疫情期間學生線上學習狀態與效果分析

鮑蕊　陳柏材　王秋懿　楊蓉

摘 ?要：文章以北京航空航天大學《材料力學》課程的一個平行班2020年春季學期在線學習的數據為基礎，對在線教學方式、學生學習投入、學生學習方式等因素與學習效果之間的關系進行了分析。分析表明，無論是直播還是錄播的視頻教學對于知識的深層次理解均有較好幫助;在線教學的方式應根據課程進展過程中內容的難度進行適時的調整;線上學習與線下學習對學生投入時間的要求沒有明顯差別;考核指標對于學生投入的引導性明顯;線上線下教學方式對學習效果的影響不明顯，主要還是取決于學生個體。

關鍵詞：在線學習;學習方式;學習效果

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）13-0036-06

Abstract： An investigation on the relationships among learning effectiveness and factors such as online teaching mode， students' engagement and learning methods is conducted in this paper， which is based on the data collected from one of the parallel classes of "Mechanics of Materials" in Beihang University during 2020 spring semester. The investigation indicates that both live and recorded video teaching are beneficial for a deep understanding of knowledge; specific methods of online teaching should be timely adjusted according to difficulty of contents during the course; requirements on students' time engagement exist no clear distinctions between online learning and offline learning; assessment indicators have an obvious guidance effects on students' engagement; learning effectiveness is not significantly affected by adoption of online or offline teaching mode， but mainly depends on student individuals.

Keywords： online teaching; learning methods; learning effectiveness

2020年春季學期，突如其來的疫情使得高校春季開課課程從線下教學模式全部轉為網絡線上教學模式。這些年，雖然中國大學MOOC（慕課）、微課等多種教學形式，蓬勃發展，積累了大量成果和經驗，但一時間所有課程均采用網絡教學的狀態，對教師和學生均是挑戰。由于疫情的狀態隨時變化，返校時間的不確定性會使學生學習情緒不斷發生變化，學期初可能因為學習方式的變更而產生興奮，但更多的是孤獨和焦慮，這些情緒的變化對學習效果會產生明顯的影響[1-2];對于難度較大的學科，學生也可能因為課程內容過難而產生挫敗感，大二學生由于其所處的年齡階段，學業韌性總體水平相對較低[3]。對于教師，一方面，面臨缺乏對學生學習狀態、學習效果的實時感知的手段;另一方面，對于現階段網絡資源極大豐富的情況下，如何引導正確使用正式課程資源、準正式主題資源，以及非正式學習資源[4]提高學習效果、如何引導學生在碎片化的信息網絡[5]中構建學科知識體系、如何根據學生的狀態和課程狀態開展教學方式的調整，提高學生的滿意度、學業完成率，進而提升終生學習能力是教師面臨的挑戰。

本文以2020年春季學期講授的《材料力學》一個班（143人）的線上教學數據為基礎，分析學生的學習方式與學習效果之間的關系，以期為線上教學方式的開展、線上線下混合式教學模式的探索提供有益的支持。

一、本課程的特征及線上教學方式

我校的《材料力學》課程是國家精品課、國家精品資源共享課，慕課尚在建設中，依據學校要求，理論課教師可以采用直播、錄播、共享資料等方式進行線上授課。

本課程共80學時，包含64學時理論課和16學時實驗課，面向機類學院的1176名學生，共9個平行班，學生自選理論課教師。教研組商定的統一授課模式為：同學們在上課時間觀看資源共享課網站上本校開設的由蔣持平老師講授的《材料力學》課程視頻;根據課程內容，劃分為4個階段，前3個階段每階段結束后有一次統一的階段測驗，第4階段學習完成后進行期末考試，各階段內容劃分見表1;各平行班教師可根據實際情況，給學生上傳自己特色版本的PPT等學習資料，供學生學習，可根據實際情況選擇性布置各類型作業，可自行選擇在線答疑方式。

本班共143名學生，學生的專業及人數分布見圖1，其中飛行器設計與工程專業的30名雙學籍飛行員班學生單獨劃分，重修生24名，由于重修生的計分算法與非重修學生略有差別，故重修生狀況不在本次統計內。

除遵照統一的授課模式外，本班較為個性化的授課特征主要包括：

1. 設置三種類型的作業題目，將線下課程教學中部分引導學生進行思考和課內討論的內容設置成思考題（簡述題，作業類型二），要求學生與課后作業題（作業類型一）一起上交，為必做項;作業類型三為創新實踐類大作業，可根據自身狀況選作，學期末提交，題目可來源于PPT中布置的類型三作業，也可自選題目，形式為論文。

