互聯網+環境下混合型教學的教學設計研究

張 睿 王祖源 徐小鳳

(同濟大學物理科學與工程學院,上海 200092)

互聯網+環境下混合型教學的教學設計研究

張 睿 王祖源 徐小鳳

(同濟大學物理科學與工程學院,上海 200092)

本文結合近年來同濟大學大學物理課程混合型教學的試點工作，從教學設計的角度探討了互聯網+環境下影響混合型教學效果的各種因素.通過教學實踐，我們認識到課堂氛圍、學習共同體構成以及課程內容的設計是混合型教學設計的重要組成部分.根據這一原則，我們針對大學物理課程開展了相關的混合型教學的教學設計與教學實踐活動，從實踐的效果上看，混合型教學的教學方式得到了多數學生的認可，學生的學習成績也得到了提高， 協作溝通的能力也得到了加強.

互聯網+， 混合型教學， 教學設計

隨著信息技術的高速發展，教育環境正在發生巨大的變革，伴隨著這一變革，以大規模在線課程(MOOCs)與混合型教學為代表的新型教學模式應運而生，使大學教學模式面臨前所未有的機遇和挑戰.習近平總書記在給國際教育信息化大會的賀信中指出：因應信息技術的發展，推動教育變革和創新，構建網絡化、數字化、個性化、終身化的教育體系，建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會，培養大批創新人才，是人類共同面臨的重大課題.這一指示從國家層面對教育技術研究的開展提出了具體的目標和任務，也為高等學校教育改革給出了進一步的要求.本文結合近幾年教學改革的實踐工作，討論互聯網+環境下教學設計的特點和要求，并根據實踐結果，對如何提高混合型教學的教學效果作相應的討論.

1 互聯網+環境下教學觀念與教學目標的轉化

互聯網+教育不是把互聯網技術工具化，更不是簡單地將網絡技術運用于課堂教學，而是要通過互聯網思維改造教學，實現技術和教學過程的融合，促進學習者綜合科學素養的提高，最終將學習者培養成面向信息社會的有用人才.在2015年11月舉行的大學教學改革研討會暨在線開放課程建設工作推進會上，“探索，融合，實踐，創新”成為會議的主題，這說明國內教育界對互聯網+教育的改革模式十分重視，正努力通過實踐開展探索性研究.

和紙張、計算機類似，互聯網為學習者構建了完全不同的學習環境.在互聯網環境中，學習者不再被動地從媒介平臺獲取知識，而是通過學習者與媒介平臺之間的互動，學習者之間的互動以及學習者與教師之間的互動來完成學習過程.教學過程從過去的以教師為中心，學生被動接受的形式轉變為以學生為中心，學生主動學習，教師積極引導的個性化學習形式.在這樣的學習環境下，以行為主義為中心，以傳授知識為主要目標的教學理念，正逐漸被以建構主義、連通主義為中心，以素質教育為主要目標的教學理念所替換.

在傳統的教學環境中，學習效果與課堂專注程度以及記憶能力有直接關聯，而在互聯網+的新型學習環境下，能力與素質的培養越來越引起教育工作者的重視.在蘭德教育發布的研究報告《測量難以測量的學習能力》一書中[1]，學習者的能力被分成外在性能力和內在性能力兩個方面.外在性能力主要包括溝通、協作、表達等與交流合作有關的技能；內在性能力則主要包括學習態度、批判性思維、自我控制等與自主學習有關的技能.在互聯網+環境下，由于一方面學習者需要通過溝通和協作完成學習任務，另一方面學習任務中的大量工作是在泛在環境中完成的，這些技能的培養顯得格外重要.因此基于新的教學環境與教學目標，如何開展教學實踐活動，成為教育工作者迫切希望解決的問題.

在新的教學環境與教學目標的驅動下，新的教學模式也相繼出現.一方面體現在以MOOC(大規模開放在線課程)，SPOC(小規模限制性在線課程)，MOOL(大規模開放在線實驗)等基于在線課程的學習模式，在大數據技術的基礎上，通過對學習數據的分析，實現對學生學習行為的預測，試圖真正實現學習過程的個人化.另一方面，以翻轉課堂為代表的混合型教學模式，通過結合線上課程和線下課程的優勢，以小組互動學習的形式實現知識的內化，試圖實現教育技術和教學理念的深度融合.從同濟大學大學物理混合型教學的實踐中看，混合型教學模式能夠通過增長學生的有效學習時間提高學生的學習成績[2].但在混合型教學模式下，學生的科學素養與學習能力是否得到有效的提升，還有待于進一步工作的支持.

