影響物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)使用效果的行為因素研究

邵曉婷 方 愷 倪 晨 馬寧生 陸 萍

(同濟(jì)大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092)

移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)是借助手持智能設(shè)備，讓學(xué)習(xí)者更快更準(zhǔn)確獲得學(xué)習(xí)材料的平臺(tái)[1]。在移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)生可以靈活安排學(xué)習(xí)時(shí)間、地點(diǎn)和方式，包括分散式地投入更多的學(xué)習(xí)時(shí)間或選擇性地學(xué)習(xí)視頻微課程等，有效地延伸了課堂教學(xué)[2]。本研究中的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)既包括基于電腦端的網(wǎng)頁(yè)版移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，也包括基于Android系統(tǒng)和IOS系統(tǒng)在內(nèi)的移動(dòng)終端學(xué)習(xí)平臺(tái)，其學(xué)習(xí)內(nèi)容和展現(xiàn)效果相同。物理實(shí)驗(yàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)包含了物理實(shí)驗(yàn)微課程系統(tǒng)、測(cè)驗(yàn)題庫(kù)系統(tǒng)、用戶管理和統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)等組成部分[3,4]。

在本研究中，學(xué)生使用移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)時(shí)所進(jìn)行的登錄、查看微課程視頻、自我測(cè)驗(yàn)、提交結(jié)果和討論等具體的學(xué)習(xí)行為將被著重關(guān)注。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)平臺(tái)的使用效果與使用時(shí)間、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和使用次數(shù)等皆存在不同程度的相關(guān)性。

1 研究背景

移動(dòng)學(xué)習(xí)是移動(dòng)設(shè)備發(fā)展迅速的產(chǎn)物，這種學(xué)習(xí)方式是由科技的發(fā)展所帶來(lái)的變革，是社會(huì)習(xí)慣的改變所產(chǎn)生的結(jié)果[5]。學(xué)生在移動(dòng)學(xué)習(xí)的環(huán)境中的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果均發(fā)生了改變，作品分享、問題討論、信息交流以及最終的學(xué)習(xí)效果都發(fā)生了不同程度的變化[6]。移動(dòng)平臺(tái)使用的時(shí)間段、查看的頻率、使用的目的等不同的學(xué)習(xí)行為也將影響學(xué)生的移動(dòng)學(xué)習(xí)效果[7]。

研究表明移動(dòng)平臺(tái)使用過(guò)程中不同的學(xué)習(xí)行為將影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，但目前的研究很少聚焦在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)這一具體的領(lǐng)域，物理實(shí)驗(yàn)學(xué)生不同的移動(dòng)學(xué)習(xí)行為將不同地影響其學(xué)習(xí)效果。

本研究關(guān)注具體的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的使用過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類分析，探究影響學(xué)習(xí)平臺(tái)使用效果的學(xué)習(xí)行為因素，幫助教師和學(xué)生了解具體的影響因素，以獲得更好的教學(xué)和學(xué)習(xí)效果。

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 研究對(duì)象

本研究是基于同濟(jì)大學(xué)本科生物理實(shí)驗(yàn)課程開展的，課程教學(xué)對(duì)象是全校各個(gè)學(xué)院的理工科專業(yè)本科學(xué)生，每個(gè)學(xué)期有近3000名的學(xué)生選修這門課程。課程分上、下兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行，共有18個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.2 平臺(tái)介紹

物理實(shí)驗(yàn)課程中，學(xué)生使用的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)功能主要包括微課程和自我測(cè)驗(yàn)兩部分，學(xué)生可以隨時(shí)隨地通過(guò)電腦或者手機(jī)登錄移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)訪問。本研究主要收集的是測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)模塊的數(shù)據(jù)，測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)幫助學(xué)生調(diào)取自動(dòng)生成的試卷進(jìn)行自我檢驗(yàn)。平臺(tái)自2016年10月啟用以來(lái)，已經(jīng)使用4個(gè)學(xué)期，本研究以這4個(gè)學(xué)期的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析研究。

