疫情期间线上教学对混合式一流课程建设的启示——基于对学生学习体验数据的分析

车骁骑，黄安平，金 硕，陈子瑜，叶展鸿

(北京航空航天大学 物理学院，北京 102206)

突如其来的新冠肺炎疫情，催生了在线教学的全面实施．北航物理学院迅速调研在线授课平台，制定课程在线授课方案，持续监督教学质量及学生学习效果，不断优化课程授课方案，确保线上、线下教学实质等效.

线上教学的开展保障了“停课不停教、停课不停学”的实现，同时也改变了传统的教、学、考、管等教学形态，是对一流课程建设的全面探索．它催生了教学内容与方法的创新，增加了学生学习与教师备课的挑战度，提升了人才培养目标的高阶性．线上教学期间，现代信息技术与教学得以深度融合，教师着力加强教学设计，教学方法更突出师生、生生的互动，课程内容设计更注重广度和深度，考评方式更注重论文式、答辩式等非标准化过程性评价.学生在教师引导下进行探究式、项目式学习，对学习的投入大幅增加，整个教与学环节实现了以教师为主导，学生为主体，由“教”为中心向以“学”为中心转变．这场大规模的在线教学实践，成为深入探索线上线下混合式教学的有效途径，学生的反馈则为未来一流课程建设提供了重要的参考依据.

1 线上教学实施的总结

开展在线教学期间，师生互动与信息对称成为制约线上教学质量的两大主要因素．针对这一特点，除了加强教学管理部门与学生管理部门的联动，学院还采取了固定交互平台+灵活交互平台相结合的方式，增加师生互动、加强信息对称性．“固定交互”使用学校课程中心平台，而“灵活交互”则由任课教师设计，如教学班微信群(qq群)、学校云盘等平台．固定交互平台，主要呈现教与学的前期准备工作，教师将任课教师及助教联系方式、班级联络群二维码、课程简介及大纲、课程相关教学资料(如课件、推荐教材等)、作业布置、考试方式等发布在课程中心平台，保障学生对课程基本信息的获取．具体开展课堂教学活动则主要依托灵活交互平台，每门课程单独建立师生熟悉操作、方便交流的微信群(qq群)．课堂签到(问卷或接龙)、小测验(问卷)、简单的师生互动讨论等都在此进行.

具体教学开展方式包括在线直播、录播教学、MOOC学习平台等，考虑到教师的投入、教学环节组织的稳定性与安全性、学生的接纳程度等因素，物理学院开设的9门核心专业课(理论课)均选择了录播教学为主，辅以学习资料发送及MOOC学习平台的推荐．录播教学是指教师在课前将录制好的视频发布到学习平台供学生观看，然后按排课时间组织教学活动，包括组织学生集体观看教学录像、教学难点讲授、分组讨论、小测试、习题讲解等．这种教学活动的设计符合远程教学的三种交互模式，即学生与教师交互、学生与学生交互及学生与内容交互[1]．教学录像的形式丰富多样，可以通过视频平台录像，同步上传到该视频教学平台(如腾讯课堂)，也可以采用PPT自带的“录制幻灯片演示”功能进行录音．前者包含“PPT等教学资料+教师画面+声音”，适合掌握一定现代信息化教育技术的教师使用；后者包括“PPT+声音”，操作简单，普适性强．此外，由于线上交互平台的便捷性，教师将科技前沿成果与教学内容相结合分享到线上平台供学生自主学习，提升了教学内容的新颖性和挑战度.

线上教学使得师生由原本线下教学的“零距离、强关系”变为“远距离、弱关系”[2]，为了应对这种弱联系的状态，教师需要结合教学目标及学生的学习情况，更加精心地设计各项教学环节与课程活动，同时要预留一定时间应对线上教学中可能出现的突发情况．已有研究证明同传统教学方法相比，有交互活动的教学方式会让学生取得更好的成就，尤其是测试与物理概念的理解[3,4]．而在进行教学设计时，教师可以根据投入成本、学习内容、学习对象、实施的方便程度和课堂时间限制等因素，合理设计交互类型及各类交互环节的时间分配，弥补线上教学弱联系的状态，保证教学活动有序开展，同时达成良好的教学效果.

