信息技术关键功能如何影响多层次学习效果——基于学生问卷调查和访谈的混合研究

晏梦灵,陈丽萍,郭景

(1.北京邮电大学 经济管理学院,北京 100876;2.北京大学 光华管理学院,北京 100871)

一、引言

近年来,信息技术被广泛应用于辅助高等教育课堂教学[1]。例如,微信小程序(如UMU、雨课堂等)帮助师生高效完成课程签到、答题、投票、讨论等课程活动[2]。资料共享平台(如百度云盘、爱课堂等)支持师生快捷检索和分享学习资料。学者们指出,信息技术有助于创造理想的学习环境,使学生有效获取知识,发展解决问题的技能和高水平思维能力[3][4][5]。现有研究肯定了信息技术使用对学习效果的促进作用,但对于信息技术关键功能具体如何影响不同层次的学习效果尚缺乏深入探讨和实证支持。首先,现有相关研究大多关注特定信息技术工具而很少关注信息技术的功能[6][7][8]。然而,有实际意义的是技术的功能使用而非技术工具本身。识别信息技术关键功能对于理解高等教育课堂教学中信息技术的影响至关重要,亟待解决。其次,大多数研究将学习效果作为一个整体概念来衡量,忽略了其多层次的性质[9],导致难以精准评估信息技术使用对学习效果的影响,也难以指导实践中应用信息技术功能有针对性地提升学习效果。最后,信息技术使用影响学习效果的机制尚不明确。一些学者认为信息技术使用能够直接带来学习效果的提升[10],另一些学者则坚持技术环境通过塑造有效的学习活动间接影响学习效果[11]。这些不一致让师生对于如何有效利用信息技术感到困惑。总之,在高等教育课堂教学情境中,信息技术关键功能影响不同层次学习效果的具体过程亟待回答,从而为数字时代的高效教学指明方向。

针对以上研究缺口,本文首先基于现有文献识别信息技术的两类关键功能(共享类功能和反馈类功能)并区分两种学习效果(浅层学习效果和深层学习效果),然后基于建构主义学习理论推导理论模型,采用“先定量(问卷调查)后定性(一对一访谈)”的混合研究方法,揭示信息技术关键功能影响多层次学习效果的具体路径。

二、信息技术关键功能和多层次学习效果

(一)信息技术关键功能

信息技术指用于收集、记录、存储、交换和分发信息的各种数字工具[12]。大多数教育技术研究关注某一具体的信息技术工具,如Mooc[13]、Wiki[14]等。然而,学者们指出,有实际意义的是技术的功能使用而非技术工具本身[15]。在实际使用技术工具的过程中,老师和学生使用信息技术的各种功能并将其深度嵌入到教学流程中,其中技术功能是技术发挥作用的关键。学者们呼吁,需要在功能级别分析信息技术的影响以丰富对技术使用的理解[16][17]。通过梳理高等教育课堂教学中信息技术使用的代表性文献,本文识别了信息技术的两类基础且重要的功能:共享类功能和反馈类功能。在高等教育中,共享和反馈被认为是促进学生发展的主要途径[18][19]。本研究中,信息技术的共享类功能使用指利用信息技术促进学习材料和数据的共享[20]。信息技术的反馈类功能使用指教师和学生之间或学生之间使用信息技术进行互动[21]。

(二)浅层与深层学习效果

根据情境学习理论,学习效果应具有多个层次。该理论指出个体学习既包括个体性的意义建构过程,也包括社会性、实践性的以差异资源为中介的参与过程[22]。学习者需要在现实环境中运用各类知识来提高学习效果,并由外及内、由表及里、由浅至深地实现认知的生长与发展[23]。因此,学习效果可能需要从多层次的角度来衡量。尽管学习效果的多层次性已经引起学术界的关注,但缺乏普遍认同的研究框架。本文借鉴现有研究对学习效果的阐述,从学习策略、知识结构、知识技能、思维能力四个维度对比和梳理了浅层与深层学习效果的特征。总的来看,学习效果是学生完成教学活动后,在知识、技能、思维能力等方面获得的发展[24]。其中,浅层学习效果指学习者接受和识记现成信息[25],获得对分散知识点的短期记忆[26],表现为能够完成答题、通过测验,思维清晰而准确[27]。深层学习效果则指学习者辨析和整合新旧知识,整体性地理解知识之间的关联[28],表现为能够灵活运用所学知识解决实践问题,具备批判及创新的思维能力[29]。

