翻转课堂对高职生学习效果的影响研究
——基于随机效应模型的元分析证据
2021-10-18卢德生
卢德生，谭 宇
一、问题提出
翻转课堂作为一种新的教学模式，受到了世界各国的广泛关注和研究。翻转课堂使传统上在课堂进行的教学活动变成了家庭活动，而通常在家庭进行的学习活动，如做作业、思考问题等变成了课堂活动。在翻转课堂中，教师可以帮助学生提升更多方面的能力，而不仅仅是传递信息，当然这也需要学生对自己的学习过程负责，必须控制自己的学习节奏。由于课堂上不再以向学生传递知识为主，因此，教师会通过其他方式与学生互动，比如讨论、指导作业、交流问题、动手实践等。当前，翻转课堂已经在工科、理科、文科等多个学科领域以及世界各地、各类型学校中得到实施，也引发了国内外众多学者的讨论。翻转课堂引入之初深受高校青睐，然而随着实践的深入，许多学者开始对翻转课堂所带来的学习效果提出质疑，相较于本科院校，高职院校的质疑更为强烈。由于高职院校的学习更偏重于实践，并且学生的学习能力和学习主动性也相对较弱，因此，在高职院校展开翻转课堂教学的难度更大，且不能确保其教学质量。很多学者在高职院校进行实验研究之后，得出的结论大相径庭。
很大一部分研究者认为，翻转课堂能够显著提高高职学生的学习效果。王晓令以高职儿科护理学课程为例进行研究，其实验数据证明，采用翻转课堂教学模式的学生学习成绩明显高于采用传统教学模式的学生，学生在自主学习的过程中，培养了独立分析、解决问题的能力，合作交流、沟通能力也得到了提高，这些都直接或间接地反映在学生的考试成绩上。夏铮研究了翻转课堂在高职院校英语教学中的应用效果，结果证明翻转课堂不仅提高了英语课堂的教学效率，而且教学效果良好。台湾学者陈林凡的研究结果显示，相较于传统课堂，翻转课堂对高职学生学习计算机课程的效果更好，且有显著差异，翻转课堂通过改变学习环境，提高了学生的参与度。
另一部分研究者认为，翻转课堂与传统教学对高职学生学习效果的影响并无显著差异。尹华东的研究证明，学生英语的口语成绩在翻转课堂与传统教学之间的差异并没有统计学意义，因而他认为我们对翻转课堂的认识还不够深入全面，很多方面尚待研究，需要冷静面对翻转课堂热潮，理性看待其价值和作用。Stephen Larson的研究结果显示，由同一名教师教授的计算机课程中，传统讲课组与翻转组的总成绩之间没有显著的差异，相反，教师要参考学生的先验知识和内容的难点，以决定是否需要翻转课堂。这些研究表明翻转课堂并不总是优于传统的讲课方式，很明显的原因是如果学生不花时间在课前学习，那么学生可能会在课堂活动中表现不佳，这可能会削弱翻转课堂的优势。
可见，针对翻转课堂在高职院校中对学生学习效果的影响这一问题，学界尚未形成一致的结论。基于此，笔者采用元分析方法，对国内外28项实验研究数据进行分析探讨，以试图揭示翻转课堂对高职学生学习效果的影响以及有效应用翻转课堂的条件，并提出促进翻转课堂应用效果的建议。
二、研究设计
（一）研究目标与研究内容
本研究从“翻转课堂对高职学生学习效果的影响”这一问题出发，基于对近10年以来国内外有关的实证研究的元分析，来讨论我国高职院校中翻转课堂的有效性与改进措施。因此，本研究的主要内容一是基于对有关实证研究的元分析，系统分析翻转课堂对高职院校学生学习效果的影响；二是不同的调节变量在翻转课堂中有怎样的影响效果；三是基于翻转课堂对学生学习成绩的整体效应和各种调节变量带给学生学习效果的影响，总结出提升翻转课堂教学成效的有关措施，进而促进高职学生学习效果。
（二）文献检索与纳入标准