物理学是以实验实践为基础，探索自然界规律的学科．为了保障线上物理教学的探索性与互动性，物理专业核心课程对课前、课中及课后师生的教与学任务进行了调整，在预习内容中引入实践应用的问题，引导学生进行项目式学习，同时完善评价方式，具体如下表1所示.

表1 录播教学课前、课中、课后师生需完成的任务

可以看出，线上教学具有以下特点：首先，课堂主要教学任务(形式)由教师主讲变成了师生、生生互动．线上教学师生间弱联系的状态会导致学生学习体验感不深刻；因此教师有意增加师生、生生间的交互以保证较好的教学效果及学生学习质量．其次，教与学任务开展的时间由课堂延展到课前、课中、课后全周期．这种延展随着交互活动的增加应运而生，提高了学生学习与教师进行教学设计的挑战度．课前，学生与教学内容进行充分的交互，为课中大量的师生、生生间交互提供更多高效率、高质量的认知和心理储备．第三，对学生学习评价制度的改变．多门专业核心课提高了过程性评价的占比,丰富了论文式、报告答辩式等过程性评价办法.

2 全周期跟踪学生学习效果及学习体验的调查结果

线上教学对教师是全新的尝试，全面线上学习专业课程对学生也是全新的经历．为了保障教学质量及学生学习效果，学院教学管理人员定期通过访谈及问卷方式搜集学生意见，反馈给教师，针对性优化课程授课方案，同时根据学生反馈的数据总结出学生对线上学习体验共性的特点.

2.1 对学生线上学习体验进行问卷调查的结果

教学管理人员通过“问卷星”分别在开课1周、1个月、2个月及期末对学生进行了4次问卷调查，分别回收有效问卷134、148、144与135份，题项包括“对线上与线下学习模式的评价”“线上线下学习模式学生与老师的互动频度”“线上线下两种学习方式的学习压力”“线上学习存在的困难”等.

2.1.1 线上与线下两种学习模式的评价对比

该题项设计为5分量表，最低评价为1分，最高评价为5分．4个时间点的问卷统计结果均显示学生对线下学习模式的评价高于线上学习模式．分别对4次问卷数据中两种学习模式得分进行配对T检验，结果表明所有时间点两种学习模式的得分均存在显著差异，各时间点两种学习模式得分均值见表2.

表2 4个时间点线上线下学习模式得分均值

2.1.2 线上与线下两种学习模式师生互动频度的对比

对4次调研的数据做卡方检验，结果表明在进行线上学习的1个完整学期里，学生在4个时间点对哪种学习模式下师生互动频度更高的感受是存在显著差异的(见图1)．总体而言，认为线上学习师生互动频度更高的学生占比最高，认为二者几乎一致的次之，认为线下互动频度更高的学生最少．比较不同时间点的这种学习体验可以看出，线上学习初始阶段，大部分学生认为线上学习师生互动频度更高，之后持这种观点的学生数量便呈下降态势；与之相反，认为线下学习互动频度更高的学生占比随学习时间的推移而逐渐升高．具体来看，线上学习1周后，学生明显感觉到与线下学习相比，线上学习师生互动得更频繁，30%的学生认为两种模式师生互动频度几乎一样，仅有19%的学生认为线下模式互动频度更高.线上学习1个月后，认为线下模式互动频度更高的学生比例依然最低(仅占24%)，选择另外两项的学生比例几乎相等(约38%).线上学习2个月与期末的情况类似，认为线上学习互动频度更高的学生最多，选择其他两个选项的学生比例接近.

图1 4个时间点线上与线下模式师生互动频度比较

统计结果呈现这种特点的原因是：学期初，线上教学采用的互动平台对于师生而言均较为新颖，教师也设计了较多的互动环节，如经常在微信群里组织学生讨论等；在线上教学1个月时，原本在微信群进行的一对多的讨论方式已经不适合进行学习内容的深度讨论，此时认为线上师生互动更多的学生比例呈下降态势；随着学习的持续深入，大部分老师通过在线会议平台(腾讯会议、Zoom等)单独开设讨论课，使得2个月时投票给线上学习模式更高的学生比例又有所升高；而在期末前，学生“怀念”线下模式的考前答疑环节，使得选择线下模式互动更多的学生有所升高．学生访谈结果部分也将印证上述分析.

