“翻转式”MOOC课堂和传统课堂教学效果对比研究——以同济大学大学物理课程为例

陈晓露，武荷岚，王祖源

（同济大学物理科学与工程学院，上海200092）

“翻转式”MOOC课堂和传统课堂教学效果对比研究
——以同济大学大学物理课程为例

陈晓露，武荷岚，王祖源

（同济大学物理科学与工程学院，上海200092）

由于“翻转课堂”和MOOC教学近两年在全球的风靡，中国国内各大高校和公司也在尝试将这两种教学模式引入教学中，以期能提高教学中学生的成绩和教学效果。本文试图能将两者找到一个结合点，将“翻转课堂”的部分教学环节和MOOC平台相结合，形成“翻转式”MOOC课堂，同时选取同济大学大学二年级的两个大学物理本科班为研究对象，将其用于教学，探讨相对于传统班级其是否对学生的成绩有所影响。为了说明 “翻转式”MOOC班教学效果和普通班教学效果的对比是有可靠依据的，对教学过程、评价方式的合理性进行了分析。进而通过对“翻转式”MOOC班和普通班的学习成绩，成绩分布等进行比较，并进一步对差别进行相关分析，论证“翻转式”MOOC班对学生的成绩和教学效果有促进作用。

“翻转式”MOOC班；大学物理；教学效果；对比分析

一、研究背景

翻转课堂、MOOC是近两年欧美国家提出的新的教学模式，并且成为国际高等教育领域和教育理论领域的热门话题。它们分别在2014年和2013年被新媒体联盟的地平线报告（高等教育版）评为近期影响教育的关键教育技术。而我国《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）》要求：“借鉴国际上先进的教育理念和教育经验，促进我国教育改革发展，提升我国教育的国际地位、影响力和竞争力。”［1］并且强调在信息化的环境下用新的教学形式，为教育信息化的开展注入新的动力。将这两种教学模式引入到我国的教学中，可以为推进我国的教育信息化起到积极的作用。

二、研究现状

国外翻转课堂从美国科罗拉多州落基山林地公园高中起源，到2011年萨尔曼·可汗 （Salmankhan）和他创立的可汗学院（Khan Academy）对翻转课堂有一个里程碑式推动作用［2］，至此翻转课堂开始为众多教师熟知，并成为全球教育界关注的教学模式［3］。国外翻转课堂的研究主要集中在将翻转课堂运用于教学实践［4］、与传统教学模式的对比研究［5］、探索翻转课堂与其他教学方法或技术相结合的应用效果［6］。多以应用为主，在教学中也已经试验了几年，积累了一些实践和教学经验，相对比较成熟。但由于中西教育观念和教学形式的不同，不能将他们的实践和教学经验直接移植到中国课堂。因此，将“翻转课堂”运用于中国课堂，对比传统的教学，积累自己的教学经验、研究“翻转课堂”在教学中的特征、教学过程和最后的教学效果等，是将“翻转课堂”移植在中国课堂中的必经过程和阶段。但国内对翻转课堂的研究和实践也是刚刚起步，仍处于引进、介绍的阶段［7］，在国内对“翻转课堂”的文献中，大多也是理论分析、对“翻转课堂”教学模式的探讨、“翻转课堂”的实施策略或者是基于“翻转课堂”的教学设计的研究。将“翻转课堂”运用于教学实践，探索“翻转课堂”与其他教学方法或技术相结合的应用效果对比很少。介绍多于研究，理论分析多于实践应用，且多集中在中小学课堂教学的探讨，涉及高校教学的应用研究也较少。［8］

MOOC作为一个开放的教学平台除了有很多丰富和相对完善的教学资源外，教师也可以根据学生的需要上传教学资源，为“翻转课堂”第一个教学环节中的学生在课外学习内容提供了很大的方便，也就是将“翻转课堂”的教学环节和MOOC平台相结合，主要是借助MOOC平台来展开“翻转课堂”，因为MOOC平台各种功能的完善，使教学以更加开放的、自由的教学环境展开，使学生借助MOOC平台更加便利、自然的融入课堂。同时，由于“翻转课堂”讨论的教学环节也弥补了MOOC平台不能与老师见面的缺点，可以使问题得到及时解决。所以我们借助MOOC平台开展“翻转课堂”，形成“翻转式”MOOC课堂。