三、混合研究设计

本文采用“先定量后定性”的混合研究设计,具体技术路线如图1所示。本文选择中国某高校本科生作为研究对象。该高校的本科生教学在传统教学方法基础上引入“爱课堂”(学习资料共享平台)等具备共享类功能的信息技术以及微信投票等具备反馈类功能的信息技术。在定量研究中,本文基于建构主义学习理论提出信息技术两类关键功能通过教学互动间接影响两层学习效果的细粒度理论模型,对学生开展问卷调查,并使用结构方程模型分析验证该理论模型。然而,信息技术功能发挥作用的时间地点、所支持的教学互动内容等更细节的影响过程难以被定量研究所回答,而这正是定性研究擅长的领域。研究者对学生进行的一对一访谈结果印证定量研究的结论,也揭示信息技术关键功能影响多层次学习效果的真实过程细节。这种混合研究设计综合定性与定量方法各自的优势,通过不同类型数据对研究结论进行交叉验证,增强结论的可信度和稳定性[30]。

图1 “先定量后定性”的混合研究技术路线图

四、定量实证研究

(一)理论模型

本文基于建构主义学习理论构建理论模型。首先,建构主义学习理论强调学习方式的社会建构性,即学习者通过与周围人的交互实现知识与意义的建构[31][32]。按照这一逻辑,仅仅个人使用信息技术的分享或反馈功能并不足以产生令人满意的学习效果,因为社会建构的过程尚未发生。学者指出信息技术功能有潜力促进学生参与学习活动[33]。因此,信息技术关键功能使用可能通过教学互动间接影响学习效果。其次,建构主义学习理论强调知识在个体的头脑中动态地构建[34]。随着与周围人的交互,学生头脑中浅层的、分散的知识被重新组织、更新和运用。在这个过程中,学生的知识结构得到完善,思维能力得到锻炼[35]。因此,浅层学习效果可能作为基础促进深层学习效果的形成。本文研究模型如图2所示。

图2 研究模型

1.信息技术关键功能使用与教学互动。信息技术的共享类功能使用可能增强教学互动。共享类功能允许师生随时随地共享学习材料和课程信息。对学生而言,基于共享类功能的讲义分享有助于学生了解老师的要求和课程目标,为学生参与教学互动提供基础。案例研究发现,具备共享功能的云平台通过支持作业上传、文档共享和实时发布,促进了学生间交互式学习[36]。对老师而言,借助网盘和校园学习平台等应用的共享类功能,老师可以轻松与学生分享课程资料、捕捉学生的学习轨迹,为与学生开展互动提供支持。Fraj等发现使用Wiki共同编辑作业有效提高了教学互动的频率和效率[37]。因此本文提出假设H1:共享类功能使用正向影响教学互动。

信息技术的反馈类功能使用可能通过促进师生间频繁、即时和高效的沟通从而增强教学互动。与传统课堂中的教学互动相比,信息技术反馈类功能支持的教学互动不受时间和空间限制,师生在课内外均能进行即时沟通[38][39][40]。此外,反馈类功能的多样化设置(例如匿名设置)鼓励学生根据真实感受提出教学建议,扩大教学互动的边界。Julia等发现Mooc通过提供同学评价等反馈类功能促进互动[41]。此外,课堂在线测验等反馈类功能允许老师跟踪学生对知识的理解程度、收集学生的建议并及时作出回应,有助于建立和谐的师生关系[42][43]。因此,本文提出假设H2:反馈类功能使用正向影响教学互动。

2.教学互动与学习效果。根据建构主义学习理论,学习者通过与周围人的互动构建知识[44]。Vygotsky提出,学习是一种“社会建构”,强调学习者通过“活动”和“社会交往”发展高级心理机能,认知过程中学习者所处的社会文化、教育情境起重要作用[45]。在教学互动过程中,老师和同伴作为重要的社会交往对象,对学习者具有引导和激励作用。学习者通过与老师和同伴的互动获取课程知识,识记知识点,从而解决作业、考试中的问题,即实现浅层学习效果。Wu等学者发现,增强班级互动后,学生能够更便捷地获得知识,其考试成绩也明显提升[46],因此,本文提出假设H3:教学互动正向影响浅层学习效果。

