主动学习空间对学生学习成效影响的元分析

周 萍 江丰光

（1.南京师范大学 教育科学学院，南京 210023； 2.上海交通大学 教育学院，上海 200030）

一、问题提出

主动学习空间是指与传统教室相对的，经过精心设计，旨在促进学生主动学习、提高学生学习成效的正式学习空间。21 世纪初，国际上开始关注主动学习空间，希望通过新型学习环境促进学习活动的开展，完成以教师为中心的教学向以学生为中心的学习转变，自此主动学习空间进入人们的视野。我国多以“智慧环境”“智慧教室”等术语来表述这种技术支持的主动学习空间。主动学习空间能否真正促进学生的学习成效，是主动学习空间的设计者、建设者、使用者关注的问题。

为此，研究者聚焦主动学习空间的应用效果开展了实践研究，研究结果却并不一致，可以大致分为3种：第一种认为，主动学习空间对学生学习成效有积极影响。例如，韦斯·伊姆斯（Wes Imms）等人[1]研究发现，主动学习空间中的学生数学平均成绩高于传统学习空间（为与主动学习空间相对应，本文统一用“传统学习空间”代替“传统教室、传统课堂”等表述）的学生；苏珊·米勒·科克兰（Susan Miller Cochran）等人[2]在大学一年级写作教学中发现，学生对主动学习空间的满意度高于传统学习空间。第二种认为，与传统学习空间相比，主动学习空间对学生的学习成效没有显著影响。如保罗·巴彻勒（Paul Baepler）等人[3]发现，两种学习空间中学生的化学考试成绩没有明显区别。第三种认为，在主动学习空间中实施教学，学生的学习成效不及在传统学习空间。例如，不同时期的研究显示，主动学习空间中学生的美国大学入学考试平均成绩明显低于传统学习空间[4]；莫妮卡·门迪尼人（Monica Mendini）等人[5]发现，学习营销课程时，主动学习空间中学生的满意度略低于传统学习空间。据此，本研究采用元分析方法对国内外有关主动学习空间对学生学习成效影响的相关文献进行系统量化分析，旨在回答以下问题：（1）主动学习空间对学生的认知、情感和技能学习成效是否有影响？影响如何？（2）主动学习空间对学生学习成效的影响受哪些变量的调节？

二、研究设计

（一）文献检索

本研究在Web of Science（简称“WoS”）等国外权威数据库中以“active learning space” （主动学习空间）、“space for active learning” （主动学习空间）、“smart classroom” （智能教室）和“technology-enhanced classroom”（技术强化的教室）为主题进行检索，在中国知网（CNKI）以“主动学习空间”“智慧教室”和“未来学习空间”进行检索。

（二）文献纳入

根据研究目的，同时参考元分析相关研究，制定纳入标准为：（1）发表于2000—2022 年间的具有同行评审的期刊文献；（2）研究主题必须与主动学习空间有关，且需报告学习成效；（3）文献中采用的研究方法是相对严谨的设计（如准实验研究、真实实验等）；（4）应报告能计算出单个研究效应值的统计量，如样本量、均值、标准差、或t值、p值等。根据纳入标准，最终有29 篇文献符合要求，并被纳入分析。

纳入阶段，由两位研究者独立进行。经计算，Cohen’s kappa 一致性系数为0.852，一致性程度较高，文献纳入和筛选过程符合规范[6]。

（三）文献编码

本研究将是否使用主动学习空间进行教学作为自变量，将学生的学习成效作为因变量，根据对已有文献的整理和研究，将学习成效分为认知、情感和技能3个维度。调节变量的维度，建构参考相关文献中采用的框架[7]，分为3 个方面、8 个类别，分别对教学科目、实验学段、样本量、实验类型、教师等效性、教/学方式、媒介工具、干预时长等调节变量进行编码。

三、研究结果

以CMA 3.3（Comprehensive Meta Analysis 3.3）软件作为分析工具，效应值计算采用标准化均值（Standardized Mean Difference，简称SMD）表示。

（一）发表偏倚检验

发表偏倚的检验是为了保证研究结果的可靠性。根据漏斗图（见图1）可以明显看出，效应值散落不均匀，右边偏多，说明存在一定的发表偏倚。为了补救，采用剪补法进行合并效应值的修正，发现还是存在一定的发表偏倚。而根据失安全系数法（Fail-safeN），若失安全系数远大于“5k+10”（k为效应值样本个数），则可以忽略缺失文献对本研究造成的影响。本研究中，k＝80，N＝9 831，据此判断研究结果有效。

