疫情期間線上教學對混合式一流課程建設的啟示
——基于對學生學習體驗數據的分析

車驍騎，黃安平，金 碩，陳子瑜，葉展鴻

(北京航空航天大學 物理學院，北京 102206)

突如其來的新冠肺炎疫情，催生了在線教學的全面實施．北航物理學院迅速調研在線授課平臺，制定課程在線授課方案，持續監督教學質量及學生學習效果，不斷優化課程授課方案，確保線上、線下教學實質等效.

線上教學的開展保障了“停課不停教、停課不停學”的實現，同時也改變了傳統的教、學、考、管等教學形態，是對一流課程建設的全面探索．它催生了教學內容與方法的創新，增加了學生學習與教師備課的挑戰度，提升了人才培養目標的高階性．線上教學期間，現代信息技術與教學得以深度融合，教師著力加強教學設計，教學方法更突出師生、生生的互動，課程內容設計更注重廣度和深度，考評方式更注重論文式、答辯式等非標準化過程性評價.學生在教師引導下進行探究式、項目式學習，對學習的投入大幅增加，整個教與學環節實現了以教師為主導，學生為主體，由“教”為中心向以“學”為中心轉變．這場大規模的在線教學實踐，成為深入探索線上線下混合式教學的有效途徑，學生的反饋則為未來一流課程建設提供了重要的參考依據.

1 線上教學實施的總結

開展在線教學期間，師生互動與信息對稱成為制約線上教學質量的兩大主要因素．針對這一特點，除了加強教學管理部門與學生管理部門的聯動，學院還采取了固定交互平臺+靈活交互平臺相結合的方式，增加師生互動、加強信息對稱性．“固定交互”使用學校課程中心平臺，而“靈活交互”則由任課教師設計，如教學班微信群(qq群)、學校云盤等平臺．固定交互平臺，主要呈現教與學的前期準備工作，教師將任課教師及助教聯系方式、班級聯絡群二維碼、課程簡介及大綱、課程相關教學資料(如課件、推薦教材等)、作業布置、考試方式等發布在課程中心平臺，保障學生對課程基本信息的獲取．具體開展課堂教學活動則主要依托靈活交互平臺，每門課程單獨建立師生熟悉操作、方便交流的微信群(qq群)．課堂簽到(問卷或接龍)、小測驗(問卷)、簡單的師生互動討論等都在此進行.

具體教學開展方式包括在線直播、錄播教學、MOOC學習平臺等，考慮到教師的投入、教學環節組織的穩定性與安全性、學生的接納程度等因素，物理學院開設的9門核心專業課(理論課)均選擇了錄播教學為主，輔以學習資料發送及MOOC學習平臺的推薦．錄播教學是指教師在課前將錄制好的視頻發布到學習平臺供學生觀看，然后按排課時間組織教學活動，包括組織學生集體觀看教學錄像、教學難點講授、分組討論、小測試、習題講解等．這種教學活動的設計符合遠程教學的三種交互模式，即學生與教師交互、學生與學生交互及學生與內容交互[1]．教學錄像的形式豐富多樣，可以通過視頻平臺錄像，同步上傳到該視頻教學平臺(如騰訊課堂)，也可以采用PPT自帶的“錄制幻燈片演示”功能進行錄音．前者包含“PPT等教學資料+教師畫面+聲音”，適合掌握一定現代信息化教育技術的教師使用；后者包括“PPT+聲音”，操作簡單，普適性強．此外，由于線上交互平臺的便捷性，教師將科技前沿成果與教學內容相結合分享到線上平臺供學生自主學習，提升了教學內容的新穎性和挑戰度.

線上教學使得師生由原本線下教學的“零距離、強關系”變為“遠距離、弱關系”[2]，為了應對這種弱聯系的狀態，教師需要結合教學目標及學生的學習情況，更加精心地設計各項教學環節與課程活動，同時要預留一定時間應對線上教學中可能出現的突發情況．已有研究證明同傳統教學方法相比，有交互活動的教學方式會讓學生取得更好的成就，尤其是測試與物理概念的理解[3,4]．而在進行教學設計時，教師可以根據投入成本、學習內容、學習對象、實施的方便程度和課堂時間限制等因素，合理設計交互類型及各類交互環節的時間分配，彌補線上教學弱聯系的狀態，保證教學活動有序開展，同時達成良好的教學效果.

