中小學生平板電腦使用與學習效果的關系

許紅葉

摘 要： 研究采用元分析方法，通過對國內外關于IPAD使用對學生學習效果影響的20個隨機對照和準實驗進行了量化分析。發現IPAD使用對學習效果具有促進作用（d=0.3，P=0.000 5）但在學科、學段、區域等調節變量方面存在差異，并提出未來教育教學改革更應關注IPAD整體應用效果、多學科適應性和多學段適切性等方面，以此為IPAD在教育教學中的應用提供理論依據。

關鍵詞： IPAD; Tablet P; 隨機對照實驗; 學習作用; 元分析

中圖分類號： TP 311 ? ? ?文獻標志碼： A

Abstract： The component analysis method was used in this paper. 20 examples were selected to analyze the learning effects by using Ipad through domestic and foreign papers. It was found that the use has a promoting learning effect （d=0.39， P=0.000 5）. But in the area of discipline， study section， such as regulating， there were differences. This paper put forward the future education teaching reform which should focus on the overall application effect， the multidisciplinary adaptability and aptness learn section， etc. The application in the education teaching should provide the theory basis.

Key words： IPAD; for the reform tablet P; which randomized controlled trials; learning function; meta-analysis

0 引言

2010年起，IPAD因其便捷、易操作等特點，成為課堂教學實現協作學習和自主學習的數字化學習工具，倍受國內外師生的親睞，荷蘭的Steve Jobs School模型、澳大利亞的IPAD for learning和美國實施的The Largest IPADs Program等項目便無疑體現了IPAD魅力所在，但IPAD等媒體技術在教育教學實踐效果如何？是否是學生學習的最佳選擇？等問題也成為人們選擇IPAD等媒體的實踐追問。

1 文獻綜述

IPAD從“大眾熱捧”到“適度選擇”無疑說明了大眾對IPAD作用及效果的實踐反思，究其原因，IPAD對學生學習是否有效果是家長、教師和學生對包括IPAD在內的數字媒體的理性選擇的標準，從對有關IPAD的教育教學應用的文獻梳理，IPAD的使用與學生學習效果之間的關系主要表現在：具有顯著促進作用和不存在顯著影響，而這種結果也導致大眾特別是家長及教師對IPAD選擇的茫然。

有研究表明IPAD對學生學習效果具有顯著的促進作用。Houghton Mifflin Harcourt的Andrew Jaciw等[1]主持的《HMH Fuse： Algebra》項目以IPAD上使用HMH Fuse的課程與使用包含相同內容的傳統文本的課程的關系為主題，對加利福尼亞州的Long Beach Unified School District、Riverside Unified School District、Fresno Unified School District和San Francisco Unified School District等4個學區的6所學校的625名七年級和八年級學生進行了對照實驗，發現在Riverside區域使用IPAD的實驗組學生代數成績明顯比對照組學生提高了9個百分點（p=0.023），Alajmi等[2]探討了社會課教學中使用IPAD學習獲得心理和表現技能的有效性，將48名科威特八年級的學生分成實驗組和對照組，發現：實驗組和控制組的后測成績在技能表現上存在顯著差異，Hui Yong Tay等[3]依托P21C2項目選取57名初中一年級學生（Secondary 1 cohort）和37名初中三年學生（Sec 3 cohort）實施IPAD干預實驗發現，使用IPAD的不論哪個年級的學生比未使用IPAD的學生的平時成績均都要好。在國內，李敏[4]以七年級新生為研究對象，發現：傳統教學成績且一直都低于IPAD實驗班的成績。左娜[5]立足音樂課堂，選取高中高一年級的5和6兩個平行班作為實驗班和對照班，發現：實驗班學生的《亞細亞民間風情》實踐活動相關知識點的測試成績水平顯著高于對照班學生的測試成績水平，此后，許多IPAD教學應用的相關研究也支持這一論點[6-14]。

不過，也有部分研究認為IPAD對學生學習效果沒有顯著的作用，呂云震[15]提出IPAD無法顯著提高學生成績開始，Andrew Jaciw等在對Long Beach Unified School District、Fresno Unified School District和San Francisco Unified School District區域測試中卻發現IPAD的實驗組與對照組的學生代數成績并不像Riverside Unified School District區域一樣，學生的代數成績并沒有因使用IPAD前后有明顯差異，Sheppard等[16]觀察了43名6年級學生在使用IPAD進行閱讀干預后的其知識、理解和分析分數的百分比變化，發現只有低水平組在分析中顯示出正增長，而其他兩個能力組在知識和理解力方面前后沒有表現出改善，Culén等[17]發現：兩位老師都認為學生的學習效果不如他們通常使用傳統教學方法所獲得的效果;Dhir等[18]調查了在教室和實驗室使用IPAD的教學益處：平板電腦（IPAD）可以激勵學習者，但對學習的實際影響的研究是有限的，與此保持一致的還有[19]。

