基于移动学习的混合式教学实证研究——以“概率论与数理统计”课程为例

马永梅 胡传双

（1.巢湖学院 数学与统计学院，安徽 巢湖 238000；2.巢湖学院 教务处，安徽 巢湖 238000；3.中国科学技术大学 管理学院，安徽 合肥 230038；4.中国科学技术大学 公共事务学院，安徽 合肥 230038）

0 引言

在传统的教学课堂上，教师、教材是知识权威的来源，教师因为拥有较多的知识量而获得课堂的控制权。然而在蓬勃发展的“互联网+”时代，大家获取知识的方式更加地快捷和方便，师生间知识量的天平也不一定偏向教师。大学课堂上，“低头一族”的现象屡屡皆是。如何改变大学生课堂学习状态，刻不容缓。移动学习（Mobile Learning）是一种在移动设备帮助下能够在任何时间、任何地点发生的学习，其让教师与学生之间达成双向交流，突显了教师的引导作用。自2001年开始，混合式教学（Blending Learning）成为教育技术界和培训界的研究热点，并伴随着MOOC的兴起在教育领域迅速传播，成为一大趋势[1]。其定义范围非常广，它不仅指传统教学和在线教学的混合，而且在教学内容、教学目标、教学环境以及学生需求等方面，多种教学模式或教学形式的混合都可称作为混合式教学[2]。研究在移动学习下，采用混合式教学，以“概率论与数理统计”课程为实践教学内容，利用手机互动教学软件完成实践教学。通过实践教学探索如何通过手机发挥传统教学和信息化教学的优势，从而实现两者的有效融合；如何翻转课堂，调动学生学习的主动性，以改变目前教学中存在的弊病；如何利用手机发挥教师启发、引导、监督教学过程的主导作用，让学生的学更加的智慧；如何在“互联网+”的教育背景下，利用共享资源，设计教学课程，发挥课堂教学知识传递的最优化等问题。通过实践教学分析移动学习下的混合式教学对现代传统教学的影响，不断改进教学理念，以推动我国教学改革的步伐。

1 实践课程基本情况

1.1 “概率论与数理统计”课程介绍

“概率论与数理统计”是一门专业必修课程，48学时理论课。本门课程要求学生掌握概率统计思想方法、基本概念、基础知识和应用能力；使学生学会用随机的思维去观察、分析和解决学习和工作中遇到的问题，学会用数理统计的思想去处理随机数据，进一步树立建模思想，增强应用意识。

1.2 教学手段

“互联网+教育”的诞生，开启了全新的教育形态，使得教学改革的步伐向前迈进了一大步。据工信部2018年度报告统计，我国移动手机用户达到了15.7亿。大学生作为手机使用的主力军，手机依赖症已成为一种常态[3]。“无手机课堂”虽然能暂时性的遏制学生不看手机，但并不能从根本上解决学生对手机的依赖。信息化背景下应运而生的手机互动教学软件无疑给改革中的教学模式注入了一股清泉，目前在高校比较流行的互动教学软件有优幕（UMU）、蓝墨云班课（Moso teach）、学习通等APP。本次实践教学采用传统教学和现代信息化教学手段相结合的方式进行，并借助蓝墨手机互动教学软件完成。

1.3 教学课程设计

实践教学课程设计流程图如下：

图1 实践教学课程设计流程图

2 基于移动学习的混合式教学对现代教学影响

2.1 移动学习的内涵

移动学习起源于2000年美国加州大学伯克利分校的“Mobile Education”项目，移动学习这一概念由国际远程教育学家戴斯蒙德·基更在一次学术报告中首次带入中国[4]。经过近20年的发展，移动学习改变了人们学习的行为、学习的方式、学习的风格，让技术的移动、学习者的移动、教育者的移动从根本上发生了改变[5]。已有研究从不同的角度给移动学习概念界定，但归纳来说，可以理解为学习者利用移动设备（如智能手机、iPad、PAD等手持设备）随时、随地进行学习的过程，不仅改变了学习者学习的方式，还促进了学习者和教师间的知识共享，并可实现多种环境中的学习。移动学习的特点有以下四点：