图1 漏斗图

（二）异质性检验

异质性检验是检验各研究结果之间的显著水平及效应值大小是否存在显著差异。首先，根据本研究计算出的森林图，可信区间具有较少的重叠部分，故初步判断具有一定的异质性。其次，衡量各个研究之间的异质性程度。本研究中，I2＝96%，表明各研究之间存在高异质性。异质性可能源于各研究中的研究设计、追踪研究时间长度、研究质量等因素存在差异，因此本研究采用随机效应模型进行效应值的合并。

（三）效应值检验

雅各布·科恩（Jacob Cohen）[8]认为，当合并效应值SMD在0 ～0.2、0.2 ～0.5、0.5 ～0.8、0.8 ～1.0区间时，分别对应较小程度、中等程度、中等偏上、较强程度的影响。本研究计算整合效应值SMD＝0.380（p＝0.000），说明主动学习空间对学生学习成效具有中等程度的正向影响，且达到统计上的显著水平，具有统计意义。即相较于传统学习空间，在主动学习空间中进行教学活动能提高学生的学习成效。

进一步研究表明，主动学习空间对认知、情感、技能3 个维度学习成效的影响差异显著（见表1），组间效应值p＝0.000。具体来说：（1）在认知维度，主动学习空间对学业成就的效应值SMD＝0.151，表示具有较小程度的正向影响。（2）在情感维度，主动学习空间对学习成效的整合效应值SMD＝0.523（p＝0.000），表示具有中等偏上程度的正向影响。具体影响情况为：对学习态度的影响最显著（SMD＝0.933，p＜0.05），依次大于对自我效能（SMD＝0.677，p＝0.000）、学习兴趣（SMD＝0.656，p＝0.000）、学习满意度（SMD＝0.374，p＝0.000）和学习参与（SMD＝0.313，p＜0.05）的影响。（3）在技能维度，主动学习空间对学习成效的整合效应值SMD＝0.307（p＜0.05），说明具有中等程度的正向影响。具体影响情况为：对问题解决能力（SMD＝0.587，p＜0.05）的影响依次高于合作交流能力（SMD＝0.355，p＝0.207）和自主学习能力（SMD＝-0.060，p＝0.795），且对自主学习能力具有较小程度的负向影响。

（四）调节变量检验

1. 教学科目的调节效应

伴随主动学习空间的发展，人们将其应用于越来越多的学科教学。不同类型教学科目的调节作用SMD＝0.184（p＝0.000）（见下页表2），说明教学科目的调节作用较小。组间效应值p＝0.025 ＜0.05，说明主动学习空间的作用效果在不同教学科目中具有显著差异。虽然主动学习空间对各个学科都具有适用性，但明显在医学课程中实施主动学习空间教学对学生的学习成效具有较大的积极影响（SMD＝2.062，p＝0.015），远高于STEM 学科（SMD＝0.333，p＝0.000）和社会学科（SMD＝0.279，p＝0.065）。

表2 调节变量对主动学习空间中学生学习成效影响的差异

2. 实验学段的调节效应

研究关注的学段主要包括小学、中学、大学，不同学段对学习成效的调节作用SMD＝0.419（p＝0.000）（见下页表2），呈现中等大小。组间效应值p＝0.085，说明主动学习空间的作用效果在不同学段间没有显著差异，实验学段不是主要的调节变量。主动学习空间应用于小学（SMD＝0.654，p＝0.000）对学习成效有偏中上程度的积极影响，高于大学（SMD＝0.354，p＝0.000）和中学（SMD＝0.268，p＝0.065）。实验学段的影响并没有随学段的升高而线性增加或减少，而是有起伏的过程，对中学的作用效果最弱，具体原因还需进一步深究。

3. 样本量的调节效应

样本量分为小于60、60 ～100、大于100 3 种规模，不同样本量对学习成效影响的调节作用SMD＝0.411（p＝0.000）（见表2），呈现中等大小。样本量组间效应值p＝0.452，说明主动学习空间的作用效果在不同的样本量之间没有显著差异，样本量不是本研究中主要的调节变量。小于60 的样本量效应值最高（SMD＝0.485，p＝0.000），大于100 的样本量次之（SMD＝0.373，p＝0.001），而样本量在60 ～100 之间的效应值最低（SMD＝0.273，p＝0.072）。由此可见，在主动学习空间中开展小样本规模的教学效果更为显著。

4. 实验类型的调节效应

实验分为准实验和随机分配真实验两种类型，不同实验类型的调节作用SMD＝0.377（p＝0.000）（见表2），呈现中等程度。组间效应值p＝0.636，说明其作用效果在实验类型之间不存在显著差异，实验类型不是主要的调节变量。随机分配真实验设计（SMD＝0.490，p＝0.048）对主动学习空间中的学生学习成效达到偏中上程度的积极影响，优于准实验研究（SMD＝0.367，p＝0.000），说明真实验更能准确影响学生学习成效。