可見，IPAD在教學中應用是否能夠促進學生學習效果，迄今為止并沒有達成一致性結論，鑒于此，本文試圖回答的問題是：IPAD在教學中應用與傳統的教學相比，能否因其便捷性、交互性及豐富的可視化界面能夠提高學生的學習效果。

2 研究設計

2.1 研究方法與數據

采用元分析方法（meta-analysis），元分析又稱薈萃分析，是一種通對具有相同主題研究的多個研究結果合并轉化成一個數值估計的統計方法[20]，具有不受樣本量限制、擴大樣本量和評價各研究結果不一致矛盾的特點，利用 RevMan 5軟件，采用標準化均數差進行不同研究數值的合并計算，最后采用Cohend[21]效應指標（0.2、0.5、0.8）進行評價。

2.2 數據來源及檢索策略

研究以中國知網、萬方數據為中文數據來源，以Education Research Complete （Ebsco）， ERIC （Ebsco），Web of Science （Clarivate Analytics），Scopus（Elsevier），wiley online library為外文來源，采用“IPAD”“PAD”“Tablet Pc”主題詞和“learning”等自由詞結合的辦法檢索，輔助使用年齡（6-12和13-18）和學科領域（排除工程領域）條件篩選，并采取文獻追蹤方法，檢索設為2001-2019年10月。

2.3 文獻的納入與排除

納入文獻需符合以下標準。

（1） 研究主題。研究主要IPAD在學生學習上的應用開展的實證研究，即自變量為IPAD和因變量為學習效果。

（2） 研究類型。研究樣本以隨機對照實驗或準實驗等，所選文獻的研究實驗環境以課堂教學為主。

（3） 研究對象。所有研究以中小學生為實驗研究對象（小學、初中與高中），學生的性別、年級不限。

（4） 評價指標。需要有至少一項學習效果評價;研究必須提供完整的統計結果數據，未提供樣本量、均數或標準差，但須給出均數差或標準化均數差，或者提供95%置信區間、SE或P值;或該實驗進行了T檢驗、F檢驗等;如果一項研究報告含有連續的學習效果測量，根據最終的累積測量結果來確定最終納入效應量。

（5） 對于綜述類文獻、重復文獻、無法獲得全文或樣本少于10的文獻不予以納入，如表1所示。

2.4 篩選編碼

通過納入和排除文獻標準，由2名作者對文獻進行篩選，當篩選中遇到分歧時采用協商討論的辦法，利用Cohens kappa 的度量計算公式（k=p0-pe1-pe）計算篩選一致性，本研究的kappa度量值為0.58，文獻篩選可信度為中等。

3 過程分析與表達

3.1 發表偏倚性分析

為避免元分析中的文獻不能代表本領域所有的研究總體，即出現發表偏差， 本研究采用漏斗圖和Eggers 回歸法來評估出版偏差，不難發現偏倚總效應的文章偏多，主要原因為數據來源大部分為碩博士論文，如圖1所示。

3.2 樣本間異質性檢驗

異質性檢驗采用Q和I2統計學方法，通過對整體分析檢測發現樣本間異質性大，（p<0.000 1和I2=94%，）出現樣本異質可能的因為研究樣本來源的國家不同、發表時間不同、研究學段和學科不同等，因此，本研究選擇隨機隨機效應模型進行分析，如圖2所示。

4 分析結果

4.1 IPAD元分析的效應模型選擇

鑒于異質性檢測的p<0.000 1和I2=94%，研究選擇隨機效應模型進行分析。根據Cohen提出的效應值大小的劃分標準，當效應值為0.2之內時，通常認為影響較小;當效應值為0.2^0.8時，通常認為有中等影響;當效應值為大于或等于0.8時，通常認為影響較大（Cohen，1977）。由此可見，IPAD對學生學習效果具有中等程度的正向影響。

4.2 調節變量檢驗結果

4.2.1 不同學科對IPAD學習促進作用的差異

分析可以看到，IPAD信息技術學科的學習效果影響并不顯著，可能由于有計算機特征的信息技術學科主要以筆記本電腦及PC機為主，IPAD 在不同學科中的學習作用效果，如表2所示。

各學科的最終效應值依次是語文（d=0.39，p=0.02<0.05）、數學（d=0.61，p=0.000 1）、英語（d=1.05，p=0.003）、生物（d=-0.28，p=0.000 5）、音樂（d 值均大于0.3，但異質性過高I2=94%，無法進行合并）、物理（d=0.42，p=0.02）。發現，IPAD對于語文、數學、英語的學習有一定的積極促進作用，對于生物學科有顯著差異但為負影響，對于英語的學習，IPAD表現出其優越性，如學生利用IPAD進行閱讀、自我英語測評等，如表3所示。

