基于ARCS动机模型的工科课堂教学视频分析——以《信号与系统：模拟与数字信号处理》为例* 1

谢晓春，甘家中，喻玲娟，卢震辉

(1.赣南师范学院 物理与电子信息学院；2.江西理工大学 信息工程学院， 江西 赣州　341000)



基于ARCS动机模型的工科课堂教学视频分析
——以《信号与系统：模拟与数字信号处理》为例* 1

谢晓春1，甘家中1，喻玲娟2，卢震辉1

(1.赣南师范学院 物理与电子信息学院；2.江西理工大学 信息工程学院， 江西 赣州341000)

摘要：麻省理工学院公开课《信号与系统：模拟与数字信号处理》以其优秀的授课品质受到广泛好评.本文利用视频分析方法，从学习动机角度对该课程进行个案研究.研究结果表明，该课程大量使用了符合ARCS 动机模型的教学策略，注重学习动机激发与维持.通过对该课程的教学特点及其采用的主要策略进行总结，可作为相关课程课堂教学的参考，促进课堂教学质量的提高.

关键词：课堂教学；ARCS动机模型；教学视频分析

“信号与系统”是电子信息与电气类专业本科生的一门重要的专业基础课程，在专业课程学习中起着承上启下的作用，同时也是该专业学生进入研究生阶段学习中许多课程的重要基础.该课程教学质量的好坏将直接影响学生对信号和系统等重要概念的掌握和理解以及分析和解决相关问题的能力，并关系到后续课程的学习效果.因此，有效地提高这门课的教学质量，对提高电子信息与电气类专业教学质量和学生专业素质有着重要的意义.近年来网络公开课的蓬勃发展提供了许多国内外的优秀教学视频，这些教学视频不论从课程选题、授课内容，还是从讲授方式、教学氛围等方面来看，都具有较高的品质.学习优秀教学视频的优秀授课品质，特别是在讲授方式，即如何教方面，对于吸引学生听课，提高课程的教学质量有重要的意义.

本文就“信号与系统”课程教学，选取了网易公开课提供的麻省理工学院公开课《信号与系统：模拟与数字信号处理》[1]进行个案研究，从学习动机激发和维持角度分析该课程受到广泛好评的原因，以及教师所采用的具体教学策略，希望能够作为相关课程课堂教学的参考，促进课堂教学质量的提高.

1研究目的

2012年网易公开课发布了麻省理工学院公开课《信号与系统：模拟与数字信号处理》的中文字幕版视频[1]，尽管该课程视频录制于1987年，但发布不久就在网络上受到广泛关注和好评.课程授课教师Alan V. Oppenheim教授是世界知名数字信号处理技术专家，也是经典教材《信号与系统》的作者，这是该视频受关注的重要原因之一.同时，Oppenheim教授基于自身扎实的理论基础知识，结合信号处理的实际研究经验和科研成果深入浅出的讲解了该课程，并且引用了大量的有趣的实验和例子，使得这门课程受到高度好评.本文尝试通过对《信号与系统》课堂教学视频分析，从学习动机角度解释这门课程受欢迎的原因，并归纳教师为激发和维持学生的学习动机所采用的教学策略.通过本文的研究，希望达到以下两个目标：

1.1从学习动机角度分析《信号与系统》课程是受到好评的原因

《信号与系统》课程的成功有多方面的原因，而其优秀的授课品质最为基础.《信号与系统》课程的广受好评从某种角度上说明教师在教学中重视对学生学习动机的激发和维持.本文以ARCS动机模型为基础，对《信号与系统》课程的教学视频进行编码和分析，揭示其在学习动机激发和维持方面的特征.

1.2归纳课程教师在学习动机激发和维持方面的具体教学策略

如今，大学生学习动机普遍不足，课堂教学质量引起很多人的担忧.“如何充分调动学生的积极性和主动性”也是课程建设中亟待解决的一个重要问题.本文在教学视频分析基础上，归纳《信号与系统》课程教师激发和维持学生课堂学习动机的具体策略，为工科专业教师的课堂教学提供有实用价值的策略参考和借鉴.

2基于 ARCS 动机模型的课堂教学视频分析

课堂教学视频利用多媒体技术将教学过程中的现场情境完整地记录下来，能够将复杂的教学过程完整清晰地再现，为教学分析者的后续研究提供良好的素材[2].教学视频分析不仅能够通过创设真实的课堂教学情境，促进教师的认知加工，还能够通过声音、图像等多种媒体元素的整合将专家所拥有的教学经验等隐性知识显性化，使之更加具体直观，更有利于教师学习和吸收[3].教学视频分析的强大作用使它在教师职业能力提升中成为连接理论与实践的有效工具，为教师提高课堂教学质量提供了建设性工具.

