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互联网在线教学效果改善策略研究

范文

薛艳肖徐润森

摘 ? 要：当前，在疫情防控的背景下，各个学校普遍通过互联网开展教学。分析互联网教学的影响因素及各因素的影响效果，对目前开展互联网教学、改善互联网教学水平有普遍的现实意义。互联网教学涉及因素众多，需要从系统的视角进行分析。文章运用系统动力学仿真，分析互联网教学各个要素的相互作用。仿真结果显示，互联网教学和传统课堂教学中因“师生分离、生生分离”带来的教学情景差异性因素，如沟通互动水平、学习约束、网络质量、学习效果测量反馈等对互联网教学效果有显著影响。

关键词：互联网教学;影响因素;情境因素;学习效果;系统动力学

中图分类号：G31 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2020）13-0020-06

一、引言

目前，在新冠疫情背景下，学生无法返回校园进行学习，各个学校普遍采用互联网方式进行教学，重塑传统的教学方式，以满足当前的教学需求。但互联网教学过程中也存在着学生参与度不高、网络课程资源利用率低、学生的学习动力难以维持、学习效果不佳等问题[1]。互联网环境下的教学情境和传统课堂的教学情境有显著的差异，互联网教学分离了学生和老师，也分离了学生和学生，这种“师生分离、生生分离”的教学情境对学习效果带来显著的影响。互联网教学的学习效果影响因素众多，单一问题的分析视角难以解决目前互联网教学中存在的问题，需要从系统的角度，分析互联网教学的新特点，研究互联网教学诸多影响因素的相互作用，从而促进互联网教学效果的改善，为构建互联网教学模式提供借鉴。

二、相关文献回顾

国内外学者对于教学效果的研究，主要集中在线下教学效果的研究。对于互联网教学，主要侧重在互联网环境对学生的影响，具体课程中对网络教学资源的应用以及互联网平台的作用等。喻嘉杰讨论了移动互联网对学生学习行为的影响[2]。张乃丽等讨论了互联网环境下教学对学生自主学习能力的培养[3]。唐琦研究了互联网教学中对学生创新创业思维能力的培养[4]。李喜微等基于互联网教学平台在教学中的应用进行了研究[5]。蒋桦将互联网融入继续教育变革的研究中[6]。

对互联网教学效果的研究，学者一般采用统计方法和定性分析等对教学效果进行研究，研究视角具有一定的局部性。互联网教学效果是一个系统的、动态的非线性演化过程，采用系统动力学进行分析具有一定的适用性。系统动力学是“基于系统结构决定系统功能”的系统科学思想，根据系统内组成要素间互为因果的关系特点，找出问题发生的根源。牟智佳等进行了个体学习的需求预测研究[7]。张慧等利用系统动力学方法，对知识转移的影响进行了研究[8]。目前的研究主要集中在传统面对面场景下的教学研究，缺乏对互联网环境下，教学效果的研究。互联网环境下的教学效果，与传统面对面场景下的教学效果存在着显著差异，主要体现在，互联网条件下，割裂了传统线下模式中隐含的情境因素。因此，需要以系统的视角，结合互联网的特点，以动态演化的方式研究互联网环境下影响教学效果的各个要素相互作用的改变。

本文采用系统动力学方法，分析互联网教学效果的动态过程和影响因素，构建了互联网教学效果的系统动力学模型，然后进行动态仿真，并在此基础上分析影响互联网教学效果各因素的相互作用。

三、互联网教学过程模型分析

互联网教学的整体过程，是教师通过网络环境将教学知识外化为互联网课程，通过互联网渠道，传递到学生并被学生接收后进一步加工内化为自身知识的过程。这一过程不只是学习内容由教师发送到学生的传输过程，还包括学生在教师的指导下，把接收的内容进一步理解、消化、融合为自身知识的过程。互联网教学过程及教学效果受多种因素影响，是在一定情境下教师与学生互相作用的结果。

目前各类学校开始互联网教學后，教学效果和课堂教学相比还存在一定的差异，这种差异性是在互联网学习过程中，“师生分离、生生分离”的教学情境改变带来的，这种情境的改变导致了原来传统课堂教学中的课堂教学约束、交流沟通、学习氛围等的改变;同时导致了教学过程中实时反馈调整、师生相处中的情感亲密度等降低的问题;这些改变对学生的互联网学习效果产生一定影响。互联网教学的基本过程如图1所示。

