互联网+环境下混合型教学的教学设计研究

张 睿 王祖源 徐小凤

(同济大学物理科学与工程学院,上海 200092)

互联网+环境下混合型教学的教学设计研究

张 睿 王祖源 徐小凤

(同济大学物理科学与工程学院,上海 200092)

本文结合近年来同济大学大学物理课程混合型教学的试点工作，从教学设计的角度探讨了互联网+环境下影响混合型教学效果的各种因素.通过教学实践，我们认识到课堂氛围、学习共同体构成以及课程内容的设计是混合型教学设计的重要组成部分.根据这一原则，我们针对大学物理课程开展了相关的混合型教学的教学设计与教学实践活动，从实践的效果上看，混合型教学的教学方式得到了多数学生的认可，学生的学习成绩也得到了提高， 协作沟通的能力也得到了加强.

互联网+， 混合型教学， 教学设计

随着信息技术的高速发展，教育环境正在发生巨大的变革，伴随着这一变革，以大规模在线课程(MOOCs)与混合型教学为代表的新型教学模式应运而生，使大学教学模式面临前所未有的机遇和挑战.习近平总书记在给国际教育信息化大会的贺信中指出：因应信息技术的发展，推动教育变革和创新，构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系，建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会，培养大批创新人才，是人类共同面临的重大课题.这一指示从国家层面对教育技术研究的开展提出了具体的目标和任务，也为高等学校教育改革给出了进一步的要求.本文结合近几年教学改革的实践工作，讨论互联网+环境下教学设计的特点和要求，并根据实践结果，对如何提高混合型教学的教学效果作相应的讨论.

1 互联网+环境下教学观念与教学目标的转化

互联网+教育不是把互联网技术工具化，更不是简单地将网络技术运用于课堂教学，而是要通过互联网思维改造教学，实现技术和教学过程的融合，促进学习者综合科学素养的提高，最终将学习者培养成面向信息社会的有用人才.在2015年11月举行的大学教学改革研讨会暨在线开放课程建设工作推进会上，“探索，融合，实践，创新”成为会议的主题，这说明国内教育界对互联网+教育的改革模式十分重视，正努力通过实践开展探索性研究.

和纸张、计算机类似，互联网为学习者构建了完全不同的学习环境.在互联网环境中，学习者不再被动地从媒介平台获取知识，而是通过学习者与媒介平台之间的互动，学习者之间的互动以及学习者与教师之间的互动来完成学习过程.教学过程从过去的以教师为中心，学生被动接受的形式转变为以学生为中心，学生主动学习，教师积极引导的个性化学习形式.在这样的学习环境下，以行为主义为中心，以传授知识为主要目标的教学理念，正逐渐被以建构主义、连通主义为中心，以素质教育为主要目标的教学理念所替换.

在传统的教学环境中，学习效果与课堂专注程度以及记忆能力有直接关联，而在互联网+的新型学习环境下，能力与素质的培养越来越引起教育工作者的重视.在兰德教育发布的研究报告《测量难以测量的学习能力》一书中[1]，学习者的能力被分成外在性能力和内在性能力两个方面.外在性能力主要包括沟通、协作、表达等与交流合作有关的技能；内在性能力则主要包括学习态度、批判性思维、自我控制等与自主学习有关的技能.在互联网+环境下，由于一方面学习者需要通过沟通和协作完成学习任务，另一方面学习任务中的大量工作是在泛在环境中完成的，这些技能的培养显得格外重要.因此基于新的教学环境与教学目标，如何开展教学实践活动，成为教育工作者迫切希望解决的问题.

在新的教学环境与教学目标的驱动下，新的教学模式也相继出现.一方面体现在以MOOC(大规模开放在线课程)，SPOC(小规模限制性在线课程)，MOOL(大规模开放在线实验)等基于在线课程的学习模式，在大数据技术的基础上，通过对学习数据的分析，实现对学生学习行为的预测，试图真正实现学习过程的个人化.另一方面，以翻转课堂为代表的混合型教学模式，通过结合线上课程和线下课程的优势，以小组互动学习的形式实现知识的内化，试图实现教育技术和教学理念的深度融合.从同济大学大学物理混合型教学的实践中看，混合型教学模式能够通过增长学生的有效学习时间提高学生的学习成绩[2].但在混合型教学模式下，学生的科学素养与学习能力是否得到有效的提升，还有待于进一步工作的支持.

2 混合型教学对教学设计的要求

从研究结果上看，将线上学习和课堂学习相结合的混合型教学能够在一定程度上提高学生的学习效果[3].相当多的教师都愿意尝试混合型教学的实践工作，但对这种教学模式的成效却抱怀疑的态度.出现这一情况的原因，可能是因为在混合型教学模式中，师生的角色发生了根本性的变化，学生需要通过合作探究有关的学习内容，自主性学习的比重增加.如何设计教学过程，激发学生的学习动力，引导学生的学习能力和科学素养，成为教师面临的新的任务，而大多数教师在这一方面还缺乏足够的经验.