对教学视频进行分析，其目标是实现对教学过程进行编码、统计、分析和数据挖掘等操作，以发现其中所包含的教学行为之间的关系和普遍原则，并将结果进行可视化[4].教学视频分析一般包括如下四个过程：教学视频的预处理、课堂教学信息编码、对形成的编码进行统计分析、数据挖掘等和对结论的可视化与理解.其中，设计课堂教学信息编码系统是进行视频分析的基础.为了研究《信号与系统》课程在学习动机激发和维持方面的特征，本文将ARCS动机模型作为视频分析的编码方案.

美国佛罗里达大学的心理学教授约翰·M·凯勒(John M Keller)凯勒教授认为，影响学生学习动机有四个主要因素，即“注意”(Attention)、“关联”(Relevance)、“信心”(Confidence)和“满足”(Satisfaction)四个方面[5].“注意”指的是教学应引起并维持学生的好奇与注意，“关联”是指要将教学与学生的重要需求和动机相结合，信心指的是教学应该发展学生对成功的自信，使其对学习效果产生积极的期望，“满足”指的是教学应该组织强化，将学习成绩置于学生的控制之下，使其从学习中获得满足.基于以上理论，凯勒教授于1987 年提出的一个关于如何激发与维持学生学习动机的模型，即ARCS 模型.ARCS模型将动机作为学习的核心因素，强调适当的动机是一个人能够高效率地学习或工作的前提，关注如何通过教学设计来调动学生的学习动机.该模型指出，为了激发学生的学习动机，首先需要引起学生对一项学习任务的注意和兴趣；其次，使学生理解完成这项学习任务与自己密切相关；再次，要使学生觉得自己有能力完成这项学习任务，从而产生自信；最后让学生产生完成学习任务后的满足感. 利用ARCS 模型来激发学生学习动机，教师需要在教学中围绕学生的注意、关联、信心和满足这四个方面来设计教学，以激发学生在课堂教学中的学习动机.本文参考凯勒提出的三级结构模型[6]设计了视频分析编码方案，该方案由4个一级策略组成，并细化为13个二级策略和50个三级策略.

3教学视频分析过程及结果

麻省理工学院公开课《信号与系统：模拟与数字信号处理简介》教学视频共有26讲，每讲时长40-60 min.本文选择其中的第9讲(傅里叶变换性质)为样本，根据课堂视频分析的基本步骤，对该视频进行观察记录和编码，如表1所示.

首先对课程视频进行观察和记录，即在字幕文件的帮助下根据内容将时长为49 min的视频分割为77个片段.然后反复观察教学视频片段，客观地将教学过程和动作简要记录下来(如表1的第3列和第4列).完成记录后，对教学过程和动作进行分析，并按ARCS 第三级策略进行编码(如表1的第5列).通过对编码数据进行统计分析，可以分析出课程教师有如下的ARCS 策略使用特征.

从一级策略来看，使用最多的是 A 类(注意)策略，使用了51次.从二级策略来看，所有二级策略都有被使用，其中A3(变化)、A2(具体化)、C1(学习要求)、R1(经验)被使用相对较多.从三级策略来看， A33(改变教学媒介)和A22(对每一个重要的概念或原则作举例说明)被使用的次数显著多于其他策略.概括而言，《信号与系统》课程教师充分地使用了ARCS 动机策略，在教学中十分注重激发和维持学生的课堂学习动机，能够“把抽象的数学理论形象化、工程化”.

表2　动机策略编码统计表

通过对教学视频的分析，《信号与系统》课程教师的教学总体特征可以概括为如下四点：

虽然 ARCS 动机模型对教师教学已具有很强的指导性，但对一线普通教师来说，其可操作性和实用性仍显不足.本文利用编码数据并结合对应视频片段，采用定性观察法对教师教学策略做进一步的分析，归纳出信号与系统课程教师所采用的学习动机激发与维持的具体策略.通过将所有二级策略编码相同的记录集中到一起，在观看对应教学视频片段的基础上，将教师使用的各个二级策略归纳为更具操作性和实用性的具体策略.依照这种方法，信号与系统课教师在该讲课中使用最多的A2、A3、R1、C1策略被具体化为如下的19 条：

