不同线上教学模式中学生的学习行为与学习效果分析——以“生理学”课程为例

徐阳婷，蒋佳伶，邓 静，暨 明，罗自强

中南大学：1.湘雅医学院；2.公共卫生学院；3.基础医学院， 长沙 410013

近年来，随着现代信息技术与教育的深度融合，在线教育蓬勃发展，已成为被广泛认可、切实可行的新型教育方式[1]。2019年9月，教育部联合十一个部门发布《关于促进在线教育健康发展的指导意见》，明确指出：在线教育是教育服务的重要组成部分，对落实立德树人的根本任务发挥着重要作用。知识经济时代人们对知识的需求量日益增多，终身学习已成为适应时代发展的必备能力[2]。在线教育打破了知识传递的时空限制，平衡了教育资源，是信息化时代全民终身学习系统发展和建设的基础[3]。党的十九届五中全会提出“发挥在线教育优势，完善终身学习体系”。高校是发展终身学习的重要组成部分和推动力量[4]，高校开展在线教育是适应新时代教育发展的必然趋势[5]。2020年1月，新冠肺炎疫情暴发，在“停课不停教、停课不停学”的政策号召下，中国在线教育获得空前发展，开启了全国范围、全学科、全学段、全体教师、全体学生的线上教学实践[6]。线上教学有多种形式，如直播授课、线上翻转课堂、线上翻转-直播教学等。笔者已经报道了基于小规模限制性在线课程(small private online course,SPOC)的线上翻转课堂中学生的学习体验和学习偏好[7]，该研究进一步分析线上翻转课堂教学和线上翻转-直播教学两种不同线上教学模式中学生的SPOC学习行为与学习效果，以期探寻教学效果更优的线上教学模式，为提升线上教学质量提供参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象与分组

该研究选择中南大学湘雅医学院2018级临床医学五年制专业学生296人为研究对象，其中140人采用线上翻转课堂学习生理学，156人采用线上翻转-直播教学。两组学生的课程要求相同，所有研究对象对该研究均已知情同意。

1.2 教学实施

中南大学湘雅医学院生理学系在2020年春季学期基于学校在中国大学MOOC平台构建的“生理学”国家精品在线开放课程，为2018级五年制临床医学专业学生提供了线上翻转课堂教学和线上翻转-直播教学两种不同的在线教学模式，具体实施如下：

线上翻转课堂教学学生按照教师提前发布的学习任务和学习目标完成课前自主学习；课中在线开展问题驱动型的师生、生生互动，强调以学生为主体，注重学生的自主探索与思考。具体教学实施过程：①课前学生自主学习，按照教师提前发布的学习目标和学习要求观看SPOC视频；②课中师生互动学习，即教师在QQ群内与学生进行线上互动，通过学生向教师提问和教师向学生提问，引导学生就课程的重难点内容开展线上集中讨论，帮助学生完成知识内化；③课后教师督促检验，即教师通过记录学生课堂发言次数、每2周一次SPOC小测和定期公布学生观看SPOC视频的时长等方式，实时反馈学生在线学习情况，督促学生自主学习，检验学生学习效果。

线上翻转-直播教学既往研究显示，观看视频的学生人数随课程开展逐渐减少，第12周降至参与SPOC课程总人数的一半。为尽可能使更多的学生参与到课程学习中，部分班级自开课第7周(观看视频的人数为SPOC总参与人数的59.60%)时由线上翻转课堂切换为直播授课，直播授课以教师讲授为主，接近传统面授课堂：①课前教师发布学习目标；②课中教师采用腾讯会议直播讲授；③课后每2周一次小测。线上翻转-直播教学中翻转课堂和直播授课的学时数分别占总学时39.13%和60.87%。

生理学最终成绩由过程成绩与线下期末考试成绩按1∶1比例构成。线上翻转课堂和线上翻转-直播对学生的SPOC学习要求相同，都将SPOC学习成绩计作过程成绩的20%，SPOC学习成绩由视频观看时长(达900 min计满分)、讨论区发言数和小测组成。生理学期末考试于暑期结束后的开学第一周线下进行，试卷的难度指数和区别指数分别为0.63和0.38。两种教学模式中大多数学生观看视频的时长大于900 min，故该研究把学生观看视频的总时长中超过900 min的部分定义为“超基本要求观看视频的时长”，用以反映学生线上自主学习的投入度，并与线下期末考试成绩进行相关性分析。