三、研究过程

1.研究对象

选取同济大学物理班中的二个班级作为研究对象。因为分班时，是按照入学成绩随机进行分配的，每个班级的学生数有区别，但作为整体的两个班级本质上是没有区别的，为了更好的管理 “翻转式”MOOC班，我们将人数为106人的班级作为“翻转式”MOOC班、人数为167人的班级作为普通班。所以我们可以假设在参加大学物理课程时，两个班是同质的。

2.教学过程对比

为了更清晰的对比两个班在教学过程中的细致的区别，对“翻转式”MOOC班和普通班的教学过程做了对比图表。

图1 “翻转式”MOOC班级和传统班级教学过程对比表

“翻转课堂”的基本教学过程，在很多文献中都有研究和设计，虽然有些细微的差别，但大同小异，最基本的几个教学阶段都是不可避免的，也就是“学生提前看教学内容—上课讨论、解决问题—老师指导—总结”，这和传统课堂的教学过程“预习—课堂讲解—课后练习”还是有很大不同。如图1，在“翻转式”MOOC班中，借用“翻转课堂”的教学过程，教师通过课前在MOOC平台上发布学习资源，课中串讲知识点，组织学生进行讨论，并且补充讲解、答疑解惑、布置作业。课后在MOOC平台上在线回答学生问题，给学生提供必要的帮助。学生在课前主要是通过在MOOC平台上学习老师上传的教学视频和学习资料完成个人作业，提前完成教学内容，这些问题主要包括在课前遇到的问题，或者是老师为了检验教学而提出的问题，在课中主要是完成组内协作，相互补充，在老师的帮助下讨论解决问题，分组汇报，组间交流，修改之前的错误理解，提交讨论结果。在课后学生及时在线讨论未完成的问题，互动交流。而普通班的教学过程就像传统课堂的教学过程一样。课前老师准备好教学内容和教学材料，学生提前预习学习内容。课中老师讲解教学任务，学生参与教学过程，提出问题完成每节的课后作业。课后学生复习巩固已经学习的学习内容。

3.评价的合理性分析

图2 评价标准表

为了使 “翻转式”MOOC班的教学效果和普通班的教学效果对比有可靠的依据，其评价标准在一定程度上要有一致性、合理性。如图2，“翻转式”MOOC班的总评成绩=平时成绩*30%+网络成绩*30%+期末成绩 *40%：平时成绩是由平时的作业情况10%、考勤5%和讨论15%组成。网络成绩是由平时参与过程（网络课程的进度、参与网络课程的次数、是否及时完成网络课程等）15%和在线测试（随堂测试、节测试和章测试等）15%和最后的期末考试40%组成；普通班总评成绩 =平时成绩*30%+期末成绩 * 70%：平时成绩包括平时的作业情况10%、考勤10%和课堂表现10%，因为没有网络课程所以期末考试成绩为剩下的70%。从表中可以看出在平时成绩中“翻转式”MOOC班和普通班的都为30%，不同的是“翻转式”MOOC班的考勤为5%、讨论为15%，而普通班的考勤和平时表现都为10%，在考勤上5%的差别是因为 “翻转式”MOOC班有三分之一的时间是在网上而不是在班上，所以在考勤上就没有占10%的比例，在课堂上的5%差别是因为“翻转式”MOOC班在课堂上的表现比普通班多了讨论环节。另外，“翻转式”MOOC班中网络成绩和期末成绩占总评成绩的比例和普通班的期末成绩占总评成绩的比例一致。因为，首先网络课程的上课时间占总课程时间的三分之一，另外在网络课程中的每节课和章节中都有测试题，这些在课程结束都会收集数据，形成过程性评价，对期末考试也是一个补充，因此网络成绩占总成绩的30%是比较合理的。

4.教学效果的对比分析

“翻转式”MOOC班在选课时的学生数为106人，普通班在选课时学生数为167人。除去 “翻转式”MOOC班没有注册参加网络课程的学生数和普通班没有上课的学生数，实际参加“翻转式”MOOC班的学生数为91人，参加普通班的学生数为156人。另外，期末考试时两个班级所用试卷来自同一套试卷，并且学生在考试前不知道试卷内容，确保期末考试的有效性。本次研究分别对两个班的平时成绩、网络成绩、期末成绩和总评成绩的分数进行分析研究，所有数据全部用SPSS和Excel进行处理。

