高校课程教学对工科大学生学习收获的影响机制研究

（天津大学，天津 300350）

习近平总书记指出，实施创新驱动发展战略，是加快转变经济发展方式、提高我国综合国力和国际竞争力的必然要求和战略举措。高等工程教育在实施创新驱动发展战略的过程中具有至关重要的作用，高等工程教育质量的优劣直接决定着创新驱动发展战略的实施效果。从工程教育自身发展现状看，我国高等工程教育占整个本科教育专业数的1/3、在校生的1/3、毕业生的1/3，毕业生占全世界总数的1/3以上；90%以上的高等院校开设了工程类专业。[1]2017年以来，教育部先后发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》等一系列政策文件。站在新工科的背景下，提升工科大学生的学习收获是最终的落脚点。已有研究成果表明，学生自身的学习投入对学习收获具有重要影响。同时，课程教学等外部因素直接影响学生学习收获，也通过学生自身的学习投入对学习收获产生间接影响。因此，基于实证调查数据，探究学习投入在工科大学生学习收获形成过程中的中介作用具有重要意义。

在已有的研究中，既有关注学习投入对学习收获影响的研究，也有关注院校环境对学习收获影响的研究。阿斯汀（Alexander W.Astin）的学习卷入理论（Theory of Involvement）、帕斯卡雷拉（Ernest T.Pascarella）的变化评定模型（General Model for Assessing Change） 以及乔治·库（George D.Kuh）提出的学生学习性投入理论（Student Engagement）等都着眼于学生学习投入对学习收获的影响。汀托（Tinto）强调构建完善的院校支持环境以发挥学校对学生学术融合和社交融合的正向影响，认为院校支持包括学术支持（Academic Support）、社交支持（Social Support） 和财政支持（Financial Support）；[2]帕斯卡雷拉等认为大学组织结构通过课堂互动、实践活动以及学生个体行为影响学生的发展。[3]我国一些最新的研究也表明，院校环境与支持对学生学习收获具有重要影响。有研究认为学校支持对工科大学生的学习效果产生显著积极影响；[4]另有研究提出环境支持度是理工科大学生学习收获最重要的影响路径。[5]当然，现有研究在关注院校环境对学生学习收获影响的同时，也关注院校环境通过影响学生的学习投入间接地影响学习收获。我国学者从人际关系、课程挑战、认知期望、学校支持等探究高校环境对大学生学习投入的影响，认为高校环境作用于学生个体学习投入从而影响其学业表现。[6]高校环境涉及诸多要素，既包括图书馆、实验室等，也包括教师的课程教学活动等。其中，课程教学对学生学习而言最为直接、最为重要，在各类教育改革中，课程教学改革也是关注的焦点。从而，在已有研究的基础上，本研究重点探讨学习投入在课程教学对工科大学生学习收获影响过程中的中介作用。具体而言，着重探讨以下问题：其一，工科大学生学习收获的现状如何，是否存在性别、年级、院校类型的差异；其二，课程教学对工科大学生学习收获的直接影响如何；其三，以学习投入为中介，课程教学对工科大学生学习收获的间接影响如何。

一、研究设计

1.理论基础与假设模型

帕斯卡雷拉的学生发展评定模型和毕格斯（Biggs） 提出的 3P（Presage,Process,Product） 理论均认为院校环境会影响学生的学习努力质量和学习行为，进而影响学生的认知发展和学习收获。在学生发展评定模型中，帕斯卡雷拉认为院校环境直接影响学生的认知发展，并且院校环境通过师生互动和生生互动等社会性互动间接影响学生的认知发展；同时院校环境还通过学生的努力质量间接地影响学生的认知发展。毕格斯的3P理论则认为，院校的课程教学环境对学生的学习收获具有直接影响，院校的课程教学环境通过学习过程间接地影响学生学习收获。根据研究问题，本研究着重探讨课程教学对工科大学生学习收获的直接影响，以及以学习投入为中介探讨课程教学对工科大学生学习收获的间接影响。基于研究问题，根据上述理论形成本研究的假设模型，见图1。

