工科课程中信息技术工具使用的学习效果分析

常绪成，孔 冰，苗满香，崔建锋

(1．郑州航空工业管理学院，河南 郑州 450046；2．郑州职业技术学院，河南 郑州 450000)

钟登华在《新工科建设的内涵与行动》中指出，在新工科的学与教关键任务中要创新教学方式与技术，教育技术应更具互动性、智能化和个性化，以新技术为支撑的探究式、讨论式、参与式教学和混合式学习等学与教的方式与技术将逐步普及[1]。顾佩华在《新工科与新范式:概念、框架和实施路径》中指出，新工科教育范式包括新方法和新内容，这两项与课堂教学直接相关[2]。先进的教学和培养方法会激发学生的学习兴趣，促进学生主动学习和自主学习，选择的教学方法和辅助工具对于课程学习效果有直接的影响。因此，在工科高等教育中，为了提高学生主动学习能力，使学生养成主动学习的习惯，利用交互式教育技术来辅助学生的学习过程是非常重要的。

本文通过调查研究，评估了学生在工科课程中使用交互式信息化教学技术的益处和适宜性, 为后续在郑州航空工业管理学院(简称郑州航院)工科专业开设的其他课程教学中采用交互式信息化教学技术，提高课堂教学中的互动性和课堂教学质量提供数据支持。

一、教学活动及环境(研究设计)

研究资料表明，交互式信息化教学技术(比如在线教与学工具：学习通App)已在课堂交互式学习中得到应用[3,4]。目前郑州航院也正在本科教育中推广使用学习通App，学生对该工具有一定的了解和认识，因此本研究在自动化专业的核心课程《电机拖动》和电气工程及其自动化专业学科基础课《电气工程及其自动化专业导论》中采用学习通在线教与学工具进行调查研究。

(一)调查参与对象

本次研究的调研对象从作者在2018-2019学年第一学期所讲授课程《电机拖动》《电气工程及其自动化专业导论》的所有选课学生中选取。《电机拖动》选课学生来自工科自动化专业本科三年级(总人数n=73)，学生平均年龄在20岁至22岁之间；《电气工程及其自动化专业导论》选课学生来自工科电气工程及其自动化专业本科一年级(总人数n=66)，学生平均年龄在18岁至20岁之间。

(二)课程描述及研究实施方法

《电机拖动》是一门主要以专业基础知识为主的专业基础课，《电气工程及其自动化专业导论》是一门电气工程学科基础课程，主要教学方式为课堂教学。在本次调查研究之前，《电机拖动》和《电气工程及其自动化专业导论》均采用传统的课堂讲述教学模式。本学期将学习通引入到上述课程的课堂教学中，首先要求学生在课程开课之前，在自己的平板电脑、智能手机等终端下载安装应用程序App并完成注册，由教师完成课程的创建和学生名单的导入。在课堂教学过程中，利用学习通App针对所讲授内容开展全员在线讨论、抢答等环节，并给予一定的积分奖励。同时设置对应的随堂测试题目，包括选择和简答等，相关内容讲授完毕后，由学生在App上进行作答，作答完毕后可以实时查看答案。

(三)研究实施前调查和研究实施后调查

在2018-2019学年第一学期开始前，我们对自动化专业《电机拖动》和电气工程及其自动化专业《电气工程及其自动化专业导论》课程的学生进行了一次项目研究实施前调查。本学期课程结束后进行了一次项目研究实施后调查。调查问卷题目的设计参考了文献[5]，并结合目前教学常用的在线工具进行了改进，调查问卷除了设计的客观题目之外，还设计了与在线信息化教学工具认知有关的开放式题目，目的是为了确定学生是否有兴趣在课堂上进一步使用在线工具。调查问卷依托问卷星网络平台进行，由学生通过微信完成调查，所有调查数据及结果分析在问卷星平台完成。

二、实验结果

(一)项目实施前调查

在将交互式信息化技术教学工具引入《电机拖动》《电气工程及其自动化专业导论》课程之前，对该课程的学生进行了项目实施前调查，调查结果详见表1。调查的回复率为87.05%(n=121)。有超过1/3的学生认为自己不能够积极参与课堂教学活动，在传统的课堂教学中，往往采用课堂提问问题的方式了解学生学习情况和参与课堂教学活动，但有超过1/3的学生表示在课堂上提问问题内心感到不舒适。此外，有超过1/2的学生表示上课注意力很难集中，但是有93.39%的学生认为在课堂上采用互动式信息化技术教学手段可以提高他们的注意力。几乎所有参与调查的学生都认为使用信息化技术教学手段可以丰富他们的学习经历，并且有96.69%的学生认为在课堂教学活动中应采用交互式信息化技术教学手段。83.47%的学生表示喜欢主动式学习的教学方式，且92.56%的学生能够接受在课堂上开展主题讨论和问题思考等形式的主动式学习方式。此外，71.9%的学生同意或非常同意使用互动式信息化技术教学手段可以鼓励和促使他们做好课前预习学习。

表1 项目实施前调查客观题目及学生反馈

由此可见，参与调查的学生基本上都期望采用交互式信息化教学技术方式，并且认为该方式可以解决一定的问题(比如课堂注意力和督促做好课前预习)，并且大部分学生愿意采用主动式学习方法(比如课堂讨论或思考)。