2.1.3 线上与线下两种学习模式学习压力的对比

4次调研数据的卡方检验结果显示学生在4个时间点对两种学习模式学习压力的感受存在显著差异(见图2)．在前半学期(第一周、第一个月)选择两种模式学习压力“一样大”的学生最多，“线上学习压力大”次之；期中之后出现了较大变化，约50%的学生认为“线上学习压力大”，两种模式学习压力“一样大”次之；而认为“线下学习压力大”的学生一直占比最低，不超过17%．这部分数据的分析将在访谈结果部分详细探讨.

图2 4个时间点线上与线下模式学习压力比较

2.1.4 线上学习存在的困难

学生在4个时间点反馈的“线上学习存在的困难”统计结果见图3，题项的设计源于开学初对个别学生的访谈结果及学院教学管理人员的假设．统计结果可以看出，影响学生线上自主学习的首要因素是“家里环境缺乏学习气氛”，排在第二、三位的因素分别是“网上学习易受其他网络资源干扰”与“同学间讨论问题不方便”，这个调研结果和沈宏兴等人的结果基本一致[5]．其中，“同学间讨论问题不方便”的情况符合胡萃等人的研究结果，即在组织相同生生交互活动的条件下，线上的生生交互数量要低于线下[6]．而从时间线看，总体而言，选择这三项因素的学生比例均随着学习时间的推移而升高，期末的数据最高．不难分析，随着学习内容的深入及难度的增加，特别面临期末考试的压力，学生自然会觉得线上学习带来的各种不便越发明显．有趣的是，“平台使用有技术困难”的选择人数随着学习时间的推移先下降再升高，后面再次升高应该是期末考试需使用新的软件平台及硬件设备(如摄像头)导致的．可见，即便是对新兴技术比较熟悉且学习力较强的年轻一代而言，频繁增加线上学习(考试)平台的使用也会带来认知负担与学习压力．总之，线上学习困难随时间的变化趋势也进一步印证了第3部分线上学习压力随时间变化的情况.

图3 线上学习存在的困难

2.2 对学生线上学习体验进行访谈的结果

在访谈环节，从大二、大三、大四年级选取了20名学生作为访谈对象，学习成绩优秀、中等、偏差的学生各占1/3．除了请学生谈谈整个学期线上学习的感受和印象深刻的教学元素，也特别针对上述调研数据设计了访谈题目.

2.2.1 返校后希望的教学模式

所有接受访谈的学生都希望返校后，授课采用线上线下混合式教学模式，发挥两种模式各自的优势，提升学习效果．传统的线下教学更便于一对一师生互动及生生互动，学生有较强的参与感，讲授较难的内容(如复杂公式的推导)适合采取这种模式．线上教学则便于收集整理教学资源，可以反复观看录播教学视频，学习的时间空间比较灵活.此外，线上教学开展的项目式学习能激发学习动力、养成物理思维，介绍学术前沿等学习资料则有助于深入理解学科知识的应用，对未来从事科学研究有启发意义.

2.2.2 线上教学平台的选用

访谈者进一步向学生了解是否需要统一线上平台，以及希望平台能够提供的功能．几乎所有学生都表示希望采用统一的教学平台，并要保证服务器容量，以实现全校师生的大流量访问；平台能集上课、讨论、资料共享、作业提交、考试等功能为一体，满足全方位的教学开展．学生对线上提交作业、助教批改/反馈作业这种方式尤其认可，他们认为线上方式大大方便了助教在作业上写评语，因此能得到更具体的反馈.同时也方便学生及时、快速查找到返回的作业．另外，需要特别注意开发和完善线上考试功能，以保证考试效果与公平性.

2.2.3 线上学习模式师生互动效果

几乎所有学生都表示线下教学互动形式主要集中在课堂上教师提问、学生作答以及课后学生找教师答疑这两种一对一的形式，一对多形式的互动较少.而线上教学，学生提问的机会增加了，教师回答的频度也增加了.