一是学习的随时随地性。移动学习能够实现学习场所，学习时间、学习内容领域的自由选择，学习者突破了传统教学中的一些限制和不足。二是学习的碎片性。移动学习独有的碎片性的特点为学习者提供了学习的便利，而其碎片性主要包括两个方面：时间的碎片性和阅读行为的碎片性。所谓时间的碎片性是指学生可以利用等待、睡觉前、旅行中等零碎的时间进行阅读和学习。相对于传统的课堂、自习等整块的学习在时间上有很大的不同。阅读从行为上可以分为“浅阅读”和“深阅读”，移动学习的阅读是一点一滴零散知识的积累，是“浅阅读”，不同于深入阅读和专业学习，移动学习的阅读利用了琐碎的时间，并且在较短的时间里，初步掌握了一个完整知识的组块。三是学习的交互性。目前移动学习中使用较多的是智能手机，教师和学生在手机上安装专业的手机教学软件，可以很好地实现课程的导学。学生可以通过手机的交互实现信息及时的双向流通，尤其体现在课堂答疑讨论和作业提交环节。教师可以直接和学生进行交流，提高了问题解决的质量。四是消除心理负担。从心理学角度上看，移动学习过程中，教师能较好地做到“有教无类”，一些性格内向或者基础知识掌握的不好的学生不必“面对面”请教就可以完成问题的提问，减轻了学生的心理负担。

2.2 混合式教学的内涵

混合式教学从教学混合的角度，可以归纳为如下三种形式：传统混合教学、混合在线教学、混合同步教学。传统混合教学即为面授形式和在线形式的混合。混合在线教学是同步在线教学和异步在线教学的混合。在异步交互学习中，学生可能会遇到技术上困难，造成学习的焦虑。混合同步教学结合了传统混合教学和混合在线教学的优点，从实际运用、提高教学效果和节约成本等方面都占有一定的优势[5]。

Bower[6]等人认为混合式教学被定义为一种让在线学生也能通过信息技术同步参与到课堂学习活动的一种教学方式。本文研究的混合式同步教学主要基于课堂教学的同步，混合式是指传统教学方式和数字化及网络化教学的结合，教学过程中发挥教师的引导、启发、监控的主导作用，同时极大可能的激发学生学习本门课程的主动性、积极性和创造性。开展混合教学的最终目的不是去使用在线平台，不是去建设数字化的教学资源，也不是去开展花样翻新的教学活动，而是有效提升绝大部分学生学习的深度。

2.3 混合式教学对现代教学的影响

“概率论与数理统计”课程教学内容偏向数学，知识点多且难以理解，要求较高的高等数学基础。为了更好地与传统教学效果进行对比，本次实践教学以2016物联网工程专业学生为主要研究对象，采用蓝墨云班课辅助教学模式，2016机电和化工专业采用传统的教学模式，同样的教师，同样的教材，同样的教学要求。以下分析主要针对手机互动教学实践教学班级。在教学过程中我们把知识点分解成51个知识点，考虑到学时和学生的接受能力，课堂同步教学主要讲解43个知识点，剩余的8个知识点通过网络教学的形式完成。本门课程共上传资源53个、讨论答疑22次、签到24次，具体如图2所示。

总结具体的实践经验，本研究认为基于手机互动教学的混合式同步教学对现代教学的影响有以下几点：

2.3.1 学生学习环境改变，评价标准更加严格

“互联网+”打破了学生在时间和空间的限制，学生的学习地点不再局限于课堂，学习环境也多种多样，这样更加有利于学生制定符合自己的学习计划，突出其个性化的发展；对于教师而言，教学的时空条件不再受限制。虽然学生的学习环境发生了变化，但是手机互动教学下的评价标准却更加严格和规范。教学软件不仅能记录学生的学习轨迹，还能有效控制学生的学习行为。位置签到功能有效地防止了学生作弊，实时互动教学功能调动了学生学习的热情。混合式教学较好地发挥了教师主导，学生主体的作用，课堂表现趋于良性改变。传统教学评价结合教学软件记录结果评价，学生平时成绩的获得更加客观和严格。

图2 教学报告

2.3.2 教学活动量化，学生的学习行为得到监控

从教学活动的基本情况来看，信息化辅助教学可以轻松记录课程学习的基本情况，例如作业提交次数和质量、考勤记录、视频资源观看时长、非视频资源学习特点、课堂答疑讨论、课堂表现等，这不仅能大大减轻教师的工作量，还督促了学生的学习，让学生平时的学习行为得到监控。教学活动量化可以在日常教学过程中及时发现学习怠慢的学生，并且有针对性的进行提醒，同时也可以实时关注学生的学习特点，了解学生的疑难问题，从而有效的进行辅导，推动教学内容的改进。