同时,建构主义学习理论认为,学习不仅包括获取新信息,还包括改变学生对现有知识的理解[47][48]。在教学互动中,学生对现有信息进行阐释、评价和比较,加强新旧知识之间的关联,形成并完善自身的认知体系。同时,在教学互动中,学习者真正对这些信息进行思考,从而获得学习的愉悦感,由此倾向于进行批判反思和知识创生等更深层次的思维活动,以及在实践中加以应用[49][50]。张晓蕾等学者指出,学习者们通过交互进行合作性知识建构、知识创生和反思,从而拓展高水平认知策略和思维[51]。因此,我们提出假设H4:教学互动正向影响深层学习效果。

3.浅层学习效果和深层学习效果。根据建构主义学习理论,个体的认知结构通过“同化”和“顺应”不断发展以适应新的环境[52],即学习者获得的浅层学习效果可能继续进化。张晓蕾等学者提出思维水平在层次上逐层递进与深入,体现为学生在掌握教材知识点的基础上,进一步对所得信息进行理解、辨析、整合、创造和应用[53][54],深层学习效果可能由此实现。前期的认知能力培养有助于后期更高级的认知能力的发展[55],学生对基础知识点与技能的掌握越扎实、思维能力越清晰准确,越有可能整合知识体系,运用所学知识解决实践问题,形成思辨与创新思维能力。因此,本文提出假设H5:浅层学习效果正向影响深层学习效果。

(二)定量数据收集

研究者基于信息技术使用、教学互动和学习效果的成熟量表和相关文献制作初版问卷,通过访谈、开放式问卷、与专家交流等方法对问卷进行反复调整,形成正式问卷。为减少共同方法偏差的影响,研究者于2020年3月至7月通过邮件分三次分别发放以信息技术使用、教学互动和学习效果为主题的问卷,共109名学生自愿参与问卷填写。去掉不完整填写等无效问卷,整合三次问卷后,本研究获得72份有效问卷。

(三)定量数据分析和结果

描述性统计和相关性分析结果见表1,各因子间均存在正向相关性。基于AMOS的验证性因子分析显示,测量模型的整体拟合度达到要求(χ2/df=1.380＜3,RMSEA=0.073＜0.08,IFI=0.946＞0.90,CFI=0.944＞0.90,PNFI=0.670＞0.50,PGFI=0.593＞0.50)。潜变量测量题项的标准化因子负荷均大于0.6,潜变量的组合信度均大于0.6[56],平均提取方差(AVE)均大于0.5,说明测量模型的聚合效度较好。此外,Harman的单因素检验显示不存在明显的共同方法偏差问题。

表1 变量的均值标准差和相关系数

本文使用AMOS 进行结构方程模型分析。模型与样本数据拟合较好(χ2/df=1.349＜3,RMSEA=0.070＜0.08,IFI=0.948＞0.90,CFI=0.947＞0.90,PNFI=0.691＞0.50)。路径分析结果显示5条直接路径的系数均正向显著,假设得到支持(见表2)。本研究使用AMOS 内建Bootstrap方法对中介效应进行检验。结果显示,95%的偏差矫正后的置信区间均不包括0,支持教学互动在信息技术关键功能使用和学习效果之间的中介作用。此外,信息技术两类关键功能使用对两层学习效果的直接影响不显著,这支持了教学互动完全中介信息技术关键功能使用对学习效果的影响。

表2 作用路径分析结果

五、定性实证研究

(一)定性数据收集

研究者在该学期课程结课后一周内完成访谈工作。研究者根据定量研究结果设计访谈提纲,问卷回复者中的11名学生(编号为S1至S11)自愿参加了一对一访谈。这些受访者处于不同成绩分数段,其观点具有代表性。访谈者请受访者回忆在学习过程中使用信息技术和参与教学互动的经历,以及对课程学习效果的期望和实现情况。平均每名学生的访谈时长为37分钟,访谈过程全程录音。

(二)定性数据分析与结果

研究者将访谈录音转录为文档(共计75952字),遵循开放式编码—主轴编码—选择性编码的三级抽象步骤对文本数据进行迭代分析[57]。在开放式编码阶段,三名研究者各自围绕研究主题对资料进行概念化和范畴化。在主轴编码阶段,研究者继续合并所提取的概念,得到体现信息技术关键功能使用、教学互动和学习效果的范畴。在选择性编码阶段,研究者尝试通过“条件—过程—结果”逻辑轴线,展现信息技术关键功能使用影响学习效果的具体过程。