图1 课程教学影响工科大学生学习收获假设模型

2.数据来源与样本结构

研究中的样本为厦门大学“国家大学生学习情况调查研究数据库”（NCSS）中2017年的调查数据。本研究从中抽取6所“双一流”高校和35所非“双一流”高校共计23 864名工科大学生的数据作为研究样本，具体样本结构见表1。

3.测量工具与研究变量

根据研究目的及研究思路，本研究的潜变量包括课程教学、学习投入和学习收获。本研究数据收集所用的测量工具为“国家大学生学习情况调查”项目组所开发的《大学生学习投入》、《大学生感知的教学环境》和《大学生学习收获》等测量量表。测量工具为李克特6级量表，量表刻度分别为“非常不同意”“不同意”“基本不同意”“基本同意”“同意”“非常同意”。各量表具有良好的信效度，见表2。

表1 样本结构表（N=23864）

研究包括三个核心变量，分别为“学习投入”、“课程教学”和“学习收获”。“学习投入”是关于大学生学习的一个非常重要的概念。教育心理学家泰勒（Tyler）首次使用“学生投入”概念，将其界定为“用于任务的时间”，描述学生花费多少时间用于他们的学业。[7]乔治·库认为“学习投入”既包括学生自身的努力及与同伴、教师的交流和互动，也包括院校为学生学习和努力提供的各种支持和引导。[8]也有研究从学生自身的角度出发将学习投入分为行为投入和情感投入等维度。[9]可以看出，学习投入可以分为以学生为主导的个人学习投入及以院校为主导的院校投入。本研究探讨以学生为主导的学习投入，通过“深入思考”和“合作学习”两个因子来测量。“深入思考”因子主要包括“学习时，我会试图得出自己的看法”，“阅读时，我会去试图理解作者的意图”及“我会对所学的知识提出自己的质疑”等题目；“合作学习”因子主要包括“与同学合作完成作业”、“积极参与小组讨论”及“与同学讨论分享学习经验”等题目。课程教学主要指学生感知的课程教学环境，包括对课堂教学和实践教学的感知。从而，本研究中的“课程教学”变量包括“课堂教学”和“实践教学”两个因子。“课堂教学”因子包括“老师的教学注重学科间的交叉与融合”“老师的教学能够理论联系实际”“老师能够以具体案例讲解知识”“老师会采用翻转课堂组织我们课下自学、课上讨论”“上课时，老师注重启发我们思考”等题目；“实践教学”因子包括“实训/实习课指导教师的实践经验丰富”“实训/实习课指导教师能给我们耐心的指导”“学校为我们提供很多实训/实习机会”等题目。对于学习收获而言，不论是阿斯汀（Astin）将学习收获分为知识学习、逻辑思维等认知收获和价值观念、人际交往等情感收获，[10]还是培养新工科学生的伟大心灵和卓越能力的分类法，[11]都强调既要培养学生的专业能力和工程能力，也要注重培养学生的人文素养。因此，工科大学生“学习收获”变量包含“专业能力”“思维能力”“人文情怀”“人际交往”四个因子。其中，“专业能力”因子包括“通过大学的学习，我具备了本专业的实践操作技能”“通过大学的学习，我掌握了本专业的前沿知识”“通过大学的学习，我系统地掌握了本专业的基本理论”等题目；“思维能力”因子包括“通过大学的学习，我分析问题的能力提高了”“通过大学的学习，我的阅读和理解能力提高了”“通过大学的学习，我的领导能力提高了”等题目；“人文情怀”因子包括“通过大学的学习，我形成了自己的价值观和世界观”“通过大学的学习，我具备了更强的社会责任感”“通过大学的学习，我对自己的认识更加深入了”等题目；“人际交往”因子包括“通过大学的学习，我能更好地与他人进行团队合作”“通过大学的学习，我能更好地与他人沟通”“通过大学的学习，我能更清楚和有效地表达我的想法”等题目。各因子中，“专业能力”和“思维能力”着重指认知能力范畴，“人文情怀”和“人际交往”主要指非认知能力范畴。