本研究的中文文献主要从CNKI数据库进行检索，文献检索的时间跨度为2011年至2021年，检索的主题词包括“翻转课堂”“反转课堂”“学习成绩”“学习效果”“实证研究”“高职院校”；外文文献主要从Google Scholar进行精确检索，以“flipped classroom”“flipped learning”“inverted classroom”“learning outcomes”“academic performance”“vocational colleges”等为主题词。
鉴于检索到的文献并不全部符合要求，因此，对所检索到的文献按照以下标准进行了筛选：①研究内容为翻转课堂对高职院校的学生学习成绩影响的研究；②研究方法采用实验研究或准实验研究，并包括实验组（基于翻转课堂的教学模式）和对照组（基于传统的教学方式）；③研究中提供的数据足以计算元分析的效应值（包括样本量N，均值M，标准差SD，t值等）；④排除同一研究以不同形式发表的文献。根据以上标准，最终得到25篇文献、28个效应值（部分文献含有多个效应值），其中，中文文献16篇、英文文献9篇。
（三）分析工具与文献编码
元分析（meta－analysis）是由心理学家Gene V．Glass首次提出的，它是对现有的实证文献进行再分析，以寻求一个综合性结论的统计学方法，目前已经被广泛应用于心理学、医学、社会学、教育学等领域。本研 究 采用CMA（Comprehensive Meta－Analysis）2．0软件对选取的文献进行数据分析，并采用Hedges’g作为效应值来表征翻转课堂对高职院校学生学习成绩的影响作用。
为了便于进行元分析研究，笔者通过采用Microsoft Excel 2010电子表格工具对参与本文研究的原始文献的各项特征值进行编码，编码对象分别为文献作者和出版年份、实验人数、学科领域、班级规模、实验周期以及知识类型。其中，实验组和对照组人数被编码为不同班级规模，小于30人为小规模，30到60人为中等规模，60人以上为大规模；纳入分析的文献编码后在学科领域上分为社会、人文科学和自然、应用科学，其中社会、人文科学包括英语类、小学教育、市场营销、人事管理等，自然、应用科学包括护理、医学、计算机、统计学等，实验周期编码为2个月以内、2—4个月以及4个月以上。此外，在满足效应值计算独立性的前提下，可以从同一文献提取多个独立样本，以尽可能多地利用相关文献信息。用于统计的元分析文献信息如表1所示。
表1 元分析文献信息
三、研究数据分析
（一）发表偏倚与异质性检验
1．发表偏倚检验
当发表的文献不能系统地代表该领域已经完成的研究总体时，就会被认为发生了发表偏倚。元分析的各个步骤都可能产生发表偏倚，因此，只有正确客观地评价偏倚程度，才能尽可能减少其对元分析结果的影响。本研究通过采用漏斗图法、Begg秩相关法和失安全系数（Classic fail－safe N）来综合评估发表偏倚情况。首先，从图1所示的样本效应值漏斗图可以看出，据大多数研究的效应值散点均匀、对称地分布在合并效应值0．487两侧，初步判断发表偏倚的可能性较小；其次，在Begg秩相关检验结果中显示，Z＝1．897＜1．96，P＝0．058＞0．05，说明不存在发表偏倚；最后，失安全系数（Classic fail－safe N）也是用来说明元分析中发表偏倚的大小的，失安全系数越大，说明发表偏倚越小，元分析结果越稳定。其衡量标准为5*K＋10，其中K表示纳入元分析的效应值，本研究的失相关系数为739，远大于（5*28＋10），说明未发表研究的效应值对已发表的总体效应值影响不大。综上所述，本元分析研究结果较为稳定，且出现发表偏倚的可能性小。