2.3.3 教学模式变更，教学准备更多元化

基于手机互动下混合式同步教学要求教师的教学方式更加灵活多变，真正地去尝试翻转课堂。信息时代背景下，大家获取知识资源的渠道很多，课堂上教师的“教”不再成为获得知识的主要方式。教师在备课时，不仅要考虑如何让大家更好地掌握新知识，还要考虑认识这些新知识的方式，因此课前的教学设计显得尤为重要。中国大学的MOOC是非常好的学习平台，选择符合学生的视频资源，又或者根据学生的实际情况录制视频资源，一方面让学生课前跟着老师预习新知，另一方面让课下继续学习成为可能，较好地促进了分层教学的发展。教学模式的变化并没有减少教师的备课量，反而要求教师储备更多的知识，并能够根据教学要求设计出更好地教学内容，因此，手机教学模式下的教学工作对教师具有更高的要求。

2.3.4 教育理念不断更新，课程设计不断优化

教育理念源于教学实践，又对教学实践具有能动作用。在过去，粉笔和黑板是教学的基本工具，但是自从智能手机的出现，传统的教学不能像以前一样吸引学生的注意力了。为了把学生的心思拉回来，很多学校建立了“无手机课堂”，上课不允许学生看手机固然促进了课堂教学的进行，但并不能从根本上解决学生对手机的依赖。为了顺应时代发展，发挥智能手机的学习功能、移动学习成为潮流。智能手机可以随时随地实现接入网络、观看信息视频、实现交互反馈等功能，已成为“互联网+教育”中必不可少的一部分[7-11]。信息技术与高等教育的深度融合、培养模式将是高等教育信息化的核心任务。关于教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》中也充分激发信息技术对教育的革命性影响。实践教学发现，混合教学设计符合现代教学特点，能够被大多师生接受，新型的教学方式促进了教师教学理念的更新。为了发挥信息化教学的优势，教学过程中通过优化课程设计，增大互动交流，巧设答疑讨论等活动激发学生学习热情，从而不断提高学生学习成效。

3 基于手机互动下的混合式教学的效果分析

3.1 从学习资源来看

蓝墨云班课记录本学期共上传53个资源，102个经验值，从资源类型分布看到，文档类资源占比32.26%，视频类资源占比29.03%，网页链接类占比22.58%，图片类占比16.13%。视频是关于某个知识点的讲解，讲解方法比较独特，学生容易接受，视频课自己录制或者网上链接下载，方法简单，操作灵活，方便了学生课下对较难知识点的巩固学习。另外提交的作业、课堂的互动答疑等也成为另外一种学习资源，只要不退出班课，可以随时随地查看，给继续学习提供了更多的机会。混合式教学下教学资源调用相对于传统教学更加的方便和快捷，调用的方式也更加的灵活。

3.2 从学习参与度来看

由参与度图3来看，签到的参与度最高，达到90%以上，讨论答疑其次，投票问卷最低，由于本次投票问卷设计个人对老师评价问题，部分学生会保持中立，拒做回答，这是容易理解的。另外在提交作业环节，70%的同学会认真完成作业，但仍然有30%的同学不积极配合。学生对课程的喜好程度决定了课堂的参与热度，理科教学一般多枯燥乏味，教师很难带动学生的学习热情。在传统教学中，基本上是教师为主、学生为辅的教学模式，再加上课程内容比较多，课堂上几乎没有时间与学生互动交流，即便布置问题进行课堂讨论，班级也会出现“尴尬”的冷场。手机互动软件辅助教学可以给单调的教学课堂带来一些乐趣，例如签到环节，老师为了防止学生作弊可以开启拍照签到，让学生借机秀一下自己。除此之外，也可以二维码签到，位置签到，让经常逃课的学生不敢轻易翘课。课堂上提问可以选择 “摇一摇”“击鼓传花”等方式随机选择学生回答问题，回答好的同学现场发经验奖励，课间休息时还可以开启游戏模式来个大比拼，总之，为了更好地激发学生的学习兴趣，利用信息化的教学手段适度的刺激学生的参与热度是可行的。学期末我们发放了调查问卷，调查大家对使用手机互动教学软件的态度，80%以上的同学支持使用手机互动教学，90%的同学认为移动学习让他们的学习兴趣有所提高。