特别在学期初，学生明显感觉到教师有意增加了课堂中师生互动环节,有10名同学表示期中之后学习难度加大，更希望能在线下一对一地与老师讨论，尤其是期末考试前的答疑环节.另外有12名同学表示理论力学、热力学与统计物理、固体物理等课程在期中后通过视频会议平台开设专题讨论课，老师组织学生进行分组讨论，增加了互动频度.

针对两种教学模式师生互动的效果，大部分学生认为微信群里所发的消息容易被淹没，讨论问题的效率不高，但也有5位同学表示所有同学都可以在群里看见问题和解答，对于不敢提问的同学有所帮助，同时群里讨论的内容方便保存、可反复学习.大部分同学都建议定期通过视频会议开设专题讨论课，集中讨论问题,但也有不少学生表示同线下授课一对多讨论类似，大部分同学在线上讨论课不敢发言，更多人会选择打字提问.另外也有一些同学表示微信群可以讨论文字形式的问题，而涉及公式推导和图片的内容最好放到视频讨论课进行.

2.2.4 线上、线下两种学习模式的学习压力比较

有4位学生表示两种学习模式的学习压力没有差别，其中1位学生明确指出提高教师教学水平最重要，跟教学模式关系不大．另有4名学生表示整个学期都觉得线上学习的压力很大，学习任务繁重，尤其需要独立、深入思考、课前预习、课中参与讨论及随堂小测验、课后完成作业，而线下学习只要课堂听讲、课后完成作业即可.

针对学习压力会否随学习时间的推移而变化，有16位同学表示期中之后明显感觉线上学习的压力大于线下学习压力．期中之后，学习内容的难度加大，复杂物理公式的学习增多，学生感觉线上学习很难完全掌握学习内容.同时，线上学习模式，教师针对项目式学习布置的大作业较多，挑战度较大，而同学间的互动讨论远不如线下学习时方便．这些都导致期中之后线上学习压力激增.

在谈到大作业导致学习压力大时，访谈者进一步询问恢复线下教学后是否还希望项目式学习及考评方式．几乎所有的学生都表示虽然大作业难度和挑战度比较大，但同普通的解题作业相比，这种形式的学习与作业可以帮助大家深入思考，更全面深入地理解学科知识，并在实践中加以应用．5位同学表示希望能增加大作业等平时成绩在总评成绩的占比，降低期末考试成绩的比例.

线上教学体现着向“以学习者为中心”的教学理念的转变．在这个教学过程中，学生感到学习压力的增大是可以理解的．首先，学生第一次全面接触线上学习平台，对具体操作还不熟悉；其次，此次线上学习是在家中进行，家中学习氛围的缺失极大影响了学习效果；第三，在以“教”为中心向以“学”为中心的教学方式转变的过程中，大部分学生还不太适应．以学习者为中心的教学方式强调学生的主动参与，教师通过探究式等教学方法对学生进行指导，因此对学生自主学习能力有很高的要求[7]．而习惯了传统教学模式的学生在自主学习能力方面有一定欠缺，因此适应线上教学模式存在较大压力.

3 线上教学对一流课程建设的启示——基于学生反馈的分析

3.1 更新教学理念

教师教学要从传授知识，转为培养学生的思考能力、学习能力及动手能力，从而适应未来不确定性所带来的挑战．学生的学习目标要从应付考试，转为通过个性化自主学习，使自己得到全面、和谐、充分的发展.