（1）考试中不同题型在两个班级的对比

期末试卷有选择题、填空题和情景解答题三种题型组成。每个题型的设置都是为了考察学生的相对应的能力。选择题主要多是以考察学生对基本的物理概念、基本规律的掌握，考察学生对基础知识、概念和规律的理解、掌握程度。题干通常考查学生的分析理解力，同时选项也有考查学生比较、鉴别等能力。填空题主要是有灵活简便的特点，主要也是偏重考查概念，同时也考查学生对物理知识的理解、辨别和简单的应用。情景解答题会涉及到比较多的计算，要求学生在能精确的理解物理基础点后，考查学生是否能对基础概念和物理状态之间建立联系、运用物理公式的能力。情景解答题由于本身题型的综合性、开发性和应用性，所以要求学生具有分析综合、推理判断的能力。

图3 不同题型得分对比表

图4 不同题型的分段比例

如图3显示相对于普通班的成绩，“翻转式”MOOC班的学生在选择题、填空题、计算题的平均分均有提高，填空题和计算题高出程度更加明显。并且从标准差中可以看到，“翻转式”MOOC班的每个题型的标准差的值比普通班的值偏小，说明 “翻转式”MOOC班的学生成绩更稳定。学生在三种题型的得分段比例情况如图4所示：选择题、填空题和计算题在大于20分的分数段的比例明显都高于普通班的学生在各个题型得分的比例。相对的，在小于10分的低分数段 “翻转式”MOOC班所占的比例都明显低于普通班所占的比例。可以看出，学生在期末考试成绩中不同题型间的成绩明显高于普通班的成绩，也可以说是，在“翻转式”MOOC班的学生在对基础知识、概念和规律的理解、掌握程度和分析综合、推理判断的能力上相对于普通班明显提高。

（2）两个班级中的综合评价对比

仅用期末的考试成绩不能完全衡量学生课业表现和成果，所以对两个班级的总评成绩、平时成绩和期末总成绩在分数表现和各个不同成绩段进行对比。

图5 “翻转式”MOOC班成绩表

图6 普通班成绩表

分别对“翻转式”MOOC班和普通班的期末成绩、总评成绩在最高分、最低分、平均分和方差做图表数据分析，如图5“翻转式”MOOC班成绩表、图6普通班成绩表，“翻转式”MOOC班在期末成绩的最高分、总评成绩的最高分都为94分，比普通班的期末成绩的最高分、总评成绩的最高分分别少了3分和2.1分。“翻转式”MOOC班在期末成绩的最低成绩为35分、总评成绩的最低分为29.8分，比普通班的期末成绩的最低分、总评成绩的最低分0分、9.3分，分别高了35分和20.05分。“翻转式”MOOC班在期末成绩的平均分为71.75分、总评成绩的平均分为79.59分，比普通班的期末成绩的平均分67.73分、总评成绩的平均分73.8分，分别高了4.02分和5.79分。由此可以看出 “翻转式”MOOC班的成绩表现好于普通班的成绩表现。从图5“翻转式”MOOC班成绩表和图6普通班成绩表中还可以看出，无论普通班是在总体方差、样本方差或者是标准差上的值都大于“翻转式”MOOC班在总体方差、样本方差和标准差上的值，说明普通班的成绩更加离散，没有“翻转式”MOOC班的成绩分布集中。

图7 成绩分布统计图

将两个班的学生成绩划为五个分数段 90～100分、80～89分、70～79分、60～69分，小于60分的成绩分布进行统计。如图7，从图中可以看出，“翻转式”MOOC班的学生在这五个成绩段的分布比例分别为13.18%、45.76%、27.47%、9.89%、4.39%，普通班的学生在这五个成绩段的分布比例分别为8.33%、30.76%、33.97%、12.18%、14.74%。90分以上的优秀率 “翻转式”MOOC班比普通班高出4.85%，得分为80～89分之间的比率 “翻转式”MOOC班比普通班高出15%，远远高于普通班，得分为70～79分之间的比率“翻转式”MOOC班比普通班减少了6.5%，得分为60～69分之间的比率 “翻转式”MOOC班比普通班减少了2.29%，在60分以下的比率“翻转式”MOOC班比普通班减少了10.35%，因此，在高分阶段“翻转式”MOOC班明显比普通班表现更好。