物理學是以實驗實踐為基礎，探索自然界規律的學科．為了保障線上物理教學的探索性與互動性，物理專業核心課程對課前、課中及課后師生的教與學任務進行了調整，在預習內容中引入實踐應用的問題，引導學生進行項目式學習，同時完善評價方式，具體如下表1所示.

表1 錄播教學課前、課中、課后師生需完成的任務

可以看出，線上教學具有以下特點：首先，課堂主要教學任務(形式)由教師主講變成了師生、生生互動．線上教學師生間弱聯系的狀態會導致學生學習體驗感不深刻；因此教師有意增加師生、生生間的交互以保證較好的教學效果及學生學習質量．其次，教與學任務開展的時間由課堂延展到課前、課中、課后全周期．這種延展隨著交互活動的增加應運而生，提高了學生學習與教師進行教學設計的挑戰度．課前，學生與教學內容進行充分的交互，為課中大量的師生、生生間交互提供更多高效率、高質量的認知和心理儲備．第三，對學生學習評價制度的改變．多門專業核心課提高了過程性評價的占比,豐富了論文式、報告答辯式等過程性評價辦法.

2 全周期跟蹤學生學習效果及學習體驗的調查結果

線上教學對教師是全新的嘗試，全面線上學習專業課程對學生也是全新的經歷．為了保障教學質量及學生學習效果，學院教學管理人員定期通過訪談及問卷方式搜集學生意見，反饋給教師，針對性優化課程授課方案，同時根據學生反饋的數據總結出學生對線上學習體驗共性的特點.

2.1 對學生線上學習體驗進行問卷調查的結果

教學管理人員通過“問卷星”分別在開課1周、1個月、2個月及期末對學生進行了4次問卷調查，分別回收有效問卷134、148、144與135份，題項包括“對線上與線下學習模式的評價”“線上線下學習模式學生與老師的互動頻度”“線上線下兩種學習方式的學習壓力”“線上學習存在的困難”等.

2.1.1 線上與線下兩種學習模式的評價對比

該題項設計為5分量表，最低評價為1分，最高評價為5分．4個時間點的問卷統計結果均顯示學生對線下學習模式的評價高于線上學習模式．分別對4次問卷數據中兩種學習模式得分進行配對T檢驗，結果表明所有時間點兩種學習模式的得分均存在顯著差異，各時間點兩種學習模式得分均值見表2.

表2 4個時間點線上線下學習模式得分均值

2.1.2 線上與線下兩種學習模式師生互動頻度的對比

對4次調研的數據做卡方檢驗，結果表明在進行線上學習的1個完整學期里，學生在4個時間點對哪種學習模式下師生互動頻度更高的感受是存在顯著差異的(見圖1)．總體而言，認為線上學習師生互動頻度更高的學生占比最高，認為二者幾乎一致的次之，認為線下互動頻度更高的學生最少．比較不同時間點的這種學習體驗可以看出，線上學習初始階段，大部分學生認為線上學習師生互動頻度更高，之后持這種觀點的學生數量便呈下降態勢；與之相反，認為線下學習互動頻度更高的學生占比隨學習時間的推移而逐漸升高．具體來看，線上學習1周后，學生明顯感覺到與線下學習相比，線上學習師生互動得更頻繁，30%的學生認為兩種模式師生互動頻度幾乎一樣，僅有19%的學生認為線下模式互動頻度更高.線上學習1個月后，認為線下模式互動頻度更高的學生比例依然最低(僅占24%)，選擇另外兩項的學生比例幾乎相等(約38%).線上學習2個月與期末的情況類似，認為線上學習互動頻度更高的學生最多，選擇其他兩個選項的學生比例接近.

圖1 4個時間點線上與線下模式師生互動頻度比較

統計結果呈現這種特點的原因是：學期初，線上教學采用的互動平臺對于師生而言均較為新穎，教師也設計了較多的互動環節，如經常在微信群里組織學生討論等；在線上教學1個月時，原本在微信群進行的一對多的討論方式已經不適合進行學習內容的深度討論，此時認為線上師生互動更多的學生比例呈下降態勢；隨著學習的持續深入，大部分老師通過在線會議平臺(騰訊會議、Zoom等)單獨開設討論課，使得2個月時投票給線上學習模式更高的學生比例又有所升高；而在期末前，學生“懷念”線下模式的考前答疑環節，使得選擇線下模式互動更多的學生有所升高．學生訪談結果部分也將印證上述分析.

