高校全线上教学交互提升研究——以“农业气象学”课程为例

江 敏, 吴仁烨, 吴锦程

(1.福建农林大学 农学院，福建 福州 350002; 2.福建农林大学 国际学院，福建 福州 350002)

受新冠疫情影响，随时切换的全线上教学方式已经成为当前高校教学的常态[1].22个在线课程平台(如MOOC等)免费开放的2.4万余门在线课程[1]，为各类课程的教学积累了丰富的资源；微课、同步或异步SPOC教学、翻转课堂等的推广和普及，为在线教学提供了多种教学方式；慕课堂、雨课堂、学习通、腾讯会议等各具优势的社交媒体和互动平台，为教师开展网上直播和教学互动提供了多样化的教学工具和平台选择.相较于实体课堂，大规模线上教学的效率问题成为大众关注的热点.

全线上教学活动最让师生感到困惑和难以把控的是如何突破空间距离进行交流和互动，以达到与实体课堂等价的交互效果.对此，已有一些研究成果，如：使用移动技术和智慧教室进行课程增强交互理念和设计[2-3]，利用各种教学平台和工具开展教学活动[4-5].其中，教学过程中的交互设计成为必不可少的关键因素.本文以福建农林大学2020年新冠疫情期间开展全线上教学的“农业气象学”课程为例，对如何使用网络资源和移动技术进行教学交互设计进行实证研究和分析，以期为提升全线上教学效果提供借鉴和参考.

1 交互在全线上教学中的作用

交互，即交流互动.通过某个具有交互功能的互联网平台，可以让用户与用户之间或用户与平台之间相互交流与互动，从而碰撞出更多的创意、思想和需求等.在教育学领域，Heath等[6]将交互定义为人与人之间的相互关系以及彼此间的交流行为.交互行为包括交互者对内容的表达和反馈，是一种双向沟通的过程.

交互方式在教学中的充分使用，即教学交互，可以使得教学开展过程中交互双方充分表达并及时反馈，是保证学习目标和教学目标得以实现的重要途径.Moore的交互距离理论将学习交互定义为学习中3个主体之间的交互行为，包括了学习者、教师和学习内容3方的活动[7].由于教师和学生对各种平台和移动工具的熟悉程度必然会影响教学效率和效果，教师/学生和信息技术之间的交互过程，能够间接影响到其他3类交互的开展效率.有研究发现，教学过程和教学媒介对于促进学习者的学习和满意度同等重要[8].因此，教学交互还应该包括教师/学生和信息技术之间的交互过程.本研究提及的教学交互包括了前述的4种形式.

2 研究案例与方法

2.1 研究案例概述

以福建农林大学2020年春季首批开展的全线上网络教学课程“农业气象学”作为研究案例.该课程学时安排为理论教学31课时，实验教学9课时.选择其中同一教师教授的3个农科类专业187人作为研究教学交互情况的样本，包括1个创新班级(学习基础较强)和3个普通班级，研究样本均为全日制本科学生.学习者的基本情况和线上学习条件数据(表1)由回收的184份有效学生问卷统计所得.

表1 学习者全线上学习的条件Tab.1 Number of learners with different online learning conditions

2.2 教学平台和教学数据收集

案例课程采用的网络教学平台包括两种.主体部分是爱课程平台支持下的异步SPOC课程，源课程“农业气象学”为已获得国家级一流本科课程认定的自建在线开放课程，包括8个单元内容，分8次发布，每周发布2次.每个单元包括5～7个视频，每个视频时长为10～15 min.各单元均设置单元测验和作业，单元测验由客观题构成，作业为主观题.学生完成作业后需进行作业互评和自评，方可获得作业部分的全部成绩.全部学习内容完成后，需要完成时限为1.5 h的线上期末考试.学生在此平台的所有学习情况，包括观看视频时间、完成作业和测验的进度与成绩、参加互动讨论的发帖数等，均可通过爱课程平台提供的慕课堂工具收集汇总.最终根据教师对线上成绩的设置比例得到课程的综合成绩.通过该平台的数据分析，可以得到较完整的学习者和学习者、学习者和学习内容之间的交互过程.

另一个辅助平台是学堂在线研发的雨课堂教学工具和直播平台，该工具主要用于教师的直播教学和师生交互.雨课堂4.2以上版本提供了直播、直播回放、扫码签到、发送弹幕、投票、随机点名等实时交互手段，同时可对学生发送的弹幕和投票进行词云汇集并投屏，即时汇集学生上课过程中所关心的焦点问题，方便教师及时反馈.授课中亦可通过平台发送随堂测试题，检验学生对所学知识点的掌握程度，教师据此可以随时调整教学进度.在课程教学过程中，教师共进行了7次直播、1次录屏推送，平均每个单元直播1次，主要是针对课程的重点难点内容补充讲解和纠错答疑.

