理工科大学生学习投入对学习收获影响的实证研究

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(北京工业大学 经济与管理学院, 北京100124)

一、引言

高质量的高等教育是培养创新型人才、实现国家现代化和中华民族伟大复兴的重要引擎。通过何种方式评价高等教育质量既能保障高等教育办学质量又能有效地改进高等教育教育教学，长期以来一直是学术界关注的问题。近年来，关于高等教育评价，美国、英国等西方高等教育发达国家把着眼点从增加投入、强调效率等观念转向了关注学生学习过程、就读经验、强调学习收获等方面，通过评价学生的学习过程和效果评价高等教育质量，提出“大学生学习投入”(Student Engagement)概念。大学生学习投入是指大学生在教育活动中投入的时间和精力，以及学校在促进学生投入学习而提供的支持和条件〔1〕。

国外学者围绕大学生学习投入以及学习收获的影响因素进行了大量的研究。阿斯汀较早对两者之间的关系进行研究，认为学生学习投入的数量和质量直接影响学生的学习收获〔2〕。帕斯卡雷拉提出，院校环境通过影响学生学习投入对学生的学习收获产生间接影响〔3〕。汀托研究认为，大学生学习投入不足是影响大学生辍学的重要因素之一〔4〕。

近几年国内高等教育界研究教育评价也转向学生就读经验视角。清华大学教育研究院课题组研究认为，在学生家庭背景、院校环境和大学生学习投入等因素中，对学习收获影响最大的是大学生学习投入〔5〕。大学生学习投入指标与学习收获均显著相关，且绝大部分指标显著影响教育产出，其中校园支持度对教育产出影响最显著〔6〕。厦门大学教育科学研究院课题组研究认为，大学生学习投入对学习收获影响显著，其中对学习收获影响最大的是同伴互动〔7〕。还有学者研究发现，环境对大学生学习收获并不产生直接影响，环境是通过影响学习投入间接对学习收获产生影响的〔8〕。

本研究采用的数据来自“中国大学生学习与发展追踪研究调查”2014年问卷，以理工科在读大学生为调查对象，利用SPSS 19.0软件,综合使用因子分析、主成分分析、随机森林模型等多种研究方法等，定量定性研究相结合，对理工科在读大学生的学习投入对学习收获的影响力展开实证研究，以期为提高大学生学习投入度和学习收获提供政策建议。

二、研究设计

本研究采用年级分层随机抽样的方法提取样本，获取有效问卷1289份。其中理科132人(占10.2%)，工科1157人(占89.8%)；男生914人(占70.91%)，女生375人(占29.09%)；城市家庭学生417人(占32.4%)，农村家庭学生872人(占67.6%)。采用李克特4点度量法计分，分为1=很经常、2=经常、3=有时、4=从未；或1=非常强调、2=强调、3=有点强调、4=不强调；或1=已经做了、2=打算做、3=不打算做、4=还没决定。

根据大学生学习投入理论，分别从主动与合作学习、学业挑战度、教育经验丰富度、生师互动和校园环境支持度五个方面分别选取5个指标，对选出的25个指标进行探索性因子分析、降维和主成分分析，得到理工科大学生学习投入因子；从教育收获维度选取15个指标，进行探索性因子分析、降维和主成分分析，得到理工科大学生学习收获因子。将学习投入因子作为自变量，学习收获因子作为因变量，采用随机森林回归方法建模，得出学习投入对学习收获的影响力大小。

三、统计建模

(一)因子分析

1.学习投入因子分析

大学生学习投入是指大学生在教育活动中投入的时间和精力，以及学校在促进学生更好地学习提供的条件和支持〔9〕。基于“中国大学生学习与发展追踪研究调查问卷”数据，对五个方面选取共计25个指标，作为学习投入因子的基本指标。克隆巴赫系数Sig为0.000，KMO和Bartlett的球形度检验通过。25个指标有良好的结构效度和信度。利用SPSS 19.0，通过因子分析、主成分分析，得到理工科大学生学习投入因子结构。对这5个因子重新进行命名，分别命名为对挑战性的学业任务掌握程度、学习主动性和融入学习环境程度、社会活动参与度、生师课堂内外互动程度、与同学之间互动程度。

2.学习收获因子分析

关于大学生学习收获的分类有很多种，其中将学习收获分为知识和技能的分类法最为学者们广泛接受。本文基于大学生学习投入理论和美国哈特研究会〔7〕的分类框架，从知识和技能两个方面测量大学生学习收获。

从知识和技能两个维度共选择15个指标作为理工科大学生学习收获因子。探索性因子分析，15个指标有良好的结构效度，克隆巴赫系数α=0.936>0.9，15个指标有良好信度。使用因子分析、主成分分析方法，得到理工科大学生学习收获因子结构。对这2个因子重新进行命名，分别命名为知识和技能。

