大學物理混合型教學的學習效果論文

　　摘要:以大學物理的教學為例，通過聚類分析和比較分析的方法，研究SPOC模式下混合型學習效果提高的原因．結果表明導致混合型教學學習效果提高的主要原因是學生利用線上教學增加了有效學習時間．

　　關鍵詞:SPOC;混合型教學;教育研究

　　近年來，隨著信息技術的飛速發(fā)展以及大規(guī)模在線開放課程(MOOC)的出現(xiàn)，高等教育的教學理念和教學形式正接受著前所未有的挑戰(zhàn)．傳統(tǒng)的教學以教師為中心，教學過程往往是單向式，傳遞的信息是同質的，很難實現(xiàn)個性化;學生在學習過程中缺乏實踐體驗，學習過程以記憶理解為主，缺少對知識的應用和評價以及基于所學知識的創(chuàng)新，這樣的教學模式難以適應信息時代的需要．MOOC的出現(xiàn)降低了課程的運行成本，因而上線課程和受教育人數(shù)都在增加，這使得學習名校名師的課程不再成為奢望，教育變得更加平等．對于在線課程，學習者可以根據(jù)自身的偏好和能力，挑選適合自己的課程;在課程進行中，學習者還可以和不同知識背景的同伴組成學習小組，通過交流學習知識．在MOOC的實施過程中，教育者可以根據(jù)需要形成小規(guī)模限制型教學班級(SPOC)，結合班級特點，開展線上教學．但是MOOC課程也存在一些問題，比較突出的是難以實現(xiàn)與學習者所處的學習環(huán)境的對接［1］，課程與課程之間也缺乏足夠的聯(lián)系［2］，學生難以通過在線平臺實現(xiàn)實踐性課程的學習;由于缺乏足夠的約束機制，能完成MOOC課程學習的學生比例偏低．采取線上線下混合型教學和翻轉課堂的教學模式，可以實現(xiàn)在線課程和課堂教學的優(yōu)勢互補．一方面相比于在線教育，教師的監(jiān)督作用得到了加強，學生完成課程的比例得到大幅度的提高［3］;另一方面，相比于課堂教學，教師可以通過選取適當?shù)膬热葑鳛榫�上教學課程，降低了授課過程的成本;同時教師還可以根據(jù)學生線上學習的反饋信息，改進課堂教學;此外在課堂教學中，教師還可以引入實踐環(huán)節(jié)，強化學生的體驗，增進教學效果．此外根據(jù)教育理論，學習過程包括程序性學習和啟發(fā)性學習兩種．對于以記憶為主的程序性學習，學習完全可以以學生自主學習為主;而對于啟發(fā)性學習過程，需要通過作為專家的教師與學生之間的互動來完成．實踐表明，混合型教學模式的教學優(yōu)于單純的課堂教學［4］．由此可見，將信息技術和課堂教學有機整合，有助于形成以學生為中心，充分發(fā)掘學生自主學習動力和創(chuàng)新能力，形成互聯(lián)網(wǎng)+高等教育教學的特色教學模式，提高高等教育的競爭力．

　　1大學物理

　　SPOC模式混合型教學的實施自2013年秋季以來，基于對SPOC教學模式的研究，我們通過翻轉課堂將SPOC線上課程和課堂教學結合起來，在SPOC線上教學中，要求學生完成基本概念的學習和理解;在課堂討論中，強化學生對知識的應用和評價．一方面，利用線上教學的泛在性，學生可以及時彌補在課堂上學習的不足;另一方面，通過課堂討論，教師和學生可以及時發(fā)現(xiàn)解決問題過程中出現(xiàn)的誤區(qū)，并加以糾正．線上課程在中國大學MOOC網(wǎng)站上提供的同濟大學大學物理SPOC專區(qū)進行，整個教學的具體實施過程由圖1給出在這個模式中，教師首先將準備好的線上教學資料(課程教學視頻等)上線，供學生泛在學習;課堂上則是相關的討論活動，包含線上學習過程中的自測題、討論的問題以及能力拓展的問題等．圖2給出混合型教學班和傳統(tǒng)型教學班在2013—2014學年4次測試中的成績比較，其中測試1和測試2對應于大學物理(上)的期中考試和期末考試，測試3和測試4對應于大學物理(下)的期中考試和期末考試．從考試成績上看，混合型教學班的成績相對于傳統(tǒng)型教學有所提高，與其他混合型教育研究的結果一致，符合我們的預期.