表2 变量描述表

二、分析结果

在研究设计的基础上，本研究首先使用SPSS18.0对工科大学生学习收获及各影响因素的因子进行了描述性分析，主要分析了学习收获、课程教学和学习投入各因子的均值和标准差，并分别检验了各因子在院校类型、学生性别和年级方面的差异显著性（见表3）。在此基础上，依据假设的路径模型，采用Amos22.0进行模型检验和路径分析。

表3 工科大学生学习收获及影响因素变量描述表

1.工科大学生学习收获及影响因素的描述性分析

从表3可以看出，学习收获四个因子的得分均较高，说明学生自我评价下的学习收获情况较好。在类型比较方面，“双一流”高校学生在学习收获中的四个因子均高于非“双一流”高校学生，但在“思维能力”因子方面的差异不显著；男生在“专业能力”和“思维能力”两个因子方面的得分均高于女生，在“人文情怀”和“交往合作”方面的得分均低于女生，但仅“专业能力”的差异显著；学习收获的四个因子在年级维度上均有差异，“专业能力”和“思维能力”两个因子为“大二＜大三＜大一＜大四”，“人文情怀”和“交往合作”两个因子为“大二＜大一＜大三＜大四”。

从表3可以看出，学生对课程教学的认可度较高。在类型差异方面，“双一流”高校的“实践教学”要高于非“双一流”高校，并且差异显著，“课堂教学”因子的差异不显著；性别维度上，课程教学的差异不显著；在年级维度上，“课堂教学”因子的得分为“大二＜大一＜大三＜大四”，“实践教学”的得分为“大三＜大二＜大一＜大四”。在学生学习投入方面，学习投入的两个因子均值得分也较高；“双一流”高校学生“深入思考”的得分高于非“双一流”学生，但是“合作学习”的得分低于非“双一流”高校学生，且均差异显著；在性别维度，男生“深入思考”的得分高于女生，且差异显著，女生“合作学习”的得分高于男生，但差异不显著；在年级维度，“深入思考”因子的得分为“大二＜大一＜大三＜大四”，“合作学习”的得分为“大一＜大二＜大三＜大四”，均差异显著。

2.工科大学生学习收获影响因素的路径分析

一般来讲，在进行中介效应检验前要检验自变量与因变量的直接效应是否显著。经检验发现，课程教学对工科大学生学习收获的直接效应存在且显著（P＜0．001），从而具备了进行中介效应检验的条件，进而将研究数据带入假设模型进行中介效应检验。检验发现，模型拟合的主要指标较理想。其中，χ2=4626.832，df=15，χ2/df=308.46，RMSEA=0.1，SRMR=0.037，GFI=0.953，CFI=0.968，IFI=0.968，NFI=0.968，RFI=0.941，TLI=0.941，P＜0.000。根据结构方程拟合指数及准则的标准，由于样本量N＞1000，不使用卡方准则。[12]同时，由于本研究样本量大于20000，并且理论模型合理且成熟，所以，虽然RMSEA=0.1，也认为是拟合较为良好的模型。并且，在拟合后的模型中，各路径的效应值均显著（P＜0.001）。该模型中，课程教学直接对工科大学生的学习收获产生影响，同时也通过学习投入对学习收获产生影响。课程教学对学习投入的直接效应值为0.95，学习投入对学习收获的直接效应值为0.71，课程教学对学习收获的直接效应值为0.14，课程教学对学习收获的间接效应值为0.67，直接效应与间接效应加总后，课程教学对于学生学习收获的总效应值为0.81（见表4）。

表4 结构方程模型效应表

三、研究结论与建议

在数据分析的基础上发现，工科大学生的学习收获及影响因素各因子的整体状态较好；课程教学对工科大学生的学习收获具有重要影响，既包括直接影响，也包括以学习投入为中介的间接影响；并且，课程教学对学习收获的间接效应远大于直接效应，进而提出研究建议。