图1 样本数据发表偏倚检测漏斗图
2．异质性检验
异质性检验是元分析中必不可少的步骤，研究样本间若存在异质性，必须要提前消除异质性，才能继续把效应量进行合并。本文对28个效应值进行异质性检验，得出Q值为457．127，I（研究过度分散占总分散的比率）值为94．094，表明约有94%的变异是由效应值的真实差异造成的，只有6%左右的变异是由于误差导致的。鉴于当I＜25%时，被认为存在轻度异质性；当I＞50%时，被认为存在高度异质性，本研究I值已经大于50%，为保障研究的科学性，故采用随机效应模型来消除异质性，如表2所示。
表2 异质性检验结果
（二）翻转课堂对学生学习效果的整体效应
从表2随机效应模型中翻转课堂与传统教学模式对高职学生学习效果的整体影响效果对比可见，纳入研究的合并效应值为0．487，其95%CI（0．168，0．807），合并效应 值 检验Z＝2．993（P＝0．003＜0．05），达到统计显著水平。根据科恩（Cohen）的效应量统计理论可知：当效应值小于0．2时，影响不显著；当效应值在0．2～0．5时，有轻微程度的影响；当效应值在0．5～0．8时，有中等程度的影响；当效应值大于等于0．8时，影响显著。由此可见，翻转课堂在高职学生学习效果上具有中等偏低程度的积极影响，且该影响与传统教学模式相比，已经达到统计意义上的显著水平（P＜0．05）。这表明翻转课堂的应用有助于提升高职院校学生的学习效果。
（三）各种调节变量对学生学习效果的影响
1．翻转课堂对不同学科领域学习效果的影响
翻转课堂在不同学科领域的影响效果如表3所示，通过数据分析发现，社会、人文科学类的合并效应值（g＝0．043）很小，而自然、应用科学类的合并效应值为g＝0．807，根据科恩（Cohen）提出的效应值统计理论，社会、人文类学科领域的效应值低于0．2，说明翻转课堂对社会、人文类学科的影响极小，且没有统计学意义（P＝0．863＞0．05）；而在自然、应用科学领域上的效应值大于0．8，说明有极大的积极影响，且达到了统计显著水平（P＜0．05）。总体来说，翻转课堂在这两类学科领域的组间效应值QBET＝5．981（P＝0．014＜0．05），说明翻转课堂对高职学生在不同学科领域的学习效果的影响存在显著差异。换句话说，翻转课堂对不同学科领域的影响差别很大。
表3 翻转课堂在不同学科领域上对学习效果的影响
2．翻转课堂对不同班级规模学习效果的影响
为探究不同班级规模是否是翻转课堂对学习效果的影响因素，本研究将班级规模作为调节变量，分别从小、中、大三种规模进行比较分析（见表4）。从三种不同规模的效应值来看，小规模（g＝1．209）和中等规模（g＝0．680）的学习效果合并效应值均为正值，Z检验的值分别为3．775、2．983，且P＜0．05，说明在小规模和中等规模的翻转课堂上对高职学生学习效果有很大程度的积极影响，并且小规模的翻转课堂比中等规模的积极影响更大；而大规模翻转课堂的学习效果合并效应值为g＝－0．053，检验Z＝－0．201（P＞0．05），说明大规模的翻转课堂对高职学生学习效果有轻微程度的消极影响。从三种规模的组间效应值来看，QBET＝9．762（P＝0．008＜0．05），说明达到统计意义上的显著水平，可见，翻转课堂在不同班级规模之间的学习效果差异显著。
表4 翻转课堂在不同班级规模上对学习效果的影响
3．翻转课堂对不同实验周期学习效果的影响