4.2.2 IPAD使用效果在不同學段的差異分析

按照效應值大小依次是高中（d=0.6，p=0.04）、初中（d=0.41，p<0.001）、小學（d=-0.47，p<0.001），可以看出，初中和高中的合并效應值都介于 0.2至0.8 之間，說明IPAD對初中生和高中生的學習促進作用都是中等層次的影響，但是IPAD在高中層面的學習作用效果要高于其他兩個學段，而在小學中，電子書包在促進學習的效果卻不令人滿意，這可能是因為教師對小學生使用媒介的態度有關，如表4所示。

4.2.3 不同區域對IPAD學習促進作用的差異

IPAD在國內應用的合并效應值為0.23，略大于0.2，且p<0.000 1，是一個相對中等偏下的影響水平，說明IPAD在國內學生的應用過程中對學生學習的促進效果較好，需要改善的空間仍很大。而國外的合并效應值為0.92，且p=0.000 6，達到顯著水平，但是影響水平很高，說明已有的研究中IPAD在國外學生的應用過程中對學生學習有一定積極的影響，國內在IPAD學習應用上相對比國外較弱，如表5所示。

5 總結

5.1 加強應用與創新融合，推進IPAD應用走出實驗室進入實踐

應用驅動是是教育信息化發展到一定階段的需求，但由于基礎設施、數字教育資源和信息化環境建設作為我國教育信息化1.0時代前期的主要內容，使 “應用驅動”更多偏向“技術應用”，這也成為我國教育信息化發展從“建設”到“應用”過度期的主要特征，隨著多樣化以“學”為主的教學模式構建，信息技術輔助的多元評價使得教育教學評價更加合理科學，對“應用驅動”的認識已從單純 “技術應用”向“深度應用和創新融合”轉變，然而，我國IPAD應用仍以滿足研究實驗的需要為主，雖樣本量較大，但影響水平相對較低，究其原因，主要是因為更多的研究未以教學實踐為基礎，這也就要求研究者應立足于教學實踐應用，不斷探索教學中存在的問題并利用IPAD等信息技術手段予以解決。

5.2 提高教師創新能力，規避信息技術與課程融合的“偏科現象”

創新從1.0發展到3.0，創新主體（關系）已從單一的“強調企業單體內容”轉向“產學研用‘共生”[22]，創新不再是僅僅滿足“消費者需求”，“消費者”已演變為具有“產銷者”特征的用戶，用戶創新也便成為創新生態系統中重要的創新源泉，可見，信息化教育實施關鍵在于人，在于滿足不同學生的個性需求的基礎上促進其全面發展，IPAD學習對學習的整體效果較為良好，但針對每個學科卻差異明顯，特別是IPAD對數學（d=0.61，p=0.000 1）和英語學科（d=1.05，p=0.003）的影響很好且受到研究者的關注，這也是對信息技術與課程融合“偏科現象”的反映，我國新一輪基礎教育課程改革要求課程向綜合化方向發展，課堂教學需要適應新時代的發展動向，打破傳統單一學科的教學，加強多學科融合教學，作為信息技術手段更應該打破學科的“選擇偏好”，輔助多個學科實現教學信息化。因此，學校與教師應結合學科內容適宜性選擇使用IPAD，徹底打破“科課均用、節節使用”的媒體“萬能論”。

5.3 堅持以學生為中心，探索IPAD對不同學段的適切性

IPAD在中學比小學階段效果好，鑒于不同年齡階段的學生對事物的接受能力不同，教師在選用教學媒體時必須顧及學生的生理及心理特征，2012年，余勝泉針對學生視力下降的問題開展的研究[23]發現：課堂上使用電腦不是學生視力下降的主要因素。2018年，《綜合防控兒童青少年近視實施方案》出臺，大眾誤將青少年近視原因歸結為各類屏幕媒體的使用，也致使學校為了滿足家長的要求，而放棄在小學階段IPAD常態化使用的關鍵，因此，客觀理性的看待屏幕媒體的作用已成為當今學校、家長和學生面臨的主要問題，但首要需要解決的是：那個學段或某學段的那個年級可以使用IPAD或其他屏幕媒體也成為教育研究領域未來的關注點。

研究在在對已有的實驗數據元分析基礎上，評價了IPAD對學習的作用效果和影響，審視了當前IPAD應用于學習過程中出現的問題，但研究依然存在如研究樣本量不夠大、樣本來源有較小偏倚以及分類還需要更細致等問題，這也將是未來深入研究IPAD應用效果的方向。

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（收稿日期： 2020.06.24）