2.1.3 線上與線下兩種學習模式學習壓力的對比

4次調研數據的卡方檢驗結果顯示學生在4個時間點對兩種學習模式學習壓力的感受存在顯著差異(見圖2)．在前半學期(第一周、第一個月)選擇兩種模式學習壓力“一樣大”的學生最多，“線上學習壓力大”次之；期中之后出現了較大變化，約50%的學生認為“線上學習壓力大”，兩種模式學習壓力“一樣大”次之；而認為“線下學習壓力大”的學生一直占比最低，不超過17%．這部分數據的分析將在訪談結果部分詳細探討.

圖2 4個時間點線上與線下模式學習壓力比較

2.1.4 線上學習存在的困難

學生在4個時間點反饋的“線上學習存在的困難”統計結果見圖3，題項的設計源于開學初對個別學生的訪談結果及學院教學管理人員的假設．統計結果可以看出，影響學生線上自主學習的首要因素是“家里環境缺乏學習氣氛”，排在第二、三位的因素分別是“網上學習易受其他網絡資源干擾”與“同學間討論問題不方便”，這個調研結果和沈宏興等人的結果基本一致[5]．其中，“同學間討論問題不方便”的情況符合胡萃等人的研究結果，即在組織相同生生交互活動的條件下，線上的生生交互數量要低于線下[6]．而從時間線看，總體而言，選擇這三項因素的學生比例均隨著學習時間的推移而升高，期末的數據最高．不難分析，隨著學習內容的深入及難度的增加，特別面臨期末考試的壓力，學生自然會覺得線上學習帶來的各種不便越發明顯．有趣的是，“平臺使用有技術困難”的選擇人數隨著學習時間的推移先下降再升高，后面再次升高應該是期末考試需使用新的軟件平臺及硬件設備(如攝像頭)導致的．可見，即便是對新興技術比較熟悉且學習力較強的年輕一代而言，頻繁增加線上學習(考試)平臺的使用也會帶來認知負擔與學習壓力．總之，線上學習困難隨時間的變化趨勢也進一步印證了第3部分線上學習壓力隨時間變化的情況.

圖3 線上學習存在的困難

2.2 對學生線上學習體驗進行訪談的結果

在訪談環節，從大二、大三、大四年級選取了20名學生作為訪談對象，學習成績優秀、中等、偏差的學生各占1/3．除了請學生談談整個學期線上學習的感受和印象深刻的教學元素，也特別針對上述調研數據設計了訪談題目.

2.2.1 返校后希望的教學模式

所有接受訪談的學生都希望返校后，授課采用線上線下混合式教學模式，發揮兩種模式各自的優勢，提升學習效果．傳統的線下教學更便于一對一師生互動及生生互動，學生有較強的參與感，講授較難的內容(如復雜公式的推導)適合采取這種模式．線上教學則便于收集整理教學資源，可以反復觀看錄播教學視頻，學習的時間空間比較靈活.此外，線上教學開展的項目式學習能激發學習動力、養成物理思維，介紹學術前沿等學習資料則有助于深入理解學科知識的應用，對未來從事科學研究有啟發意義.

2.2.2 線上教學平臺的選用

訪談者進一步向學生了解是否需要統一線上平臺，以及希望平臺能夠提供的功能．幾乎所有學生都表示希望采用統一的教學平臺，并要保證服務器容量，以實現全校師生的大流量訪問；平臺能集上課、討論、資料共享、作業提交、考試等功能為一體，滿足全方位的教學開展．學生對線上提交作業、助教批改/反饋作業這種方式尤其認可，他們認為線上方式大大方便了助教在作業上寫評語，因此能得到更具體的反饋.同時也方便學生及時、快速查找到返回的作業．另外，需要特別注意開發和完善線上考試功能，以保證考試效果與公平性.