以上两种主要的教学平台，均能完整保存教师的教学内容和学生的学习过程数据.

2.3 调查问卷的设计和分析

在课程结束后借助雨课堂的投票功能设计并发放了学生问卷，发放问卷187份，回收有效问卷184份，有效问卷回收率98.4%.

问卷内容包括与4种交互形式相关联的35个问题，包含了4个维度：学情(6个问题)，学习者和学习内容之间的交互(13个问题)，学习者和教师之间的交互(7个问题)，学习者和信息技术之间的交互(9个问题).

3 全线上教学交互分析

3.1 全线上教学交互设计与过程

本次全线上教学主体学习部分分为4个模块：基于爱课程平台的SPOC课程学习，也是学生与学习内容之间的交互；学生通过与教师以及同学之间的交互，完成知识的内化；直播课中，教师通过与学生之间的交互帮助学生巩固知识并深度学习；课后师生之间的继续交互，完成反思后调整策略进入下一个单元的学习.整个教学过程，都贯穿了教师/学生与信息技术之间的交互.具体流程见图1.

图1 研究案例全线上教学流程图Fig.1 Flow chart under online teaching way of research cases

3.2 全线上教学中4种教学交互过程分析

3.2.1 学习者与学习内容之间的交互分析从学生采用移动设备进行个性化自主学习的情况(表2)可以看出，SPOC平台上各单元人均观看视频的时长远远超过了视频本身的时长(最小比值为5.9).说明学生与学习内容的交互中，通过反复观看教师的教学视频自主学习记录笔记的方式，可以无限制延长交互时间，满足了传统课堂无法实现的个性化学习需求.不同单元的学习内容交互时间也各不相同，较为抽象的内容“辐射”部分，学生学习时长达视频本身的9倍之多，作业成绩也较低；平均成绩最好的是“气压和风”部分，与此部分视频的主讲教师授课经验和讲解效果较好有关.两种不同类型的班级比较，成绩并无显著性差异，说明在全线上教学实施中，学生的学习效果和个体的学习速度、基础能力并无直接关系，普通班学生亦可通过加大交互频率实现和创新班等价的学习效果.平均来看，创新班学生的主动学习习惯略强于普通班(表3)，用于自主学习和主动思考查阅文献的时间均较长，习惯于通过直接与学习内容交互的方式实现知识内化，且全线上学习体验也明显优于普通班学生.

表2 全线上教学中不同课程专题的交互情况Tab.2 Interaction of differentcourse topics in online teaching

表3 全线上教学过程中学习者和学习内容交互人数比例Tab.3 Percentage of different interaction modes in learners interacting with learning content in the whole online teaching process %

3.2.2 学习者与教师之间的交互分析这种交互可通过线上直播课和讨论答疑部分的数据体现.不同单元的学习内容难度不同，师生交互频次也不同.表2显示，较难理解的“辐射”部分，学生答疑频次亦最大，通过弹幕和投稿方式交互的次数也最多.“气候与中国气候”部分是整门课程的综合，需要学生对之前内容内化掌握后进阶完成，也是整个课程深化学习的效果检验，因而表现出师生交互的又一个次高峰.

从交互方式的选择可以看出，更多学生倾向于选择熟悉的QQ学习群直接和教师交流.尽管教师在SPOC平台也会及时解决各类问题，但是平台交互可能会受限于交互技术和移动设备的类型.调查问卷中大部分学生反映在学习群的交互可以忽略与教师的空间距离，获得更好的交互体验.学习群答疑方式的选择中，有约20%的学生偏好一对一的交互方式，这部分学生因为性格或者基础能力等原因，在真实面对教师时可能无法大胆提问，网络方式反而消除了他们的胆怯和交互障碍.直播课的交互方式中，无论是直播课开展的频率还是时长，大部分学生的反馈较好，且创新班和普通班体验无显著差异.可见，学生通过直播课前的平台学习达到同等理解程度后，直播课的内容选择和频次不再受限于学生掌握知识的能力和速度.对于此种交互方式的效果，仅一半学生认为可以等价于实体课堂.表4中对答疑方式的选择也表现出近75%学生依旧喜欢传统的面对面方式答疑，说明全线上答疑依旧是大部分学生不得已的选择.同时，在直播课的内容选择上，大部分学生的偏好是教师的作业讲解，说明通过观看和倾听教师的视频直播解决作业中的难点，比起和教师之间的文字交互，学生能够获得更接近于实体课堂面对教师的体验.