2. 授課形式隨各階段課程內容的難度而適當變化，除最基本的觀看資源共享課視頻自學外，適當增加直播課、隨堂總結、隨堂測等，具體變化見表2。

二、學習效果評價方式與結果

為調查學生在各階段的學習情況，采用常規類型的評價和針對本次線上授課所做的特殊方式的調研和評價。常規類型的評價主要是作業，包括課后習題和思考題、期末考試、類型三大作業，這些與線下授課時基本相同;針對線上授課增加的學習效果評價方式主要包括：

1. 階段性測試，與期末考試題型基本相同，每完成一階段的學習后進行，采用100分制，限時2小時內完成，開卷，共進行3次。

2. 隨堂測，采用問卷星進行在線答題，每次課后有5-6道題目，全部為選擇題，主要考察對基本概念、解題思路的掌握情況，不需要大量的計算，其中有1-2題對基本理論的考察，難度與期末考試中的選擇題難度相當，3-4題是需要依據基礎理論進行綜合分析思考，難度略大于期末考試中的選擇題;隨堂測從第三階段開始加入，主要考慮從本部分起，課程內容的難度有所提升，學生也掌握了較多基礎知識，可以綜合利用作出判斷。共進行了18次隨堂測。

3. 不定期問卷調查，在學習過程中，通過問卷星設計調查問卷，了解學生的學習狀態，校歷第一周的問卷主題為《材料力學目前上課方法》，包括學生對教材的擁有情況、網上學習硬件條件，對資源共享課網站、課程中心、北航網盤等共享渠道的熟悉情況等;校歷第三周的問卷主題為《對學習方式的適應情況》，包括對目前方式的評價、對比其他課程，希望本門課程的授課方式、目前個人感覺較好的學習方式、遇到的困難，以及期望的解決途徑、預習和復習的進行情況、對三類作業的想法等;校歷第十周的問卷主題為《材料力學學習狀態》，內容包括：目前主要學習方式、學習投入時間、第二階段相比第一階段所遇到的新困難、是否希望有課堂總結等。此時已完成了第二階段課程內容的學習，依據此次調查中學生反饋的需求，在第三階段中增加了階段總結直播課和隨堂測，在第四階段的學習中，每節課增加了半小時的隨堂總結（直播）和隨堂測。由于調查并不要求必須參加，所以學生的總體參與率大致在46%-75%之間（不包括重修生）。

由于問卷調查多針對學生的學習方式和狀態，調查結果將結合各類型的測試成績在本文第三部分作詳細分析，以下僅簡單給出平時作業、階段測驗和隨堂測的主要結果。

1. 平時作業完成情況（提交的及時程度和完成的質量）比往年好，特別是類型三作業，由于是自愿完成，額外加分，往年僅有不超過10%的學生選做，而今年有66%的學生提交了類型三作業，與學生在家做作業的時間比較寬裕有關，也與今年評分標準中作業占總成績的比重略有提升有關，說明學生和掌控時間，以及評價標準的引導性，均會對作業完成情況有直接影響。

2. 階段測驗的成績與期末卷面成績有較強的相關性，如圖2所示，數據基本分布在歸一化期末卷面成績的±2倍標準差之內。

3. 隨堂測的參與情況大致在60%-80%之間，因不計入平時成績，僅用于幫助學生理解課程內容，故學生的參與比例小于作業和階段測驗，說明學生在完成各種自選動作時有一定的功利性;隨堂測的正確率不高，明顯低于期末卷面的選擇題得分（圖3）。一方面是因為隨堂測題目的難度和深度要略大于期末考試的填空題;另一方面，學生經過做作業、階段測、期末系統復習之后，對理論的理解程度要明顯好于剛學完該知識點時候的理解程度。

三、分析與討論

本節的分析主要基于第三次問卷調查數據和階段測、期末考試的客觀成績的關聯性進行分析，獲得學時的學習狀態與學習效果之間的關系。

（一）學習時間投入與學習效果

問卷調查對學生平時投入學習的時間進行了調查，包括每周預習時間、復習時間、完成作業時間。本課程理論課部分為64學時，每周安排4學時，按照往年線下教學的要求，至少1倍的時間進行課下學習（完成預習、復習、作業等），即原則上每周學時投入本課程學習的時間應不少于8學時。通過對問卷數據的調查，獲得與學習投入時間相關的主要結論有：