2.2.3 線上學習模式師生互動效果

幾乎所有學生都表示線下教學互動形式主要集中在課堂上教師提問、學生作答以及課后學生找教師答疑這兩種一對一的形式，一對多形式的互動較少.而線上教學，學生提問的機會增加了，教師回答的頻度也增加了.

特別在學期初，學生明顯感覺到教師有意增加了課堂中師生互動環節,有10名同學表示期中之后學習難度加大，更希望能在線下一對一地與老師討論，尤其是期末考試前的答疑環節.另外有12名同學表示理論力學、熱力學與統計物理、固體物理等課程在期中后通過視頻會議平臺開設專題討論課，老師組織學生進行分組討論，增加了互動頻度.

針對兩種教學模式師生互動的效果，大部分學生認為微信群里所發的消息容易被淹沒，討論問題的效率不高，但也有5位同學表示所有同學都可以在群里看見問題和解答，對于不敢提問的同學有所幫助，同時群里討論的內容方便保存、可反復學習.大部分同學都建議定期通過視頻會議開設專題討論課，集中討論問題,但也有不少學生表示同線下授課一對多討論類似，大部分同學在線上討論課不敢發言，更多人會選擇打字提問.另外也有一些同學表示微信群可以討論文字形式的問題，而涉及公式推導和圖片的內容最好放到視頻討論課進行.

2.2.4 線上、線下兩種學習模式的學習壓力比較

有4位學生表示兩種學習模式的學習壓力沒有差別，其中1位學生明確指出提高教師教學水平最重要，跟教學模式關系不大．另有4名學生表示整個學期都覺得線上學習的壓力很大，學習任務繁重，尤其需要獨立、深入思考、課前預習、課中參與討論及隨堂小測驗、課后完成作業，而線下學習只要課堂聽講、課后完成作業即可.

針對學習壓力會否隨學習時間的推移而變化，有16位同學表示期中之后明顯感覺線上學習的壓力大于線下學習壓力．期中之后，學習內容的難度加大，復雜物理公式的學習增多，學生感覺線上學習很難完全掌握學習內容.同時，線上學習模式，教師針對項目式學習布置的大作業較多，挑戰度較大，而同學間的互動討論遠不如線下學習時方便．這些都導致期中之后線上學習壓力激增.

在談到大作業導致學習壓力大時，訪談者進一步詢問恢復線下教學后是否還希望項目式學習及考評方式．幾乎所有的學生都表示雖然大作業難度和挑戰度比較大，但同普通的解題作業相比，這種形式的學習與作業可以幫助大家深入思考，更全面深入地理解學科知識，并在實踐中加以應用．5位同學表示希望能增加大作業等平時成績在總評成績的占比，降低期末考試成績的比例.

線上教學體現著向“以學習者為中心”的教學理念的轉變．在這個教學過程中，學生感到學習壓力的增大是可以理解的．首先，學生第一次全面接觸線上學習平臺，對具體操作還不熟悉；其次，此次線上學習是在家中進行，家中學習氛圍的缺失極大影響了學習效果；第三，在以“教”為中心向以“學”為中心的教學方式轉變的過程中，大部分學生還不太適應．以學習者為中心的教學方式強調學生的主動參與，教師通過探究式等教學方法對學生進行指導，因此對學生自主學習能力有很高的要求[7]．而習慣了傳統教學模式的學生在自主學習能力方面有一定欠缺，因此適應線上教學模式存在較大壓力.

3 線上教學對一流課程建設的啟示——基于學生反饋的分析

3.1 更新教學理念

教師教學要從傳授知識，轉為培養學生的思考能力、學習能力及動手能力，從而適應未來不確定性所帶來的挑戰．學生的學習目標要從應付考試，轉為通過個性化自主學習，使自己得到全面、和諧、充分的發展.

