智慧教学影响学习效果实证研究的共同效应解析——基于37项实验和准实验的元分析

陈凯泉 刘宏 闫云龙，2

(1.中国海洋大学 教育系，山东 青岛 266100； 2.山东省青岛市第二中学，山东 青岛 266100)

引言

智慧教学的飞速发展源于教育技术理论研究人员对新型教学模式的设计开发，国内外中小学包括高校的教育实践者们同样觉察到了这种新型的教学模式对教育教学变革的重要意义，开始了积极的实践探索。智慧教学模式的效果如何、是否适应于所有的学科和学段、哪种知识类型更适于其发挥最大效果等问题已成为教育研究者和一线教师们迫切需要解答的问题。针对这一现实问题，本研究采用元分析方法，对有关智慧教学的实证研究进行系统定量分析，客观揭示智慧教学与学习效果间的关系，并进一步探究智慧教学对不同学科、学段以及不同知识类型的学习影响，期望对后期智慧教学模式的推行提供参考与借鉴。

一、关于智慧教学对学习效果影响的两种观点

关于智慧教学与学习效果之间的关系，目前的研究大致存在以下两种结论：（1）智慧教学能够促进学习效果显著提升；（2）智慧教学不能提升学习效果。

（一）智慧教学能促进学习效果显著提升

不少研究者认为智慧教学对学习效果有显著的积极影响。饶冬梅从高一年级中选择了两个班级人数相等的平行班开展智慧教学模式的实验研究，以此研究生物教学中智慧教学模式的有效性。在实验结束后，对照班的成绩显著低于使用了智慧教学模式的实验班[1]。国内也有学者选择在体育课上探究智慧教学的有效性，教学内容选择的是武术操，实验班借助机器人开展智慧教学实践，该实验中传统教学班的得分显著要低于实验班[2]。另外也有学者探究智慧教学模式对英语教学的影响，实验显示出应用智慧教学模式能够提升学生的英语成绩，也较大程度提升了学习者的英语学习动机[3]。

（二）智慧教学不能显著提升学习效果

还有一部分研究者发现智慧教学对学习效果没有显著的影响。王璜以九年级学生为研究对象，以九年级物理中“电与磁”和“信息的传递”为教学内容开展了一个半月的智慧教学实验，对照组和实验组人数都在60人左右，实验结束后两组学生在学习投入度、学习动机等方面并没有产生显著的差异。实验组相比于对照组的成绩确有提高，但并没有表现出显著的差异[4]。陕西师范大学的张文兰等学者从小学三年级中选择了两个班开展数学教学准实验，一个班应用智慧教学模式，另一个班采用传统教学模式，该实验历时超过三个月，两个班的成绩相比较并没有产生显著的差别[5]。

从以上研究可以看出，在智慧教学对学习效果影响的显著性上存在较大争议，近些年有关智慧教学影响学习效果的实证研究正在增多，如果把这些实证研究做更为全面和系统的分析，则有望对智慧教学效果形成更为细致、全面的判断。基于此，本文通过选择国内外主要是最近五年内37项有关智慧教学效果的实证研究，应用元分析方法综合探究智慧教学与学习效果间的关系，以期呈现智慧教学在不同学科、学段以及知识类型等方面影响的差异性。

二、研究设计与方法

鉴于当前智慧教学模式究竟在多大程度上或者是否影响学习效果上存在较大的争议，本文采用元分析工具Comprehensive Meta Analysis 2.0（CMA2.0）软件，对智慧教学实证研究做出全面分析，由此形成一个综合性评估。

（一）文献检索与筛选

目前，有关智慧教学模式的定量研究文献并不多，为获取更加丰富的样本，保证研究的质量，本文选取中外数据库开展文献检索，文献类型涵盖学术期刊论文、硕博学位论文、学术会议论文等。中文文献以“智慧教学”“智慧课堂教学模式”或“智慧教育”为主题词在中国知网全文数据库进行检索，外文文献通过Web of Science、Elsevier Science Direct、Springer Link、ERIC、IEEE进行检索，主题词设置为“smart classroom”“smart pedagogy”“wisdom teaching ”“smart education”“smarter classroom”。第一轮检索之后，为获取更多的文献资源，采用回溯搜索，对检索到的文献实施第二轮拓展性检索。

