基于SAMR的物理课程移动学习实证研究

王秋阁 张波

摘要  SAMR是教育与技术融合层级的新型理论模型。实验借助SPSS分析软件，对两个被试班级学生进行描述性数据分析，开展基于SAMR模型的物理课程移动学习实证研究。实验证明，SAMR模型下进行物理课程移动学习，在学习能力、学习活跃度、学习参与度、学习态度与责任四个维度上，高层级的技术融合手段对物理成绩与核心素养产生积极影响，对学生的培养有显著的促进作用。

关键词  SAMR模型；物理课程；移动学习

2020年6月在《职业院校数字校园规范》（教职成函2020〔3〕号）中教育部明确提出，教育应着力推进信息化，创设“处处能学、人人皆学、时时可学”的移动学习环境[1]。物理课程侧重理论与实践相结合。

一、SAMR模型与物理移动学习

1.SAMR模型

SAMR是博士鲁本·R·普恩泰德拉于2009年提出的一个阐述技术发展等级的模型。模型名称中的4个大写字母依次表示“替代”“增强”“修改”和“重新定义”四个层级[2]，旨在促进教师课程教材与新兴技术融合的理论框架，它将课程中不同的等級任务细化成各项技术，更好地帮助教师对教育技术进行认识，使用及反思（如图1）。

（1）替代（S）层级：“替代”属于早期阶段，技术刚刚引入课堂教学，其作用只是传统教学工具的替代品。技术与课堂的融合尚处于最低级阶段，技术的引入不会引起教学过程或效果的任何变化，学生学习效益的提升也可以忽略不计。

（2）增强（A）层级：该层级中信息技术在教学过程中的运用与替代层级水平基本相似，软件和技术工具仍然是传统教学手段的替代品，需要完成的任务在没有技术工具介入时也可以完成，但技术可以在实质上改进教学过程，让学生初步受益[3]。

（3）修改（M）层级：该层级技术能改变教学的目标与任务，给师生双方带来了很大的变化。技术能重新设计原来的教学目标，若不运用技术，师生是不可能完成目标的。这种对教学目标与评价的重新设计，提供了全新的教学手段，开创了全新的学习途径。

（4）重新定义（R）层级：它是SAMR模型的最高层级，与前三个层级相比，复杂性最高，艰巨性最高，但成果也最丰富。这一层级传统的教学目标与任务被技术整合而取代，教师运用技术创造新的学习任务，让师生体验深刻的教学变革。该层级中教师了解并运用技术，知道技术会给课堂带来的益处，然后为学生创造全新的身临其境的学习体验。

2.移动学习

移动学习借助互联网技术与移动设备，破解时间与空间上的制约，可以在任何地点、任何时间进行学习，且师生之间双向交流顺畅，满足了学习的交互性、智能性及灵活性。近年来，学界已经深刻认识到移动学习潜力巨大，并从不同维度开展相关研究。爱尔兰技术教育家基更发表《From-d-learning，to e-learning，to m-learning》一文，他认为移动设备可以多角度地呈现教学内容，增进师生之间的双向沟通。深圳大学叶成林教授认为，移动学习中学习系统的标准化是相关研究的关键问题[4]。总之，移动学习是一种不受时间、空间、环境限制，灵活、高效的学习范式，它适应新时代高职生灵活学习的需求，彰显教师主导，学生主体，创新了学习场景，满足了学习的交互性。

3.SAMR模型下的物理课程移动学习模式

依据SAMR模型中表征技术与教育融合层级的特点，研究者尝试在SAMR模型下，构建基于移动设备的物理课程移动学习模式。在移动学习模式的构建中，尝试立足物理课堂的课前、课中、课后“三个环节”，关注物理课堂实施的“六步”即：导入、思悟、合作、展示、点评、检测。从而实现物理课程知识、技能、育人“三个目标”。用SAMR模型去评估与反思物理课堂“三个环节”“六个步骤”“三个目标”的技术融合水平，且在物理课堂实施三个环节中均使用了技术融合层级的增强。特别是授课与检测环节，SAMR模型让物理移动学习符合建构主义、人本主义的理论特点，形成了互联网技术环境下实时、高效、灵活的移动学习新范式，打造线上线下混合式，师生交互性的移动学习模式（如图2）。