(二)随机森林回归方法分析学习投入因子对学习收获因子的影响力

1.理工科大学生学习投入因子对知识收获的影响力

把学习投入5个因子作为自变量，知识收获作为因变量，使用随机森林回归方法建立恰当的模型，用R软件运算，分析学习投入因子对知识收获的影响，以及影响力的大小。

表1 随机森林回归法运算学习投入5因子对知识收获因变量的重要性度量(y1)

表1中第二列是从替换该变量而致精确度平均递减的角度来衡量变量的重要性，第三列则是从以该变量为拆分变量所造成的均方误差的平均递减的角度来衡量变量的重要性。数值越大，说明该自变量对因变量的影响程度越大。上述建立的随机森林模型，模型的均方误差(MSE)为0.1837384，由此可以得出模型拟合效果较好，该模型较为合理。从表1可知，对于知识收获来说，5个自变量中学习主动性和融入学习环境程度对其影响最大，生师之间互动程度影响力最小；学习投入5因子对知识收获影响力从大到小分别是学习主动性和利用、社会活动参与度、融入学习环境程度、与同学之间互动程度、对挑战性的学业任务掌握程度、生师之间互动程度。

2.理工科大学生学习投入因子对技能收获的影响力

把学习投入5个因子作为自变量，技能收获作为因变量，使用随机森林回归方法建立恰当的模型，用R软件运算，分析学习投入因子对技能收获的影响，以及影响力的大小。

表2 随机森林回归法运算学习投入5因子对技能收获因变量的重要性度量(y2)

表2中第二列是从替换该变量而致精确度平均递减的角度来衡量变量的重要性，第三列则是从以该变量为拆分变量所造成的均方误差的平均递减的角度来衡量变量的重要性。数值越大，说明该自变量对因变量的影响程度越大。上述建立的随机森林模型，模型的均方误差(MSE)为0.1944253，由此可以得出模型拟合效果较好，该模型较为合理。从表2可知，对于技能收获来说，5个自变量中生师之间互动程度对其影响最大，对挑战性的学业任务掌握程度影响力最小；学习投入5因子对技能收获影响力从大到小分别是生师互动程度、学习主动性和融入学习环境程度、与同学之间互动程度、社会活动参与度、对挑战性的学业任务掌握程度。

四、研究结论与建议

(一)研究结论

1.验证了理工科大学生学习投入对学习收获有显著影响这一理论假设。通过随机森林回归方法分析发现，理工科大学生学习投入对知识收获和技能收获均有影响。也就是说“大学生在学习上花的精力、时间越多，对功课也就越熟悉；练习写作越多、与同伴使用合作方式解决问题的机会越多、与老师互动越经常，自身收获到的知识也就更多，对知识的理解也就越深，更容易接纳不同观点和背景的人并与之愉快合作，同时，解决复杂问题的能力也会进一步提升”〔10〕也会有更多的学习收获，理工科大学生也亦如此。

2.学习投入五维度对理工科大学生学习收获影响力有强弱差异。通过随机森林回归得出的研究结果表明，大学生学习投入不同因子对理工科大学生知识收获和技能收获的贡献率不同。对于知识收获来说，学习主动性和融入学习环境程度、社会活动参与度两个因子对其影响最大；5个因子影响力从高到低依次是学习主动性和融入学习环境程度、社会活动参与度、与同学之间互动程度、对挑战性的学业任务掌握程度和生师之间互动程度。对于技能收获而言，生师之间互动程度、学习主动性和融入学习环境程度两个因子对其影响最大；5个因子影响力从高到低依次是生师之间互动程度、学习主动性和融入学习环境程度、与同学之间互动程度、社会活动参与度和对挑战性的学业任务掌握程度。

3.学习主动性和融入学习环境程度这一学习投入因子对理工科大学生学习收获影响最大，生师课堂内外互动对理工科大学生技能收获影响最大。通过数据可以看出，学习主动性和融入学习环境程度对知识收获影响排第一，对技能收获影响排第二；生师课堂内外互动对理工科大学生技能收获影响排第一位，对知识收获影响排第五位。

(二)研究建议

根据以上研究，提高理工科大学生学习收获可以从大学生学习投入入手，关注理工科大学生的学习投入特点，激发理工科大学生的学习主动性，促进更好地融入学习环境，加强师生互动等途径开展。