2.3 研究方法

在物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)過(guò)程中，教師鼓勵(lì)學(xué)生使用移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，對(duì)使用該平臺(tái)效果較好者(移動(dòng)平臺(tái)上每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)驗(yàn)都為60分以上的學(xué)生)，在他們的期末總成績(jī)上加5分以資鼓勵(lì)。研究所用的數(shù)據(jù)均來(lái)自學(xué)生在使用移動(dòng)平臺(tái)時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，開始于2016年10月，結(jié)束于2018年6月，共4個(gè)學(xué)期，借助Excel和SPSS等軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2018年2月，在臨近此學(xué)期數(shù)據(jù)收集的末尾階段，隨機(jī)抽取31人作為訪談對(duì)象，了解學(xué)生的平臺(tái)使用情況，由3位助教分別進(jìn)行訪談，每位訪談對(duì)象有20分鐘的交流時(shí)間，全程錄音記錄，并作后續(xù)整理和分析。

3 數(shù)據(jù)分析與討論

2016—2017學(xué)年、2017—2018學(xué)年的4個(gè)學(xué)期中，學(xué)生在移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的使用過(guò)程中，每完成一份測(cè)驗(yàn)卷，后臺(tái)就生成一條數(shù)據(jù)，共有13178條數(shù)據(jù)。剔除沒有完成全部題目就提交測(cè)驗(yàn)卷的數(shù)據(jù)以及匿名提交的數(shù)據(jù)，獲得有效數(shù)據(jù)11902條，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析。

3.1 不同學(xué)期學(xué)生的自我測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)的差異

圖1 4個(gè)學(xué)期的測(cè)驗(yàn)成績(jī)平均值比較

4個(gè)學(xué)期的有效數(shù)據(jù)分別為2825條、3206條、3464條、2407條。對(duì)4個(gè)學(xué)期的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，Alpha=0.00，F(xiàn)>F表，4個(gè)學(xué)期的測(cè)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)存在顯著差異。如圖1所示，學(xué)生在第一個(gè)學(xué)期的成績(jī)平均值最低，在第四個(gè)學(xué)期的成績(jī)平均值最高。隨著平臺(tái)的不斷改進(jìn)和使用，學(xué)生使用平臺(tái)獲得的測(cè)驗(yàn)成績(jī)也隨之升高。其原因可能是移動(dòng)平臺(tái)在剛開始使用時(shí)各方面還不穩(wěn)定，而且大多數(shù)學(xué)生是第一次接觸移動(dòng)學(xué)習(xí)模式，這在一定程度上影響了學(xué)生使用平臺(tái)的滿意度和使用效果，隨著平臺(tái)功能的完善和改進(jìn)，以及學(xué)生對(duì)移動(dòng)學(xué)習(xí)模式的熟悉，學(xué)生的使用效果也得到了提高。

3.2 學(xué)生在工作日與周末的自我測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)的差異

方差分析結(jié)果表明，學(xué)生在一周中的哪一天使用平臺(tái)的測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)，其效果并沒有存在顯著的差異。但觀察學(xué)生在工作日與周末的成績(jī)平均值的情況圖，如圖2所示，學(xué)生在周一、周二測(cè)驗(yàn)的成績(jī)最高，在周三、周四、周五測(cè)驗(yàn)的成績(jī)其次，在周末測(cè)驗(yàn)的成績(jī)最低，其數(shù)據(jù)條目也是最少的。說(shuō)明學(xué)生在工作日使用平臺(tái)的效果要優(yōu)于在周末使用的效果。

圖2 工作日與周末的學(xué)生測(cè)驗(yàn)成績(jī)平均值比較

3.3 不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的自我測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)的差異

圖3 不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)驗(yàn)成績(jī)平均值比較

圖4 不同時(shí)間段使用平臺(tái)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)的學(xué)生人次

對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，Alpha=0.00，F(xiàn)>F表，各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的自我測(cè)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)存在顯著差異。差異如圖3所示，第一學(xué)期的9個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的成績(jī)平均值要優(yōu)于第二個(gè)學(xué)期的9個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在訪談過(guò)程中有同學(xué)表示“去做實(shí)驗(yàn)之前，如果有比較大的疑問的話，就會(huì)使用移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)來(lái)幫助預(yù)習(xí)”。所以越是相對(duì)難度較高的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，越有較多的數(shù)據(jù)條數(shù)。成績(jī)最高的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是“誤差理論與計(jì)算”，成績(jī)最低的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是“RC串聯(lián)電路的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)”，這在一定程度上與學(xué)生在預(yù)習(xí)時(shí)對(duì)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的掌握情況相關(guān)。

