鮑蕊　陳柏材　王秋懿　楊蓉

摘 ?要：文章以北京航空航天大學(xué)《材料力學(xué)》課程的一個平行班2020年春季學(xué)期在線學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對在線教學(xué)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)投入、學(xué)生學(xué)習(xí)方式等因素與學(xué)習(xí)效果之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。分析表明，無論是直播還是錄播的視頻教學(xué)對于知識的深層次理解均有較好幫助;在線教學(xué)的方式應(yīng)根據(jù)課程進(jìn)展過程中內(nèi)容的難度進(jìn)行適時的調(diào)整;線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)對學(xué)生投入時間的要求沒有明顯差別;考核指標(biāo)對于學(xué)生投入的引導(dǎo)性明顯;線上線下教學(xué)方式對學(xué)習(xí)效果的影響不明顯，主要還是取決于學(xué)生個體。

關(guān)鍵詞：在線學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)方式;學(xué)習(xí)效果

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)期，突如其來的疫情使得高校春季開課課程從線下教學(xué)模式全部轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)線上教學(xué)模式。這些年，雖然中國大學(xué)MOOC（慕課）、微課等多種教學(xué)形式，蓬勃發(fā)展，積累了大量成果和經(jīng)驗，但一時間所有課程均采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的狀態(tài)，對教師和學(xué)生均是挑戰(zhàn)。由于疫情的狀態(tài)隨時變化，返校時間的不確定性會使學(xué)生學(xué)習(xí)情緒不斷發(fā)生變化，學(xué)期初可能因為學(xué)習(xí)方式的變更而產(chǎn)生興奮，但更多的是孤獨和焦慮，這些情緒的變化對學(xué)習(xí)效果會產(chǎn)生明顯的影響[1-2];對于難度較大的學(xué)科，學(xué)生也可能因為課程內(nèi)容過難而產(chǎn)生挫敗感，大二學(xué)生由于其所處的年齡階段，學(xué)業(yè)韌性總體水平相對較低[3]。對于教師，一方面，面臨缺乏對學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)效果的實時感知的手段;另一方面，對于現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)資源極大豐富的情況下，如何引導(dǎo)正確使用正式課程資源、準(zhǔn)正式主題資源，以及非正式學(xué)習(xí)資源[4]提高學(xué)習(xí)效果、如何引導(dǎo)學(xué)生在碎片化的信息網(wǎng)絡(luò)[5]中構(gòu)建學(xué)科知識體系、如何根據(jù)學(xué)生的狀態(tài)和課程狀態(tài)開展教學(xué)方式的調(diào)整，提高學(xué)生的滿意度、學(xué)業(yè)完成率，進(jìn)而提升終生學(xué)習(xí)能力是教師面臨的挑戰(zhàn)。

本文以2020年春季學(xué)期講授的《材料力學(xué)》一個班（143人）的線上教學(xué)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)方式與學(xué)習(xí)效果之間的關(guān)系，以期為線上教學(xué)方式的開展、線上線下混合式教學(xué)模式的探索提供有益的支持。

一、本課程的特征及線上教學(xué)方式

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

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

本班共143名學(xué)生，學(xué)生的專業(yè)及人數(shù)分布見圖1，其中飛行器設(shè)計與工程專業(yè)的30名雙學(xué)籍飛行員班學(xué)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(xué)生略有差別，故重修生狀況不在本次統(tǒng)計內(nèi)。

除遵照統(tǒng)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(shè)置三種類型的作業(yè)題目，將線下課程教學(xué)中部分引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和課內(nèi)討論的內(nèi)容設(shè)置成思考題（簡述題，作業(yè)類型二），要求學(xué)生與課后作業(yè)題（作業(yè)類型一）一起上交，為必做項;作業(yè)類型三為創(chuàng)新實踐類大作業(yè)，可根據(jù)自身狀況選作，學(xué)期末提交，題目可來源于PPT中布置的類型三作業(yè)，也可自選題目，形式為論文。

