工科課程中信息技術(shù)工具使用的學(xué)習(xí)效果分析

常緒成，孔 冰，苗滿香，崔建鋒

(1．鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，河南 鄭州 450046；2．鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450000)

鐘登華在《新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動(dòng)》中指出，在新工科的學(xué)與教關(guān)鍵任務(wù)中要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方式與技術(shù)，教育技術(shù)應(yīng)更具互動(dòng)性、智能化和個(gè)性化，以新技術(shù)為支撐的探究式、討論式、參與式教學(xué)和混合式學(xué)習(xí)等學(xué)與教的方式與技術(shù)將逐步普及[1]。顧佩華在《新工科與新范式:概念、框架和實(shí)施路徑》中指出，新工科教育范式包括新方法和新內(nèi)容，這兩項(xiàng)與課堂教學(xué)直接相關(guān)[2]。先進(jìn)的教學(xué)和培養(yǎng)方法會(huì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，選擇的教學(xué)方法和輔助工具對(duì)于課程學(xué)習(xí)效果有直接的影響。因此，在工科高等教育中，為了提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，利用交互式教育技術(shù)來(lái)輔助學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程是非常重要的。

本文通過(guò)調(diào)查研究，評(píng)估了學(xué)生在工科課程中使用交互式信息化教學(xué)技術(shù)的益處和適宜性, 為后續(xù)在鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院(簡(jiǎn)稱鄭州航院)工科專業(yè)開設(shè)的其他課程教學(xué)中采用交互式信息化教學(xué)技術(shù)，提高課堂教學(xué)中的互動(dòng)性和課堂教學(xué)質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支持。

一、教學(xué)活動(dòng)及環(huán)境(研究設(shè)計(jì))

研究資料表明，交互式信息化教學(xué)技術(shù)(比如在線教與學(xué)工具：學(xué)習(xí)通App)已在課堂交互式學(xué)習(xí)中得到應(yīng)用[3,4]。目前鄭州航院也正在本科教育中推廣使用學(xué)習(xí)通App，學(xué)生對(duì)該工具有一定的了解和認(rèn)識(shí)，因此本研究在自動(dòng)化專業(yè)的核心課程《電機(jī)拖動(dòng)》和電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課《電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論》中采用學(xué)習(xí)通在線教與學(xué)工具進(jìn)行調(diào)查研究。

(一)調(diào)查參與對(duì)象

本次研究的調(diào)研對(duì)象從作者在2018-2019學(xué)年第一學(xué)期所講授課程《電機(jī)拖動(dòng)》《電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論》的所有選課學(xué)生中選取?！峨姍C(jī)拖動(dòng)》選課學(xué)生來(lái)自工科自動(dòng)化專業(yè)本科三年級(jí)(總?cè)藬?shù)n=73)，學(xué)生平均年齡在20歲至22歲之間；《電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論》選課學(xué)生來(lái)自工科電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科一年級(jí)(總?cè)藬?shù)n=66)，學(xué)生平均年齡在18歲至20歲之間。

(二)課程描述及研究實(shí)施方法

《電機(jī)拖動(dòng)》是一門主要以專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)為主的專業(yè)基礎(chǔ)課，《電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論》是一門電氣工程學(xué)科基礎(chǔ)課程，主要教學(xué)方式為課堂教學(xué)。在本次調(diào)查研究之前，《電機(jī)拖動(dòng)》和《電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論》均采用傳統(tǒng)的課堂講述教學(xué)模式。本學(xué)期將學(xué)習(xí)通引入到上述課程的課堂教學(xué)中，首先要求學(xué)生在課程開課之前，在自己的平板電腦、智能手機(jī)等終端下載安裝應(yīng)用程序App并完成注冊(cè)，由教師完成課程的創(chuàng)建和學(xué)生名單的導(dǎo)入。在課堂教學(xué)過(guò)程中，利用學(xué)習(xí)通App針對(duì)所講授內(nèi)容開展全員在線討論、搶答等環(huán)節(jié)，并給予一定的積分獎(jiǎng)勵(lì)。同時(shí)設(shè)置對(duì)應(yīng)的隨堂測(cè)試題目，包括選擇和簡(jiǎn)答等，相關(guān)內(nèi)容講授完畢后，由學(xué)生在App上進(jìn)行作答，作答完畢后可以實(shí)時(shí)查看答案。