搜集到文献之后，对这些文献按照以下标准进行筛选：（1）研究主题为智慧教学，且必须给出学生学习效果的指标；（2）研究方法必须为实证研究；（3）单组实验研究要包括前后测，文献要作智慧课堂教学模式和传统教学模式对学习效果影响的对比，所以要有实验组和对照组；（4）要能够依据文献所提供的数据计算出效应值。经过筛选后，符合标准的中外文献共37篇（其中英文文献11篇）,将其作为本研究的样本文献。文献的分布详情如下：

从发表时间来看，2015年以后发表成果29项，占到了近80%，其中2019年发表的成果有12项，占近三分之一。从所属学段来看，小学学段的成果13项，总量最大，占35.1%；高中学段的成果10项，占27%；大学学段的成果9项，占24.3%；初中学段的成果5项，占13.5%。从学科分布来看，在英语和数学学科开展的实证研究各有10项，总计占比达54%，信息、编程及计算机类学科占比18.9%，其余实证研究成果是有关文史、科学、艺术等学科。

（二）文献编码

对样本文献的特征值进行编码是统计和计算效应值的前提。本研究的文献编码涵盖作者、发表年份、样本量、学段、学科、知识类型，其中学段按照初等（小学）、中等（高中和中职）和高等（高职、大学）教育阶段划分。学科涉及语文、数学、英语、物理、地理、计算机，不在以上学科之列的其他课程归为其他类别。知识类型则分为理论类和实践类，理论类课程偏向于学生对概念、规则、原理的习得，实践类课程重视学生对操作技能的掌握。

（三）效应值计算

效应值主要用于表征实验效应的强度以及实验中自变量与因变量的关联强度。效应值大小是表示两组（通常是实验组和对照组）均数差异的标准化度量，典型代表是 Cohen’sd[6]。Glass’、Hedges’sg在样本容量较小的情况下，Cohen’sd会严重高估效应值。因本研究样本量规模适中，所以采用Hedges’sg来衡量实验效应强度，应用Comprehensive Meta Analysis2.0（CMA2.0）软件来计算效应值。

三、数据分析与讨论

（一）发表偏倚和同质性检验

所谓发表偏倚是元分析中常见的一种系统误差，为保证元分析的科学性，本研究选用定性的漏斗图、定量的Begg’s检验以及失安全系数来综合检测报告偏倚。本研究的发表偏倚漏斗图显示，大部分研究效应值处于平均效益值两侧，且坐落在中上方区域，因此可以判断发表偏倚的发生概率很小。接下来，Begg’s的检验结果为t=0.31152，p＜0.05，但经安全系数分析，得到失安全系数值为3877，远大于“N×5+10”，由此判定发表偏倚虽然一定程度上存在但仍然是安全的。所以漏斗图分析、定量的Begg’s检验以及失安全系数值这三项都表明本研究中未发生显著的发表偏倚。元分析统计原理要求当I2 ＞60%时需采用随机效应模型，本研究样本的异质性检验结果为I2=83.528，说明样本间存在较大的异质性，因此我们选用随机效应模型。

（二）智慧教学对学习效果的整体影响

智慧教学对学习效果的合并效应值SMD=0.763（且p＜0.001），是一个正值，说明有正向、积极作用。根据Cohen提出的效应值标准，当SMD≤0.2时，影响效果较小；当SMD≥0.5时，为中等程度的影响；当SMD≥0.8时，影响效果显著[7]。本研究中的共同效应值为0.763，属于中等偏上程度的积极影响。由此可见，整体而言智慧教学能较好地提升学习效果。

（三）智慧教学在不同学段中的应用效果

本研究将学段按照初等、中等和高等三个阶段进行划分，各组合并效应值如表1所示。初等阶段的合并效应值为0.422，中等阶段的合并效应值为0.789，高等阶段的合并效应值为1.167，且三组的p值均小于0.001，达到统计意义上的显著水平。中等教育阶段的合并效应值在0.5～0.8之间，说明智慧教学对中等教育阶段的学习效果有中等程度的促进作用。在高等教育阶段的合并效应值大于1，说明高等教育阶段的学习效果受智慧教学的积极影响更为显著。而在初等教育阶段的合并效应值小于0.5，说明智慧教学对初等教育阶段的学习效果有中等偏下水平的促进作用。究其原因，相较于中等阶段的学生和高等阶段的学生来说，初等阶段的学生的自主学习能力较弱，智慧教学中的即时反馈和适应性教学内容推送等并不能促使初等阶段的学生获得预期的学习效果。