互联网教学是在一定的学习情境中展开的，教师把教学核心知识加以整合，通过对核心知识的扩展，辅以便于学生理解、连接学生自身知识、激发学习兴趣的辅助知识，形成高度结构化的多媒体互联网课程内容。通过互联网授课向学生发送知识，经学生接收学习内容，消化吸收，连接内化形成自身知识。互联网从空间上隔离了教师和学生，重构了课堂学习情境，形成了互联网教学情境。教学情境对学生的学习效果起着调节和控制作用，学生的自主学习意愿、学习动机、学习兴趣对学习效果起决定作用。

四、互联网教学和传统课堂教学差异性因素分析

从教学内容角度来看，在传统的课堂教学过程中，教师主要把教学内容通过图文、板书、口头语言、动作、神态等形式，向学生进行传递，教师会根据学生的掌握理解等反馈情况进行自适应调整。

在互联网条件下，教师主要把教学内容加工成特定结构的在线多媒体形式，内容确定后难以自适应调整。因此，互联网教学除包含核心知识外，还需要根据学生的学习能力情况，对核心知识进行扩展，形成扩展知识。同时，为了便于学生理解，教师需要结合学生的知识背景和文化背景，进行举例和类比等，讲解一些有助于学生理解、激发学习兴趣的辅助知识。

从学习对象角度来看，在传统的课堂教学中，学生直接面对的是教师，教师的亲和力、课程讲授的条理性、生动性等因素，影响学生的学习效果。互联网教学中的课程内容是学生直接面对的对象，教学过程的设计关系到内容的有效传递。学生的学习效果必然受到教学内容质量和教学过程控制的影响。课程质量越高，就需要教师本身具有较高的知识水平和互联网教学经验，教学过程设计需要老师深入理解学生的学习心理和互联网学习特点，这些都需要投入大量的时间和精力。同时需要教师有较强的互联网教学意愿，一定的激励措施有助于提高教师的积极性，学生的肯定、教师与学生长期相处建立的情感关系都有助于提高教师互联网教学质量和互联网授课意愿。

从学生的角度来看，学生的学习兴趣、学习动机和自主学习意愿会对学习效果产生重要影响。学生的兴趣、专注度越高，动机越强，自主学习意愿越高，接收和转化的课程内容就会越多。

从互联网教学情境方面来看，互联网带来的隔离影响了学生和老师、学生和学生间的沟通，缺失了传统课堂学习的氛围，无法形成课堂学习的约束，难以建立学生和老师的信任感和亲密感。传统课堂学习中学生的正向反馈，会对教师教学积极性产生促进作用。而教师的鼓励、正向反馈又能反向影响学生的自主学习意愿。互联网教学环境中，教师和学生之间的这种实时的自适应调整，往往实现起来会存在一定的困难。同时也难以建立起学生间的互助协作式学习，相互约束激励的氛围也难以形成，硬件设施上的知识传递效率也不如传统课堂效果好。

互联网教学是一个复杂的系统，各个要素相互作用相互影响，教师、教学内容展现、学生学习方式以及教学情境的相互作用都有别与传统的课堂教学，这些要素特征的变化都会对教学效果形成影响。为了提高互联网教学效果，我们必须从整个过程出发，研究各个要素的相互关系和相互作用效果。

五、互联网教学系统动力学构建

互联网教学系统主要研究互联网环境下知识从教师到学生间的流动和转移过程，系统边界明确，过程符合实际的学习过程。互联网教学过程中存在着互动和反馈现象，受多种因素的共同作用，反馈系统比较复杂，同时系统中个体知识总量具有非平衡的、不断增长的耗散特征。因此，互联网教学系统适合采用系统动力学的方法进行建模分析。

1.模型假设和系统流图

模型的基本假设：①教师知识用教师知识量表示，互联网教学过程伴随着知识折旧过程。②在仿真期间，分析特定因素作用效果时其他情境要素是相对固定不变的。③互联网教学知识发送量，代表着教师对学习需求的预测和教学服务的提供，学生作为知识接收方在这方面的知识不够完整，教师与学生间存在知识距离，并且知识由教师向学生进行转移。④随着教学过程的持续进行，教师和学生的部分知识都可能会遗忘。⑤教师作为知识发送方，知识存量大于学生，知识创新率和知识存量正相关;而学生作为知识接受方，需要对接受的知识进行理解和吸收。

根据因果关系模型图，本文建立了互联网课程知识教学的系统流图，如图2所示。包含存量（L）4 个、流量（R）6 个、辅助变量（A）18 个、常量（C）13 个，共 41 个变量。