(三)研究實(shí)施前調(diào)查和研究實(shí)施后調(diào)查

在2018-2019學(xué)年第一學(xué)期開始前，我們對(duì)自動(dòng)化專業(yè)《電機(jī)拖動(dòng)》和電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)《電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論》課程的學(xué)生進(jìn)行了一次項(xiàng)目研究實(shí)施前調(diào)查。本學(xué)期課程結(jié)束后進(jìn)行了一次項(xiàng)目研究實(shí)施后調(diào)查。調(diào)查問(wèn)卷題目的設(shè)計(jì)參考了文獻(xiàn)[5]，并結(jié)合目前教學(xué)常用的在線工具進(jìn)行了改進(jìn)，調(diào)查問(wèn)卷除了設(shè)計(jì)的客觀題目之外，還設(shè)計(jì)了與在線信息化教學(xué)工具認(rèn)知有關(guān)的開放式題目，目的是為了確定學(xué)生是否有興趣在課堂上進(jìn)一步使用在線工具。調(diào)查問(wèn)卷依托問(wèn)卷星網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行，由學(xué)生通過(guò)微信完成調(diào)查，所有調(diào)查數(shù)據(jù)及結(jié)果分析在問(wèn)卷星平臺(tái)完成。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(一)項(xiàng)目實(shí)施前調(diào)查

在將交互式信息化技術(shù)教學(xué)工具引入《電機(jī)拖動(dòng)》《電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論》課程之前，對(duì)該課程的學(xué)生進(jìn)行了項(xiàng)目實(shí)施前調(diào)查，調(diào)查結(jié)果詳見(jiàn)表1。調(diào)查的回復(fù)率為87.05%(n=121)。有超過(guò)1/3的學(xué)生認(rèn)為自己不能夠積極參與課堂教學(xué)活動(dòng)，在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，往往采用課堂提問(wèn)問(wèn)題的方式了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況和參與課堂教學(xué)活動(dòng)，但有超過(guò)1/3的學(xué)生表示在課堂上提問(wèn)問(wèn)題內(nèi)心感到不舒適。此外，有超過(guò)1/2的學(xué)生表示上課注意力很難集中，但是有93.39%的學(xué)生認(rèn)為在課堂上采用互動(dòng)式信息化技術(shù)教學(xué)手段可以提高他們的注意力。幾乎所有參與調(diào)查的學(xué)生都認(rèn)為使用信息化技術(shù)教學(xué)手段可以豐富他們的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，并且有96.69%的學(xué)生認(rèn)為在課堂教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)采用交互式信息化技術(shù)教學(xué)手段。83.47%的學(xué)生表示喜歡主動(dòng)式學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，且92.56%的學(xué)生能夠接受在課堂上開展主題討論和問(wèn)題思考等形式的主動(dòng)式學(xué)習(xí)方式。此外，71.9%的學(xué)生同意或非常同意使用互動(dòng)式信息化技術(shù)教學(xué)手段可以鼓勵(lì)和促使他們做好課前預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)。

表1 項(xiàng)目實(shí)施前調(diào)查客觀題目及學(xué)生反饋

由此可見(jiàn)，參與調(diào)查的學(xué)生基本上都期望采用交互式信息化教學(xué)技術(shù)方式，并且認(rèn)為該方式可以解決一定的問(wèn)題(比如課堂注意力和督促做好課前預(yù)習(xí))，并且大部分學(xué)生愿意采用主動(dòng)式學(xué)習(xí)方法(比如課堂討論或思考)。