1.3 研究数据

该研究所分析数据包括：①学习效果，即两组学生的生理学线下期末考试成绩。该研究参考Kelley T L等“27和73分位数是最有区别的分位数”的研究结论[8-9],分别按照相应教学模式中生理学线下期末考试成绩排名的前27%和后27%将学生分为高分段和低分段(线上翻转课堂38人，线上翻转-直播42人)。②SPOC学习行为，即两组学生的视频观看个数和超基本要求观看视频的时长。生理学SPOC共118个视频，合计1301 min，SPOC成绩构成要求学生观看视频的总时长不少于900 min。该研究把学生观看视频的总时长中超过900 min的部分定义为“超基本要求观看视频的时长”，用以反映学生线上自主学习的投入度，并与线下期末考试成绩进行相关性分析。

1.4 统计分析方法

2 结果

2.1 学生基本情况

采用线上翻转课堂学习的140人与采用线上翻转-直播的156人来自于同一专业、同一年级，两组学生的年龄(岁)分别为(20.0±0.9)和(20.1±0.5)，差异无统计学意义(t=-1.439，P=0.151)；男生占比分别为42.14%和43.59%，差异无统计学意义(χ2=0.063，P=0.802)。此外，该研究分别比较了生理学教学两种不同教学模式下高、中、低三个分数段及全体学生生理学前一学期的组织学与胚胎学的期末考试成绩，差异均无统计学意义(P>0.05)。这一结果提示两组学生的基础知识水平和学习能力无差异。

2.2 两种线上教学模式中学生的学习效果

线上翻转课堂教学组全体学生、高分段和中间段学生的线下期末考试成绩均高于线上翻转-直播教学组，而低分段学生的成绩差异无统计学意义，如表1所示。

2.3 两种线上教学模式中学生的SPOC学习行为

两种线上教学模式中学生观看视频的个数差异无统计学意义，但线上翻转课堂教学组高分段学生超基本要求观看视频的时长(总时长减去900 min，表2中简写为超时长)长于线上翻转-直播教学组，如表2所示。

表2 不同线上教学模式中SPOC学习行为比较

2.4 学生的学习效果与其SPOC学习行为的相关性分析

线上翻转课堂教学组的线下期末考试成绩与其超基本要求观看视频的时长呈正相关性(rs=0.420,P<0.001)，而线上翻转-直播教学组无相关性(rs=0.046,P=0.569)。

3 讨论

中国线上教育发展迅速[10]，教育部相继评选了1291门国家精品在线开放课程、1875门线上一流课程和868门线上线下混合式一流课程。新冠肺炎疫情流行期间，许多教学工作限于线上展开，完全基于线上的教育实践取得显著成效，相关研究大量涌现。全国医学教育发展中心发布的来自107所学校、15万余人的《2020年中国医学生培养与发展调查报告》显示，52.06%的学生对2020年疫情期间线上教学表示满意。直播授课在多项研究中被描述为学生参与率高、学习体验好、教学效果优的线上教育形式[11-12]。学生课前自主学习基础知识、教师课堂借助线上工具组织讨论的线上翻转课堂也被认为可取得较好的教学效果[13]，然而目前尚无研究从直接教学效果指标(如成绩)论证完全基于线上所开展的教学实践的效能。

鉴于既往教学中学生观看SPOC视频的积极性随课程开展的时间推移而逐渐降低，该校生理学教学中部分原采用线上翻转课堂的班级切换为与传统教学相似的直播授课，期望能提升课堂知识传递效率，帮助学生取得更好的在线学习效果。线下期末考试成绩显示，线上翻转-直播教学组全体学生的成绩及高分段、中间段学生的成绩均低于线上翻转课堂教学组，线上翻转-直播教学并未发挥设想中的优势。进一步分析学生的SPOC学习行为，线上翻转课堂教学组超基本要求(900 min)观看视频时长的中位数530 min长于线上翻转-直播教学组的428 min，尤其是高分段的中位数708 min显著长于线上翻转-直播教学组的458 min(P=0.032)，而两组学生观看视频个数的差异无统计学意义，提示学生在观看视频时更加专注，观看时间更持久，呈现出更高的主动学习积极性。调查结果也显示，线上翻转课堂教学组的线下期末考试成绩与其超基本要求(900 min)观看视频的时长呈正相关性。这些结果均表明，学生自主学习的投入状态是线上翻转课堂的教学效果优于直播授课的重要原因之一。