1.信息技术共享类功能影响浅层学习效果的过程。信息技术共享类功能通过支持课前共享学习资料和课后展示学习成果等教学互动影响浅层学习效果。首先,共享类功能允许老师在课前向学生共享PPT、视频、电子书等学习资料。学生能够在课前与学习内容进行互动,在课上有针对性地听课,高效掌握所授知识点。S5指出:“很多课时间很长,讲的内容又多,到后来就集中不了精力。课前看了PPT 我就知道上课的时候哪里要好好听。”其次,信息技术共享类功能允许师生在课后展示学生作业、答案、评价、考试成绩等学习成果。学生可以在课后与内容及老师进行互动,把控学习进度和解决学习困难。S8表示这种做法有助于自己跟上学习进度:“哪些人没交作业,小组成员分工,分数是多少,都一目了然,我肯定没法偷懒。”此外,学生赞同老师将常见疑问及答案汇总到平台中,例如,S5指出:“我们碰到的问题都差不多的,但有时候会不敢或者不好意思去麻烦老师和同学。现在这样效率提高很多。”

2.信息技术共享类功能影响深层学习效果的过程。信息技术共享类功能通过成果对比和知识经验共享等教学互动影响深层学习效果。首先,信息技术共享类功能通过成果对比激发学生思考和探索的积极性。学生认可老师在爱课堂平台上展示作业评价和优秀作业的行为,其中S1和S11都提到自己受到激励后学习积极性变高,更愿意思考,对所学知识的理解和记忆也更深刻。其次,通过浏览爱课堂平台上的经验资料和小组成果,学生们的思维产生碰撞,知识结构在这个过程中得到完善。S4提到:“在浏览大家作业的时候,发现有的同学会创造一些课本上没有的东西,我看的时候也跟着思考,觉得很有意思,这个过程中我对知识的理解也更深刻全面。”

3.信息技术反馈类功能影响浅层学习效果的过程。信息技术反馈类功能通过支持课堂测验和实时问答等师生间互动影响浅层学习效果。首先,课上老师利用微信的反馈类功能进行课堂测验(例如扫码答题),督促学生专注听课、了解考核要点及自身知识点缺口。S1指出了其监督效果:“课上我不敢翘课、睡觉或者分心,因为不知道什么时候就要扫码答题,而且可能还要被提问解题思路,这个效果比一般的课堂点名要好。”S9指出了此类信息技术功能对于查缺补漏的作用:“我记得我第一节课还挺认真的,后来一扫码,居然好几题都错了! 然后听老师讲解才发现之前有挺多没弄清楚的地方。”其次,信息技术反馈类功能使学生在课后学习遇到困难时及时获得解答。例如,S2指出:“有的时候即便我很认真地上了课,做作业的时候还是出现很多错误,通过微信就很快得到同学的帮助。”

4.信息技术反馈类功能影响深层学习效果的过程。信息技术反馈类功能通过支持同伴互评和小组协作等学生间互动影响深层学习效果。首先,信息技术反馈类功能支持学生们以填写在线问卷等方式对其他学生的项目汇报进行评价及提问,有助于锻炼学生的思维能力和批判性思考能力。S7指出:“你给人家打分的话,第一就是你得有依据,你得思考,运用你所学的知识去评价、判断别人做的对不对;第二就是你能在这个过程中进行反思自省,想象你会不会出现这些问题。”其次,信息技术反馈类功能允许学生们课后通过微信群组等与同学讨论小组作业,在交流中完善知识体系,加强实践运用能力,并可能产生创新想法。S10指出利用信息技术反馈类功能和同伴交流帮助他发现知识盲点、修正认知以及建立知识点之间的联系。S8指出:“我们小组讨论时还会搞很多拓展和小尝试。比如我们自己去学一些更复杂的操作,都是课堂上没有教的东西。”

综上,信息技术共享类功能通过支持课前共享学习资料和课后展示学习成果等教学互动影响浅层学习效果;通过课后成果对比和知识经验共享等教学互动影响深层学习效果。信息技术反馈类功能通过支持课堂测验和实时问答等师生间互动影响浅层学习效果;通过支持同伴互评和小组协作等学生间互动影响深层学习效果(见表3)。