翻转课堂在不同实验周期的影响效果如表5所示。实验周期在2个月以内的效应值最大（g＝0．801），而4个月以上的效应值最小（g＝0．238），但是两者都不具有统计学意义（P＞0．05），相反，实验周期在2—4个月之间的效应值g＝0．434，且检验Z＝2．695（P＝0．007＜0．05），说明实验周期在2—4个月之间时，翻转课堂对学生学习效果有中等偏低程度的积极影响，且学习效果差异显著。总体而言，组间效应值结果QBET＝0．579（P＝0．749＞0．05），表明翻转课堂在不同的实验周期中，翻转课堂对学生学习效果的影响并不存在显著差异。4．翻转课堂对不同知识类型学习效果的影响
表5 翻转课堂在不同实验周期上对学习效果的影响
不同知识类型对翻转课堂促进学生学习效果的影响如表6所示。陈述性知识（g＝0．350）和程序性知识（g＝0．835）的效应值均为正值，由此可见，翻转课堂在程序性知识上对学生学习效果的积极影响程度更大，此外，陈述性知识效应值检验Z＝1．810（P＝0．07＞0．05），说明不具有显著意义，而程序性知识类型的效应值检验Z＝2．798（P＝0．005＜0．05），具有显著意义。但是总体来说，在组间效应值上，QBET＝1．858（P＝0．173＞0．05），说明翻转课堂在不同知识类型上的促进作用差异不显著，没有统计学意义。
表6 翻转课堂在不同知识类型上对学习效果的影响
四、研究结论与建议
（一）研究结论
本研究采用元分析方法，基于28项翻转课堂对高职学生学习效果影响的实证研究，得出的结论主要如下：
1．翻转课堂对高职学生的学习效果有显著的积极作用
从整体来说，翻转课堂对高职学生学习效果影响的合并效应值为0．487，说明翻转课堂对学生学习效果具有中等偏低程度的积极影响，换句话说，相比较于传统课堂，翻转课堂的教学模式更有利于提高高职学生的学习效果，且两者之间有显著的差异。这肯定了翻转课堂在教学过程中的应用价值。
2．翻转课堂在自然、应用科学领域的应用效果最明显
从应用效果与规模来看，翻转课堂应用于自然、应用科学类学科比应用于社会、人文类学科的效果更好。元分析表明，自然、应用科学类学科中的调节效应值为0．807（P＜0．05），证明在自然、应用科学类学科上，如医学、护理、计算机等操作性较强的科目中采用翻转课堂教学模式具有极大的积极影响，并且存在显著差异。与此同时，翻转课堂对社会、人文类学科的积极影响很小，且与传统教学模式相比不存在显著差异。
3．对不同班级规模进行翻转课堂教学影响效果各不相同，其中小规模班级教学效果最佳
翻转课堂在不同班级规模的影响效果各不相同。具体而言，在小规模班级中翻转课堂有很强的积极影响，中等规模的班级次之，大规模班级最弱，且为负值，这说明班级的人数规模越大，翻转的积极效果越弱，甚至当人数超过一定限额之后会出现一定的消极影响。可以看出，相较于中等规模和大规模的班级教学，翻转课堂更适用于小规模班级教学，且效果更加显著。
4．实验周期对翻转课堂对学习效果的影响没有调节作用
翻转课堂在不同实验周期的数据显示，实验的周期越长，合并效应值越低，学习者的学习效果越低，但是翻转课堂在不同实验周期间的影响效果差别不大，组间效应值QBET＝0．579（P＞0．05），这说明，实验周期可能会影响翻转课堂对高职学生的学习效果，但是之间差异并不显著，因此，不能简单粗暴地直接规定翻转课堂的教学时长，而是应该结合课程内容和学生掌握知识的实际情况安排教学课时。
5．翻转课堂对程序性知识的学习效果存在显著的正向影响，但不同类型知识之间的学习效果并不存在显著差异
由表6可知，陈述性知识和程序性知识的学习成绩的合并效应值均为正值，但是程序性知识合并效应值检验Z＝2．798（P＜0．05），说明相比较于传统教学模式而言，翻转课堂在程序性知识的学习效果上存在显著的正向影响。从组间效应检验结果看，组间效应QBET＝1．858（P＞0．05），未达到显著水平，说明翻转课堂无论是在陈述性知识上，还是程序性知识上都有很好的应用前景，都有利于提升高职学生的学习效果。