2.主要方程设计及参数说明

互联网教学过程系统流图描述了在线教学系统结构的整体框架，而方程描述了该框架中每个要素间的定量关系。表1是主要变量的方程式。

六、互联网教学系统仿真分析

1.仿真结果

本文使用Vensim PLE对互联网教学系统模型进行仿真，仿真时长为20周，变量仿真结果如图 3 所示。

图3仿真假设同一教师和同一学生在初始条件不变的情况下，把课堂教学方式照搬到互联网教学，对比课堂教学与互联网教学的教学知识发送量和学生知识量的变化。结果显示，在同等条件下，简单把课堂教学模式照搬到互联网教学上，通过互联网教学，教师需要付出更多的努力，但学生学习效果明显比课堂学习效果差。

在图3所示仿真条件的基础上，改进互联网教学方式，逐步增加学习约束，改善沟通互动效果后学生知识量的变化如图4所示。结果显示在改进互联网教学方式后，学生学习效果基本接近课堂教学效果。

在图4的基础上，增加互联网教学的反馈频率。模拟假设原课堂教学的反馈周期为10周反馈一次，模拟线下教育的期中考试测量反馈。对于互联网教学，容易实时测量，假设测量反馈周期为1周，在图4设定的数据基础上，学生知识量的变化如图5所示，仿真结果显示，互联网学习的效果略好于课堂教学。

2.仿真结果分析

对模型进行仿真后的结果可得出以下结论：假设在教师和学生基础数据不变的情况下，由于互联網的隔离性，使互联网学习情境发生改变，学生潜在的课堂学习氛围等约束消失了，师生间的互动、信任、情感亲密度等因素弱化，学生间的交流讨论协作和竞争的学习氛围消失或弱化，仿真结果如图3所示，分别对教学知识发送量和学生知识量，从互联网线上教学和课堂面对面教学两种模式进行比较，可以看出教师的知识发送量基本相当，但课堂教学模式学生学习效果要优于互联网教学效果。其主要原因在于，在互联网环境“师生分离、生生分离”的隔离情境下，学生学习约束不足，如果学生自身的学习意愿和自律性不高，互联网学习效果就会差于课堂教学效果。

从学生学习影响因素来看，提高约束水平，能保证知识能有效被学生接收，并促使学生对所接收知识进行深入记忆和理解，提升学生的学习意愿和动机，从图4仿真结果来看，有效地改善了互联网学习效果。改善师生的互动正向评价以及学生间的正向互评，有助于增加师生间和学生间的好感，增加情感亲密度水平，有助于学生自主学习意愿提升。双方在改善沟通互动时，不仅有助于学生对接收知识的理解，沟通过程也伴随知识交互过程，同时也有助于提升双方的情感亲密度，有助于促进学生的自主学习意愿，从而提升互联网学习效果，促进学生知识量的增长，结果如图4所示。网络传输能力对学生的学习体验有重要的影响，保证网络传输水平的基础上，将使得学生个体的互联网学习效果接近课堂的学习，仿真曲线如图4所示。

提升学习激励水平也有助于激发学生学习兴趣和自主学习意愿，同时促进学生知识迁移和知识创新水平。学生在自身的自主学习意愿和一定的激励水平影响下，知识存量呈现增长趋势。学生知识量的增长除受外界影响外，还受学生内在的学习能力、理解能力、自身知识量和其他因素影响，增长速度有所不同。

在图4条件下，对学生学习效果进行测量反馈，有助于学生清楚地知道当前的知识获取量和目标的差距，调节自己，弥补知识获取量的不足。增加知识反馈后，线上线下两种模式学生知识量都有所增加，如图5所示，但由于传统线下模式的测量反馈实施相对比较困难，反馈周期比较长，线下模式反馈后，学生知识量增加不明显。互联网教学模式中，由于互联网技术容易跟踪学生学习状态、测量学习结果，所以可以实时反馈，加入实时反馈后，线上学生知识量会明显增加，略高于课堂教学效果。改进互联网教学措施后，基本上能够达到传统课堂的教学效果，但由于互联网覆盖范围广，学生人数不受限制，从这个角度上来说，互联网教学过程中，学生学习受益人数多，总体效果优于线下模式。

3.相关参数的灵敏度分析

灵敏度分析是对模型检验的一种重要方法。通过灵敏度分析可以确定影响因素对在线知识转移模型的影响程度。为进一步明确互联网教学效果各影响因素的影响程度。以学习约束水平和学习意愿为例，分析约束水平和学习意愿的改变对学生知识量的影响效果。

在互联网学习的情景下，将学习约束水平由0.1分别提高到0.3、0.5、0.7、0.9，结果如图6所示。可见，在学习约束水平逐渐提高后，学生知识量逐步增加，曲线趋势保持一致。可见，学习约束水平对学习效果提升显著。