2 混合型教學對教學設計的要求

從研究結果上看，將線上學習和課堂學習相結合的混合型教學能夠在一定程度上提高學生的學習效果[3].相當多的教師都愿意嘗試混合型教學的實踐工作，但對這種教學模式的成效卻抱懷疑的態度.出現這一情況的原因，可能是因為在混合型教學模式中，師生的角色發生了根本性的變化，學生需要通過合作探究有關的學習內容，自主性學習的比重增加.如何設計教學過程，激發學生的學習動力，引導學生的學習能力和科學素養，成為教師面臨的新的任務，而大多數教師在這一方面還缺乏足夠的經驗.

圖1 基于學習共同體的教學設計與學習過程

與傳統教學不同，混合型教學的教學過程是以小組形式的學習共同體為基本單位的.學習共同體的學習過程是社交過程，認知過程和教學過程三者的綜合[4]，這樣的綜合在教學設計上主要體現為：教學內容的設計，學習共同體的設計和學習氛圍的設計(見圖1)，對于教學內容的設計，教師應首先根據學生的實際情況和混合型教學的特點，確定線上課程的內容以及線下討論的主題.對于線下討論，需要依照循序漸進的原則，通過啟發性問題引導學生經過自主性學習和探究性學習，學習并掌握教學要求中的重點和難點，培養學生批判性思維能力與創新能力，最終實現學習目標.對于學習共同體的設計，教師應基于對學生學習能力、溝通能力和知識背景的調查，對學生進行分組，以保證學習共同體能夠實現有效地互動，提高學習效率.對于學習氛圍的設計，教師應充分利用課堂反饋系統，及時了解學生的學習情況，并通過調整教學策略，幫助學生解決問題，同時運用包括虛擬現實和增強現實在內的各種教學輔助手段，激發學生的學習積極性和互動的積極性，形成支持型的學習環境.這樣教學設計才能夠真正實現各個教學有關元素的有機融合.

當然教學過程的實施還離不開信息技術的支持，教師的教學能力與知識儲備以及學生信息技術的掌控能力，只有充分發揮各個環節的功能和作用，混合型教學才能夠收到良好的效果.

3 混合型教學的實施過程與教學效果

自2013年來，我們在大學物理課程的教學中開展了混合型教學的教學改革試點工作.教學對象主要為來自生命科學學院與海洋學院的基地班以及電子信息學院的本科一年級學生，線上課程平臺先后選定了智慧樹和愛課程網作為線上教學平臺，線下通過有針對性的課堂討論幫助學生學習相關的重點和難點.

圖2 學生課堂討論的交互程度圖

在學習共同體設計的過程中，考慮到大學物理課程的特殊性，首先對學生高中物理選修的情況作了調查并參照第一次期中考試成績對學生進行分組，每個小組共4名同學，在分組的過程中，將不同成績段的學生搭配，提高分組討論的學習效率，一般小組成員中成績較好的同學一名，中等成績的兩名，成績較低的同學一名.小組成員獨立完成線上的學習工作，課堂討論時小組成員在一起討論有關問題.討論結束后，由教師挑選回答問題.學生在小組討論中的活躍程度記入學生的平時成績，對于特定的討論，可以通過錄音的方式了解學生的實際討論情況，根據社會網絡分析軟件Ucinet6.0可以得到學生課堂的交互情況，如圖2所示.從交互情況看，對于討論課程，教師與各個小組之間都存在較多的交流，對于小組內部的交流，成績較好的同學能夠起到重要的作用.小組與小組之間也存在有效的交流，這樣的交流有助于學生之間的相互學習.

在教學內容的設計中，根據教學要求，厘清每個教學單元的重點和難點，并圍繞這些重點和難點，設計課堂討論環節中的討論題，并根據學生的學習情況確定討論題.依照循序漸進的原則，逐漸提高問題的難度和復雜度，以符合學習過程的認知規律.例如在使用高斯定律進行電場計算的討論課中，先討論電荷均勻分布的電場分布；然后從特殊到一般，討論球對稱電荷分布情況下的電場分布；最后討論電場球對稱分布情況下的逆問題.通過提供不同的認知環境，強化學生對有關內容的理解.在討論題中，適當加入一些實際案例，通過實踐實現對所學知識的內化，同時提高學生的學習興趣.在教學環節中，根據教學內容的難易程度，確定教學形式采取學生自學，課堂討論還是教師主講的形式.

在學習氛圍的設計中，利用線上診斷性測試的數據以及基于手機的課堂反饋系統[5]了解學生的學習狀態，教師根據反饋信息有針對性地進行講解.建立課程QQ討論群，及時解決學生學習過程中可能出現的問題.在教學環節中，增加學習實踐項目，共同完成相關的小制作，小課題，這樣一方面可以通過培養學生運用所學知識的能力與動手能力，進一步深化對所學內容的理解；另一方面通過小組協作，也可以豐富小組成員之間的互動，營造創新思維的友好環境.例如在學習了電磁學有關內容后，學生通過檢索資料，制作了電磁炮，特斯拉線圈等裝置，科學素養得到全面地提高.