表4 全在线教学过程中学习者和教师交互方式人数比例Tab.4 Percentage of different interaction modes in learners interacting with teacher in the whole online teaching process %

3.2.3 学习者与学习者之间的交互分析在学习者与学习者的交互中，学生表现都积极主动(表2).根据Dale的学习金字塔理论[9]，以教师为中心的传统教学方式经常会导致学习者的被动学习，其主要原因是学生缺乏学习互动.因此，学生交互可以实现师生交互无法实现的教学效果.但需注意的是，学生之间交互讨论的方向和主题仍需教师参与和引导，方可获得较好效果.例如，综合学习后，教师在平台发布讨论主贴“新型冠状病毒在中国的出现以及传播，与气候变化有关系吗？”此贴激发了学生的讨论热情，讨论数达到了学期最高值，其中不乏激烈的辩论，实现了知识内化后由低阶向高阶的输出.学习者之间交互的另一种形式是作业互评，学生可从更正同学的错误中发现自己的疏漏，并且在反复演练中强化重点和难点知识的记忆.

3.2.4 学习者与信息技术之间的交互分析学习者学习时的网络信号状况、移动设备流量、在线学习工具条件及操作技术等(表1)都会影响学习过程.41.7%的学生学习时网络信号时常不稳，38.0%的学生手机流量超限付费，这些都是学生网络学习过程中的障碍.问卷调查中，对网络教学不满意之处，有54.0%的学生选择“网络拥堵、平台卡顿”，76.0%的学生选择“在线学习容易分心走神,学习效果不佳”，说明网络条件和学生对网络学习的习惯程度都会对交互效果产生较大影响.

4 讨论

4.1 学习者和学习内容的交互，是完成学习任务的重要基础

美国教育心理学家加涅认为，学习任何一种新的知识技能，都是以已经习得的、从属于他们的知识技能为基础的[10]，所以教学设计中，必须遵循教学内容由简单到复杂、学习水平由低级到高级的顺序进行.同时，需要根据学生观看视频的数据，有针对性地加强部分教学内容的解析和答疑.

4.2 学习者与教师的交互，是提升教学质量的关键

加涅学习理论特别强调教师的指导作用，人们也由此把加涅的模式称为指导教学的模式，即教师如何影响和促进学习过程[10].在全线上教学过程中，教师借助网络进行引导必须及时到位，通过及时的纠错和学情反馈，不断调整教学策略，引导学生通过初级的信号学习、刺激-反应学习、连锁学习、言语连结学习、辨别学习、概念学习、规则或原理学习，最后跨越到解决问题的学习(图1).无论是线上答疑还是直播讲解，任何一种形式的交互都应该帮助学生完成知识的内化和提升.设计好讨论主题的深度，尽量根据不同学生的内在特点和外在环境进行个性化交互设计，帮助学生克服胆怯和畏难情绪，解决学生与信息技术交互中的障碍，尽可能使学生获得实体课堂中有教师陪伴的等价体验，最终不仅可以帮助学生全面掌握知识技能，还能获得情感认同.

4.3 学习者和学习者之间的交互，是学习目标达成的催化剂

现代教育的目标表现出更重视学习者的能力培养特点，这些能力包括了信息处理能力、自我学习能力、沟通协作能力和有效表达能力[11-12].培养学生养成合作的习惯，参与合作的过程，享受合作的成果，可以实现学习者之间交互的良性循环，是提高学习效率的有效手段，也是现代社会高速发展下对人才的高阶需求.

4.4 学习者和信息技术交互能力的提升，是完成教学任务的重要保障

教师应该帮助学生全面而及时地掌握教学所需的相关信息技术，包括各种平台的使用方法.开课前，应该对不同平台的授课进行多次调试，保证授课时学生均能熟练利用教学平台和智慧教学工具进行学习.在学生因网络不畅等原因无法正常上课时，教师应该进行录课等备案工作，将录制的学习资料发送给学生离线学习，尽量保证所有学生不掉队.

类似新冠疫情这样的重大突发公共卫生事件，虽然是人类百年一遇的灾难，但对高校开展全线上教学活动的技术、设备、师生教学交互水平是一个全面的检阅和提升.我们有理由相信，即使未来新冠疫情结束，但是随着信息和网络技术的高速发展，全线上教学的优势，如学生可以反复回看方便复习、通过远程直播可以容纳更多学习者的参与等，也会使得全线上教学在特定内容和特定时段成为许多教师的优先选择.未来全线上教学将会成为高校教学工作的常态，其中教学交互水平的提升则是做好这项工作的关键.