将学生自主学习意愿水平由0.1分别提高到0.3、0.5、0.7、0.9，结果如图6所示。可见，学习意愿越高，学生知识量增加越明显，曲线趋势保持一致。可见，学习意愿水平对学习效果提升显著。由于学习意愿由多个因素影响，所以我们可以通过促进教师和学生双方的沟通、双向给予积极的反馈评价以促进情感亲密度关系，增加学生对教师的信任度和学习激励，促进自主学习意愿的增加，从而提升学习效果。

七、互联网教学效果改善策略

“师生分离、生生分离”是互联网教学和传统课堂教学的显著差异，但共同点是学生是学习的主体，应以学生为中心，结合这种差异带来的变化，重构教学内容和过程。

（1）在教学内容上，互联网教学中的教师难以根据学生上课的表现，实时调整教学内容，需要充分了解学生的情况，重构和改进在线课程设计，在设计中要分析课程体系，围绕学习任务，将学习目标分解成可控可量化的学习目标。根据知识内容的特点进行课程教学的设计，在课程设计方面，需要考虑学生的特点，课程内容的呈现形式，通过大量交互方式，以更好地满足互联网教育的获得性、适用性。在合理地设计课程核心知识的同时，提供充足的拓展知识和基于学生知识背景的学习辅助知识，供学生进行选择，满足个性化偏好，促进学生的理解，激发学习兴趣。

（2）在学习情境建设上，由于知识学习是在一定的情境下展开的，互联网教学需要结合网络环境的特点，运用互联网技术重构互联网学习情境。互联网教学平台的可用性是互联网教学的基础，集中教学导致平台的崩溃使学习难以持续，各个学校需要适时建立合适自身需求的云平台。除物理情境因素外，仿真结果显示，沟通对学习效果有显著的影响，互联网沟通互动相对面对面沟通来说，效果有差异，但随着互联网技术的发展，为师生和学生之间提供了文字、语音、视频等众多沟通互动方式，给不同性格的学生提供多种选择。互联网环境下，教师能够通过问卷、建立学生知识图谱等方式，有效地了解学生，注意网络沟通和面对面沟通的差异性，采用合适的沟通互动方式和方法与学生进行交流。师生的情感亲密度和学生对教师的信任度对学习效果有重要影响，教师在教学过程中需要关心学生及学生在学习过程中遇到的问题，通过网络问卷、正向评价反馈、鼓励引导学生，建立师生间的亲密度、信任度，激发学生的学习主动性。学生的学习氛围对学生起激励和约束作用，互联网教学要以学生为学习主体，通过建立小组协作式学习，在线讨论交流，运用小组学习动态排名等网络平台营造竞争性的学习氛围，给每个小组设置有挑战性的问题，鼓励学生探究式解决问题，引导学生建立主动性、创造性的学习氛围。

（3）在教学过程的设计上，需要通过互联网技术重建约束与反馈机制，教学过程中要发挥学生的主体作用，让学生在互联网学习中有参与感和获得感。教学过程设计包含了教学内容顺序、教学环节组织、教学方法和教学媒体的结合、教学互动等内容。由于每门课程包含的知识类型不同，学生特点不同，应采取不同的教学组织方式。教学组织要包括教学导入、知识主体和学习参与、总结、跟踪反馈。教学导入阶段，需明确学生的学习目标，增强学生的自主学习动机，激发学生自主学习的意愿。学生自主学习过程中，利用互联网技术进行有效的学习跟踪，记录互联网课程的完成率、学习时长、学生在所学习内容上停留的时间、学习内容测试正确率等内容，并反馈给学生，建立起学习约束机制。知识主体和学生参与部分包括促进先行学习内容的回忆和讨论，新知识的呈现，指导学习过程，提供内容的练习和反馈。总结部分是对这部分知识的总结，并要对知识迁移进行引导，激励学生进行知识創新。跟踪反馈部分要对学生学习的效果进行评估，通过后续跟踪反馈，进行调整和进一步的学习指导。通过这样一个完整的课程设计，使得学习者在新旧知识间建立联系，更好地促进新知识的加工和转化，从而提高互联网教学的效果。

（4）从学生自身的学习成长来看，学生自身的因素是影响互联网学习的关键。有效地激发学生的学习兴趣，增强自主学习动机，根据学习内容采用适合的学习方法。好的学习习惯和自我约束力是学习效果的保障，学习意愿、学习兴趣等本身又受多个因素影响。可以采用一定的学习激励机制、竞争性的学习氛围营造来提高师生的情感亲密度、信任度，促进学习意愿的增加。学习习惯和方法可以依据互联网平台技术跟踪记录，教师给予反馈指导进行改进，从而提升互联网学习效果。

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（编辑：王晓明）

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