基于精准教学的混合式教学模式构建与实证研究

2020-12-28 02:38邢丽丽
中国电化教育 2020年9期
关键词:精准教学混合式学习实证研究

摘要:为进一步深化信息技术与学科教学的融合创新,推动教育教学改革、提高教学质量,借助教学平台和智慧教学工具,构建了一种基于精准教学的线上线下混合式教学模式并进行实证研究。该教学模式把教学过程分为线上自主学习、大班课堂讲授、线上专题讨论、小班课堂讨论四个环节。通过对线上学习数据的统计与分析,精准设计线下课堂教学内容与教学方法;通过学生课堂数据反馈,精准设计分层次作业和讨论话题;并把多种评价方式嵌入到教学环节中,生成个性化学习数据,辅助教师进行精准教学决策。将该模式运用到《高等数学》课程实践中,并利用SPSS等工具对问卷调查、学习行为、学习成绩等数据进行统计分析,以验证新教学模式的有效性。研究表明,学生对混合式教学设计满意度较高,精准教学使学习效率更高、师生互动更频繁;在线学习行为与学习成绩正相关;该模式能显著提升学生“分析”“综合”等高阶思维能力,在促进学生自主学习、独立思考、协作探究等方面起着积极的作用。

关键词:精准教学;混合式学习;教学模式;实证研究

中图分类号:G434

文献标识码:A

一、问题提出

自2018年6月新时代全国高等学校本科教育工作会议以来,教育部推出一系列改革举措振兴本科教育,高等教育教学改革进入新的历史起点。2018年10月,教育部出台《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》,指出要“扎实推进慕课的建、用、学、管”,积极推动高等教育课堂革命。2019年2月,中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》,提出“积极推进‘互联网+教育,促进教育信息化从融合应用向创新发展的高阶演进。2019年10月,教育部发布《关于一流本科课程建设的实施意见》,提出一流本科课程“双万计划”,各地高校积极建设线上、线上线下、线下各種“金课”,探索开展各种教学课程改革。

新形势下教育变革势在必行。传统教学受时空的限制,“课程内容不断扩充一授课学时不断缩减一学生基础参差不齐”的矛盾越来越突出,线上线下混合式学习是当前推动教育教学改革、提高教学质量的“重要抓手”。线上学习突破了时空的限制,提供了丰富的学习资源和学习数据,但课程流失率高、知识零散不成体系,是“滋生浅层学习的温床”。线下学习突出以“学”为中心,要求教师重新设计教学过程,既要保证“有深度的系统讲授,又能实现更多的教学互动”。混合式教学有效地激发了学生的学习兴趣和学习主动性,学生在学习过程中较为活跃,学习效率有所提高。但是,仍然存在一些问题。例如,很多学生表示课前自主学习难度较大,知识点零散,学习效果参差不齐;课堂上教师和学生信息不对称,有的学生“吃不饱”,有的学生“跟不上”,导致课堂讨论不够深入,部分学生参与度低以。因此,及时获取学生的反馈数据,调整线上线下的教学环节设计实施“精准”教学至关重要。如何利用线上数据来调整课堂讲授重点和教学方法?如何及时获知学生的课堂学习效果?如何根据学生的发展水平进行个性化的作业设计和指导?如何将教学评价嵌人到教学过程中?等等都是有待于进一步研究的问题。应用信息技术可以解决教学中的部分问题,但如何最大限度地利用技术的优势改进教学,提高教学的有效性和精准性,仍然有很多问题没有解决。将信息技术与学科教学深度融合创新,利用大数据分析开展精准教学,提供线上线下混合式教学的实施策略,打造高效智慧课堂,必将成为未来教育发展的新趋势。

本研究在深入剖析对混合式教学“精准”需求的基础上,尝试构建基于精准教学的混合式教学模式,并在实践中进行应用,以期切实推进信息技术在教育中优势作用的充分发挥。

二、理论基础

(一)精准教学

上世纪60年代,美国学者Lindsley基于Skinne的行为学习理论提出了“精准教学”的教学方法,主要是通过记录和测量学生的学习数据,检验学生是否达到教学目标,根据反馈信息进行训练、干预、纠正性补救等措施。精准教学用“流畅度”来衡量学生的学习进展水平,具体来说,流畅度包含“准确度”和“速度”两个方面,这就要求学生不仅要准确掌握知识和技能,还要达到运用知识或技能的速度。精准教学最初主要用于考察小学生的学习表现和学习效果分析,后来逐渐运用到不同类型和学科的教学效果评价中,提供了一种评估教学方法有效性的框架。

