基于学习倾向的云课堂设计方案与分析

摘  要：云课堂与传统的线下授课模式能够实现优势互补，但其带来革新和创新的同时，也会带来新的挑战。结合本科传感与检测技术课程这一特例，该文提出一种基于学习倾向的云课堂设计方法并介绍其在传感与检测技术课程的教学案例。在该方法和案例中，教学组通过问卷调查学生学习倾向并结合课程特点，设计云端课堂教学方式和内容，以保证学生学习效率。通过对比同期线下课程中学生的课程表现与云端课堂学生的课程表现，进行统计分析，以确定这一系列措施是否保证了云端课堂中学生的学习积极性和效率。该文研究表明受测学生中将近80%倾向于通过实践能够更有效快速地学习新技术和知识，这一点应当引起高等教育人员的充分关注，应当在课程中加入适当比例的实践机会，如随堂实验环节及课程设计环节。

关键词：云课堂；学习倾向；简易问卷；学习表现；传感与检测技术

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）08-0001-05

Abstract： Cloud-based classes can be a power alternative method to the traditional in-class education by enabling adults to learn knowledges and skills in a specific professional field systematically according to their own schedules and learning styles.  However， cloud-based classes bring in not only benefits to higher education but also new challenges. This study has developed a methodology to design the syllabus of a cloud-based course by taking an electrical engineering course "Sensors and Detectors" as an example. The instructors have taken a survey for all the students enrolled in class to understand their learning styles and time schedules. According to this information， the instructors have adapted the syllabus of the course and the class schedules. The performance of students is compared with those who are learned in the traditional classes. The results show that 80% of the students are tending to learning by practices and examples. The study shows that with a careful course design， the students enrolled in online classes will perform with insignificant differences with those enrolled in a local class.

Keywords： cloud-based classes; learning style; compact survey; learning performance; Transducing and Measuring Technique

目前，我国经济社会发展和“科教兴国”的国家战略部署都处在一个关键时刻，习近平总书记指出“我国经济社会发展和民生改善比过去任何时候都更加需要科学技术解决方案，都更加需要增强创新这个第一动力”，在教育方面“要从娃娃抓起，使他们了解更多的科学知识，掌握科学方法，形成一大批具备科学家潜质的青少年群体”[1]。同时，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中提出，应“加快教育信息化进程”，在“加快教育信息基础设施建设”“加强优质教育资源开发与应用”等方面对教育的发展提出了要求，并在总体上对受高等教育的人口比例提出了展望[1]。为契合这一时代需求，推进信息技术与教育产业深度融合，教育理念和教育模式需要不断更新。

近几年，我国高等教育信息化水平得到了快速改善，MOOC等线上课堂开始形成规模，线上课堂与传统的线下课堂形成良性互动、优势互补。同时受到全球大环境的激励，我国高等教育的线上课堂开始脱离函授教育走进了普通高等教育的课程计划。高等教育线上课堂因其能够兼顾不同学习倾向的受众群体而渐渐受到青睐。但应该认识到，普通高等教育中的线上课堂虽然能为学生提供按需学习、自主学习等便利，却也因其受限于网络云端这个呈现载体而必然会提出额外的课堂设计要求。与传统教学模式不同，以学生为中心（student-centered，SC）教学模式认为教学过程中将所授知识转化成为学生的能力才是教学的最终目标[2-4]，而实现这一转化最为重要的环节在于让学生在学习的过程中通过认知学习的目的与自身利益相一致从而激发对于学习的兴趣，通过自我发现和自我调节来最终实现知识的迁移，从而通过学习获取相应的能力[3]。

本研究主要讨论如何依据学生的学习倾向，改善线上云端教学的课堂组织方式以确保SC本科教学模式得以实现。为此，本文提出了一个在线环境下、结合了学生认知倾向差异与课程特点来设计云端课堂，以保证学生学习效率的课堂设计案例。该案例中，教务人员首先分析了SC云端课堂的基本需求和云端课堂自身带来的挑战，接着结合第三方问卷工具（如腾讯群投票功能、问卷星等网站）设计学习倾向调研问卷，了解云端课堂学生的学习倾向。再根据这些挑战和学习倾向，由教学团队设计了与课程相适应的云端课堂组织开展计划来对各方需求进行平衡。最后，比对同期传统课程中学生的课程表现与云端课堂学生的成绩表现，基于统计分析结论，来研判这一云端课堂组织计划是否确保了学生在云端课堂中没有受到不利影响。

一  学习倾向调查问卷设计与云端课堂设计的需求分析

（一）  学习倾向调查

大量的学习效能研究表明，学生对于课程的学习效果，不仅仅取决于课堂的组织形式，学生自身的认知习惯即学习习惯倾向更是学生在特定课堂组织形式下学习效率的决定性因素[5-9]。学习倾向通常与认知习惯相关联。H.A. Witkin[10]最早提出认知过程中的场依存者和场独立者在学习判断过程中的效能不同，从而用以挑选飞行员。Kolb[11]进一步针对学生将学习倾向按2种认知习惯分为4类：发散型、适应型、吸收型和会聚型。事实上，目前常用的学习模型除了Kolb学习模型之外，还有将近14种[6]。其中，费尔德-所罗门学习风格量化表（ILS）将学生的认知倾向分为5个维度进行评估。