图3 2016物联网工程专业学生参与度

3.3 从学生学情来看

从经验获得方式图4看到，学生的经验值获取主要来自参与活动、作业、考勤，在课堂表现和被点赞中获取的较少，这个主要与教师在教学活动中课堂互动的次数有关。从学生的学情来看，移动学习下的学生学习态度比较端正，学生学习参与度比较高，课堂气氛比较活跃。经验值获取多少反映了学生平时的学习行为，在教学过程中，教师能够实时观察每个学生的学习动态，及时掌握每个学生的学情并有针对性的对不同学生进行一对一辅导，加强了教师和学生间的互动交流，增进了师生感情。深入挖掘学生的学习轨迹，了解学生的学习习惯，及时的调整教学方式和教学内容，不断优化教学设计，可以实现线上线下教学较好的融合。

图4 2016物联网工程专业学生经验获得方式统计

图5 2016物联网工程专业学生经验值较低的同学学情分析

图5所示是两个经验值排名倒数的两位同学，岳祥同学经验值最少。从分析图来看，相对于其他同学而言，他各项活动参与都不积极，没有参与投票，课堂讨论答疑次数很少，提交作业次数和查看资源次数都不多，另外一名同学朱洪基虽然签到参与比较多，但是其他活动表现不积极，学习态度不认真，明显不配合老师完成各项学习任务。

对于传统教学班级的学生，任课教师对于学生的学情分析更多倾向于定性分析，定量分析相对较少。叶圣陶先生曾经说过：“教育是农业，不是工业。”农业产品是有生命力的，有它自身的特点和生活习性，有属于它自身的内在力量。学生同样是独立的个体，有自己不同的特点，不能机械化的按照一个模式进行分析。虽然手机互动软件会对学生一学期的学习轨迹有清晰的记录，但是平时成绩的给定仍要结合课堂教学的一些实际表现加权给出。

3.4 从学生成绩来看

为了更好地对比移动学习下混合教学模式的教学效果，本研究对比了本学期相同课程不同班级的学习成绩，这里16机电和16化工班级采用传统的教学模式。

3.4.1 平时成绩对比

在蓝墨云班课学习平台导出的数据看到，79名同学达到优秀，及格15人，入门只有13人，说明学生的整体学习态度非常认真，73.81%的同学达到优秀，学生对手机互动软件的使用情况良好，平时的表现也非常好。传统教学班级学生的两级分化现象比较明显，两个班级平时成绩优秀的学生比例只有15%左右，接近50%的同学学习中等，传统教学班级的学习氛围比较差，课上互动交流的机会比较少，学习学习的热情也比较低，因此平时成绩普遍在80～90%左右。

3.4.2 期末考试成绩对比

期末考试采用教师统一命题，考试形式相同，同样的教材，不同的教学方式，学生的学习成绩有没有显著差异呢？

比较不同班级的学生成绩是否有差异，一般采用方差分析方法，但传统的方差分析要求各样本均服从正态分布。为此在R软件中调用shapiro.test（）函数进行正态性检验，发现16物工班的W=0.94704,p-value=0.01133＜0.05，未通过正态性检验，因此不能使用传统的方差分析进行差异比较。Kruskal-Waillis秩和检验可以将数据转化为秩统计量，而秩统计量的分布与总体分布无关，可以摆脱总体分布的束缚。因此下面将采用Kruskal-Waillis秩和检验进行非参数检验。

首先将16物工、16机电、16化工的同学按照班级划分为三组，分别记为n1，n2，n3，且记为全部研究人数， 这里n1=108，n2=96，n3=108，假设

H0∶各班学习成绩无显著差异记第i组的ni个个体的秩为

令

为Kruskal-Waillis秩和检验的统计量。计算出相应的P值，当P值小于相应的显著性水平时，则拒绝原假设，即认为各班级的学习成绩有显著差异，否则，接受原假设，即认为各班的学习成绩无显著差异。

记各班的成绩如表1所示：

表1 各班期末考试成绩一览表

编写R程序代码，运行结果显示Kruskal-Wallischi-squared=69.028,df=5,p-value=1.632e-13，由于p-value=1.632e-13＜＜0.05，因此拒绝原假设，即认为不同班级的学生学习成绩是有显著差异的。

为了更形象直观的比较各班学习成绩，利用R软件做出箱线图如图6所示。由箱线图看到，16物工的考试成绩最好，学生整体分数偏高，16机电平均成绩稍高于16化工，但化工专业的学生成绩分布较为均匀。因此，从考试卷面成绩上来看，基于手机模式下的混合式教学能较好地激发学生的学习动力和学习兴趣，从而提高期末考试成绩。