（3）相关性分析

图8 T-F检验表

分别对期末成绩、平时成绩和总评成绩进行相关分析，对于期末考试成绩，用方差分析方法对两个班级做方差齐性分析的显著性检验，F=1.816，p=0．0011，所以具有方差齐性，无需校正。经过双侧T检验，t=1.97，p=0．046＜0．05，差异具有显著性意义，由于“翻转式”MOOC班的期末均值为71.75分，普通班级的期末均值为67.73分，所以可以认为 “翻转式”MOOC班的期末成绩得分的平均值显著高于普通班的期末成绩的平均值。对于平时成绩，用方差分析方法对两个班级做方差齐性分析的显著性检验，F= 0.991，p=0.474，所以具有方差齐性，无需校正。经过双侧T检验，t=1.97，p=0.575＞0．05，差异不具有显著性意义，由于“翻转式”MOOC班的平时成绩均值为86.7分，普通班级的平时均值为88分，所以可以认为“翻转式”MOOC班的平时成绩得分的平均值与普通班的平时成绩的平均值无明显差异。对于总评成绩，用方差分析方法对两个班级做方差齐性分析的显著性检验，F=1.734，p=0．002，所以具有方差齐性，无需校正。经过双侧T检验，t=1.97，p=0．001＜0．05，差异具有显著性意义，由于“翻转式”MOOC班的总评成绩的平均分为79.59分，普通班级的总评成绩的平均分为 73.80分，所以可以认为“翻转式”MOOC班的总评成绩的平均分显著高于普通班的总评成绩的平均分。

四、研究结论和启示

综上所述，“翻转式”MOOC班期末的平均成绩、总评成绩的平均成绩明显高于普通班的期末成绩的平均成绩、总评成绩的平均成绩。并且根据T检验，“翻转式”MOOC班期末成绩、总评成绩和普通班的期末成绩、总评成绩存在显著差异，而 “翻转式”MOOC班的平时成绩对比普通班的平时成绩不存在显著差异。因此，“翻转式”MOOC班相对于普通班，对教学效果有直接的提高。分析其原因，第一，“翻转式”MOOC班有效地提高了学生的参与度，网络课程提高学生的学习兴趣，并且使学生的期末成绩和总评成绩得到提高。第二，“翻转式”MOOC班的学生可能在完成课前学习任务方面比普通班学生除课堂外会用较多的时间。

“翻转式”MOOC班进行注册MOOC网络课程总人数为91人，为选本课程总人数的85%，普通班来上课的人数为156人，为选课人数的93.41%。相比而言，“翻转式”MOOC班的学生比普通班的学生更容易流失，造成这一结果的原因可能是：第一，部分学生对新的教学方式的抵触，缺少自己注册课程主动性，第二，在介绍“翻转式”MOOC班的学习方式时，可能有学生还没有完全理解。第三，受到技术限制，MOOC学习平台可能会出现处理学生信息滞后的情况，致使某些学生的注册不能完成。

在“翻转式”MOOC班，学生学到的不仅是课本上的知识，也提升了人与人的协作能力，自我的管理能力，语言的表达能力，活动的组织能力。相对应的，教师的评价方式也跟着做出相应的转变。大学生学习具有自主性，以自学为主，让学生在研讨式教学、课外学习中得到较好发展。［9］“翻转式”MOOC班刚好符合这种教学思想，因此，在大学教学中会有较好的应用前景。

［1］国务院．国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）［z］.

［2］Katie Ash EducatorsEvaluate‘Flipped Classrooms’Benefitsand drawbacks seen in replacing lecturesw ith ondemand video［J］.Education Week，2012，（10）：6-8.

［3］杨刚，杨文正，陈立.十大“翻转课堂”精彩案例［J］.中小学信息技术教育，2012，（8）：11-13.

［4］Justin G.Gardner The Inverted Agricultural Economics Classroom：A new way to teach？［A］.presentation at the Agricultural&Applied Economics Association’s 2012 AAEA AnnualMeeting，Seattle［C］.Washington，2012：12-14.

［5］Jeremy F.Strayer How learning in an inverted classroom influences cooperation，innovation and task orientation［J］.Learning Environ Res，2012，（15）：171-193.

［6］Gerald C.Cannod，JanetE.Burge，MichaelT.Helmick. Using the Inverted Classroom to teach Software Engineering ［A］.2008ACM/IEEE 30th InternationalConferenceon SoftwareEngineering，2008：777-786.

［7］张渝江.翻转课堂变革［J］.中国信息技术教育，2012，（10）：118-121.

［8］汪晓东.张晨婧仔.“翻转课堂”在大学教学中的应用研究［J］.现代教育技术，2013（8）：11-16.

［9］叶信治.从美国大学教学特点看我国大学教学盲点［J］.高等教育研究，2011，（11）：68-75.

（编辑：郭桂真）

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