3.2 創新教學內容與方法

隨著線上教學開展的深入，教師根據學生反饋，不斷優化教學活動的設計與實施，創新教學內容與方法，獲得了寶貴的實踐經驗．最為突出的便是交互環節的設計，線下教學時，交互環節常見于教師提問學生回答這種一對一的師生互動，少數課堂會設計學生分組討論這類生生互動形式．而在線上教學中，為了彌補無法實時獲取學生反饋的不足，教師設計了大量的交互環節，包括課中的一對多師生互動討論，通過視頻會議增設的集中討論課，通過問卷形式開展的隨堂小測．可以看出線上教學的師生交互更靈活，具有雙向性和多渠道的特點．雙向性指除了教師主動發起互動外，學生也可以在聊天區以文字形式提問．當學生主動發起的互動及時得到教師的響應，學生更能夠感到教學和教師的存在，有助提升學習參與度[8]．多渠道則指師生交互途徑的豐富，隨堂小測一般安排在課堂臨近結束時，檢驗學生對教學內容的掌握程度，適合所有學生.一對多師生互動通過討論及時發現學生的迷思概念，幫助學生深度理解教學內容，但對內向的學生不太友好.集中視頻討論課，通常是教學開展一段時間后，針對學生難懂的知識點及科學前沿問題集中進行答疑解惑.

3.3 提升課程高階性與挑戰度

開展研究型、項目式學習，豐富探究式、論文式評價方式也是線上教學實踐的一大亮點，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維，提升課程的高階性與挑戰度．盡管這些探索的初衷可能是通過增加過程性評價，來減少線上期末考試給學生帶來的壓力，但從學生反饋的情況看卻意外開啟了教學方法與評價機制的創新之路．從訪談結果看，學生對這種新型的學習與評價方式非常認可，盡管學習壓力增大了，但是明顯感覺到這種學習與評價方式極大地促進了物理概念的掌握、解決問題與思辨能力的提升、以及科學素養的養成.

3.4 提升教師教學能力

加強教學組織建設、提升教師教學能力也是此次線上教學實踐的一大收獲．教學場景的變化給教師增加了挑戰度，幾乎所有的專業核心課程都組建了教學團隊來應對線上教學的壓力．熱力學統計物理、理論力學等課程原本就有比較成熟的教學團隊，在此次線上教學中分工協作、得心應手.其他課程也借此次線上教學的機會組建團隊，共同建設課程．另外，學院為每門課程至少配備了1名研究生助教，除了傳統的答疑、批改作業等工作外，助教還擔起了“線上平臺技術”、組織互動的重任，確保了教學環節的有序開展.

總之，一學期的線上教學實踐在以下四個方面積累了豐富的實戰經驗，基本契合一流課程建設的基本原則與內容[9]：1)轉變教學理念，向以學習者為中心的教學模式轉變；2)將現代信息技術與教育教學深度融合，加強師生、生生互動的交互環節設計，引導學生進行探究式、項目式學習，體現教學方法的創新性；3)完善過程性評價制度，提高對學生課堂外學習的要求，豐富論文式、報告式等作業評價方式，提升學習的廣度、深度和挑戰度，幫助學生實現學習的高階目標；4)基層教學組織的構建促進了教師教學能力的提升，各課程教學團隊定期集體備課、研討課程設計，發揮團隊中教學、科研的優勢，融通協作．而從學生的反饋看，線上教學的實踐探索獲得了學生的高度認可．學生明確建議返校后增加線上線下混合式教學模式，加強師生互動、增設單獨的討論課、開展項目式學習、增加論文式等過程性評價.

4 總結與展望

線上教學是疫情中的應急教育策略，折射出常態與非常態下的許多教育特點，這場大規模的教學實踐與學生的反饋也為后續一流課程建設提供了參考依據.

對一流課程建設而言，重在能否最大限度激發學生學習主動性、創造性和好奇心，能否最大限度培養學生自主學習、分析和解決問題的綜合能力，能否最大限度地促進學生的個性發展與學習主體性的構建與提升．線上線下混合式教學已被證明可以提高學生分析、解決物理問題的能力[10,11]．未來，在互聯網+技術條件的加持下，這種教學模式必將趨于常態化、主流化，促進教育新形態與人才培養新范式的形成．轉變教學理念、優化教學內容、創新教學模式與教學方法、構建教學評一體化的有機整體，形成教育新形態.由“教為中心”轉變為“學為中心”，教師由知識傳授者轉變為學習引導者，學生由被動獲取知識轉變為主動學習，形成人才培養新范式．在這個過程中，加強在線教學平臺與在線學習資源庫的建設，重視對教學方法的研究與創新，進一步提升教師的信息化教學能力，嚴格教學質量督導，培養學生自主學習能力都將是探索的重點.