4 教学建议

4.1 从硬件软件上来看

要想保证混合式教学顺利进行，手机电脑必须同时联网。这对教室硬件设备的要求比较高，有些手机互动还需要同屏软件支持，另外学生手机端必须下载相应的APP程序才能保证课程教学的同步。在实际教学中，为了保证混合式教学的有效开展，需要加强学校的硬件设备建设，例如电脑的更新、网络的全面覆盖、视频录制设备的配备等；电脑端和手机端相应教学软件的安装；教学配套资源的准备工作要到位。学生要进行移动学习，教师的引导非常重要。教师需要上传有益于学生学习的视频和非视频资源，而这些资源的选择非常重要，教师需要先提前学习，然后有目的性的进行上传。目前，普遍流行的中国大学MOOC教学资源非常丰富，教学中可下载相关课程资源，引导学生自主学习，实现知识的共享。

4.2 从技术上来看

图6 不同班级学生学习成绩箱线图

无论哪一款手机互动软件都需要一定的技能，软件操作能力较好地教师能较快的入手，但对软件悟性较差的教师总会遇到各种各样解决不了的问题，从而导致混合式教学存在一定的困难。同理对于学生端来讲，有些学生的手机功能较差，不能很好地支持软件的运行，即便手机能够支持软件，但是熟练掌握软件也需要时间，同时在使用中也会遇到其它技术问题，需要教师协助。

要想解决技术上的问题，教师首先要积极参加各种软件的培训，自学相关软件的基本操作流程，并和相应软件开发技术人员保持联系，方便进行技术上的咨询和交流。另外，积极参加教学技能大赛，提高自己的教学认知水平和教学技能。同时还要关注学生端存在的问题，安排软件操作能力较强的学生作为助教，协助教师较好地完成教学工作。

4.3 从教学设计上来看

教学是一门艺术。知识的熟知程度和教学经验影响着课程的设计。一门课程设计的好坏直接影响到学生学习的兴趣。由于任课教师的认知程度不同，可能会对知识点的掌握程度把握不准，从而导致课程教学内容过难或过易，从而造成学生厌学情绪的产生。为了能够较准确的把握学生的学习认知能力，教师需要了解学生目前的学习状态，知识的储备情况以及后续知识的延伸情况，并且要结合自己学校的实际情况合理设计，不能盲目拔高，这样才能在移动学习下较好地发扬传统教学和现代教学优势，让学生的学习更加的有趣，让学生的学习更加的智慧。结合实践教学，总结以下几点：

第一，教学课程设计目标要明确。不同的教学对象对应不同的教学要求，“概率论与数理统计”课程在本实践教学中偏向应用，因此教学过程中要通过案例教学加强学生应用能力的培养。

第二，教学内容设计要合理。学生接受知识的程度不同，由于课堂教学时间短，教学内容不宜过深。教学设计时可以把学生需要掌握的知识分层，必须掌握的课堂上详细讲解，需要了解的略讲，需要学生拔高认知的放在教学平台上。具体设计如图7所示。

第三，教学环节设计要恰当。在实践教学中发现，课堂教学效果的好坏与课堂教学环节设计有很大关系。教学环节宜简不宜繁，课堂教学互动应根据教学实际情况合理添加，例如当班级气氛比较沉闷时，可以添加头脑风暴调动学生学习气氛；当教学知识点出现认知模糊时，可以添加现场问卷，准确判断学生对问题的知晓程度。总之，教学环节应根据课堂教学实际情况灵活变动。

第四，要从教学评价结果中改进教学方法。教学评价是双向的，它不仅反映了学生的学习效果，而且还反映了教师的教学效果。因此，信息化教学评价要结合传统教学评价，客观全面的评价学生的学习成绩，通过对学生学习成绩的量化分析，寻找教学中存在的问题，不断改进教学方式，优化教学方法。

5 结语

图7 教学内容分层设计图

“互联网+教育”时代已经到来，教育也通过信息技术和各种互联网平台与互联网产生了深度融合，并逐渐形成了新的教育秩序和教育生态，对教和学的变革产生了深层次的推动[12]。手机互动教学软件结合时代发展特点，让手机成为学生学习的工具，这是教育改革的突破。但是教育不是机械化的培养，因此传统教学的优势不能摒弃。移动学习下的混合式教学模式能够较好地实现线上线下教学的融合，使教师的“教”和学生的“学”趋于优化，在教学改革中发挥了积极的作用[13]。因此，在“互联网+”时代背景下，我们一方面要继续秉承传统教学的优秀教学模式，另一方面还要大胆推进信息化教学软件辅助教学，以教育信息化带动教育现代化，从而加快我国教育事业的发展。