為調(diào)查學(xué)生對(duì)交互式信息化教學(xué)工具的認(rèn)識(shí)，調(diào)查問(wèn)卷設(shè)置了開放式題目，由學(xué)生給出在調(diào)查之前所接觸的所有信息化技術(shù)教學(xué)工具。如表2所示，學(xué)習(xí)通是鄭州航院學(xué)生使用最廣泛的互動(dòng)教學(xué)信息化技術(shù)(97.52%)，其次是中國(guó)大學(xué)慕課(71.09%)和百度學(xué)術(shù)(27.27%)。學(xué)生們還列出了視頻網(wǎng)站、公開課App、圖書館電子資源、UMU、雨課堂、云班課等工具和載體。此外，約有3/5的同學(xué)認(rèn)為學(xué)習(xí)通可以幫助學(xué)生提高課堂注意力，約1/3的同學(xué)認(rèn)為中國(guó)大學(xué)慕課和視頻網(wǎng)站可以幫助學(xué)生提高課堂注意力。

表2 研究實(shí)施前調(diào)查開放式問(wèn)題及學(xué)生反饋

(二)研究實(shí)施后調(diào)查

在學(xué)習(xí)通App引入《電機(jī)拖動(dòng)》《電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論》課堂教學(xué)活動(dòng)后，為了評(píng)估交互式信息化教學(xué)技術(shù)對(duì)學(xué)生的影響，進(jìn)行了一項(xiàng)研究實(shí)施后調(diào)查，調(diào)查問(wèn)卷同樣包括了客觀題和開放性問(wèn)題，回復(fù)率為83.45%(n=116)，調(diào)查結(jié)果詳見(jiàn)表3和表4所示。根據(jù)學(xué)生的結(jié)果反饋，98.28%的學(xué)生認(rèn)為自己成為課堂教學(xué)活動(dòng)的積極參與者，而在研究實(shí)施前的調(diào)查中，這一比例只有61.98%。此外，97.41%的學(xué)生表示，他們喜歡在課堂教學(xué)活動(dòng)中使用交互式信息化教學(xué)工具，因?yàn)檫@些教學(xué)技術(shù)手段可以幫助他們提高對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解和記憶，與表1中數(shù)據(jù)基本一致，排除掉個(gè)體學(xué)習(xí)差異因素之后，項(xiàng)目實(shí)施后的結(jié)果符合了學(xué)生的意愿和期望。當(dāng)然少數(shù)學(xué)生的反饋我們不能忽視，比如有3位同學(xué)不喜歡在課堂中使用在線交互式信息化教學(xué)工具，有5位同學(xué)認(rèn)為沒(méi)有幫助他們提高對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解和記憶，還有2位同學(xué)認(rèn)為沒(méi)有提高其課堂教學(xué)活動(dòng)的參與程度。

表3 研究實(shí)施后調(diào)查的客觀問(wèn)題及學(xué)生反饋

表4 研究實(shí)施后調(diào)查描述性(開放式)問(wèn)題及學(xué)生反饋

同樣在開放性問(wèn)題中，表4和表2的結(jié)果一致，在列出的可以幫助學(xué)生參與課堂互動(dòng)和提高注意力的互動(dòng)式信息化教學(xué)技術(shù)中學(xué)習(xí)通排名第一位。

三、結(jié)果討論

首先，我們本次的研究成果，為交互式信息化教學(xué)技術(shù)在鄭州航院本科專業(yè)核心課程中應(yīng)用的益處和適宜性提供了數(shù)據(jù)支持。

基本所有參與研究實(shí)施后調(diào)查的學(xué)生都認(rèn)為，在目前的課堂教學(xué)活動(dòng)中采用交互式信息化教學(xué)技術(shù)是有益的，而且學(xué)生也喜歡在課堂中使用新的教學(xué)技術(shù)手段，其不僅可以加深他們對(duì)課堂知識(shí)的理解和記憶，也提高了學(xué)生在課堂的注意力。調(diào)查結(jié)果表明，約有36%的學(xué)生通過(guò)采用新的教學(xué)技術(shù)提高了課堂參與程度，大部分學(xué)生認(rèn)為使用新的教學(xué)技術(shù)增進(jìn)了對(duì)課堂內(nèi)容的理解和記憶，約有68%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)通App可以幫助學(xué)生更加積極地參與課堂教學(xué)活動(dòng)，這與鄭州航院正在推行使用學(xué)習(xí)通App有一定的關(guān)系。中國(guó)大學(xué)慕課、百度學(xué)術(shù)、公開課App、視頻網(wǎng)站等選擇的比例較低，可能是因?yàn)檫@些教學(xué)技術(shù)工具主要是在課堂外使用，在課堂的積極參與程度和加深教學(xué)內(nèi)容的理解和記憶方面作用不明顯。