首先，教学中增强实践环节，调动理工科大学生学习主动性和自主学习能力。从根本上讲，大学生学习行为最关键因素是大学生主体的能动性参与。建构主义心理学派认为，学习者不是被动的吸收外界信息，也不是把知识按部就班地搬到头脑中，而是主动去选择和加工。大学生学习是建立在已有经验基础之上，通过与外界的相互作用来获取、建构新的知识体系的过程。这就要求我们在教学设计、教学方法和组织方式等方面，充分考虑理工科大学生学科专业特点以及学生的实际需要，依据学生的学习兴趣和接受能力适当地调整教学进度和难度,基于学生的学业反馈,在学习方法上加以指导,有意识地激发理工科大学生的自主学习和研究的愿望与潜能。同时,加强实践环节，坚持教学实践密切结合，为理工科大学生提供更多的实践机会，并鼓励他们在实践环节应用所学的知识，使理工科大学生对客观事物的认知和解决实际问题的方案不仅来源于教科书，还可以来源于自身行动的反馈信息，不再仅仅是把知识从老师的头脑中传送到学生的记事本上。比如，工程设计能力、工程实践能力被视为工程师应具备的最重要的能力之一，在工科大学生的教学中要注重培养工程设计、工程实践能力，注重培养大学生对工程事业的兴趣，对工程的渴望和向往，对工程师这个职业的热爱，萌发他们对能创造点什么东西出来的理念。同时，为大学生学习提供的各种资源，也应以激发大学生的学习主动探索为出发点，成为支持大学生自主学习和协作式探索的认知工具。

其次，充分重视第二课堂的开发和利用，树立实践育人、文化育人理念，有效地促进大学生完全融入和深度卷入到学习环境中去。大学生学习主动性不仅体现在自己的学业中，还体现在对学校学习环境的融入和充分利用上，也就是如何把学校提供给学生的校园环境、学习条件、学习设施转化为学生自主学习、主动融入、充分享用的愿望与能力。目前普遍存在一种现象，学校方面投入很多人力、物力、财力，努力为学生提供各种学习环境和条件，学生方面参与度或是对这些条件的使用率却没有预期高。出现这种错位有两点值得思考：一是学校提供的条件是否基于大学生需求,二是高校为吸引大学生很好地融入学习环境、充分利用学校提供的各种学习条件所采取的措施是否到位。

理工科大学生的学习除了正式的课堂内学习以外，课堂外、人际交往中的活动和行为也具有学习意义和教育功能，这些统称为第二课堂。第二课堂可以整合校内外和课堂内外的多种教学资源，增强学生人际交往的各种机会，有效地促进大学生深度卷入和融入到学习环境中去。针对理工科的学科和专业特点，第二课堂可以以科技节为载体，搭建学生科技创新实践平台，组织高水平科技竞赛，增加学生参与科研训练、社会实践的机会，锻炼团队协作能力；以文化节为载体，邀请知名企业家、知名校友、文化名人开展系列讲座，丰富各类学生社团、文艺组织，提升理工科大学生的人文素养。值得注意的是，开展这些活动要坚持教育性、知识性和实践性原则，避免活动的娱乐性，各项活动围绕大学生的学习开展，以有利于提高大学生的学习投入为衡量标准，而不得抢占大学生的学习时间。

第三，促进生师互动，缓解学业压力。已有研究表明，理工科专业教学模式具有教学进度快、课业内容信息量较大、学业压力较大等特点。因此，理工科大学生更需要教师的指导。教师在课堂上课时间基本上能与学生互动完成教学任务，但是课堂下对学生的学业辅导与帮扶并不是很充分，据统计近三分之一的新生认为学校及学院在学业辅导工作方面存在不足。也就是说，大学生认为生师互动交流机会不多，“生师互动是中国高等教育的一块短板”〔11〕。良好的、良性的生师互动是提高理工科大学生学习收获、提升理工科教育教学质量的重要手段和有效途径。对于理工科大学生加强生师互动可以通过以下途径：一是加强生师互动交流机制建设。改变传统上教学过于注重知识传授的系统性、教学秩序的有序性和教学方法的工具性，加强关于生师互动内容的教学评价、教师考核，增加师生讨论学习、畅谈人生、谈论理想等机会，引导鼓励教师投入更多的时间和热情与学生心灵沟通。对于教师来说，除了课堂上教好书，课堂外与学生的交流、研讨一并纳入考核范围。二是设立本科生导师制。课后老师可以通过抛出一些具有挑战性的问题，或是设置一些模拟现实的情境，培养学生的独立思考能力、发散性思维和批判精神，启发大学生多观察、多思考。建构主义认为，学习者对于学习内容的理解起关键作用的是学习者与周围环境的相互作用。在教师的组织和引导下，师生一起批判性地研讨各种理论、观点和假说，可以各抒己见、头脑风暴、畅所欲言，教师的思维和智慧分享给同学，同时同学的思维和智慧也能得到启发。除了对学生的学业进行指导和帮助外，教师言传身教也有利于学生树立正确的人生观、价值观、世界观，形成健康的人格。