基于雨課堂的教學(xué)過程控制與教學(xué)效果分析
——以“基因工程”課程為例

胡 欣，周國利，王春明

（聊城大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山東 聊城 252000）

注意力是指人的心理活動指向和集中于某種事物的能力，也是人的視覺、聽覺及觸覺等信息通道對客觀事物的關(guān)注能力。在課堂上，注意力是學(xué)生發(fā)揮其記憶力、觀察力、思維力及想象力的前提和基礎(chǔ)，課堂注意力的高低決定了學(xué)生接收和吸收課堂講授內(nèi)容的效率，也決定了學(xué)習(xí)效果［1］。

為了提高學(xué)生的課堂注意力、課堂積極性及課堂參與度，許多教師在翻轉(zhuǎn)課堂、問題學(xué)習(xí)及團隊學(xué)習(xí)等教學(xué)模式上進行了積極探索，并取得了良好成效。這些教學(xué)模式和傳統(tǒng)點名式提問都受到了聽課人數(shù)的限制，適用于小班化教學(xué)［2］。

近年來，清華大學(xué)和學(xué)堂在線共同推出的新型智慧教學(xué)解決方案——雨課堂，具有點名、應(yīng)答、投票、課堂測驗及課后總結(jié)等功能。將雨課堂與現(xiàn)有教學(xué)模式相結(jié)合，可有效提升學(xué)生的課堂注意力和學(xué)習(xí)效果［3-4］。

筆者在“基因工程”教學(xué)中，根據(jù)注意力隨時間的變化規(guī)律，提出了區(qū)塊化教學(xué)設(shè)計三原則，重構(gòu)每節(jié)課內(nèi)容，開展區(qū)塊化教學(xué)，借助雨課堂實施教學(xué)過程有效控制，調(diào)動學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，取得了良好效果。

一、區(qū)塊化教學(xué)設(shè)計三原則

（一）合理劃分教學(xué)時長

學(xué)習(xí)心理學(xué)研究表明，學(xué)生在完整一節(jié)課中注意力水平呈起伏變化，對多數(shù)學(xué)生而言，開始上課后和下課前一段時間是注意力的兩個高峰期［5］。以總教學(xué)時長為50分鐘一節(jié)課為例，根據(jù)注意力水平的起伏變化，可將一節(jié)課時長分為三個區(qū)：集中區(qū)、分散區(qū)和回升區(qū)。在上課剛開始時，學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容充滿好奇和期待，大腦皮層的有關(guān)區(qū)域形成優(yōu)勢興奮中心，注意力高度集中，這就是注意力集中區(qū)，時間大約持續(xù)8分鐘。學(xué)生處于這時段，就會認真聽講，學(xué)習(xí)任務(wù)可高效完成。隨著時間的推進，學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的好奇和期待逐漸淡化，聽課注意力渙散，這就是注意力分散區(qū)，時間大約持續(xù)20分鐘。在這時段，學(xué)生接收信息能力變?nèi)酰瑢?dǎo)致學(xué)習(xí)任務(wù)低效。下課前20分鐘左右的時段，學(xué)生注意力回升，這就是注意力回升區(qū)。這時，學(xué)生逐漸回到活躍思維狀態(tài)，學(xué)習(xí)效率逐步提升。

上述分析是筆者開展區(qū)塊化教學(xué)、實施教學(xué)過程控制的重要啟示。在教學(xué)中的有效辦法就是重構(gòu)每節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，將教學(xué)內(nèi)容劃分為4～5個教學(xué)區(qū)塊進行講授，每個區(qū)塊的教學(xué)內(nèi)容由1個或多個主題關(guān)聯(lián)，每個區(qū)塊的講課時長大約10分鐘，一般不超過15分鐘。實施區(qū)塊化教學(xué)的目的就是將50分鐘教學(xué)時長劃分為多個教學(xué)區(qū)塊，將每個區(qū)塊盡可能轉(zhuǎn)化為注意力集中區(qū)，使其提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（二）適當設(shè)計區(qū)塊內(nèi)認知負荷量

研究表明，注意力與刺激（刺激也被稱作激活或驅(qū)動力）之間的關(guān)系可以形象地描述為一個倒U形曲線，倒U形曲線的頂端，也就是曲線的中心部分，代表注意力的最高點（峰值）［6］。在這個峰值之前，注意力隨著刺激強度的增加而增加，逐漸達到最高點，過了最高點后，注意力反而隨刺激強度的增加而回低。

上述研究結(jié)果啟示我們，在實施區(qū)塊化教學(xué)過程中，每個區(qū)塊時長內(nèi)的教學(xué)任務(wù)應(yīng)適當設(shè)計，教學(xué)容量大小應(yīng)適中。安排區(qū)塊時長內(nèi)的認知負荷量時，應(yīng)考慮兩方面因素：一是教學(xué)大綱的要求；二是學(xué)生的接受能力。區(qū)塊內(nèi)教學(xué)內(nèi)容既不要太輕，也不能太重，思維負荷量要適度。