精准教学实践中,收集和分析学生的学习数据至关重要,在传统教学中记录学生的学习数据非常困难,因此制约了精准教学的研究和应用。随着“互联网+教育”和信息技术的发展,大数据在教学过程中提供了数据统计和分析,可使教师基于数据分析精确设计教学目标、教学设计和教学评价,给学生提供个性化的教学与辅导。近几年来,国内一些专家学者对精准教学展开了理论研究和实证分析。祝智庭等人将信息技术引入到精准教学中,分析了精准教学模式设计的四个环节,利用递归思想提出精确教学目标的确定方法。雷云鹤等人通过对预学习数据的精准挖掘,辅助教师开展精准教学。付达杰等人从教学目标、教学设计、教学评价三个维度构建了基于大数据的精准教学模式。

(二)混合式学习

混合式学习指“一种将面授教学与基于技术媒介的教学相互结合而构成的学习环境”。混合式学习正是把在线学习和实体课堂教学相融合,发挥各自的优势,“既强调教师引导、启发、监控教学过程的主导作用,又充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性”。自2012年M00C元年以来,国内外涌现出大量的在线教学平台和MOOC教学资源,高校也越来越多地参与、建设与应用MOOC课程,在线学习已经成为一种重要的获取知识的方式。将MOOC教学资源与课堂教学深度融合,构建线上教学与线下教学相结合的混合式教学模式,为开展深度教学提供环境、资源、方法等的支持。

国内很多研究者和一线教师对线上线下混合式教学模式展开了实证研究。陈朝晖等人建立了基于知识建构与交互学习的混合式教学模式,并应用于教学实践中。吴宁等人把混合教学分为传统教学和翻转教学两部分,采用模块切分的方式进行课堂讨论,并探索大班课堂上开展翻转教学的方式。贺斌等人提出基于SPOC的“时间-空间-学习形式”的关系结构,实现对教学流程的重构与创新。钟丽霞等人构建了面向SPOC的“弹性预设——使用激发——生成创造——评价反思”生成性学习资源开发与应用模式,并应用于“教育传播学”SPOC课程。

三、基于精准教学的混合教学模式

(一)模式构建

混合式教学模式下,学生课前通过教学平台进行自主学习,教学平台端实时记录了学生的学习进度、学习习惯、讨论话题、检测结果等学习行为和学习数据,这为精准教学的实施提供了数据保障。利用智慧教学工具进行课前、课中、课后题目推送,记录学习数据并给以精准的反馈,教师制定精准化的教学方案,调整讲授内容和速度,采用适应于学生水平和教学内容的教学方法,以期达到因材施教的个性化教学。基于精准教学的混合式教学模式如下页图1所示。

(二)模式分析

1.教学目标精准化

全面分析课程内容、学生需求和学生能力水平,精确设置教学目标,精选教学内容和形式。教学目标要明确、可量化,这需要对传统教学的教学目标进行重新描述、分解和量化。例如在《高等数学》这门课中,其中一节课的教学目标是“熟练掌握基本初等函数的导数公式”,可以转化为“3分钟内默写常函数、幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反三角函数初的导数公式,并且达到正确率为100%”。经过量化分解后,学生可以明确需要准确掌握的知识和运用知识的速度,符合精准教学的“流畅度”指标。

2.教学准备精准化

(1)教学资源准备。依托学分课程运营服务平台,按照本校的教学目标和教学要求,完成《高等数学》全部知识点的视频录制、分类题库建设、课件上传、论坛设置、学生名单导人等工作,确保教学顺利实施。(2)教师准备。一个课程配备一名老师和两名研究生助教,开课前都进行了网站操作培训,能够在电脑端和手机端熟练操作。教师对课程进行了重新的教学设计,列出了详细的教学日历、线上线下内容衔接、教学手段和教学方法等。助教主要负责教学视频检查、课前数据收集、网上论坛互动答疑、书面作业批改等。(3)学生准备。选课学生的智能手机持有率达到100%,校园无线网络覆盖100%,具备开展在线学习的设备条件,并掌握利用平台进行学习的方法。每个行政班按照学生性格特点和学习水平分成5个学习小组,每个小组5-6人,并设置组长。(4)学校支持。学校组织专家对教学方案进行论证并提出修改意见,确保教学内容安排的合理性和可行性。按照教学要求,教务处单独排课,一周安排一次阶梯教室大班讲授(2课时),一次研讨教室小班讨论(一个行政班1课时)。期末试卷要求与传统班级统一命题,成绩比例可以适当调整。