1. 學生周學習時間的投入分布如圖4所示，大部分學生的學習時間滿足課程要求，線上教學期間，學生的自我管理性較好，能投入足夠的學習時間。

2. 采用皮爾遜檢驗，對各類時間之間的相關性進行統計分析，結果表明預習時間、復習時間、作業時間相關性顯著，說明學生們傾向于在三者中均投入較多時間，或者均投入較少時間。

3. 周總投入學習時間與期末卷面成績、第三次階段測成績的相關性如圖5所示，對成績中位數進行擬合（剔除掉只有1個數據的點），可知，周學習時間在6-7小時（8-9學時）對應的擬合曲線的峰值，故本課程長期要求的至少1倍學時數用于課下復習的要求是合理的。

（二）學習方式與學習效果

本課程推薦學生采用的學習方式為看資源共享課網站的視頻進行自學，本班教師為提升學生對內容的理解，考慮學時的壓縮（資源共享課視頻時針對80學時理論課教學的，2015版培養方案將理論課學時數壓縮為64學時）、考慮近年來在課程教學中越來越重視對學生創新能力的培養、重視課程的高階性、考慮線上自學的需求，因而對每一次課講內容準備了新版PPT，包含大量思考題和對知識的總結，準備了每一章節的學習指導文件，供學生理解本章節內容的重點、難點、教學要求，且每一章節的教學目標按照布魯姆教育目標設置成記憶、理解、應用、分析、評價、創新6個等級，故希望學生在看視頻的同時，能夠看教師提供的PPT和學習指導文件等材料，深入研讀教材，并查找相關資料、自行開展實驗、仿真等分析進行創新實踐活動。問卷中對學生采用的學習方式進行了調研，分成只看視頻、只看PPT、看視頻和PPT、看視頻和教材、看PPT和教材、看視頻+PPT+教材共6組，通過各組期末卷面成績的平均值，對不同方式的學習效果進行多重對比，結果如表3所示。

從表3中可以看出：

1. 各種學習方式對期末成績都會有一定影響，但在0.05的級別下未達到顯著。

2. 包含看視頻項的學習方式（包括只看視頻）比不看視頻組平均成績高，說明教師講解對于提高學習效果具有重要作用。

3. 看視頻和教材、看視頻和PPT兩組的平均成績較其他組的差值均為正，說明文字性的資料是有助于學生對知識的理解，當然這也因為學生投入了更多的時間。

4. 教材、視頻和PPT三者全看組的成績分散性很大，從不及格到接近滿分都有，一方面，由于有學生在問卷調查中回答問題的隨意性造成了數據的偏差;另一方面，也展示出部分同學對適用于個人的學習方法缺乏認識。

（三）課程內容與學習方式

對第一次、第二次、第三次階段測和期末卷面成績，對各階段學習效果進行比較，采用配對樣本檢驗，檢驗結果如表4所示，結合表2中給出的各階段的教學方式的變化，可得出主要結論如下：

1. 第一階段成績與第二階段成績有顯著差異，第二階段成績與第三階段成績有顯著差異，第三階段成績與期末成績沒有顯著差異。

2. 第一、二階段的教學方法沒有差別，第二階段成績相較于第一階段成績有明顯下降，是由于第一階段學習內容較為簡單，而第二階段題目難度上升，學生僅自學，效果變差。

3. 第三階段學習內容難度與第二階段相當，綜合性較第二階段有所提升，第三階段加入了隨堂總結與隨堂測，學生成績有明顯上升，隨堂測參與情況與第三階段相對第二階段成績的變化情況的關聯如圖6所示，從圖中可以看出，隨堂測參與次數與成績的提升之間正相關。

圖6 隨堂測參與次數與二、三次階段測成績提升的關系

（四）學習投入與歷史成績的關聯

本課程是在學生整個大學的第4學期開設的，選取學生在1-3學期中其他主要相關課程（包括工科大學物理1、工科大學物理2、工科數學分析1、工科數學分析2、理論力學）與本課程進行對比分析，其他課程均采用線下教學的方式，難度與本課程相當或略大于本課程。采用皮爾遜檢驗法，對成績的相關性進行分析，結果如表5所示，從表中可以看出，其他課程的成績與本課程成績有顯著的相關性，說明：（1）線上和線下教學的學習效果與學生個體直接相關;（2）前修課程的成績對于本課程的學習具有正向影響。