1）团体型vs独立型——学习者是倾向通过参与与人讨论来更有效地获取知识还是习惯独自学。

2）立体型vs平面型——通过空间方位还是顺序描述问题。

3）实践型vs沉思型——习惯通过案例、实验来了解新事物新知识，还是习惯通过概念、推导或逻辑证明来了解新知识。

4）视觉型vs听觉型——习惯通过文字、图片还是声音了解新事物。

5）跳跃型vs循序型——习惯被放养，按自己兴趣自己组织，还是跟随教师的安排和讲授。

该评估工具是经过反复验证并被认为是行之有效的学习风格评估工具，被许多大学作为补充材料放在学校网站的学生自助中心用以帮助学生了解自己的学习风格[6-7，12]。前人的教学研究表明，独立型学生在文图分离的远程计算机课程中的学习效率远远高于需要沉浸式环境的团体型类[8]。Deture[9]在研究中发现了类似的情况。因此，为了保证云端课堂的教育公平性，云端课堂在实际运行过程中需要根据学生的学习倾向精心设计。

为了及时了解学生的学习倾向并帮助学生了解自己的学习倾向，教务人员在课程开始前通过QQ群与各位同学建立联系，并通过分发各种调查问卷和课后群聊的方式进行调研。为了保证调研结果的公正性和可靠性，问卷和调研内容经过认真设计以确保不会影响到学生的学习生活和情绪，并且允许匿名参与问卷调查和即兴调研讨论，调研内容包括上课时间、学习习惯等内容（表1）。问卷的设计参考了Mcwhorter 的《高校学习与批判性思维指南》第五版[13]。

与此同时，为了方便在SC课堂中学生积极参与讨论，提高学生的主人翁意识和自主学习能力，教学团队还开放了部分课程规则的讨论，在讨论课程规则前，教学团队尽其所能地陈述各种规则带来的利害关系，强调学生将承担的权利与义务的相互对等性，尽量避免学生做出不理性投票。同时为了验证投票模型的有效性，在学习习惯问卷上，教学团队还随机收集了另外75名从未接受过远程云课堂本科生的学习倾向。然而为了避免有关课程环节设计的专业性知识陈述有对学生造成偏向性诱导的可能性，投票与专业性陈述往往具有时间间隔。具体调查结果如图1所示。调研发现，受测试的学生中有8%的学生明确表示自己因为地理位置的限制，作息时间会受到轻微影响。在学习习惯倾向上，学生表现出多样性。在55名正在接受云课堂受测学生的有效回答中，48名受测试者回答了自己的独立性倾向，其中62.5%的回答者表示自己的学习效果不受场地影响，更倾向于时间灵活性；而在总共141份有效试卷中，只有46.81%的学生表示自己更习惯独立学习。另外的回答者明确表示了自己的学习效果会受到场地的影响，需要一个集体的学习氛围。在学习理性上，无论是正在参加云课堂教育的学生，还是没有接受云课堂的学生，均表现出更强烈的实践学习倾向，这一比例高达78.01%。也就是说，仅仅有不足22%的学生能够通过学习概念来了解新的事物和技术。这一点在高等教学实践过程中非常值得高校教育者进行思考和开展相应的课程设计。另一个在群体中表现得非常不均衡的学习倾向是视觉与听觉型。71.63%的受测试学生均表示需要通过图片、图标、文字和公式等图形工具帮助提高学习效率。其中表示需要视觉材料的受测试者也表示自己需要实践来理解新的概念和技术。这种高度一致性现象的成因尚有待进一步研究。而其他几个测试对在受测试的人群中均分别相对比较均匀。

以上调研数据充分说明，在云端课程设计中充分考虑学生对于学习场地的依赖性习惯和学生的物理作息限制是有必要的，如何平衡两者是云端SC教学课堂的一个新的挑战。同时，数据还显示了受测试群体表现出高度一致的直观认知习惯和挑战性心理，即更容易倾向于选择不太具有挑战性的学习任务来提升自己。

（二）  云端课堂的新挑战及课堂设计的需求

云端SC课堂显然不同于传统课堂，如前面所述，云端技术的加入，在给教学过程带来诸多便利的同时，也迎来了相应的挑战，这使得云端SC课堂的设计需要更多精准的、定量的考量。

以多媒体和云网络为载体的新型课堂，在线上环境中为学生提供了安全保障的同时，也提供了学习专业知识的诸多便利：①在课程中可以无缝使用多媒体及网络，能够轻易将文字与图表同时展示；②不需要聚集，保证人员安全；③不使用粉笔，保障教职人员安全；④学生可以最大限度按照自己的生活习惯安排课程时间。

云端课堂对于现代工科教育理念下的本科教育也提出了新的要求： ①云端课堂的跨地域性会导致时差效应；②课堂参与人员尤其是学生所处的生活环境也会对学生的学习效果带来影响；③云端导致的响应延迟，如何形成教与学的反馈成为一个新的难题；④如何实时把握学生的课堂注意力成为新的需求；⑤传感器的实物实验受到限制；⑥课堂参与度的统计需要新的手段。

此外，SC教育课堂强调调动学生的自主能力在学习中的作用，同时SC教育的一大误区在于给予没有任何专业背景的学生过多的自由和放纵，导致学生在自主学习的过程中效率不高甚至流于形式。为此，即便是传统的SC课堂，也需要精妙的环节设计和引导。