二、SAMR模型下物理课程移动学习实验

1.实验对象

实验以中德智能制造学院21级机电技术应用二年级两个平行班为研究对象，每班42名学生，共计84名学生。其中1班是对照班，仍按照传统学习模式进行教学；2班是实验班，用SAMR模型作指导在物理课程学习过程中选择合适的教学技术融合手段，借助移动设备实施教学。前期调查数据表明：研究对象100%拥有移动智能学习设备；96%的研究对象熟悉移动学习的相关操作；86%的学生愿意自主学习，在移动学习中发挥主体作用；但仍有24%的被试学生对移动学习缺乏信心，原因是自制力不足，担心移动设备容易分散学习注意力，影响学习效果。另外，在实验开始前对两个被试班级学生的学习能力、学习活跃度、学习互动参与度、学习态度与责任进行对比分析，数据表明对照班与实验班在实验开始前上述几个方面不存在明显差异，这为在SAMR模型下物理课程移动学习实验提供了可行性。但在实验过程中要特别关注学生的自制力，防止移动设备中的娱乐性新闻、游戏对移动学习的负面作用，保证实验数据科学、可靠。

2.实验方法与工具

为验证SAMR模型下物理课程移动学习的效果，实验运用核心素养量表通过调查问卷的形式，对比学期开始与结束时，学生在学习活跃度、学习态度、学习互动参与度及责任方面的发展信息。依据Likert量表设计调查问卷，从“非常不赞成”至“非常赞成”，共分五个等级。考查学生学习能力的检测运用物理学业水平测试的形式进行。考虑到物理课程的核心素养、目标及性质，学习能力的测试成绩分技能实训和理论笔试两部分，各占50%，最终成绩为两部分分数之和。运用中文版分析软件SPSS26.0对收集的数据进行分析比较。另外，研究者还将定期对学生进行访谈，收集他们在SAMR模型下物理课程移动学习的评价与建议。

3.实验方案设计

中德智能制造学院机电技术应用专业基础课程《物理》（电工电子类）教学每周3课时，学生实际学习时间共计17周。物理教学采用移动学习模式，以项目为主导，自主学习与合作探究的学习形式开展，以中德机电职场实际应用为主线，共分三大模块、五个类别、九个项目。研究者在2022年开展了移动学习实践研究，实验中确保对照班与实验班教师由同一教研室教学水平相当的教师进行授课，教材均为同一版本，教学进度持平，周课时量与评价体系也保持一致。小组合作依据学生自由组合与教师宏观调控相结合，力争做到“组间同质”“组内异质”，每小组六人，可将班级学生均分为七个小组。

为研究SAMR模型的技术融合层级对学生的学习过程与学习效率产生的作用，实验班采取多种措施，努力开展高阶层级的SAMR技术融合，在“智慧职教”“希沃白板”“超星学习通”等互联网线上学习平台之外，还接入“Word  game”“Voscreen”多种App，可以实现线上考勤、移动授课、录制胶囊、直播纠错、群聊讨论，还有资源库、课件库、课程中心、微视频等各种数字化移动学习资源，改变传统的教师带学为全方位的学习模式，不仅给学生提供了丰富的学习素材，同时也激发了学生对物理课程学习的积极性。如实训技能的知识构建路径为“线上观看教学视频——掌握实验原理、目的、步骤——虚拟仿真实验—群聊认证——对比播放、反思、总结”。将传统枯燥的黑板上画实验操作置于网络仿真实验室中，仿真实训技能操作全过程，激发学生手脑并用的趣味。在硬件方面，实验班配齐了VR穿戴移动学习智能新装备，通过仿真机电车间真实职业场景，加深了学生对未来职业场景的感知。在开展移动学习实验的学期开始与结束时，研究者对研究对象的学习能力、学习活跃度、学习互动参与度、学习态度与责任进行问卷调查和水平检测，收集数据信息并加以整理，为后续的实验提供技术支撑。

4.实验结果分析与评价

（1）对研究对象前期检测数据对比。实验开始前，研究者对研究对象的物理成绩与核心素养量表进行测试，收集整理出对照班与实验班在学习能力、学习活跃度、学习互动参与度、学习态度与责任层面的数据，物理成绩检测分为实训技能与理论笔试，侧重实训技能在职业生涯中的实践应用能力；调查问卷设计时，特别关注学生学科思维、合作探究、自我管理、乐学善学、劳动意识、学科态度与责任等物理核心素养。为了解两个被试教学班的现实状况是否存在显著差异，研究者依据收集的相关数据，采用中文版SPSS26.0完成了独立样本T检验，（见表1与表2）。