（三）適當設(shè)計區(qū)塊間的有效銜接

對學(xué)生來說，50分鐘的課堂是學(xué)習(xí)的重要陣地，如何集中和保持注意力而不是過度興奮或不充分利用課堂時間，離不開教師對課堂的精心設(shè)計［7］。教師不僅要對教學(xué)任務(wù)進行分析，合理規(guī)劃各區(qū)塊時長內(nèi)的教學(xué)容量，還要及時識別和管理學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

在區(qū)塊化教學(xué)過程中，教學(xué)要通過主題的變換從一項任務(wù)轉(zhuǎn)向另一項任務(wù)，相鄰區(qū)塊內(nèi)教學(xué)任務(wù)的設(shè)計要做到相互連接、轉(zhuǎn)換自然。在教學(xué)中常采用的有效方法是區(qū)塊間不設(shè)休息間斷時間，而是通過區(qū)塊總結(jié)和測試等設(shè)問互動環(huán)節(jié)進行區(qū)隔。當然，區(qū)塊間的設(shè)問互動對學(xué)生的刺激強度要適中，刺激強度不能太大，持續(xù)時間也不宜太長，設(shè)問的問題總數(shù)、問題難度及問題間隔都應(yīng)適當。

二、區(qū)塊化教學(xué)的實施過程

（一）課堂教學(xué)過程控制方案的設(shè)計

在“基因工程”教學(xué)中，筆者嘗試了將時長為50分鐘的一節(jié)課劃分為5個教學(xué)區(qū)塊的方案，見圖1。

圖1 區(qū)塊化課堂教學(xué)過程設(shè)計方案

上述方案中的第1和第5教學(xué)區(qū)塊時長設(shè)置為9分鐘，相對于其他區(qū)塊來說教學(xué)時長較長，源于課堂開始時注意力集中、在課堂結(jié)束之前注意力回升的特征。第4教學(xué)區(qū)塊時長設(shè)置為8分鐘，也是基于學(xué)生注意力正在逐步回升的考慮。學(xué)生在課堂上存在20分鐘左右的注意力分散區(qū)，發(fā)生在上課后的10分鐘左右，為此，第2和第3教學(xué)區(qū)塊時長設(shè)置為7分鐘，將分散區(qū)劃分為時長較短的2個教學(xué)區(qū)塊，既考慮到區(qū)塊教學(xué)任務(wù)量適當，學(xué)生易于接受，又考慮到不同區(qū)塊間教學(xué)主題的轉(zhuǎn)換可能更多地刺激學(xué)生主動思考。

設(shè)問互動及時間分配也是基于學(xué)生注意力隨時間變化的特征進行設(shè)計的。第1教學(xué)區(qū)塊9分鐘結(jié)束后，安排3分鐘設(shè)問互動，目的是避免學(xué)生上課10分鐘后注意力低下。第2和第3教學(xué)區(qū)塊時長7分鐘，相對較短，而且通過第2和第3教學(xué)區(qū)塊間的2分鐘設(shè)問互動以期改善聽課效果。在注意力回升區(qū)，教學(xué)區(qū)塊時長逐漸增長（第3、第4教學(xué)區(qū)塊時長分別為7分鐘和8分鐘），在第3和第4教學(xué)區(qū)塊間、第4和第5教學(xué)區(qū)塊間均設(shè)置了1分鐘的區(qū)隔，教師可適當豐富互動形式，適當安排互動內(nèi)容，激活學(xué)生的注意力。在課程結(jié)束前設(shè)計了3分鐘的設(shè)問互動時段，目的是便于教師視具體情況安排，既可以設(shè)計討論或練習(xí)等內(nèi)容，也可以總結(jié)本節(jié)課的重點教學(xué)內(nèi)容。

（二）課程教學(xué)進程控制方案的設(shè)計

采用上述設(shè)問互動方案原則上可以提高學(xué)生在單節(jié)課中的注意力和學(xué)習(xí)效果，但是學(xué)生掌握的知識會隨時間演進逐漸被遺忘。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，在整門課程的學(xué)習(xí)中教師還應(yīng)適當設(shè)置教學(xué)進程控制方案，不斷強化學(xué)生的記憶。

“基因工程”為生物工程專業(yè)的專業(yè)課程，48學(xué)時，一般按每周4學(xué)時、每周2次授課安排教學(xué)，計劃講授12周。1學(xué)時為50分鐘，稱1小節(jié)，2學(xué)時為100分鐘，稱1大節(jié)（由兩小節(jié)課組成，兩小節(jié)課間休息10分鐘），一周內(nèi)兩大節(jié)間隔為2～4天，授課時間持續(xù)3個月。