　　2傳統(tǒng)型教學效果分析

　　為了更好地了解混合型教學學習成績提高的原因，我們選取某傳統(tǒng)型教學班作為研究對象，在教學過程中單獨命題，以保證4次測試的難度不發(fā)生大的變化，在測試3、4中加大了課堂教學中強調的內容和方法的考查比例．剔除少數(shù)長期曠課的學生之后，對考試成績進行分析，發(fā)現(xiàn)學生成績并不呈現(xiàn)正態(tài)分布，而是主要由兩個特征峰構成，對學生成績作二聚類分析，結果如表1所示．從結果上看，對于高分段同學，4次測試的特征分數(shù)沒有發(fā)生明顯變化;而對于低分段同學，在測試中加大課堂教學強調的內容和方法的考察后，特征分數(shù)發(fā)生較大幅度的下降．從這一結果上看，造成低分段學生考試不理想的主要原因是上課時沒有集中注意力聽講，課堂學習的效果較差．此外我們還對該班級的其他科目成績作了調查，并作了相關性分析，結果如表2所示．該結果表明:物理課程除與高等數(shù)學成績高度相關之外，與外語類課程和計算機課程的成績也中度相關，和政治類課程成績不相關，符合我們的預期．這說明對于傳統(tǒng)型教學方式，學生在課堂上課的認真程度是決定多數(shù)科目測試成績的重要因素．

　　3混合型教學效果分析

　　對2014—2015學年混合型教學班的卷面成績作分析，發(fā)現(xiàn)存在3個特征峰，如圖3所示．由于該教學班單獨命題，故無法和傳統(tǒng)型教學班的成績作比較．將期中成績作聚類分析，同樣可以得到高分區(qū)，中間區(qū)，低分區(qū)3個部分．對于低分區(qū)學生，根據(jù)傳統(tǒng)型教學班的分析結果，我們認為同樣存在上課缺乏注意力是影響學習成績的主要原因．通過中國大學MOOC網(wǎng)站，我們獲得了該教學班3個分數(shù)段同學在線學習時間的數(shù)據(jù)，圖4—圖6給出了3個分數(shù)段學生觀看視頻時間與學習成績之間的關系從圖4可知，對于低分區(qū)學生，觀看時間與考試成績的關系和學習曲線十分類似，所不同的是，隨著觀看時間的增長，成績達到最大值后逐漸下降而不是趨于飽和，成績與觀看視頻時間呈負相關．出現(xiàn)這一現(xiàn)象可能和學生的注意力有關，對于在線學習，由于缺乏有效的監(jiān)督，自控能力較差的學生的線上學習效率更加低．由于線上學習占用了線下學習時間，有效學習時間反而會變得更�。畧D5給出的是對應中間區(qū)的情況，相對于低分區(qū)，中間區(qū)學生成績和觀看視頻時間呈正相關關系，相關系數(shù)達到0．62，屬于中度相關．說明中間區(qū)學生對在線視頻的利用效率高于低分區(qū)學生，線上學習增加了有效學習時間．由此可見，混合型教學之所以取得比傳統(tǒng)型教學更好的教學效果，主要是中間區(qū)學生通過增加有效學習時間，提高了學習成績．對于高分區(qū)學生，學習成績與觀看視頻時間沒有相關性，相關系數(shù)為0．03．學生通過課堂學習和線下學習已經(jīng)能較好地完成學習任務，線上學習無助于增加有效學習時間，學習成績不因觀看視頻發(fā)生變化．

　　4結論與討論

　　在混合型教學模式中，不同類型的學生線上學習的效果并不相同．對于自制能力較低的學生，線上學習時更容易出現(xiàn)注意力不集中的現(xiàn)象，通過在線學習無助于增加他們的有效學習時間．對于低分區(qū)學生，也存在數(shù)理基礎較差的問題，在在線學習模式下，仍然有不少疑問難以及時解決，這也影響了他們的學習效果．對于高分區(qū)的學生，通過課堂教學已經(jīng)能夠較好地掌握所學知識，通過在線學習也不能再明顯增加有效學習時間．只有對于中間區(qū)的學生，在線學習能夠彌補課堂學習的不足，對學習起到促進作用，使得這些學生學習效率超過低分區(qū)學生．混合型教學效果的改善主要來自于中間區(qū)學生的進步．此外，學生線上學習的效果還與線上資源的質量有關，提高線上資源的質量，增加針對低分區(qū)學生的視頻材料，將有可能改善混合型教學的教學效果．一方面增強學生之間的互動以及師生之間的互動，都是改進混合型教學教學效果的重要措施，也是我們下一步工作的重點之一;另一方面，不同分數(shù)段學生的線上學習效率以及不同聚類學生占學生總數(shù)的相對比例也是評價在線課程質量的一個重要指標，在大數(shù)據(jù)時代的今天，這些數(shù)據(jù)將為管理者制定評價體系提供有參考價值的依據(jù)．我們這里的工作主要考察的是學生對知識的掌握情況．學生的學習主動性，批判性思維，創(chuàng)新性思維等形成性因素的培養(yǎng)，也是混合型教學希望實現(xiàn)的另一個重要目標．我們將在后續(xù)工作中進一步考察和研究。

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