表1为研究对象的两个教学班在学习能力、学习活跃度、学习互动参与度、学习态度与责任层面的统计数据。数据显示，在学习能力层面，对照班成绩均值是79.7306，实验班成绩均值是78.0342；在学习活跃度层面，对照班学生均值是3.1607，实验班学生均值是3.0862；在学习互动参与度层面，对照班学生均值是2.6802，实验班学生均值是2.6712；在学习态度与责任层面，对照班学生的均值是0.1863，实验班学生的均值是0.01839，可见作为研究对象的两个教学班在四个维度上数据确实存在差异，但是否构成统计学意义上差异的显著性，尚需要对独立样本T进行检验。依据表2中方差方程Levene的检测，在四个维度上的显著性数据均是P>0.05，表明对独立样本T进行方差相等的检验，双侧显著性的数值依次是0.382、0.745、0.783和0.586，均是P>0.05，统计不存在显著性差异。可见，在开展SAMR模型下物理课程移动学习实证研究前，作为研究對象的两个班级，在物理成绩与核心素养两个层面均不存在显著差异性。

（2）研究对象移动学习后期检测数据对比。开展为期五个月的实验后，为深入研究实验班学生基于SAMR模型下物理课程移动学习的学习效果，特别是移动设备在实验班的广泛应用，变革层级中的高阶技术融合手段给学生移动学习带来的影响，研究者对研究对象的物理学业成绩和核心素养进行检测，整理后描述性数据见表3；同时，基于两个教学班的学习能力、学习活跃度、学习互动参与度、学习态度与责任四个维度，进行独立样本上的单因素方差分析，数据结果见表3。

由表3数据可知，被研究的两个班级在学习能力、学习活跃度、学习互动参与度、学习态度与责任四个维度上，学生得分的均值有差异现象存在。其中对照班学习能力实验后期检测均值是80.5832，实验班后期检测均值是87.3845，可见，两个班级学习能力存在一定的差异。定性分析其它三个维度，表3中数据显示情况与学习能力类似，但作为研究对象的两个班级是否构成统计学意义上差异的显著性，尚需要对独立样本T进行检测。表4方差方程Levene检测中的双侧显著性P值，均为P>0.05，表明是否存在显著差异，需进一步开展均值方程回归系数t的检测，检测结果显示，独立样本T在四个维度层面中双侧显著性P值依次是0.001，0.024，0.006和0.003，均是P<0.05，可见开展SAMR模型下移动学习实证研究，两个被试班级在物理成绩与核心素养共四个维度层面上测检数据存在显著性差异。实验证明，在SAMR模型下，在移动学习中，运用信息技术与移动学习高层级融合，能够有效提升学生的学习能力、学习思维、学习探究、学习态度与责任，勤于思考，善用技术等物理核心素养，有利于学生早日成长，实现人生理想。

三、对物理课程移动学习实验结果的评价与反思

实验结果表明，SAMR模型下物理课程移动学习的效果优于传统的学习模式，有利于创设学习情境，激发学习兴趣，提高学生物理成绩与核心素养，实践证明该学习模式有助于职业院校培育创新型技能人才。

1.技术融合手段有效提升物理成绩

从移动学习过程的视角看，SAMR模型由低到高的技术融合层级符合学生的求知规律。利用信息技术，学生能够直观体验到各种不同的物理现象，获取丰富的线上文库、相关数据、即时重大物理事件等优质的学习资源，同时利用超星学习通、智慧职教等线上平台开创师生交流互动。新的技术变革，在真实情境中锻炼能力。移动学习过程中，个别学生自我约束能力弱，容易被移动设备中的游戏功能吸引，在SAMR模型下研究者将游戏场景创设入学习情境之中，激发学生自主学习的激情，克服学生学习动机不强的弊端。因此，在未来的物理课程移动学习过程中，学生应科学制定学习计划，合理设计学习进度，动态监测学习成绩，通过不同层级技术手段的融合激发学生自主学习的热情，最终实现物理成绩的提高。

2.技术融合手段促进物理核心素养的提升

从移动学习目标的视角看，学习物理课程的目的是培养学生早日成为机电技术应用专业或机电岗位群的优秀技能人才，不仅要学习机电技术应用岗位有关的实训技能，更要培养物理课程核心素养。SAMR模型下不同层级的技术融合手段在移动设备中的应用，从技术的角度模拟真实的职业情境，让移动学习过程中乐趣、互动及团队精神，能更好地培养学生的沟通能力、思辨能力。同时，SAMR模型下物理课程移动学习过程中，教师主导，学生主体，移动设备辅助，形成自主探究学科知识，内化为核心素养的新型学习生态，有助于物理核心素养的提升。