3.教学过程精准化

考虑到大学课程的专业性和学生的学习能力水平,处理好线上学习与线下学习的关系,混合式教学的线上学习部分分为“自主学习”和“专题讨论”两个环节,线下学习部分分为“课堂讲授”和“小组讨论”两个环节。四個教学环节相互衔接,知识和能力在线上线下的混合式学习中层层递进,逐层深化,完成课程的学习目标和任务。课前,教师明确教学目标,推送检测题目,引导学生在线自主学习。平台统计与分析学生学习行为数据,对进度落后的学生通过网站、QQ、电话等方式给予询问与督促,对共性的问题进行记录。课堂上,教师根据课前学习行为数据和论坛答疑情况精准设计课堂内容与进度,调整教学重难点,解决学生的共性问题,帮助学生把碎片化的知识整理成体系并内化吸收。同时,按照教学目标设置精准考核,利用智慧教学工具进行二次推送,检测学生是否达成教学目标。课后,教师根据课堂二次反馈数据针对性地、分层次地设计课后作业。一方面,设计难度适当、应用性强的讨论主题,激发学生的学习兴趣,体会数学思维在不同领域的应用,培养学生综合分析、解决问题的能力。另一方面,对于学习能力强的同学推送拓展性的高阶题目,激励其进行深层次的思考;而对于未完成教学目标的同学推送达标题目,帮助其完成学习任务。

4.教学评价精准化

传统教学评价往往比较模糊和单一,通常以考试结果来评价学生的学习活动,而线上教学平台的数据分析功能使得全过程实时动态地精准评价学生的学习过程成为可能。平台统计分析每一个学生的学习进度、学习习惯、讲间练习等数据,生成个性化数据资源,教师和学生可以清晰地看到教学目标是否完成、知识或技能是否真正掌握。教师根据学生的反馈数据,可以预测学生未来的学习表现,提供有针对性的辅导和建议。课堂上,通过智慧教学工具进行互动答题并记录每一名学生的成绩,把课堂评价嵌人到学习过程中,以评价引领学习。线上专题讨论和线下小组讨论环节利用智慧教学工具实施自我评价、同伴互评等方式,鼓励学生参与到教学活动中。

四、模式应用与效果分析

(一)应用案例

2018-2019学年第一学期,面向我校2018级大一石工专业四个行政班共105人,设计并实施了基于精准教学的《高等数学》混合式教学模式。同时,笔者还教授了同专业另外四个行政班的该课程,作为对照班级来分析混合式教学模式的教学效果。

1.教学过程

(1)课前自主学习阶段

教师提前一周在教学平台上发布自主学习任务书,学生按照任务书进行在线视频学习,通过课前自测进行自我评价、查漏补缺,并提出问题与教师和同学在论坛中交流。

(2)大班课堂讲授和讨论阶段

根据课前预习数据和问题收集,采用不同的课堂组织方式和教学方法。如果课前大部分(例如75%以上)学生未能达到教学目标,课堂主要采用“教师讲授一题目推送-学生练习-教师指导-学生展示-教师总结”的方法,帮助学生攻克知识难点,培养独立思考的学习习惯。如果课前部分(例如25%-75%)学生未能达到教学目标,采用“个体思考-结伴讨论-小组报告-教师点评”的方法,既能培养学生互相协作、教会他人的高阶能力,又能对学生进行个性化辅导,扩展学生思路。如果课前少部分(例如25%以下)学生未能达到教学目标,采用“小组专题讨论+教师个别辅导”的方式,鼓励学生进行比较、应用、评估、分析、综合,培养学生应用知识解决问题的能力。

(3)课后线上讨论阶段

首先,教师设计5个小组讨论主题,提前一周推送至教学平台,小组通过“竞标”的方式领取题目(同一个行政班的讨论主题不能重复)。助教在论坛中建立讨论群组,小组成员进入相关群组进行讨论,每个学生轮流发言,组长负责整理记录小组讨论要点,撰写报告。在讨论过程中,助教会在论坛上参与回帖和点评,并根据小组讨论的参与度,给小组和个人打分。通过线上讨论,促使学生深入集中地思考问题,运用数学思维分析问题,做到学以致用,并培养相互交流、协作学习的习惯。

(4)小班课堂讨论与展示阶段

这一环节在小型研讨教室中展开,一个行政班开展1课时(50分钟),由教师组织并主持,小组成员按圆圈围坐,逐一上讲台展示,教师和其他学生对组内成员提问,对照评价指标进行组间互评。