A2具体化策略：

A21将重要的对象、观念系统或关系以直观的形式呈现给学生：

●使用比喻使抽象的概念形象化

●通过在黑板上画图解释抽象概念或过程

●用形象化、生活化的事例类比抽象概念或原则

●使用多媒体技术进行形象化展示

A22对每一个重要的概念或原则作举例说明：

●列举一个原则或概念的多种具体表现形式

●使用可以体现抽象概念的实例

A23使用与教学内容相关的轶事、个案研究、传记等：

●介绍学科发展的历史

●介绍学科中的著名学者

A3变化策略：

A31变化声调，使用各种身体语言：

●讲解过程中适当地来回走动

●配合教学内容的手势

A32变化教育形式：

●讲解过程中插入现场实验演示

A33 变化教育媒体：

●通过胶片投影展示配合讲解

●利用黑板推导计算配合讲解

●面向学生口头讲解

R1经验策略：

●课堂开始时，回顾前面的教学内容

●在教授新知识的过程中强调有相关性的已学知识

●与生活学习经验相联系的内容与例子

●结合同学们已知的经验与知识

C1学习要求

●明确下一阶段的学习内容

4总结与启示

本文通过视频分析方法，从学习动机角度对《信号与系统》课程视频进行个案研究，对其教学进行了深度剖析，对其优秀的授课品质进行了验证.在授课中，教师使用了大量符合ARCS 动机模型的教学策略，有效激发和维持了学生课堂学习的动机，是其受欢迎的重要原因.总体来看，鉴于课堂教学的特点，A 类(即注意)策略是教师采用最多的教学策略，R 类(即关联)策略、C 类(即信心)和S 类(即满足)策略在课堂内也有不少的应用.进一步来看，具体化表征、利用变化、联系已有经验、明确学习要求等是该课教师教学的重要特点，也是其优秀授课品质的主要体现.

《信号与系统》课程教师的教学特点和具体策略为我国工科专业教师的课堂教学提供了很好的参考.比如，应该注重运用形象化策略，使抽象的“高深学问”更容易被学习者理解和接受；注重使用具体例子避免学习内容过于理论化和抽象化；在教学形式上要多样性并且富于变化，避免过于单一和呆板.

众所周知，工科专业课程比较枯燥而且理论性和逻辑性很强，趣味性相对偏少.大部分学生学习的积极性会随着学习的深入而有所下降，产生学习倦怠情绪，所以应该重视对学生学习动机的激发和维持.学习动机的激发和维持是一项复杂而细微的活动，体现在教学中的点点滴滴，教师应在不断学习他人和自我锻炼中逐渐提升自己的技能.

参考文献：

[1]Alan V. Oppenheim. 麻省理工学院公开课:信号与系统：模拟与数字信号处理简介[EB/OL].,工作2012.

[2]高佩红.课堂教学视频分析的方法研究[D].长沙:湖南师范大学,2011:28-53.

[3]秦丹,阴瑞华.基于教学视频案例的教师专业发展实践[J].现代远程教育研究,2013,(4):101-106.

[4]梅星星.基于切片技术的课堂教学视频评价系统的分析与设计[D].上海:上海师范大学,2014:13-22.

[5]赵立影.基于动机理论的教学设计策略研究[D].广州:华南师范大学,2004:11-23.

[6]Keller J M. Development and Use of the ARCS Model of Motivational Design[J].Journal of Instructional Development,1987,(10):2-10.

* 收稿日期：2016-02-06

DOI：10.13698/j.cnki.cn36-1037/c.2016.03.024

基金项目：江西省高等学校教学改革研究课题(JXJG-13-14-22)；江西理工大学教改课题(XJG-2014-10)

作者简介：谢晓春(1975-)，男，江西赣州人，赣南师范学院物理与电子信息学院副教授，研究方向：信号与信息处理．

中图分类号：TP393.09

文献标志码：A

文章编号：1004-8332(2016)03-0098-04

Teaching Video Analysis of Engineering Courses Based on the ARCS Motivation Model——Taking "Signals and Systems : an Introduction to Analog and Digital Signal Processing" as an Example

XIE Xiaochun1, GAN Jiazhong1, YU Lingjuan2, LU Zhenhui1

(1.SchoolofPhysicsandElectronicInformation,GannanNormalUniversity;2.SchoolofInformationEngineering,JiangxiUniversityofSciecneandTechnology,Ganzhou341000,China)

Abstract:The Massachusetts Institute of Technology's open class "Signals and systems: an introduction to analog and digital signal processing " is widely praised for its excellent teaching quality. A video analysis method is used to analyze the course from the perspective of learning motivation. The results indicated that applying a lot of motivation strategies in accordance with the ARCS model, paying attention to stimulate and maintain students' learning motivation are main reasons why the course is highly praised. The instructional characteristics of and the concrete strategies used in the course are summarized, which could be a reference to the improvement of the quality of engineering course teaching.

Key words:class teaching; video analysis of teaching; ARCS motivation model

·教学理论研究·

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/36.1037.C.20160510.1227.052.html