3.技术整合手段在变革层级上影响物理学习

SAMR模型把技术与物理课程整合成一个完整的框架，技术整合手段早已在变革层级上影响着物理课程的学习。这就意味着，学生可以利用技术手段完成物理课程学习的变革。通过技术整合，学生即可以直观感受声色结合、内容丰富、形象生动的各种物理现象，查找实验数据、图表、在线文库、前沿即时重要物理事件等优质国际尖端信息，又能够运用线上学习程序等技术手段在移动学习过程中与他人互动上创造新的变革。

5G网络在技术融合中的广泛应用，高清晰度的线上视频成为学生移动学习的新宠，为物理课程学习打开了一扇新窗口，微课等新技术由此产生。通过将微课技术置于移动设备后发现，基于线上的微课视频能够有效提升学生的物理学业水平，而且作为一种新的技术融合手段，可以改善GIS与其他物理学习技能。[5]近年来，虚拟（VR）与现实（AR）技术也实现突飞猛进的发展。布查特认为，依托技术融合手段能够在多个技术融合层级彰显学生在学习中的主体地位，提升学习效率，包括移动学习、创建3D模型、教育游戏、增强课本。[6]另外，技术融合手段还可以改变传动物理学习方法，出现了移动学习新范式。

同时，技术融合手段也在悄然改变着学生学习模式架构，移动学习能力逐渐变成新时期学生自主学习的必备技能。如互联网技术与课程融合能力，数字化运用与评价能力，以及促进学生数字化发展的自主探究能力等将成为移动学习的核心能力[7]。

4.技术融合手段在物理课程移动学习中的应用再思考

从移动学习反思的视角看，物理课程中移动设备在学习中的应用日益广泛，技术融合手段逐步推进与完善，学习与技术融合层级在SAMR模型下并不是死板单一的学习模式，仍需要克服许多问题，如游戏娱乐功能对学生的干扰，线上学习内容的选择，线上师生互动交流，教师对学生移动学习的实时监督等，对学生应用信息技术的能力提出更高的要求。学生的主阵地已不是传统的课堂，学生的主阵地已变成移动设备，随着学生对移动设备应用能力的提高，他们在教师的主导下，投入更多的自主学习时间，发挥学习中的主体功能，用好、用活各种移动设备，不被移动设备所役，只有如此，才可以早日实现信息技术条件下的物理课程教与学。

四、结语

实验是基于SAMR模型下开展物理课程移动学习实证研究，从技术与学习在SAMR模型中的融合程度来检测移动学习过程，注重信息技术给学生移动学习带来的实际效果而非外在表现形式。运用移动设备在SAMR模型下，进行移动学习能够改变传统物理课程学习模式，把新技术与物理课程有效衔接，搭建了不受时间、地域及空间限制的移动学习新模式，这也是疫情常态背景下，停课不停学，激发学生学习积极性，提高物理学习效率的有效途径。基于SAMR模型下物理课程移动学习实践活动，丰富了学生移动学习的情感体验，有利于学生在数字化新时期应用新技术进行物理学习，提升物理成绩。当然，由于实验条件的限制及实验本身存在的局限性，研究对象选择面较窄，样本的选取单一，技术融合变量在实践中操作存在较大难度等。计划在以后实验认证研究中，制定更加科学的实验方案，完善实验流程设计，多角度深入探究基于SAMR模的物理课程移动学习的特点。

参考文献

[1] 教育部关于发布《职业院校数字校园规范》的通知[EB/QL].（2020-07-02）[2021-12-25].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A07/zcs_zhgg/202007/t20200702_469886.html.

[2] 顾博.探索中国优秀传统文化与大学生思想政治教育的融合[M].北京：九州出版社，2018.

[3] 张鹏韬，Lynn Moorman.SAMR模型与G-TPCK框架对当前地理教育技术应用的启示[J].地理教学，2018（21）：4-10.

[4] 宋楠楠.莫让技术替代教学[J].湖北教育（教育教学），2016（02）：76-77.

[5] Rudow J，Sounny-Slitine M A. The Use of WebBased Video for Instruction of GIS and Other Digital Geographic Methods[J]. Journal of Geography，2015，114（04）：168-175.

[6] Butchart B.Augmented Reality for Smartphones[R].UKOLN，University of Bath，2011.

[7] 余勝全，王阿习.“互联网+教育”的变革路径[J].中国电化教育，2016（10）：1-9.