（二）建议
1．认识到翻转课堂在高职院校中具有的巨大应用潜力
从元分析的数据结果上看，翻转课堂对高职学生学习效果具有中等偏低程度的正向作用，说明使用翻转课堂可以提升学生学习效果，这是因为翻转课堂极具灵活性，它允许学生按照自己的节奏学习，在增加学生学习兴趣的同时，让课堂时间被释放出来，进而开展更有利于学生发展的活动。同时，这也表明翻转课堂还有很大的开发空间和应用潜力。如果要充分利用翻转课堂的优势，就要在设计和开展翻转教学时考虑很多因素，比如学习者的学习特征、学科的性质、教师自身的条件以及技术的可及性等等。可见，运用翻转课堂远比传统的教学模式困难得多。然而，事实是，鉴于高职学生学习内容的特殊性——学习性质更偏向实践，翻转课堂不仅能够提升学生学习效果，而且能够帮助学生提升个人能力，并在课堂上创造更多实践机会。因此，即便翻转课堂面临很多潜在的挑战，比如教师如何在翻转课堂上保持趣味性、如何让学生在课前准备充分等等，但是仍然值得研究人员继续研究和解决，以便能更多地发掘翻转课堂的应用潜力。
2．依据不同的学科特征和知识类型选择不同的教学策略
尽管翻转课堂对高职学生学习效果具有中等程度的积极影响，但是在不同的学科领域其作用效果差别很大，因此，并非所有课程、所有知识点都适合翻转。在设计翻转时要依据不同学科特征和不同知识类型来选择不同的教学策略，适当地进行翻转。例如，在社会科学和人文科学领域，翻转课堂的效果很不明显，且与传统的教学方式相比不存在显著差异，这可能是因为文科性质的课程更多需要师生之间、同学之间的情感交流和思想碰撞，因此，采用传统的教学方式可能更有利于高职学生掌握文科知识。而在自然科学、应用科学领域的学科上，更适合采用翻转课堂教学，这可以考虑与高职院校推行的现代学徒制合理结合。不仅如此，不同类型的知识在设计翻转课堂时，也要采用不同的策略。比如对于理论性知识，可以在课前设计更多背景性的先行组织者类的知识，在课堂上进行更深的内化和讲解。对于实践类知识可以将操作性的知识全部安排在课前，课堂上则侧重进行更深层次的技巧的学习。总之，不能盲目地应用翻转课堂，应依据不同的学科特征选择不同教学策略，只有当翻转课堂教学与知识类型恰当融合，才能更好地发挥其优势。
3．合理安排与教学任务相匹配的课时周期和班级规模
翻转课堂的成效是过程性的，需要经过一段时间才能见到成效。从元分析数据显示，不同实验周期之间的翻转课堂对学生学习成绩的影响不存在显著差异。即便如此，在设计教学时，也不能简单随意地安排翻转课堂的课时周期，而是要考虑与教学任务相匹配的翻转课时。翻转时间太短或者过长都不益于学生掌握相应的教学内容。如果翻转的时间太短，学生可能还不能完全适应新的教学模式，翻转的效果自然就不理想；如果翻转时间太长，学生又容易感到学习目标不够明确，以致产生松懈。总之，只有当翻转课堂的课时周期与教学任务结合考虑时，翻转的效果才可能进一步加强。同时，研究还发现，班级规模的大小也对翻转课堂的影响效果显著，小规模班级（小于30人）的促进效果最好，人数越多，翻转课堂的积极影响越低。因此，本研究建议，在开展翻转课堂时，班级人数控制在30人以内最为适宜，最多不要超过60人。这可能是由于我国高职学生的整体生源质量相对较低，因此，只有当翻转课堂的应用聚焦于小班教学时，教师才可能有更多的时间和精力去关注到每个学生的学习情况，才能更有针对性地设计翻转课堂的教学内容，以达到最好的教学效果。