第一，工科大学生的学习收获及影响因素各因子的整体状态较好，并且存在院校类型、学生性别和年级维度的差异。首先，工科大学生在专业能力、思维能力、人文情怀、交往合作四个维度的自我评价均较为良好，其中，学生在人文情怀和交往合作方面的自我获得感要好于专业能力和思维能力的收获情况。学生学习收获体验感从大一到大四呈先降后升的“U”形变化趋势，“双一流”高校工科大学生的学习收获好于非“双一流”高校的学生。因此，高校要重视工科学生思维能力和专业能力等认知能力范畴的提升，特别要注意学生在大二时获得感的不足，并采取相应措施进行引导。其次，在课程教学方面，学生对课堂教学的体验感略好于实践教学；“双一流”高校学生实践教学的体验优于非“双一流”高校，而课堂教学在院校类型维度不存在显著差异；当前，见习、考察、观摩及实习等各种形式的实践教学贯穿于大学四年，大三和大二的学生对实践教学的体验感比大一差，这可能与学生对实践教学的认识深度及期望有关。所以，高校要重视实践教学的开展，探索与时代需求相适应的工科实践教学体系。最后，在学习投入方面，深入思考高于合作学习。同时，深入思考和合作学习在院校类型维度差异显著，“双一流”院校学生在深入思考方面的得分较高，在合作学习方面得分较低，这可能由于“双一流”高校学生的学习独立性更强一些；学习投入的因子在各年级具有显著差异，在深入思考方面，从大一到大四呈先降后升的“U”形变化趋势，而合作学习则从大一到大四呈上升趋势。所以，高校要注重引导学生合作学习，特别是“双一流”高校，并且要关注学生深入思考的学习投入在大二下降的问题。

第二，课程教学对工科大学生的学习收获具有重要影响，包括直接影响和以学习投入为中介的间接影响。所以，要注重通过加强课程教学来提升工科大学生的学习收获。一方面，高校注重向课堂教学要质量。在课堂教学过程中，发挥教师的主导作用及学生的主体作用。教师积极使用各种在线教学平台，善用翻转课堂，课上注重采用案例教学、启发式教学等方法理论联系实践开展教学活动，课下引导学生自主学习。另一方面，优化工科教育的实践教学体系。学校应科学设计学生实践教学的时间与内容，促进学生知识的消化与应用，[13]注重培养学生在工程设计、建构、实施、反馈各环节的系统性、全周期的问题识别能力、问题解决能力和创新思维能力。同时，在实践教学过程中引导学生关注能源、环境、健康等与工程生产和工业技术紧密相关的社会问题，理解现实问题的复杂性，并引导学生在实践教学中的合作学习，提升学生的人文情怀和交往合作能力。

第三，以学生学习投入为中介因素，课程教学对学习收获的间接效应远大于直接效应。故而，高校要注重优化制度设计，提升学生学习投入，包括引导学生学会合作学习和提高学生的深度思考能力。本研究中，合作学习因子主要包括“积极参与小组讨论”“与同学讨论分享学习经验”等题目。学校在课内外教学制度设计过程中要注重让教师通过布置课后作业等方式引导学生合作学习；同时，教务部门或学生管理部门要搭建各种平台，引导学生经常开展学习经验的讨论和分享。对于深入思考而言，“一个技术工作者如果不能超越自身之外去思考问题，那就是一个普通的、物质的器，也就是一个缺乏自我意识的工匠”[14]。所以，深入思考是卓越工程师的必备素质。本研究中，深入思考因子主要包括“学习时，我会试图得出自己的看法”“阅读时，我会去试图理解作者的意图”等题目。教师的课堂教学以及课外非正式学习情境的创设要注重鼓励学生大量阅读经典著作，利用各种线上线下学习平台开阔学生视野，培养学生的批判质疑精神，帮助学生形成独立思考的习惯，进而提升自身学习收获和国家工程教育质量。