摘要:以大學物理的教學爲例，通過聚類分析和比較分析的方法，研究SPOC模式下混合型學習效果提高的原因．結果表明導致混合型教學學習效果提高的主要原因是學生利用線上教學增加了有效學習時間．
關鍵詞:SPOC;混合型教學;教育研究
近年來，隨着信息技術的飛速發展以及大規模在線開放課程(MOOC)的出現，高等教育的教學理念和教學形式正接受着前所未有的挑戰．傳統的教學以教師爲中心，教學過程往往是單向式，傳遞的信息是同質的，很難實現個性化;學生在學習過程中缺乏實踐體驗，學習過程以記憶理解爲主，缺少對知識的應用和評價以及基於所學知識的創新，這樣的教學模式難以適應信息時代的需要．MOOC的出現降低了課程的運行成本，因而上線課程和受教育人數都在增加，這使得學習名校名師的課程不再成爲奢望，教育變得更加平等．對於在線課程，學習者可以根據自身的偏好和能力，挑選適合自己的課程;在課程進行中，學習者還可以和不同知識背景的同伴組成學習小組，通過交流學習知識．在MOOC的實施過程中，教育者可以根據需要形成小規模限制型教學班級(SPOC)，結合班級特點，開展線上教學．但是MOOC課程也存在一些問題，比較突出的是難以實現與學習者所處的學習環境的對接［1］，課程與課程之間也缺乏足夠的聯繫［2］，學生難以通過在線平臺實現實踐性課程的學習;由於缺乏足夠的約束機制，能完成MOOC課程學習的學生比例偏低．採取線上線下混合型教學和翻轉課堂的教學模式，可以實現在線課程和課堂教學的優勢互補．一方面相比於在線教育，教師的監督作用得到了加強，學生完成課程的比例得到大幅度的提高［3］;另一方面，相比於課堂教學，教師可以通過選取適當的內容作爲線上教學課程，降低了授課過程的成本;同時教師還可以根據學生線上學習的反饋信息，改進課堂教學;此外在課堂教學中，教師還可以引入實踐環節，強化學生的體驗，增進教學效果．此外根據教育理論，學習過程包括程序性學習和啓發性學習兩種．對於以記憶爲主的程序性學習，學習完全可以以學生自主學習爲主;而對於啓發性學習過程，需要通過作爲專家的教師與學生之間的互動來完成．實踐表明，混合型教學模式的教學優於單純的課堂教學［4］．由此可見，將信息技術和課堂教學有機整合，有助於形成以學生爲中心，充分發掘學生自主學習動力和創新能力，形成互聯網+高等教育教學的特色教學模式，提高高等教育的競爭力．
1大學物理
SPOC模式混合型教學的實施自2013年秋季以來，基於對SPOC教學模式的研究，我們通過翻轉課堂將SPOC線上課程和課堂教學結合起來，在SPOC線上教學中，要求學生完成基本概念的學習和理解;在課堂討論中，強化學生對知識的應用和評價．一方面，利用線上教學的泛在性，學生可以及時彌補在課堂上學習的不足;另一方面，通過課堂討論，教師和學生可以及時發現解決問題過程中出現的誤區，並加以糾正．線上課程在中國大學MOOC網站上提供的同濟大學大學物理SPOC專區進行，整個教學的具體實施過程由圖1給出在這個模式中，教師首先將準備好的線上教學資料(課程教學視頻等)上線，供學生泛在學習;課堂上則是相關的討論活動，包含線上學習過程中的自測題、討論的問題以及能力拓展的問題等．圖2給出混合型教學班和傳統型教學班在2013—2014學年4次測試中的成績比較，其中測試1和測試2對應於大學物理(上)的期中考試和期末考試，測試3和測試4對應於大學物理(下)的期中考試和期末考試．從考試成績上看，混合型教學班的成績相對於傳統型教學有所提高，與其他混合型教育研究的結果一致，符合我們的預期.