3.4 不同時(shí)間段的自我測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)的差異

將一天24個(gè)小時(shí)，以2個(gè)小時(shí)為區(qū)間，分成12個(gè)組，學(xué)生使用平臺(tái)進(jìn)行自我測(cè)驗(yàn)的時(shí)間段的分布如圖4所示，晚上8點(diǎn)至12點(diǎn)，是學(xué)生的平臺(tái)使用高峰期，白天的工作時(shí)間里使用的人數(shù)也較多，凌晨2點(diǎn)至8點(diǎn)的人數(shù)較少。

對(duì)不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，Alpha=0.021，小于0.05，F(xiàn)>F表，不同時(shí)間段的測(cè)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)存在顯著差異。結(jié)果如圖5所示，在凌晨2點(diǎn)至凌晨6點(diǎn)的時(shí)間段使用平臺(tái)的學(xué)習(xí)效果最差，其成績(jī)明顯低于其他時(shí)間段，此結(jié)果與此時(shí)間段的樣本數(shù)量較少也有一定關(guān)系。

圖5 不同使用時(shí)間段的測(cè)驗(yàn)成績(jī)平均值比較

3.5 不同使用次數(shù)的自我測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)的差異

提交測(cè)驗(yàn)卷的有效數(shù)據(jù)條數(shù)為11902條，參與平臺(tái)學(xué)習(xí)的學(xué)生共有1862名，說(shuō)明有很多同學(xué)重復(fù)使用并產(chǎn)生了多條數(shù)據(jù)，平均每位同學(xué)產(chǎn)生6至7條數(shù)據(jù)。其中進(jìn)行一次測(cè)驗(yàn)的同學(xué)最多，共有385位，單個(gè)同學(xué)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)的最高次數(shù)為41次。

學(xué)生使用平臺(tái)的次數(shù)將影響學(xué)生的最高成績(jī)，這兩個(gè)變量的方差分析結(jié)果顯示，Alpha=0.00，小于0.05，不同的平臺(tái)使用次數(shù)將得到不同的分?jǐn)?shù)等級(jí)，兩者的相關(guān)系數(shù)為0.329，為顯著的弱相關(guān)。如圖6所示，平臺(tái)使用次數(shù)越多的同學(xué)，將有機(jī)會(huì)獲得更高的分?jǐn)?shù)。訪談中也有同學(xué)表示“移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的使用促進(jìn)了自身對(duì)于該實(shí)驗(yàn)的理解和初步掌握”。

圖6 不同的使用次數(shù)所對(duì)應(yīng)的測(cè)驗(yàn)最高成績(jī)結(jié)果比較

4 結(jié)論

本研究基于高校物理實(shí)驗(yàn)課程的背景，搜集移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)后臺(tái)的相關(guān)教學(xué)數(shù)據(jù)，借助Excel和SPSS等數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行分析，并使用訪談法了解學(xué)生在使用平臺(tái)時(shí)的具體行為，探究高校物理實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)生的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的學(xué)習(xí)行為規(guī)律。

研究結(jié)果表明，投入使用的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的成熟度將影響學(xué)生的使用效果。隨著移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的改進(jìn)和優(yōu)化，學(xué)生的使用效果同步得到提升。因此，學(xué)生對(duì)移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)、內(nèi)容和功能等有較高的要求，在平臺(tái)的建設(shè)和維護(hù)過(guò)程中需要教師投入更多的工作和努力。

研究還發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在工作日和周末使用學(xué)習(xí)平臺(tái)的效果存在差異，同一天中不同時(shí)間段在平臺(tái)上進(jìn)行學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)效果也存在差異，而且使用次數(shù)較多的同學(xué)能夠獲得更好的學(xué)習(xí)效果。學(xué)生應(yīng)合理安排學(xué)習(xí)時(shí)間，了解自己學(xué)習(xí)效率高的時(shí)間段，并在該時(shí)間段安排較有難度的學(xué)習(xí)任務(wù)，合理使用移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，將其作為輔助自己學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的有效工具。

任課教師通過(guò)分析不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在平臺(tái)上的學(xué)習(xí)效果存在的差異，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果較弱的項(xiàng)目，并對(duì)此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)，如更為詳盡地講解，提供更多的學(xué)習(xí)資料，或增加教學(xué)時(shí)間等，以幫助學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識(shí)。

本研究以物理實(shí)驗(yàn)課程和具體的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)為例進(jìn)行研究，研究結(jié)果可作為將移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)引入實(shí)驗(yàn)課程以開展混合式教學(xué)的參考依據(jù)。