3.2 创新教学内容与方法

随着线上教学开展的深入，教师根据学生反馈，不断优化教学活动的设计与实施，创新教学内容与方法，获得了宝贵的实践经验．最为突出的便是交互环节的设计，线下教学时，交互环节常见于教师提问学生回答这种一对一的师生互动，少数课堂会设计学生分组讨论这类生生互动形式．而在线上教学中，为了弥补无法实时获取学生反馈的不足，教师设计了大量的交互环节，包括课中的一对多师生互动讨论，通过视频会议增设的集中讨论课，通过问卷形式开展的随堂小测．可以看出线上教学的师生交互更灵活，具有双向性和多渠道的特点．双向性指除了教师主动发起互动外，学生也可以在聊天区以文字形式提问．当学生主动发起的互动及时得到教师的响应，学生更能够感到教学和教师的存在，有助提升学习参与度[8]．多渠道则指师生交互途径的丰富，随堂小测一般安排在课堂临近结束时，检验学生对教学内容的掌握程度，适合所有学生.一对多师生互动通过讨论及时发现学生的迷思概念，帮助学生深度理解教学内容，但对内向的学生不太友好.集中视频讨论课，通常是教学开展一段时间后，针对学生难懂的知识点及科学前沿问题集中进行答疑解惑.

3.3 提升课程高阶性与挑战度

开展研究型、项目式学习，丰富探究式、论文式评价方式也是线上教学实践的一大亮点，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，提升课程的高阶性与挑战度．尽管这些探索的初衷可能是通过增加过程性评价，来减少线上期末考试给学生带来的压力，但从学生反馈的情况看却意外开启了教学方法与评价机制的创新之路．从访谈结果看，学生对这种新型的学习与评价方式非常认可，尽管学习压力增大了，但是明显感觉到这种学习与评价方式极大地促进了物理概念的掌握、解决问题与思辨能力的提升、以及科学素养的养成.

3.4 提升教师教学能力

加强教学组织建设、提升教师教学能力也是此次线上教学实践的一大收获．教学场景的变化给教师增加了挑战度，几乎所有的专业核心课程都组建了教学团队来应对线上教学的压力．热力学统计物理、理论力学等课程原本就有比较成熟的教学团队，在此次线上教学中分工协作、得心应手.其他课程也借此次线上教学的机会组建团队，共同建设课程．另外，学院为每门课程至少配备了1名研究生助教，除了传统的答疑、批改作业等工作外，助教还担起了“线上平台技术”、组织互动的重任，确保了教学环节的有序开展.

总之，一学期的线上教学实践在以下四个方面积累了丰富的实战经验，基本契合一流课程建设的基本原则与内容[9]：1)转变教学理念，向以学习者为中心的教学模式转变；2)将现代信息技术与教育教学深度融合，加强师生、生生互动的交互环节设计，引导学生进行探究式、项目式学习，体现教学方法的创新性；3)完善过程性评价制度，提高对学生课堂外学习的要求，丰富论文式、报告式等作业评价方式，提升学习的广度、深度和挑战度，帮助学生实现学习的高阶目标；4)基层教学组织的构建促进了教师教学能力的提升，各课程教学团队定期集体备课、研讨课程设计，发挥团队中教学、科研的优势，融通协作．而从学生的反馈看，线上教学的实践探索获得了学生的高度认可．学生明确建议返校后增加线上线下混合式教学模式，加强师生互动、增设单独的讨论课、开展项目式学习、增加论文式等过程性评价.

4 总结与展望

线上教学是疫情中的应急教育策略，折射出常态与非常态下的许多教育特点，这场大规模的教学实践与学生的反馈也为后续一流课程建设提供了参考依据.

对一流课程建设而言，重在能否最大限度激发学生学习主动性、创造性和好奇心，能否最大限度培养学生自主学习、分析和解决问题的综合能力，能否最大限度地促进学生的个性发展与学习主体性的构建与提升．线上线下混合式教学已被证明可以提高学生分析、解决物理问题的能力[10,11]．未来，在互联网+技术条件的加持下，这种教学模式必将趋于常态化、主流化，促进教育新形态与人才培养新范式的形成．转变教学理念、优化教学内容、创新教学模式与教学方法、构建教学评一体化的有机整体，形成教育新形态.由“教为中心”转变为“学为中心”，教师由知识传授者转变为学习引导者，学生由被动获取知识转变为主动学习，形成人才培养新范式．在这个过程中，加强在线教学平台与在线学习资源库的建设，重视对教学方法的研究与创新，进一步提升教师的信息化教学能力，严格教学质量督导，培养学生自主学习能力都将是探索的重点.