5. 教师等效性的调节效应

教师等效性是指实验组和对照组采用同一位与非同一位教师两种方式。教师等效性的调节作用SMD＝0.392（p＝0.000）（见表2），呈现中等程度。教师等效性组间效应值p＝0.396，表示不存在显著的差异，教师等效性不是主要的调节变量。同一位教师教学（SMD＝0.407，p＝0.000）对主动学习空间中的学生学习成效具有中等程度的积极影响，优于非同一位教师（SMD＝0.172，p＝0.521）。

6. 教/学方式的调节效应

教/学方式涉及个性化学习、协作学习和教师讲授3种类型，不同教/学方式的调节作用SMD＝0.377（p＝0.000）（见表2），呈现中等程度。组间效应值p＝0.844，表明主动学习空间的作用效果在教/学方式之间不存在显著差异，教/学方式不是主要的调节变量。协作学习（SMD＝0.402，p＝0.000）的作用效果优于个性化学习（SMD＝0.307，p＝0.313），二者都优于教师讲授（SMD＝0.297，p＝0.094）。

7. 媒介工具的调节效应

媒介工具分为基础信息通信技术（Information and Communication Technology，简称ICT）和高级软件两类，不同类型媒介工具的调节作用SMD＝0.428（p＝0.000）（见表2），呈现中等程度。媒介工具组间效应值p＝0.013 ＜0.05，说明不同类型的媒介工具之间存在显著差异。高级学习软件（SMD＝0.642，p＝0.000）对学生学习成效产生中等或偏中上程度的积极影响，作用效果优于基础ICT（SMD＝0.304，p＝0.000）。

8. 干预时长的调节效应

干预时长分为小于一周、一周至一个月、一个月至一学期，不同干预时长的调节作用SMD＝0.344（p＝0.000）（见表2），呈现中等程度。干预时长的组间效应值p＝0.000，说明在不同的干预时长之间存在显著差异。一周至一个月（SMD＝1.254，p＝0.000）的干预时长对主动学习空间中的学生学习成效达到较高程度的积极影响，优于小于一周（SMD＝0.638，p＝0.000）及一个月至一学期（SMD＝0.109，p＝0.205）的干预时长。根据数据，伴随干预时长的延长，主动学习空间对学生学习成效的促进效果越来越明显，但若干预时长过长，学习成效反而不理想。

四、结论与讨论

根据元分析结果，得出以下结论：

第一，主动学习空间能提升学生整体的学习成效，但对学习成效各维度的影响程度不同。主动学习空间相较于传统学习空间具有物理空间和心理建设上的优越性，如灵活的座椅布局、积极主动的学习氛围、方便快捷的移动设备都有助于学生产生良好的学习体验[9]。在主动学习空间，学生有更多的机会开展探究，更易产生情感共鸣和学习行为，所以对情感和技能维度的学习成效影响较大；学生探究所获效果更好，但往往效率不高，所以短时间内，主动学习空间对认知维度学习成效的影响相对较小。总体而言，学生对课堂参与感、满意度、合作等情感和技能维度的学习成效短时间内感受更直接，对于知识的学习可能需要长期才能凸显效果。

第二，主动学习空间对学生学习成效的促进作用受教学科目、媒介工具和干预时长等调节变量的影响。在教学科目中，对医学学科影响最显著。医学学科的影响结果可能源于纳入样本量不足，结果缺乏普遍性，也可能与学科特点有关。在主动学习空间中开展动手实操提升学生的临床实践能力，灵活主动的学习空间更有助于学生对技能的掌握。在媒介工具方面，使用高级软件的效果明显优于ICT 的效果，原因可能是高级软件的设计和使用更有利于在主动学习空间中开展教学活动，更方便人机交互，所以效果更为理想。在干预时长方面，开展一周到一个月的实验研究效果最佳，一个月到一学期的效果较不明显，原因可能是适度时间的教学尝试能让学生保持学习兴趣，时间较短学生没有体验感，时间太长容易产生疲惫感。