2.成绩评定

为了鼓励学生参与混合式教学的各个环节,强调过程化、多元化的考核方式,课程最终成绩包括在线学习成绩和线下考核成绩两大部分。在线成绩包括学生的学习进度、论坛活跃度、在线章测试等,线下成绩包括课堂讨论、作业、期中考试、期末考试等。具体比例如表1所示。

(二)效果分析

1.混合式教学效果

课程结束时,向学生发放调查问卷105份,回收有效问卷92份,就学习目标达成度、学习投入、教学设计、能力提升等方面调查新教学模式的实施效果,部分数据统计结果如下图2和下图3所示。从学习时间上看,学生每周课堂外投人在学习上的时间平均约160分钟,与课堂内投人时间(150分钟)之比约是1:1,比传统教学模式课堂外内之比0.4:1(笔者教授的传统班级数据)要高,这说明在混合式教学模式下,学生要付出更多的时间进行自主学习和合作探究学习,这与混合式学习培养学生学习能力的目标是一致的。在下一轮的教学实践中,我们将尝试进一步减少课堂教学课时,把更多的时间留给学生进行自主探究学习。另外,每周课后的复习时间减少,说明经过在线学习和课堂讨论后,学生基本掌握了学习内容,完成作业得心应手。在学习效果方面,63.2%的学生通过课前在线学习能够掌握50%以上的内容,说明在线视频学习难度适中,能够有效开展课堂探究学习。91.8%的学生认为课前自测题目的推送使得教学目标更加明确,有助于查找知识盲区,调整学习进度、改进学习方法,提高自主学习的效率。87.4%以上的学生认为课堂讲授和课前预习衔接较好,课堂听课效果比传统课堂有所提升,通过大班讲授后能够掌握绝大部分内容,说明大班讲授能够有效解决学生的课前疑惑。71.2%的学生认为线上讨论准备得更加充分,思维更加活跃,讨论更加深人,表明线上讨论有利于培养学生的个体理性判断能力。但也有部分学生表示线上发言过于自由散漫,在下一轮的教学实践中将加强助教和组长的引导管理作用。80.9%的学生認为小班课堂氛围更活跃,教师的指导更具有针对性,同伴评价的方式使得课堂参与感更强。能力提升方面,超过50%的学生认为自主学习能力、语言表达能力、团队协作能力提升很大,而评价他人和分析问题的能力提升较小,说明混合式教学有助于提升学生的“知识”“理解”等低阶思维能力,而“分析”“评价”等高阶思维能力还有待进一步提高。

2.学习成效对比分析

为了进一步比较混合式教学与传统教学在教学效果上的差异,选择笔者教授的同专业同基础的班级作为对照班级,对期末卷面成绩进行对比分析,结果如表2和图4所示。与传统教学模式相比,混合式教学模式的优秀率(90-100分)提升了5.0%,不及格率(59分及其以下)下降了2.4%,卷面平均分提高了3分,标准差变小,表明混合式教学的学生成绩更为均匀,两极分化的情况有所改善。对混合式教学与传统教学的期末卷面成绩进行独立样本t检验,结果显示,两种教学模式期末卷面成绩在0.01水平存在显著差异。

图5统计了两种教学模式下学生期末考试知识点得分率的数据,可以看出新模式在概念、计算、应用等方面都不同程度地提升了学生的成绩。在基本概念方面,平均得分率提高了4.75%,表明在该教学模式下,基本概念部分的教学更为精准,通过课前自测、课堂二次推送、达标测试等手段可以提高学生对概念的理解程度。在计算题型方面,两种教学模式的差距不明显,一方面因为传统教学模式下很重视学生计算方面能力的培养,另一方面因为目前对主观题的数据分析较为复杂,导致教学决策干预效果不明显。令人欣慰的是,在知识应用方面,平均得分率提高了7%,说明在该教学模式下,学生应用知识解决问题的能力得到了提升,更加有助于学生“分析”“综合”等高阶思维能力的提升。

3.在线学习行为分析

为了分析学生在线学习行为与学习效果的关系,按照学习时长:课程论坛:在线测试:学习笔记=3:2:4:1的评价标准将学习行为数据转化成百分制分数导出。根据成绩测算得到在线学习成绩的平均分为89.3,98.5%的学生完成了全部的在线视频观看,20.2%的学生会重复观看视频,32.7%的学生频繁参与课程讨论,为其他学生答疑解惑。通过这些数据可以看到,绝大多数学生能够完成基本的学习任务,而主动探究讨论的能力欠缺,教师需要精心设计在线教学活动,引导学生参与课程讨论。