图1 基于学习共同体的教学设计与学习过程

与传统教学不同，混合型教学的教学过程是以小组形式的学习共同体为基本单位的.学习共同体的学习过程是社交过程，认知过程和教学过程三者的综合[4]，这样的综合在教学设计上主要体现为：教学内容的设计，学习共同体的设计和学习氛围的设计(见图1)，对于教学内容的设计，教师应首先根据学生的实际情况和混合型教学的特点，确定线上课程的内容以及线下讨论的主题.对于线下讨论，需要依照循序渐进的原则，通过启发性问题引导学生经过自主性学习和探究性学习，学习并掌握教学要求中的重点和难点，培养学生批判性思维能力与创新能力，最终实现学习目标.对于学习共同体的设计，教师应基于对学生学习能力、沟通能力和知识背景的调查，对学生进行分组，以保证学习共同体能够实现有效地互动，提高学习效率.对于学习氛围的设计，教师应充分利用课堂反馈系统，及时了解学生的学习情况，并通过调整教学策略，帮助学生解决问题，同时运用包括虚拟现实和增强现实在内的各种教学辅助手段，激发学生的学习积极性和互动的积极性，形成支持型的学习环境.这样教学设计才能够真正实现各个教学有关元素的有机融合.

当然教学过程的实施还离不开信息技术的支持，教师的教学能力与知识储备以及学生信息技术的掌控能力，只有充分发挥各个环节的功能和作用，混合型教学才能够收到良好的效果.

3 混合型教学的实施过程与教学效果

自2013年来，我们在大学物理课程的教学中开展了混合型教学的教学改革试点工作.教学对象主要为来自生命科学学院与海洋学院的基地班以及电子信息学院的本科一年级学生，线上课程平台先后选定了智慧树和爱课程网作为线上教学平台，线下通过有针对性的课堂讨论帮助学生学习相关的重点和难点.

图2 学生课堂讨论的交互程度图

在学习共同体设计的过程中，考虑到大学物理课程的特殊性，首先对学生高中物理选修的情况作了调查并参照第一次期中考试成绩对学生进行分组，每个小组共4名同学，在分组的过程中，将不同成绩段的学生搭配，提高分组讨论的学习效率，一般小组成员中成绩较好的同学一名，中等成绩的两名，成绩较低的同学一名.小组成员独立完成线上的学习工作，课堂讨论时小组成员在一起讨论有关问题.讨论结束后，由教师挑选回答问题.学生在小组讨论中的活跃程度记入学生的平时成绩，对于特定的讨论，可以通过录音的方式了解学生的实际讨论情况，根据社会网络分析软件Ucinet6.0可以得到学生课堂的交互情况，如图2所示.从交互情况看，对于讨论课程，教师与各个小组之间都存在较多的交流，对于小组内部的交流，成绩较好的同学能够起到重要的作用.小组与小组之间也存在有效的交流，这样的交流有助于学生之间的相互学习.

在教学内容的设计中，根据教学要求，厘清每个教学单元的重点和难点，并围绕这些重点和难点，设计课堂讨论环节中的讨论题，并根据学生的学习情况确定讨论题.依照循序渐进的原则，逐渐提高问题的难度和复杂度，以符合学习过程的认知规律.例如在使用高斯定律进行电场计算的讨论课中，先讨论电荷均匀分布的电场分布；然后从特殊到一般，讨论球对称电荷分布情况下的电场分布；最后讨论电场球对称分布情况下的逆问题.通过提供不同的认知环境，强化学生对有关内容的理解.在讨论题中，适当加入一些实际案例，通过实践实现对所学知识的内化，同时提高学生的学习兴趣.在教学环节中，根据教学内容的难易程度，确定教学形式采取学生自学，课堂讨论还是教师主讲的形式.

在学习氛围的设计中，利用线上诊断性测试的数据以及基于手机的课堂反馈系统[5]了解学生的学习状态，教师根据反馈信息有针对性地进行讲解.建立课程QQ讨论群，及时解决学生学习过程中可能出现的问题.在教学环节中，增加学习实践项目，共同完成相关的小制作，小课题，这样一方面可以通过培养学生运用所学知识的能力与动手能力，进一步深化对所学内容的理解；另一方面通过小组协作，也可以丰富小组成员之间的互动，营造创新思维的友好环境.例如在学习了电磁学有关内容后，学生通过检索资料，制作了电磁炮，特斯拉线圈等装置，科学素养得到全面地提高.

