & Roman, 2010），电子工程课程的学生自主观看教学视频，而在课堂上做练习和解决问题。教授发现学习者学习进度更快，促使他们能够够看更多的材料，达到更深水平的学习。四分之三的学生表示在这个过程中经常帮助他们同伴进行学习。考试成绩也比传统学习环境中的学生还要好。
加利福尼亚州立大学的数字工程导论课程，主要面向大学一年级和二年级的学生，从2008年开始就以基于项目的合作学习形式。课程主要是增加师生间的互动，使学习更加主动积极。这种翻转的模式加深了学生的理解和提高了他们的设计技能。（Warter-Perez & Dong, 2012）
然而并不是所有的高等教育翻转学习研究都有积极的作用。比如，对于一个导论性质的课程，大多数选修课程的学生可能没有增强学习兴趣。同时，他们可能没有具备解决相关课程问题的基本技能。例如，一个统计学导论的翻转课程研究显示，学生的满意度比给定课前任务形式的满意度还低（Strayer, 2012）。
在一个研究方法和统计课上，学生不满意于在线接受教学，但是很满意在课堂上与同伴进行协作学习（Frederickson, Reed, & Clifford,2005）。并且，在这两种类型的课程上关于知识是否提高或减少没有显著性差异。
一个关于计算机应用课程的研究中发现，学生是否采用翻转课堂的学习在课程成绩上没有表现出显著性差异（Johnson & Renner 2012）。其中一个可能的原因是，课程教师被要求提供两个版本的教学，缺少任何感知需求。
教师、管理者和家长的观点
直到最近，翻转学习还是主要是一个草根级别运动，没有校长或主管对这种模式提出更多的要求，家长也表现出同样的反应。以下提供这三个群体的调查结果。
教师：2012年秋天，超过46000的K-12学生、家长、教师和管理者参与到每年的国家教育非营利性项目组织的SpeakUp在线调查问卷中。第一次提及翻转课程的具体问题。问卷将翻转学习定义为一个学生将观看教学视频视作家庭作业，而在课堂时间用于“讨论、项目、实验和提供个性化辅导”的教学模式。超过56000的教师和图书管理员给予反馈，6%的教师表明他们使用网络上找到的视频，3%的教师自己开发制作教学视频。
调查发现18%的教师和27%的管理者希望本年内尝试翻转学习。20%的教师表示需要学习如何创建教学视频，15%的教师希望学习如何实施翻转课堂的模式。
几乎60%的六年级到十二年级学生同意翻转课堂是更好的一种学习方式这种陈述。2013年5月，美国学校管理者协会专门出版了翻转学习的材料：颠倒学校和家庭的时间（Upending time on task in school and at home）http://www.aasa.org/
ClassroomWindow和FLN在2012年组织的问卷中，共有450名教师参与调查，结果发现教师使用翻转学习主要是希望能够提高学生学习成绩和态度，增加工作满意度。其中66%