圖3給出混合型教學班和傳統型教學班在2013—2014學年4次測試中的成績比較，其中測試1和測試2對應于大學物理(上)的期中考試和期末考試，測試3和測試4對應于大學物理(下)的期中考試和期末考試.從考試成績上看，混合型教學班的成績相對于傳統型教學有所提高，與其他混合型教學研究結果一致，符合我們的預期.

圖3 同濟大學大學物理SPOC教學班(混合型教學)教學效果

我們還針對SPOC教學班開展了有關混合型教學的問卷調查，從調查結果上看，學生總體對這種教學模式的反映良好.大部分學生(89%)認為通過這種教學模式，自主學習的能力得到了提高；泛在學習的學習模式有利于隨時隨地開展學習活動，提高學習效率；也有少數學生(11%)認為相對于課堂環境，網絡學習環境中不容易集中精力學習，學習效果不如課堂學習.對于學習共同體為單位的學習方式，多數同學(72%)認為通過同學之間的交流和互動提高了交流和溝通的能力.

4 總結和討論

我們根據混合型教學的特點與大學物理的教學要求開展了大學物理SPOC課程混合型教學的教學設計工作.教學設計工作主要體現在學習共同體的設計，教學內容的設計以及教學氛圍的設計.從學習效果上看，學生對知識點的掌握有所提高，學生的自主學習能力得到提高，學生的交流與溝通能力也得到了加強.對于批判性思維與創新思維的培養效果，我們正進一步通過教學研究和評價來完成.

從我們的教學實踐情況來看，豐富的教學資源有助于學生通過自主學習完成學習任務.由于學生的知識背景和學習能力有所不同，在學習過程中可能出現不同的問題，由于線上交互的異步性，問題的提出和問題的解決之間往往會有較長的時間滯后，不利于學生的學習活動的開展.如果教學平臺能夠提供更多學習資源，學生可以根據自身的情況選擇學習內容，調整學習進程，這將有利于學習活動的開展.

作為基于學習共同體的學習模式，交互程度是學習效果的重要因素.相對于習慣于“大班上課，小班討論”的西方留學生，中國學生課堂討論的活躍程度明顯偏低.害怕觀點錯誤是許多中國學生不積極發言的原因.通過營造踴躍發言的課堂氣氛，增強師生之間，學生之間的關系，有利于課堂互動的順利進行，比如通過設定探究型的項目，可以增加學生之間溝通與合作，增強學生之間的關系，促進課堂互動.此外我們注意到通過錄音設備等技術手段和形成性評價機制，也可以促進學生之間的交互.

總的來說，基于課堂氛圍，小組構成以及課程內容設計的混合型教學，相對于傳統模式，對課程順利開展能起到積極促進的作用.當然混合型教育模式出現的時間還不長，還需要不斷通過實踐，總結，反思，調整，最終充分體現在線學習與線下討論的優勢，實現互聯網技術和高校教育的深度融合.

[1] Stecher B M, Hamilton L S. Measuring hard-to-measure student competencies[M]. Santa Monica, CA: RAND Corporation, 2014.

[2] 張睿，王祖源，徐小鳳.SPOC模式下混合型教學教學效果研究[J].大學物理，2016.已錄用，待發表.

[3] Johnson L, Adams Becker S, Estrada V, et al. The NMC horizon report: 2015 higher education edition[M]. Austin，Texas：New Media Consortium, 2015.

[4] Garrison D R, Vaughan N D. Blended learning in higher education: Framework, principles, and guidelines[M]. San Francisco, CA: John Wiley & sons, 2008.

[5] 駱正新，陸雯綺，王祖源.基于WiFi-SMS的互動反饋系統的設計與應用[J].現代教育技術,2015(1):114-119.

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THE REASEARCH ON INSTRUCTION DESIGN FOR BLENDED LEARNING IN INTERNET+ ENVIRONMENT

Zhang Rui Wang Zuyuan Xu Xiaofeng

(School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)

In this paper, based on the work of blended learning in University Physics，Tongji University, the factors that affect the results of blended learning under Internet+ environment are discussed. It is realized that classroom environment, learning community structure and teaching curriculum are important to blended learning instruction design. Based on these principles, we accomplished the instruction design for blended learning model in university physics class. The Exam results show that students’ grades are increased for blended learning model. The Survey results show most of the students agree with the blended learning model, their communication ability are enhanced due to the increase in interaction in the course.

internet+； blended learning; instruction design

2016-01-08；

2016-03-16

張睿， 男， 副教授，主要從事物理科研與教育工作, 研究方向為教育技術，物理教育.zr2002_7@163.com

張睿,王祖源,徐小鳳. 互聯網+環境下混合型教學的教學設計研究[J]. 物理與工程，2016，26(5)：18-21.