第三，实验学段、样本量、实验类型、教师等效性及教/学方式等对主动学习空间中学生学习成效的调节作用不显著。从实验学段看，小学的效果最显著。小学阶段的学生思维能力发展处于具体运算阶段，还在不断的成熟中，生动活泼、开放自由的学习环境更容易使他们产生兴趣。从样本量看，在主动学习空间中开展小样本规模的教学效果更为显著。究其原因，主要在于主动学习空间中以适合小组讨论和学生灵活运动的布局最佳，小样本规模的课堂，学生自由度相对较高，学习效果更好。从实验类型看，随机分配真实验的效果优于准实验研究，说明真实验更能准确影响学生学习成效。从教师等效性看，由同一位老师进行教授的效果更佳，其原因在于，同一位老师的教学方式或风格较统一，避免了对学生认知产生其他干扰因素。从教/学方式看，协作学习和个性化学习的方式效果更佳，由此推断以学为主的学习成效优于以教为主的讲授教学，学生协作学习效果优于学生独立学习。由此可见，尽管这些调节变量对主动学习空间中学生学习成效的影响不显著，但其中存在的差异仍值得进一步探究，且研究结果可以为后续主动学习空间活动的设计与开展提供借鉴和参考。

五、建议与展望

随着教育信息化的不断发展，主动学习空间的应用越来越普及，为了更好地发挥其价值，根据研究结论，对主动学习空间的教学应用提出以下建议。

第一，关注认知维度学习成效的提升。元分析结果表明，主动学习空间对认知学习成效的影响偏低。在本研究中，认知学习成效主要指向学生的学习成绩，说明对学习成绩影响偏低。尽管我们追求教育要培养和提升学生的综合素质能力，但学生的学习成绩依然是检验教育目标是否达成的指标之一。因此，在主动学习空间中实施教学需要注意哪些因素可能会影响学习成绩的提升。可以通过课堂观察、过程性评价及阶段性测试等方式，同时配合访谈，及时了解学生的学习情况，对影响因素做出合理的分析，进而针对性地开展教学设计，通过追踪式研究或多轮迭代研究等方法，确认主动学习空间对学习成绩的影响效果。

第二，关注社会科学学科教学。学习科目是影响主动学习空间学习成效的主要因素，其中社会学科学习成效相对较低，可能与学科特点有关。因此，建议未来研究可以根据社会科学学科特征，选择合适的技术，建设符合社会科学学科规律的主动学习空间，充分利用主动学习空间的优势，提高学生各方面的学习成效。

第三，考虑教学活动设计与学生学习方式的适配性。从教/学方式看，以学为主的学习成效优于以教为主的讲授教学。因此，主动学习空间中的教学活动设计需要考虑是否与学生的学习方式相适配，是否凸显“以学为主”，如开展基于问题/项目的学习设计，为学生提供创造和分享的机会，鼓励学生创新。此外，还需考虑是否能促进学生的协作学习，如开展头脑风暴和研讨活动，鼓励学生合作进行探索和创造等。

第四，配合使用传统学习空间与主动学习空间，综合提高学习成效。原因如下：其一，本研究表明，在主动学习空间中干预时长超过一个月，学生的学习成效反而不理想；其二，教学科目是主要的调节变量，说明主动学习空间可能具有学科的适用性问题；其三，有研究表明，主动学习空间对学生的学习成效有反向作用。综合上述因素，需要辩证地认识主动学习空间、传统学习空间的优势及不足，根据教学科目的特点及实际需要做出合理选择，充分发挥两种学习空间的优势，共同促进学生的学习成效。

值得注意的是，主动学习空间的使用者是教师，因此，教师在智慧的、主动的学习环境下具备信息化教学胜任力显得尤为重要。教师至少需要关注两个方面：其一，理论认识层面。教师需要认识到主动学习空间的优势及可能的不足，才可能据此展开针对性的教学活动设计。因此，培训时需要为教师提供相应的理论指导，如教学法-空间-技术理论。该理论强调教学法、空间和技术三个元素之间的相互联系，教学法指导技术和空间的配合，学习空间中技术的加持促进了教学法，而技术又促进教学法的实践、扩大学习空间的范畴[10]。教师理解该理论，便可以在其指导下，在主动学习空间中合理应用技术促进教学，凸显主动学习空间的特点，促进主动学习空间的有效利用。其二，实践操作层面。操作层面既包括教学设计的实施，也包括相关技术的应用。教学设计的实施可以通过案例分析、教学模拟、课堂观察等方式，引导教师理解教学实施中需要注意的问题。技术应用主要涉及学习空间中技术及教学软件的使用。本研究的研究结论表明，媒介工具是影响主动学习空间学习成效的重要因素。高级软件（如教学软件或系统）的使用更有利于学生学习成效的提升。为了更好地发挥高级软件的作用，发挥其最大效益，需要对教师进行主动学习空间相关技术和软件的使用培训，帮助教师根据 课程特色，选用合适的教学软件或系统。