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

二、學(xué)習(xí)效果評價方式與結(jié)果

為調(diào)查學(xué)生在各階段的學(xué)習(xí)情況，采用常規(guī)類型的評價和針對本次線上授課所做的特殊方式的調(diào)研和評價。常規(guī)類型的評價主要是作業(yè)，包括課后習(xí)題和思考題、期末考試、類型三大作業(yè)，這些與線下授課時基本相同;針對線上授課增加的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)后進(jìn)行，采用100分制，限時2小時內(nèi)完成，開卷，共進(jìn)行3次。

2. 隨堂測，采用問卷星進(jìn)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(dāng)，3-4題是需要依據(jù)基礎(chǔ)理論進(jìn)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(nèi)容的難度有所提升，學(xué)生也掌握了較多基礎(chǔ)知識，可以綜合利用作出判斷。共進(jìn)行了18次隨堂測。

3. 不定期問卷調(diào)查，在學(xué)習(xí)過程中，通過問卷星設(shè)計調(diào)查問卷，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，校歷第一周的問卷主題為《材料力學(xué)目前上課方法》，包括學(xué)生對教材的擁有情況、網(wǎng)上學(xué)習(xí)硬件條件，對資源共享課網(wǎng)站、課程中心、北航網(wǎng)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(xué)習(xí)方式的適應(yīng)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(xué)習(xí)方式、遇到的困難，以及期望的解決途徑、預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的進(jìn)行情況、對三類作業(yè)的想法等;校歷第十周的問卷主題為《材料力學(xué)學(xué)習(xí)狀態(tài)》，內(nèi)容包括：目前主要學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)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(jié)等。此時已完成了第二階段課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，依據(jù)此次調(diào)查中學(xué)生反饋的需求，在第三階段中增加了階段總結(jié)直播課和隨堂測，在第四階段的學(xué)習(xí)中，每節(jié)課增加了半小時的隨堂總結(jié)（直播）和隨堂測。由于調(diào)查并不要求必須參加，所以學(xué)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(diào)查多針對學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和狀態(tài)，調(diào)查結(jié)果將結(jié)合各類型的測試成績在本文第三部分作詳細(xì)分析，以下僅簡單給出平時作業(yè)、階段測驗和隨堂測的主要結(jié)果。

1. 平時作業(yè)完成情況（提交的及時程度和完成的質(zhì)量）比往年好，特別是類型三作業(yè)，由于是自愿完成，額外加分，往年僅有不超過10%的學(xué)生選做，而今年有66%的學(xué)生提交了類型三作業(yè)，與學(xué)生在家做作業(yè)的時間比較寬裕有關(guān)，也與今年評分標(biāo)準(zhǔn)中作業(yè)占總成績的比重略有提升有關(guān)，說明學(xué)生和掌控時間，以及評價標(biāo)準(zhǔn)的引導(dǎo)性，均會對作業(yè)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(qiáng)的相關(guān)性，如圖2所示，數(shù)據(jù)基本分布在歸一化期末卷面成績的±2倍標(biāo)準(zhǔn)差之內(nèi)。

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(xué)生理解課程內(nèi)容，故學(xué)生的參與比例小于作業(yè)和階段測驗，說明學(xué)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(xué)生經(jīng)過做作業(yè)、階段測、期末系統(tǒng)復(fù)習(xí)之后，對理論的理解程度要明顯好于剛學(xué)完該知識點時候的理解程度。

三、分析與討論

本節(jié)的分析主要基于第三次問卷調(diào)查數(shù)據(jù)和階段測、期末考試的客觀成績的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，獲得學(xué)時的學(xué)習(xí)狀態(tài)與學(xué)習(xí)效果之間的關(guān)系。

（一）學(xué)習(xí)時間投入與學(xué)習(xí)效果

問卷調(diào)查對學(xué)生平時投入學(xué)習(xí)的時間進(jìn)行了調(diào)查，包括每周預(yù)習(xí)時間、復(fù)習(xí)時間、完成作業(yè)時間。本課程理論課部分為64學(xué)時，每周安排4學(xué)時，按照往年線下教學(xué)的要求，至少1倍的時間進(jìn)行課下學(xué)習(xí)（完成預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、作業(yè)等），即原則上每周學(xué)時投入本課程學(xué)習(xí)的時間應(yīng)不少于8學(xué)時。通過對問卷數(shù)據(jù)的調(diào)查，獲得與學(xué)習(xí)投入時間相關(guān)的主要結(jié)論有：