为调查学生对交互式信息化教学工具的认识，调查问卷设置了开放式题目，由学生给出在调查之前所接触的所有信息化技术教学工具。如表2所示，学习通是郑州航院学生使用最广泛的互动教学信息化技术(97.52%)，其次是中国大学慕课(71.09%)和百度学术(27.27%)。学生们还列出了视频网站、公开课App、图书馆电子资源、UMU、雨课堂、云班课等工具和载体。此外，约有3/5的同学认为学习通可以帮助学生提高课堂注意力，约1/3的同学认为中国大学慕课和视频网站可以帮助学生提高课堂注意力。

表2 研究实施前调查开放式问题及学生反馈

(二)研究实施后调查

在学习通App引入《电机拖动》《电气工程及其自动化专业导论》课堂教学活动后，为了评估交互式信息化教学技术对学生的影响，进行了一项研究实施后调查，调查问卷同样包括了客观题和开放性问题，回复率为83.45%(n=116)，调查结果详见表3和表4所示。根据学生的结果反馈，98.28%的学生认为自己成为课堂教学活动的积极参与者，而在研究实施前的调查中，这一比例只有61.98%。此外，97.41%的学生表示，他们喜欢在课堂教学活动中使用交互式信息化教学工具，因为这些教学技术手段可以帮助他们提高对课堂教学内容的理解和记忆，与表1中数据基本一致，排除掉个体学习差异因素之后，项目实施后的结果符合了学生的意愿和期望。当然少数学生的反馈我们不能忽视，比如有3位同学不喜欢在课堂中使用在线交互式信息化教学工具，有5位同学认为没有帮助他们提高对课堂教学内容的理解和记忆，还有2位同学认为没有提高其课堂教学活动的参与程度。

表3 研究实施后调查的客观问题及学生反馈

表4 研究实施后调查描述性(开放式)问题及学生反馈

同样在开放性问题中，表4和表2的结果一致，在列出的可以帮助学生参与课堂互动和提高注意力的互动式信息化教学技术中学习通排名第一位。

三、结果讨论

首先，我们本次的研究成果，为交互式信息化教学技术在郑州航院本科专业核心课程中应用的益处和适宜性提供了数据支持。

基本所有参与研究实施后调查的学生都认为，在目前的课堂教学活动中采用交互式信息化教学技术是有益的，而且学生也喜欢在课堂中使用新的教学技术手段，其不仅可以加深他们对课堂知识的理解和记忆，也提高了学生在课堂的注意力。调查结果表明，约有36%的学生通过采用新的教学技术提高了课堂参与程度，大部分学生认为使用新的教学技术增进了对课堂内容的理解和记忆，约有68%的学生认为学习通App可以帮助学生更加积极地参与课堂教学活动，这与郑州航院正在推行使用学习通App有一定的关系。中国大学慕课、百度学术、公开课App、视频网站等选择的比例较低，可能是因为这些教学技术工具主要是在课堂外使用，在课堂的积极参与程度和加深教学内容的理解和记忆方面作用不明显。

调查结果表明，在工科课堂教学过程中采用交互式信息化教学技术将有益于学生的学习，这一结果也印证了我们调查研究的初衷。其他研究学者也支持验证了这一观点，北京化工大学吴亚琼等[6]的研究表明，在电子技术实验课程中引入“雨课堂+雷实验”信息化教学技术方法可以明显提高学生对电子技术实验课程的兴趣，提高主动学习的能力。清华大学朱桂萍等[7]的研究表明，在“电路原理”实验课程中引入基于“雨课堂”的智慧实验信息化教学技术，得到了学生的支持和好评。吉首大学曾明星等[8]的研究结果表明，构建信息化交互式教学系统，可以激发学生的学习潜力、积极性和主动性，提升教学效果。文献[9]的研究结果表明，在临床药学课程中使用交互式信息化教学技术(Socrative)，有助于学生成为更积极的参与者，并在课堂上保持更多的互动。

四、研究的局限和结论

由于影响学生课堂学习效果的因素比较多，完全客观的证明交互式信息化教学技术对学生课堂学习效果的影响比较困难。考虑到学习个体的差异，一些同学对一些新的教学或学习方法的体验要比传统的教学方法差[10]，表3的调查结果也有体现。因此我们在课堂教学中引入交互式信息化教学技术的时候，一定要综合考虑，如果达不到预期目的，应立即停止使用新的交互式信息化教学技术。

因为我们的研究是选用自动化专业的专业核心课程《电机拖动》和电气工程及其自动化专业的学科基础课《电气工程及其自动化专业导论》，上述课程偏重于以专业基础知识为主。此外，对于自动化专业还有一些偏重于以专业知识应用为主的课程，比如《电气PLC控制》。因此，对于不同的课程(以知识为主或以应用为主)是否都适合引入交互式信息化教学技术，本次研究未给出相应的调查研究结果，后续我们将继续开展相应的调查研究。

此外，本次调查研究学生的回复率为85%左右，未达到所有学生的全覆盖，本次调查为自愿参与，且未采用任何形式的奖励措施，但是通过研究发现，我们成功地了解到学生对使用信息化教育技术促进互动学习的态度。

本论文的调查研究结果表明，学生们认为，在工科课程《电机拖动》的课堂上引入交互式信息化教学技术，可以加深学生对课堂教学内容的理解和记忆，并能促使和提高学生参与课堂教学活动的积极性。交互式信息化教学技术在工科课程课堂教学的使用不仅受到学生的欢迎，而且受到了学生的好评。