基于ARCS動機理論的《R軟件及其應用》課程教學改革與探索

尚云艷，高藝琳，王超，孫浩

（西京學院 理學院，陜西 西安）

一 引言

R語言是一套完整的數據處理、計算和制圖軟件系統，它的功能包括了簡單的或復雜的數據存儲和處理以及運算、制圖和分析，可操縱數據的輸入和輸出，實現分支和循環。《R軟件及其應用》課程主要向學生講解R語言如何學習和使用[1]。《R軟件及其應用》課程共8章內容，32個教學學時，每周2個學時，共16個教學周。由于軟件語言講授內容的特殊性---代碼繁多，教師講解時間占比大導致學生練習時間少，或學生練習時間占比大導致教師講解少，又造成學生邏輯不清楚，所以有必要對該課程的教學設計模式進行改革，爭取找到最佳的教學設計模式應用于該課程，從而提高教學效果。

（一） 教學現狀分析

1）學生課堂注意力不集中

由于教學環境的差異，學生只能通過聽老師講和閱讀教材熟悉本節課的內容，于是很容易走神，從而影響注意力，而且《R軟件及其應用》課程在教學過程中，教師的講解只占到20%-30%，很多學生恰恰就在這個時間段沒有認真聽講，那么在后續教學環節中根本無法完成相應的學習任務，從而形成惡性循環，未能在學習中體驗成功，就很難再進行獨立的學習和進步。

2）課程學習興趣很難保持

有些高校并沒有單獨開設這門課程，而是將R語言的學習穿插在其他課程當中。單獨開設《R軟件及其應用》也是幫助學生學習的更系統更全面。可是由于課程的自身特點，學生的學習興趣很難保持，在面對大量程序代碼時，即便剛開始學生產生了極大的學習興趣，但很快也會因枯燥的代碼編寫而減退，所以對教師來講，如果提高學生對學習的自信心，使得學生能夠在學習中有機會體驗成功，從而也將激發學生的學習動機。

3）課余時間的學習缺乏動力

由于課程任務量相對較大，很難保證每節課都能讓學生充分的完成上機操作練習，這就意味著有大量的學習任務需要學生在課下完成，可是在脫離教師的管控范圍之外，如何讓學生依然能認真且高效的完成相應知識點的練習任務。

（二） 學情分析

以應用統計學專業2015級和2016級學生為調研對象，調研時間是2019年3月1日-7日。通過“關于應用統計學專業學生統計軟件學習情況的調查”發現，R軟件是學生使用次數最多，掌握最熟練的人數比例只占到25.81%，而Excel軟件占比卻相對較高為40.32%。課程評價中,只有25%的學生認為R軟件課程的學習是有幫助的，近75%的學生評價則較低,認為略有幫助或沒有幫助。對R軟件教學的建議中：增加學生上機操作練習、加強教師講解的生動程度、教學內容應以加強應用性、增加統計軟件實驗的機會，以上選項的比例均在65%以上。

二 ARCS模型概述

（一） ARCS動機教學設計模式的含義

ARCS模型是一種教學設計模型，該模型關注的是如何通過教學設計來提高學生的學習動機的問題，所以也稱為ARCS動機教學設計模式， 它是以“激勵課堂動機”為核心的動機教學模式[2,3]。在該模式中, 影響學習的動機有四個因素, 即注意（Attention）、貼切性（Relevance）、自信心（Confidence）和滿足（Satisfaction）,取每個英文單詞的第一個字母, 簡稱為ARCS。

（二） ARCS的理論框架圖

圖1-1描述了個人特征和環境對三類行為反應（努力、績效和滿意）的影響。績效輸出可歸結為三個階段: 努力是對任務的投入程度, 表征了動機的強度, 可通過合理的外部設計和管理對個人好奇心、動機、期望加以引導而進行調控。績效作為我們最關注的部分, 是個人知識技能、學習過程管理和努力協同作用的結果。高績效會帶來成就的滿足（滿意）。外部反饋和自我正確的評價, 可使成就感增強, 進而反作用于動機、期望, 形成持續的激勵而促使學習者投入更多努力。

圖1 ARCS理論框架圖

（三） ARCS動機教學設計模式在《R軟件及其應用》課程教學改革中的運用分析

《R軟件及其應用》課程中引入ARCS動機教學設計模式后, 教師應該有新的教學設計理念，即以學生為主體；分析每節課前學生的學情，即理論基礎知識是否已經足夠，該掌握的技能是否已經完全掌握；分析教材內容，即涉及到哪些概念、哪些方法以及方法的應用；教學知識目標的重新梳理，即哪些教學內容需要了解、哪些內容需要掌握等；實施教學過程；最后教學反思，教學的組織方法或案例的選擇等方面有待改進[4-8]。

具體來講，教學過程應分為三個階段，首先，引入新課階段，通過特色案例和在電腦上演示，學生看老師如何按步驟編寫代碼，學生在該過程中能體會到邏輯思維，在老師不斷提示思考“這一步的關鍵是什么”或“下一步需要做什么”等問題，對學生進行知覺喚醒、探究喚醒、并維持學生的注意力，激發學習動機和好奇心。

其次，體驗階段。學生經過代碼的編寫，帶著對結果的期望查看真實結果，若期望與實際一致，則成功獲得分析結果，這將增強學生學習的自信心，從而學生投入的努力更多，成功輸出的越多，自然會達到高績效。通過學生的自我學習和自我管理，不斷的明確學習目標，實現動機匹配，增加內容的熟悉度。

最后，反饋階段，通過學生的自我反饋和評價，更令其容易感到滿意，從而又再次激發學習動機和好奇心，由此形成一個良好的循環，便達到了教學設計的目的。

三 教學設計

為了體現ARCS動機理論在《R軟件及其應用》課程中的應用，本節以課本中第4章第5節隨機抽樣的Metropolis-Hastings算法(簡稱M-H算法)為例， 按照ARCS教學理論原理進行教學設計如表1所示。

表1 教學設計

四 實證分析

為更好的研究兩種教學方法下的教學效果，分別以應用統計學專業的1601班和1701班作為研究對象，以1601班為實驗組，以1701班為對照組，對照組采用ARCS動機教學設計模式進行教學。學期末實行了課程摸底考試。從期末考試結果中隨機選取20人的考試成績，具體成績如下表2所示。

表2 16級和17級課程考試成績

五 結論與建議

利用ARCS動機教學設計模式應用注意以下幾點：

（一） 教授課本案例，使案例從生冷變得鮮活起來

教師在設計問題情景時，不是照著書本講案例，而是結合案例將操作步驟按照邏輯生動地在電腦上演示出來，讓學生完整瀏覽如何通過軟件編程解決實際問題的過程，展現在學生面前的不再是冷冰冰的課本，而是活生生的案例，這樣不僅能讓學生學會問題的求解方法，還能啟發學生類似問題的思維方式。

（二） 引導學生學習，設置問題結點串聯成教學內容

教學內容進度的把控，學生之所以放棄學習，很大程度是因為對所學內容不理解，因此在教學內容講授過程中盡量能設置一些問題結點，如果學生能順利完成各個結點問題，則表明學生對所學知識逐步接受。

（三） 激勵學生學習，使學生學習從“被動”變“主動”

以激發學生學習動機為目的，在“網絡課程平臺”中增加知識點模塊，知識點系列為選擇題、填空題和簡答題，題目的編制力求新穎、經典和實用，編制200道目以隨機對應到知識點系列中，要求學生按照學習進度完成相應測試，以提供給學生課余練習的機會。