調(diào)查結(jié)果表明，在工科課堂教學(xué)過(guò)程中采用交互式信息化教學(xué)技術(shù)將有益于學(xué)生的學(xué)習(xí)，這一結(jié)果也印證了我們調(diào)查研究的初衷。其他研究學(xué)者也支持驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)，北京化工大學(xué)吳亞瓊等[6]的研究表明，在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程中引入“雨課堂+雷實(shí)驗(yàn)”信息化教學(xué)技術(shù)方法可以明顯提高學(xué)生對(duì)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的興趣，提高主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。清華大學(xué)朱桂萍等[7]的研究表明，在“電路原理”實(shí)驗(yàn)課程中引入基于“雨課堂”的智慧實(shí)驗(yàn)信息化教學(xué)技術(shù)，得到了學(xué)生的支持和好評(píng)。吉首大學(xué)曾明星等[8]的研究結(jié)果表明，構(gòu)建信息化交互式教學(xué)系統(tǒng)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力、積極性和主動(dòng)性，提升教學(xué)效果。文獻(xiàn)[9]的研究結(jié)果表明，在臨床藥學(xué)課程中使用交互式信息化教學(xué)技術(shù)(Socrative)，有助于學(xué)生成為更積極的參與者，并在課堂上保持更多的互動(dòng)。

四、研究的局限和結(jié)論

由于影響學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果的因素比較多，完全客觀的證明交互式信息化教學(xué)技術(shù)對(duì)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果的影響比較困難?？紤]到學(xué)習(xí)個(gè)體的差異，一些同學(xué)對(duì)一些新的教學(xué)或?qū)W習(xí)方法的體驗(yàn)要比傳統(tǒng)的教學(xué)方法差[10]，表3的調(diào)查結(jié)果也有體現(xiàn)。因此我們?cè)谡n堂教學(xué)中引入交互式信息化教學(xué)技術(shù)的時(shí)候，一定要綜合考慮，如果達(dá)不到預(yù)期目的，應(yīng)立即停止使用新的交互式信息化教學(xué)技術(shù)。

因?yàn)槲覀兊难芯渴沁x用自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)核心課程《電機(jī)拖動(dòng)》和電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課《電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論》，上述課程偏重于以專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)為主。此外，對(duì)于自動(dòng)化專業(yè)還有一些偏重于以專業(yè)知識(shí)應(yīng)用為主的課程，比如《電氣PLC控制》。因此，對(duì)于不同的課程(以知識(shí)為主或以應(yīng)用為主)是否都適合引入交互式信息化教學(xué)技術(shù)，本次研究未給出相應(yīng)的調(diào)查研究結(jié)果，后續(xù)我們將繼續(xù)開展相應(yīng)的調(diào)查研究。

此外，本次調(diào)查研究學(xué)生的回復(fù)率為85%左右，未達(dá)到所有學(xué)生的全覆蓋，本次調(diào)查為自愿參與，且未采用任何形式的獎(jiǎng)勵(lì)措施，但是通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，我們成功地了解到學(xué)生對(duì)使用信息化教育技術(shù)促進(jìn)互動(dòng)學(xué)習(xí)的態(tài)度。

本論文的調(diào)查研究結(jié)果表明，學(xué)生們認(rèn)為，在工科課程《電機(jī)拖動(dòng)》的課堂上引入交互式信息化教學(xué)技術(shù)，可以加深學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解和記憶，并能促使和提高學(xué)生參與課堂教學(xué)活動(dòng)的積極性。交互式信息化教學(xué)技術(shù)在工科課程課堂教學(xué)的使用不僅受到學(xué)生的歡迎，而且受到了學(xué)生的好評(píng)。