线上翻转-直播教学组中60.87%学时采用直播授课形式，所讲授的内容与SPOC教学视频具有一致性，削弱了学生反复利用SPOC教学资源学习的积极性，更依赖教师的直播讲授。而完全基于线上的直播授课虽在开展形式上与传统面授课堂相似，但教师对学生的学习监督力度远不及传统课堂，课堂上教师使用腾讯会议面对屏幕讲授，无法直接观察到学生的学习状态，学生课上的学习效果可能大打折扣。另一方面，翻转课堂先驱者伯格曼和萨姆斯认为，对于布鲁姆教学目标分类法中最低两层的内容(理解和记忆)，教师制作的视频是最佳传授工具。通过翻转课堂，可以减少较低层次学习的课堂时间，最大化地利用面对面课堂教学时间以促进深度学习[14-15]。线上翻转课堂沿袭了线下翻转课堂的这一特点，将基础知识的理解和记忆交由学生在课前自主完成，学生充分发挥主观能动性，构建必要的知识框架，完成低阶认知学习；课堂上学生则运用课前自学的知识，在教师的引导下开展线上集中讨论，教师可以直接观察学生的参与情况，调整学习进度并通过点名提问等方式提高学生课堂参与度，实现了线上课堂的有效监督，提升了学生课前对SPOC教学资源的学习积极性和课堂专注度，有利于学生对知识的掌握和内化。另外，线上翻转课堂的集中讨论环节也利于学生发现自身问题，增加学生课后对SPOC教学资源的学习积极性。针对学校线上翻转课堂的调查显示，73.1%的学生能在线上课堂集中讨论环节中积极发言[14]，这表明线上翻转课堂教学中，学生能积极地按照教学要求和进度进行自主学习和深度学习，提高教学的高阶性，这是线上翻转课堂的教学效果优于直播授课的另一重要原因。

进一步研究显示，线上翻转课堂教学组中高分段学生的线下期末考试成绩优于线上翻转-直播教学组，但两种教学模式中低分段学生的成绩差异并不显著，提示高分段学生在线上翻转课堂中更受益，可能与学生自主学习能力的差异有关。线上翻转课堂的课上集中讨论环节因其需要学生利用课前自学的基础知识思考、讨论与解决学生或教师提出的问题，对学生的学习自主性提出了更高要求，学生课前自主学习效果的好坏会直接影响其能否在课堂中充分享受翻转课堂的优势。高分段学生的学习自主性普遍较好，能够在课前充分自主学习，对教学内容深度思考、提出问题，课堂上真正参与到讨论过程中，完成了知识的运用与内化。而低分段学生的学习自主性普遍偏低，线上教学更使这一特点放大化，使得其课前自主学习效果不甚理想，翻转课堂的优势无法充分展现出来。该现象在线下翻转课堂中同样存在[15]，提升学生学习动机、给予学习自控力较差的学生更多的帮助和指导是线上、线下翻转课堂都须关注的内容。

综上所述，线上翻转课堂对学生课前、课中、课后学习积极性的有效促进，促使学生在线上师生互动和生生互动中更深刻地思考，更频繁地使用SPOC教学资源，可使大部分学生受益，取得更好的学习效果；但其优势的发挥与学生的学习自主性密切相关，学习自主性较低的学生可能无法在线上翻转课堂教学中受益：因此，教师可以采取课前小测等方式提高学生课前自主学习的积极性，促进学生于课前建立起基础知识框架，尽可能地提升每一位学生在翻转课堂中的参与度，优化线上翻转课堂教学细节，充分发挥其优势。