2傳統型教學效果分析
爲了更好地瞭解混合型教學學習成績提高的原因，我們選取某傳統型教學班作爲研究對象，在教學過程中單獨命題，以保證4次測試的難度不發生大的變化，在測試3、4中加大了課堂教學中強調的內容和方法的考查比例．剔除少數長期曠課的學生之後，對考試成績進行分析，發現學生成績並不呈現正態分佈，而是主要由兩個特徵峯構成，對學生成績作二聚類分析，結果如表1所示．從結果上看，對於高分段同學，4次測試的特徵分數沒有發生明顯變化;而對於低分段同學，在測試中加大課堂教學強調的內容和方法的考察後，特徵分數發生較大幅度的下降．從這一結果上看，造成低分段學生考試不理想的主要原因是上課時沒有集中注意力聽講，課堂學習的效果較差．此外我們還對該班級的其他科目成績作了調查，並作了相關性分析，結果如表2所示．該結果表明:物理課程除與高等數學成績高度相關之外，與外語類課程和計算機課程的成績也中度相關，和政治類課程成績不相關，符合我們的預期．這說明對於傳統型教學方式，學生在課堂上課的認真程度是決定多數科目測試成績的重要因素．
3混合型教學效果分析
對2014—2015學年混合型教學班的卷面成績作分析，發現存在3個特徵峯，如圖3所示．由於該教學班單獨命題，故無法和傳統型教學班的成績作比較．將期中成績作聚類分析，同樣可以得到高分區，中間區，低分區3個部分．對於低分區學生，根據傳統型教學班的分析結果，我們認爲同樣存在上課缺乏注意力是影響學習成績的主要原因．通過中國大學MOOC網站，我們獲得了該教學班3個分數段同學在線學習時間的數據，圖4—圖6給出了3個分數段學生觀看視頻時間與學習成績之間的關係從圖4可知，對於低分區學生，觀看時間與考試成績的關係和學習曲線十分類似，所不同的是，隨着觀看時間的增長，成績達到最大值後逐漸下降而不是趨於飽和，成績與觀看視頻時間呈負相關．出現這一現象可能和學生的注意力有關，對於在線學習，由於缺乏有效的監督，自控能力較差的學生的線上學習效率更加低．由於線上學習佔用了線下學習時間，有效學習時間反而會變得更小．圖5給出的是對應中間區的情況，相對於低分區，中間區學生成績和觀看視頻時間呈正相關關係，相關係數達到0．62，屬於中度相關．說明中間區學生對在線視頻的利用效率高於低分區學生，線上學習增加了有效學習時間．由此可見，混合型教學之所以取得比傳統型教學更好的教學效果，主要是中間區學生通過增加有效學習時間，提高了學習成績．對於高分區學生，學習成績與觀看視頻時間沒有相關性，相關係數爲0．03．學生通過課堂學習和線下學習已經能較好地完成學習任務，線上學習無助於增加有效學習時間，學習成績不因觀看視頻發生變化．
4結論與討論
在混合型教學模式中，不同類型的學生線上學習的效果並不相同．對於自制能力較低的學生，線上學習時更容易出現注意力不集中的'現象，通過在線學習無助於增加他們的有效學習時間．對於低分區學生，也存在數理基礎較差的問題，在在線學習模式下，仍然有不少疑問難以及時解決，這也影響了他們的學習效果．對於高分區的學生，通過課堂教學已經能夠較好地掌握所學知識，通過在線學習也不能再明顯增加有效學習時間．只有對於中間區的學生，在線學習能夠彌補課堂學習的不足，對學習起到促進作用，使得這些學生學習效率超過低分區學生．混合型教學效果的改善主要來自於中間區學生的進步．此外，學生線上學習的效果還與線上資源的質量有關，提高線上資源的質量，增加針對低分區學生的視頻材料，將有可能改善混合型教學的教學效果．一方面增強學生之間的互動以及師生之間的互動，都是改進混合型教學教學效果的重要措施，也是我們下一步工作的重點之一;另一方面，不同分數段學生的線上學習效率以及不同聚類學生佔學生總數的相對比例也是評價在線課程質量的一個重要指標，在大數據時代的今天，這些數據將爲管理者制定評價體系提供有參考價值的依據．我們這裏的工作主要考察的是學生對知識的掌握情況．學生的學習主動性，批判性思維，創新性思維等形成性因素的培養，也是混合型教學希望實現的另一個重要目標．我們將在後續工作中進一步考察和研究。