表1 智慧教学在不同学段中的应用效果

（四）智慧教学对不同学科的影响

不少学科都在尝试利用智慧教学提升学习效果，数学、英语学科中的研究和应用相对较多。如表2所示，具体到各学科来看，英语的合并效应值为1.014，计算机的是0.844，合并效益值都大于0.5，且p值均小于0.001，说明智慧教学对英语和计算机学科的学习效果有显著的正向促进作用。地理的合并效应值为0.602，且在p＜0.001水平下显著。其他如语文、物理等学科可能受到研究样本量的限制，其影响有待进一步探究。值得注意的是，音乐、生物等学科在应用智慧教学后也取得了较好的学习效果。整体来看，不同学科中智慧教学在影响学习效果方面表现出较大的区别。

表2 智慧教学对不同学科的影响

（五）智慧教学对不同知识类型学习的影响

本研究还分析了智慧教学对学生学习效果的影响在不同知识类型上的差异性，表3呈现了统计所得的合并效应值。理论类知识的合并效应值为0.723，实践类知识的合并效应值为0.864，且两者均在p值小于0.001的水平下显著，说明不论是理论类知识还是实践类知识，智慧教学对学习效果都有显著的正向促进作用。具体来看，智慧教学对实践类知识的学习效果影响更大，对理论类知识的影响略小一些。传统的教学模式将课堂重心放在理论知识或操作步骤的讲解与重复上，留给学生动手实践的机会较少，而在智慧教学模式下，学生拥有更多的操作实践机会，对于深化学生的自主学习更有意义。

表3 智慧教学对不同知识类型学习的影响

四、总结及启示

综合上述分析可以看出，智慧教学对学生学习效果的整体影响的共同效应值为0.763，位于0.5～0.8之间，是一个中等偏上水平的值，本研究所搜集的研究样本能够支撑智慧教学能显著地提升学习效果这一结论。但对智慧教学的设计与实施，需全面考虑到学段、学科及知识类型等方面对学习绩效的影响。

从学段水平来看，智慧教学对不同学段都有积极的作用效果，对高等教育阶段学生的学习效果影响尤为显著。这也显示出在应用智慧教学的过程中必须高度关注学生是否能自主开展学习。相比于高中生、大学生，初中生及小学生自控能力较弱，由于小学生的自我管理能力较差，维持学习动机较为困难，在采用智慧教学模式时一定要推送更多趣味性学习资源，所设置的自主学习活动不妨引入游戏中如角色扮演和徽章鼓励等设计，以保证自主学习的有效展开。

从学科角度来看，不同学科中智慧教学在影响学习效果方面表现出较大的区别。为促进英语、计算机、地理等学科的学习创造了更为有利的条件。但若深入分析就不难发现，这些学科长期以来有借助信息技术开发学习资源的传统，对于数学、物理、化学和文史类等学科需要深入借助各类学科工具、认知工具甚至模拟仿真工具开展智慧教学，这些学科亦有望借助智慧教学显著提升学习效果。

从知识类型来看，对于不同知识类型的课程，智慧教学的影响效果均具有正向、促进作用，但是对实践类知识学习效果的提升更为显著。智慧教学为学生有意义学习过程的发生提供了智能化、个性化、多元化的空间与环境，使自主探索、主动建构更易发生。

通过对已经发表的实证研究开展元分析可以看出，整体而言，智慧教学模式的确能够带来学习效果较为显著的提升，对各学科的效用还有深入挖掘的广大空间。但相对于数量丰富的理论研究，当下关于智慧教学的实证研究所占比例相对较少，尤其在智慧教学模式探索及常态化应用方面还有很大的提升空间。智慧教学对不同教育阶段、不同学科、不同知识类型的学习效果的影响存在差异，任何区域、机构和学校都无法要求所有教师、所有学科采用整齐划一的智慧教学模式。前期在线教学和智慧教学的实证研究一定程度上助推了信息化教学的普及，后续随着自动化语音分析、作文的智能性评阅、对学情的精准分析等功能越来越多地嵌入到教学平台当中，智慧教学的学科应用范围有望进一步扩大，对学习效果的提升作用可能会进一步显现。