利用SPSS软件对学习数据进行相关分析,以进一步分析混合式教学模式下学生的在线学习行为与期末考试成绩之间的关系,得到相关分析数据如表3所示。从表3中可以看出,在线学习行为与期末卷面成绩成正相关,说明学生的自主学习表现对学习质量的影响很大。在线学习时长与期末成绩的相关性最大(r=0.822),说明在线观看学习视频有助于学生加深对所学知识的理解。在线测试与期末成绩的相关性次之(r=0.735),说明虽然不排除线上考试会有作弊现象,但大部分学生是能够做到诚信考试的,也起到了督促改进学习的作用。下一步将细化分析在线学习行为序列与学习效果之间的相关性。

综合调查问卷和学习数据分析结果来看,学生的课前在线学习时间、线上和课堂讨论表现、课后答疑情况与期末卷面成绩正相关。说明混合式学习有助于培养学生自主学习的能力,在提高学习成绩方面起到了积极作用,进一步论证了这种教学模式的可行性,值得继续探索与推广。

五、结论与建议

精准教学依据学生的学习行为数据对学生进行针对性的教学,是提升学生学习质量的一种有效的教学方法。目前,精准教学的研究和实施主要集中在中小学基础教育阶段,而高校由于培养目标的多元化、测量数据的难以获取等困难应用不是很广泛。混合式教学现在越来越多地被应用到高校教学中,但针对大班环境下的大一基础课程的实践还比较少,笔者在学校和学院的支持下,完成首轮的试点教学。反思基于精准教学的混合式教学模式的实施过程和效果,得到以下几点体会:

第一,教师在混合式教学中承担多重角色,需要具备多重教学能力。

混合式教学的各个环节中,教师不仅是教学活动的设计者、组织者和评价者,更是倾听者、指導者和反馈者。特别是在课堂讨论中,教师要把课堂还给学生,引导学生进行有秩序有思想的面对面讨论,并通过提问和解释相结合的方法帮助学生澄清误区,搭建完整的知识体系。关注学生的差异性,肯定学生付出的努力,增加学生的成就感和进步感,特别要关注后排的学生,通过眼神、手势、询问等方式鼓励督促后排学生持续参与到课堂讨论中。

第二,学生需要进一步增强自主学习意识,掌握复合式学习方法。

自主学习能力可以让学生在知识学习、学科学习、深度学习、探究学习等多方面得到飞跃和发展,奠定人生发展的坚实基础4。根据学生反馈,大部分学生认为混合式学习能够提高自主学习能力,分层次的题目推送能有助于加深理解知识点,小组讨论可以激发学习兴趣,提高问题解决能力。但是仍存在不少问题,例如,调查数据显示,80%以上的学生没有课前做学习笔记的习惯,遇到问题也不会主动寻求解决,希望通过老师归纳总结题目类型进行题海战术来巩固知识点。这说明学生原有的学习习惯难以短期转变,主动学习的意识需要时间逐步改变和巩固。在下一轮的教学实践中,要充分发挥教师、助教、组长、同伴助学者(自主学习能力较强的学生)的作用,形成“助学小组”,促进学生进行深度学习,提高在线学习质量。

第三,建设专业的教学团队,提高教师的信息化教学创新能力。

本轮教学实践中,教师付出了大量的时间和精力研究混合式教学模式下的教学设计、教学方法、课堂组织形式以及在线答疑互动等,但因个人能力有限、时间较短、可借鉴案例少等因素,存在诸多问题。教师应该坚持信息技术与教育教学深度融合的核心理念,加强信息化教学的专业培训,组建能力协调互补的教学共同体,积极研究线上线下相互融合的教学方法,深人探索线上讨论和课堂讨论的组织方式,引入数据挖掘、机器学习等技术,提高使用数据分析能力,进一步开发精准教学教材与测试题库,探索多元化的精准评价,采用量化分析和质性分析相结合,教师评价、家长评价、自我评价相结合的方式展开多元评价25),开展以学习者为中心的智能化教学,以促使精准教学在高校课堂的有效实施。

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作者简介:

邢丽丽:博士、讲师,研究方向为信息化教学创新、MOOC设计研究(xlilysun_2000@126.com)。

收稿日期:2020年1月15日

责任编辑:邢西深

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