對工科大學物理、工科數學分析和理論力學平均分高于85分的同學，在線上學習過程中所采用的學習方法進行統計，他們中有85%以上的同學會選擇看視頻授課，這個比例要高于總體學生中看視頻的比例（75%）。

（五）飛行員班的情況分析

雙學籍飛行員班的學生與同專業其他學生相比，入學分數略低，同時他們還需要投入大量時間進行軍事訓練，相對投入理論課學習時間被壓縮，但他們紀律性很強，在往年的教學中也發現，他們并非對知識的理解不夠好，通常是對知識運用的熟練程度不夠好，導致在期末考試中，成績往往低于其他同專業的學生。但2020年疫情期間，一方面，期末考試的答題時間從2小時增加到3小時，對知識運用熟練的要求降低;另一方面，他們的訓練任務減少，有更多的時間投入課程學習。雙學籍飛行員學生在本學期平時各項成績與本班其他學生的對比分析結果如表6所示，表中同時給出了本學期飛行員班（2018級）成績與上一級（2017級）飛行員班學生的本門課程期末卷面歸一化成績，從表6中可以看出：

1. 雙學籍飛行員學生完成平時作業的情況好于同專業其他學生，他們的作業平均成績比其他學生高出5.1%，這與他們的紀律性有關。

2. 雙學籍飛行員學生類型3大作業的得分情況比其他學生低24.8%（雙學籍飛行員的類型三作業參與度很低），說明他們在創造性的作業方面表現略低，這應該與基礎和學習習慣有一定關系，即喜歡完成規定性動作。

3. 雙學籍飛行員學生的階段測試的成績與其他學生均值相當，但其他學生成績的分散性要明顯高于雙學籍飛行員學生。

4. 2018級雙學籍飛行員的材料力學期末卷面成績與上一屆存在顯著差異，本屆成績相較于上一屆大幅提高，這可能是由于疫情期間，有更充分的時間對知識進行消化吸收整理，同時，延長答題時間對于提高他們的成績有顯著效果，這驗證了熟練程度是影響他們成績的重要因素。

四、結論與建議

通過以上分析，可得如下主要結論：

1. 總體來說，線上教學的方式中應包含教師的視頻講解（直播或錄播均可），學生通過看PPT或者教材的效果相對較差，講解與其他文字資料共同適用的效果較好;而學生應找到適合個體的學習方式。

2. 線上學習與線下學習對學生投入時間的要求沒有明顯差別，對于本課程，至少投入1倍的教學學時的時間進行課后學習。

3. 考核指標對于學生投入的引導性很強，計入平時成績或者有加分的作業完成比例遠高于問卷調查，或者隨堂測這種不計入總成績的項目的參與比例。

4. 根據教學內容的不同，適當調整教學方式，對于提高教學效果有很大幫助。

5. 對于雙學籍飛行員班的學生，本學期成績與去年同類型學生期末成績的對比表明，增加學生學習時間的投入，學習效果有明顯提升;延長期末考試的答題時間產生的卷面成績的提升，也說明他們在知識運用的熟練性上有提升空間。

6. 與其他課程的成績對比說明，線上線下教學方式對學習效果的影響不明顯，主要還是取決于學生個體。

本文樣本數量和調研內容有限，采用更系統的方式對學習行為進行跟蹤、并加大樣本量，將得到更全面的結果。

參考文獻：

[1]李恒廣，孟妍紅.電大遠程開放教育學員學習情緒分析[J].北京教育學院學報（自然科學版），2011（1）：18-22.

[2]趙宏，張馨邈.中國成人學習者在線學習情緒影響因素研究[J].開放教育研究，2018（2）：78-88.

[3]朱祖林，安哲鋒，湯詩華，等.成人在線學業韌性的測評研究[J].中國電化教育，2012（6）：37-41.

[4]楊孝堂.泛在學習：理論、模式與資訊[J].中國遠程教育，2011（6）：69-73.

[5]高婷婷，徐建華.“互聯網+”背景下大學生碎片化學習優化策略研究[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020（3）：26-27.

作者簡介：鮑蕊（1978-），女，蒙古族，遼寧朝陽人，工學博士，教授，常務副院長，北京高校青年教師教學基本功比賽一等獎，優秀指導教師獎，北航校級教學名師，研究方向：飛行器結構完整性。