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

2. 采用皮爾遜檢驗，對各類時間之間的相關(guān)性進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明預(yù)習(xí)時間、復(fù)習(xí)時間、作業(yè)時間相關(guān)性顯著，說明學(xué)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(xué)習(xí)時間與期末卷面成績、第三次階段測成績的相關(guān)性如圖5所示，對成績中位數(shù)進(jìn)行擬合（剔除掉只有1個數(shù)據(jù)的點），可知，周學(xué)習(xí)時間在6-7小時（8-9學(xué)時）對應(yīng)的擬合曲線的峰值，故本課程長期要求的至少1倍學(xué)時數(shù)用于課下復(fù)習(xí)的要求是合理的。

（二）學(xué)習(xí)方式與學(xué)習(xí)效果

本課程推薦學(xué)生采用的學(xué)習(xí)方式為看資源共享課網(wǎng)站的視頻進(jìn)行自學(xué)，本班教師為提升學(xué)生對內(nèi)容的理解，考慮學(xué)時的壓縮（資源共享課視頻時針對80學(xué)時理論課教學(xué)的，2015版培養(yǎng)方案將理論課學(xué)時數(shù)壓縮為64學(xué)時）、考慮近年來在課程教學(xué)中越來越重視對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、重視課程的高階性、考慮線上自學(xué)的需求，因而對每一次課講內(nèi)容準(zhǔn)備了新版PPT，包含大量思考題和對知識的總結(jié)，準(zhǔn)備了每一章節(jié)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)文件，供學(xué)生理解本章節(jié)內(nèi)容的重點、難點、教學(xué)要求，且每一章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)按照布魯姆教育目標(biāo)設(shè)置成記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)新6個等級，故希望學(xué)生在看視頻的同時，能夠看教師提供的PPT和學(xué)習(xí)指導(dǎo)文件等材料，深入研讀教材，并查找相關(guān)資料、自行開展實驗、仿真等分析進(jìn)行創(chuàng)新實踐活動。問卷中對學(xué)生采用的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行了調(diào)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(xué)習(xí)效果進(jìn)行多重對比，結(jié)果如表3所示。

從表3中可以看出：

1. 各種學(xué)習(xí)方式對期末成績都會有一定影響，但在0.05的級別下未達(dá)到顯著。

2. 包含看視頻項的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(xué)生對知識的理解，當(dāng)然這也因為學(xué)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(xué)生在問卷調(diào)查中回答問題的隨意性造成了數(shù)據(jù)的偏差;另一方面，也展示出部分同學(xué)對適用于個人的學(xué)習(xí)方法缺乏認(rèn)識。

（三）課程內(nèi)容與學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)效果進(jìn)行比較，采用配對樣本檢驗，檢驗結(jié)果如表4所示，結(jié)合表2中給出的各階段的教學(xué)方式的變化，可得出主要結(jié)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(xué)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(xué)習(xí)內(nèi)容較為簡單，而第二階段題目難度上升，學(xué)生僅自學(xué)，效果變差。

3. 第三階段學(xué)習(xí)內(nèi)容難度與第二階段相當(dāng)，綜合性較第二階段有所提升，第三階段加入了隨堂總結(jié)與隨堂測，學(xué)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(guān)聯(lián)如圖6所示，從圖中可以看出，隨堂測參與次數(shù)與成績的提升之間正相關(guān)。

圖6 隨堂測參與次數(shù)與二、三次階段測成績提升的關(guān)系

（四）學(xué)習(xí)投入與歷史成績的關(guān)聯(lián)

本課程是在學(xué)生整個大學(xué)的第4學(xué)期開設(shè)的，選取學(xué)生在1-3學(xué)期中其他主要相關(guān)課程（包括工科大學(xué)物理1、工科大學(xué)物理2、工科數(shù)學(xué)分析1、工科數(shù)學(xué)分析2、理論力學(xué)）與本課程進(jìn)行對比分析，其他課程均采用線下教學(xué)的方式，難度與本課程相當(dāng)或略大于本課程。采用皮爾遜檢驗法，對成績的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)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(guān)性，說明：（1）線上和線下教學(xué)的學(xué)習(xí)效果與學(xué)生個體直接相關(guān);（2）前修課程的成績對于本課程的學(xué)習(xí)具有正向影響。