表3 信息技术关键功能影响多层次学习效果的过程

六、研究发现与启示

探究信息技术关键功能对不同层次学习效果的影响路径对于指导数字时代高等教育实践有重要意义。本研究识别信息技术的两类关键功能和两层学习效果,并基于建构主义学习理论构建信息技术关键功能、教学互动和学习效果之间的关系模型,采用“先定量后定性”的混合研究方法进行实证检验,主要发现如下。

第一,信息技术的共享类功能和反馈类功能通过促进教学互动间接提升高等教育浅层和深层学习效果。本文结构方程模型分析结果显示教学互动完全中介信息技术关键功能对两层学习效果的影响,访谈内容的文本分析结果进一步印证该结论。第二,信息技术两类关键功能的使用时点和所支持的教学互动类型存在差异。共享类功能主要在课前和课后发挥作用,主要支持学生与内容互动;而反馈类功能则主要在课中和课后发挥作用,主要支持学生与老师及同伴的互动。这一发现有助于指导实践者在合适时机应用信息技术功能以充分发挥其促进学习效果的作用。第三,在信息技术关键功能所支持的老师-学生互动中,老师的指导能够高效地帮助学生实现知识识记等浅层学习效果。而深层学习效果所强调的思辨、创新能力在同学之间积极、自由的讨论中更易得到实现。因此,信息技术关键功能对深层学习效果的促进主要通过支持学生-学生互动来达成。第四,浅层学习效果促进深层学习效果的构建。掌握浅层学习效果后,个体在遇到相关情景时会激发对相关信息的深度思考,分散在头脑中的知识被重新组织应用于解决实际问题[58]。由此,学生的浅层学习成果动态地进化演变成深层学习效果。总之,在信息技术支持的建构主义学习环境中,浅层学习效果通过夯实基础有助于构建深层学习成果。

(一)理论贡献

第一,本研究从功能级别概念化信息技术使用,丰富了对教育技术使用的理解。现有教育技术研究大多关注特定技术工具而忽略了起关键作用的功能[59][60][61]。响应Jasperson和Burton-Jones等人在功能级别上分析技术影响的建议[62][63],本文基于现有文献[64][65]识别信息技术的关键功能:共享类功能和反馈类功能,有助于更准确和全面地理解高等教育中信息技术使用的过程和价值。

第二,本研究区分两种层次的学习效果,丰富了对学习效果形成机制的理解。本文通过定义和检验浅层学习效果和深层学习效果,验证了学习效果的多层次性[66][67]。学习者应在不同阶段和情境中学习知识,实现认知成长[68]。其次,本文对学习效果的形成机制进行了延伸与拓展,发现浅层学习效果正向影响深层学习效果,为学习者由浅入深构建知识的理论主张提供实证支持[69][70][71]。最后,本文验证了高等教育课堂教学环境中信息技术使用和教学互动对学习效果的正向作用,与Lambropoulos等学者的研究结论相互印证[72][73]。

第三,本研究探究信息技术共享类功能和反馈类功能影响学习结果的机制,揭示信息技术使用赋能建构主义学习的过程。以往研究表明,在课程设计中嵌入信息技术可以提高学习效果[74][75],且许多信息技术据称是根据社会建构主义学习理论的原则构建的[76]。然而,缺乏实证研究揭示信息技术使用通过何种机制实现建构主义学习过程以及结果。本研究表明,信息技术的共享类和反馈类功能通过促进社会互动实现建构主义学习。具体而言,信息技术的共享类功能主要通过支持学生-内容互动及老师-学生互动以促进浅层学习效果,通过支持学生-内容互动、学生-学生互动促进深层学习效果;信息技术的反馈类功能主要通过支持老师-学生互动和学生-学生互动以促进浅层学习效果,通过支持学生-学生互动以促进深层学习效果。

(二)实践启示

本研究为高校教育者、学习者分别提供以下实践启示。对教育者而言,首先,信息技术种类繁多、迭代迅速,技术是否具备共享或反馈的功能可作为选择标准之一;其次,需要发挥信息技术使用对教学互动的促进作用;最后,教育者可以通过引导不同类型的教学互动发展不同层次的学习效果,以实现因材施教。对学习者而言,可以利用信息技术的共享类功能学习借鉴其他人的优秀学习成果;借助其反馈类功能与同学、老师交流以解决学习困境。同时,学习者既不能忽视基础理论与技能的重要性,也不能只关注教材,隔绝与老师和同学的交流。学习者应当在识记教材知识的基础上主动与老师、同学交流想法,提升知识技能储备与思辨创新能力,为未来职场的长远发展做准备。