图3给出混合型教学班和传统型教学班在2013—2014学年4次测试中的成绩比较，其中测试1和测试2对应于大学物理(上)的期中考试和期末考试，测试3和测试4对应于大学物理(下)的期中考试和期末考试.从考试成绩上看，混合型教学班的成绩相对于传统型教学有所提高，与其他混合型教学研究结果一致，符合我们的预期.

图3 同济大学大学物理SPOC教学班(混合型教学)教学效果

我们还针对SPOC教学班开展了有关混合型教学的问卷调查，从调查结果上看，学生总体对这种教学模式的反映良好.大部分学生(89%)认为通过这种教学模式，自主学习的能力得到了提高；泛在学习的学习模式有利于随时随地开展学习活动，提高学习效率；也有少数学生(11%)认为相对于课堂环境，网络学习环境中不容易集中精力学习，学习效果不如课堂学习.对于学习共同体为单位的学习方式，多数同学(72%)认为通过同学之间的交流和互动提高了交流和沟通的能力.

4 总结和讨论

我们根据混合型教学的特点与大学物理的教学要求开展了大学物理SPOC课程混合型教学的教学设计工作.教学设计工作主要体现在学习共同体的设计，教学内容的设计以及教学氛围的设计.从学习效果上看，学生对知识点的掌握有所提高，学生的自主学习能力得到提高，学生的交流与沟通能力也得到了加强.对于批判性思维与创新思维的培养效果，我们正进一步通过教学研究和评价来完成.

从我们的教学实践情况来看，丰富的教学资源有助于学生通过自主学习完成学习任务.由于学生的知识背景和学习能力有所不同，在学习过程中可能出现不同的问题，由于线上交互的异步性，问题的提出和问题的解决之间往往会有较长的时间滞后，不利于学生的学习活动的开展.如果教学平台能够提供更多学习资源，学生可以根据自身的情况选择学习内容，调整学习进程，这将有利于学习活动的开展.

作为基于学习共同体的学习模式，交互程度是学习效果的重要因素.相对于习惯于“大班上课，小班讨论”的西方留学生，中国学生课堂讨论的活跃程度明显偏低.害怕观点错误是许多中国学生不积极发言的原因.通过营造踊跃发言的课堂气氛，增强师生之间，学生之间的关系，有利于课堂互动的顺利进行，比如通过设定探究型的项目，可以增加学生之间沟通与合作，增强学生之间的关系，促进课堂互动.此外我们注意到通过录音设备等技术手段和形成性评价机制，也可以促进学生之间的交互.

总的来说，基于课堂氛围，小组构成以及课程内容设计的混合型教学，相对于传统模式，对课程顺利开展能起到积极促进的作用.当然混合型教育模式出现的时间还不长，还需要不断通过实践，总结，反思，调整，最终充分体现在线学习与线下讨论的优势，实现互联网技术和高校教育的深度融合.

[1] Stecher B M, Hamilton L S. Measuring hard-to-measure student competencies[M]. Santa Monica, CA: RAND Corporation, 2014.

[2] 张睿，王祖源，徐小凤.SPOC模式下混合型教学教学效果研究[J].大学物理，2016.已录用，待发表.

[3] Johnson L, Adams Becker S, Estrada V, et al. The NMC horizon report: 2015 higher education edition[M]. Austin，Texas：New Media Consortium, 2015.

[4] Garrison D R, Vaughan N D. Blended learning in higher education: Framework, principles, and guidelines[M]. San Francisco, CA: John Wiley & sons, 2008.

[5] 骆正新，陆雯绮，王祖源.基于WiFi-SMS的互动反馈系统的设计与应用[J].现代教育技术,2015(1):114-119.

■

THE REASEARCH ON INSTRUCTION DESIGN FOR BLENDED LEARNING IN INTERNET+ ENVIRONMENT

Zhang Rui Wang Zuyuan Xu Xiaofeng

(School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)

In this paper, based on the work of blended learning in University Physics，Tongji University, the factors that affect the results of blended learning under Internet+ environment are discussed. It is realized that classroom environment, learning community structure and teaching curriculum are important to blended learning instruction design. Based on these principles, we accomplished the instruction design for blended learning model in university physics class. The Exam results show that students’ grades are increased for blended learning model. The Survey results show most of the students agree with the blended learning model, their communication ability are enhanced due to the increase in interaction in the course.

internet+； blended learning; instruction design

2016-01-08；

2016-03-16

张睿， 男， 副教授，主要从事物理科研与教育工作, 研究方向为教育技术，物理教育.zr2002_7@163.com

张睿,王祖源,徐小凤. 互联网+环境下混合型教学的教学设计研究[J]. 物理与工程，2016，26(5)：18-21.