對工科大學(xué)物理、工科數(shù)學(xué)分析和理論力學(xué)平均分高于85分的同學(xué)，在線上學(xué)習(xí)過程中所采用的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行統(tǒng)計，他們中有85%以上的同學(xué)會選擇看視頻授課，這個比例要高于總體學(xué)生中看視頻的比例（75%）。

（五）飛行員班的情況分析

雙學(xué)籍飛行員班的學(xué)生與同專業(yè)其他學(xué)生相比，入學(xué)分?jǐn)?shù)略低，同時他們還需要投入大量時間進(jìn)行軍事訓(xùn)練，相對投入理論課學(xué)習(xí)時間被壓縮，但他們紀(jì)律性很強(qiáng)，在往年的教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)，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(dǎo)致在期末考試中，成績往往低于其他同專業(yè)的學(xué)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(xùn)練任務(wù)減少，有更多的時間投入課程學(xué)習(xí)。雙學(xué)籍飛行員學(xué)生在本學(xué)期平時各項成績與本班其他學(xué)生的對比分析結(jié)果如表6所示，表中同時給出了本學(xué)期飛行員班（2018級）成績與上一級（2017級）飛行員班學(xué)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(xué)籍飛行員學(xué)生完成平時作業(yè)的情況好于同專業(yè)其他學(xué)生，他們的作業(yè)平均成績比其他學(xué)生高出5.1%，這與他們的紀(jì)律性有關(guān)。

2. 雙學(xué)籍飛行員學(xué)生類型3大作業(yè)的得分情況比其他學(xué)生低24.8%（雙學(xué)籍飛行員的類型三作業(yè)參與度很低），說明他們在創(chuàng)造性的作業(yè)方面表現(xiàn)略低，這應(yīng)該與基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)習(xí)慣有一定關(guān)系，即喜歡完成規(guī)定性動作。

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

4. 2018級雙學(xué)籍飛行員的材料力學(xué)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(jìn)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(jié)論與建議

通過以上分析，可得如下主要結(jié)論：

1. 總體來說，線上教學(xué)的方式中應(yīng)包含教師的視頻講解（直播或錄播均可），學(xué)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(xué)生應(yīng)找到適合個體的學(xué)習(xí)方式。

2. 線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)對學(xué)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(xué)學(xué)時的時間進(jìn)行課后學(xué)習(xí)。

3. 考核指標(biāo)對于學(xué)生投入的引導(dǎo)性很強(qiáng)，計入平時成績或者有加分的作業(yè)完成比例遠(yuǎn)高于問卷調(diào)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(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)方式，對于提高教學(xué)效果有很大幫助。

5. 對于雙學(xué)籍飛行員班的學(xué)生，本學(xué)期成績與去年同類型學(xué)生期末成績的對比表明，增加學(xué)生學(xué)習(xí)時間的投入，學(xué)習(xí)效果有明顯提升;延長期末考試的答題時間產(chǎn)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(xué)方式對學(xué)習(xí)效果的影響不明顯，主要還是取決于學(xué)生個體。

本文樣本數(shù)量和調(diào)研內(nèi)容有限，采用更系統(tǒng)的方式對學(xué)習(xí)行為進(jìn)行跟蹤、并加大樣本量，將得到更全面的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]李恒廣，孟妍紅.電大遠(yuǎn)程開放教育學(xué)員學(xué)習(xí)情緒分析[J].北京教育學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2011（1）：18-22.

[2]趙宏，張馨邈.中國成人學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)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(xué)業(yè)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(xué)習(xí)：理論、模式與資訊[J].中國遠(yuǎn)程教育，2011（6）：69-73.

[5]高婷婷，徐建華.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下大學(xué)生碎片化學(xué)習(xí)優(yōu)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(xué)博士，教授，常務(wù)副院長，北京高校青年教師教學(xué)基本功比賽一等獎，優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎，北航校級教學(xué)名師，研究方向：飛行器結(jié)構(gòu)完整性。