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，根據(jù)記憶力與時間的關(guān)系，筆者設(shè)計了以下課程測試方案（見表1），并將其嵌入教學(xué)進程，以期進一步提高教學(xué)效果。

表1 課程教學(xué)進程測試方案

上述方案由三種形式的測試組成，第一種測試稱為節(jié)測，測試本大節(jié)教學(xué)內(nèi)容，安排在每一大節(jié)的第2個小節(jié)結(jié)束前進行；第二種測試稱為周測，測試上周教學(xué)內(nèi)容，自第二周開始安排在每周第1大節(jié)的第1小節(jié)結(jié)束前進行；第三種測試稱為月測，測試上月教學(xué)內(nèi)容，安排在第4、8、12周的第2大節(jié)的第2小節(jié)結(jié)束前進行。上述三種測試一般安排在相應(yīng)小節(jié)的第5教學(xué)區(qū)塊和課堂教學(xué)結(jié)束前設(shè)問互動階段進行（共12分鐘），節(jié)測、月測重疊時，以月測為主。測試內(nèi)容采用單選題、多選題和判斷題的形式，易于通過雨課堂自動批卷功能來實現(xiàn)。

三、區(qū)塊化教學(xué)實施效果分析

（一）學(xué)生對區(qū)塊化教學(xué)改革的綜合評價

79.0%的學(xué)生認為使用雨課堂回答問題非常方便，課堂聽課注意力明顯提高，75.0%的學(xué)生感到基于雨課堂的月測試明顯加深了對前期學(xué)過知識的記憶，學(xué)生認可度總體較高，“基因工程”課程實施的區(qū)塊化教學(xué)方案總體達到了預(yù)期效果，可為同類課程提供借鑒。4.2%的學(xué)生認為基于雨課堂的問題數(shù)量及提問時間不合理，8.3%的學(xué)生認為基于雨課堂的月測試沒有加深其對前期學(xué)過知識的記憶，這說明基于雨課堂實施的區(qū)塊化教學(xué)過程控制方案要根據(jù)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，在推廣到其他課程時，也要根據(jù)其他課程的特點來設(shè)計。

（二）區(qū)塊化教學(xué)改革的有效度檢驗

聊城大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2018級生物工程專業(yè)實驗班級和對照班級的“基因工程”課程學(xué)期末測驗結(jié)果見表2。

表2 實驗班級和對照班級“基因工程”測驗結(jié)果

計算檢驗統(tǒng)計量Z：

通過雙側(cè)檢驗，Z=1.9857＞1.96=Z0.05，p＜0.05。

上述結(jié)果說明，實驗班級與對照班級學(xué)期末平均成績差異顯著，充分表明通過實施教學(xué)過程控制，調(diào)動學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，提高學(xué)生課堂注意力，對學(xué)生成績幫助具有顯著效果。

（三）實施教學(xué)過程控制對學(xué)生的幫助程度分析

圖2以實驗班級和對照班級為縱坐標，以學(xué)期末統(tǒng)一測試平均成績?yōu)闄M坐標。

圖2 實驗班級與對照班級平均成績對照圖

可以看出，實驗班級比對照班級的平均成績要高，同時實驗班級女生的平均成績比對照班級女生的平均成績增長明顯，而男生的平均成績沒有明顯差別。通過以下幾個方面得知上述結(jié)果。首先，通過雨課堂實施教學(xué)過程控制總體促進了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。其次，本文基于雨課堂實施的教學(xué)過程控制，目的在于主動調(diào)動學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，相比男生，女生更愿意參與到課堂互動中來。這一方面反映了男生和女生存在的認知方式差異；另一方面也與大學(xué)男生學(xué)習(xí)的主動性和努力程度有關(guān)。

四、關(guān)于實施課堂教學(xué)過程控制的進一步思考

對比實驗班級和對照班級的學(xué)習(xí)成績，總體上看我們實施的課堂教學(xué)控制方案對提高學(xué)習(xí)效果有很大幫助，女生學(xué)習(xí)成績的提高比男生更顯著。同時，需要進一步完善教學(xué)過程控制方案以同時適合男生和女生的認知特點，嵌入各區(qū)塊間互動設(shè)問方案中的應(yīng)答題目的效度和信度問題等需要研究，實施教學(xué)過程控制后更需要對學(xué)生進行形成性評價等。另外，教師在課堂上的教學(xué)專注力也隨時間發(fā)生變化，如何實現(xiàn)課堂教與學(xué)活動的和諧共振，使得教師教學(xué)專注力與學(xué)生注意力有效匹配，都需要進行深入研究。