影響物理實驗移動學習平臺使用效果的行為因素研究

邵曉婷 方 愷 倪 晨 馬寧生 陸 萍

(同濟大學物理科學與工程學院，上海 200092)

移動學習平臺是借助手持智能設備，讓學習者更快更準確獲得學習材料的平臺[1]。在移動學習環境下，學生可以靈活安排學習時間、地點和方式，包括分散式地投入更多的學習時間或選擇性地學習視頻微課程等，有效地延伸了課堂教學[2]。本研究中的移動學習平臺既包括基于電腦端的網頁版移動學習平臺，也包括基于Android系統和IOS系統在內的移動終端學習平臺，其學習內容和展現效果相同。物理實驗移動學習平臺包含了物理實驗微課程系統、測驗題庫系統、用戶管理和統計系統等組成部分[3,4]。

在本研究中，學生使用移動學習平臺時所進行的登錄、查看微課程視頻、自我測驗、提交結果和討論等具體的學習行為將被著重關注。研究結果發現平臺的使用效果與使用時間、實驗項目和使用次數等皆存在不同程度的相關性。

1 研究背景

移動學習是移動設備發展迅速的產物，這種學習方式是由科技的發展所帶來的變革，是社會習慣的改變所產生的結果[5]。學生在移動學習的環境中的學習行為和學習效果均發生了改變，作品分享、問題討論、信息交流以及最終的學習效果都發生了不同程度的變化[6]。移動平臺使用的時間段、查看的頻率、使用的目的等不同的學習行為也將影響學生的移動學習效果[7]。

研究表明移動平臺使用過程中不同的學習行為將影響學生的學習效果，但目前的研究很少聚焦在大學物理實驗課程教學這一具體的領域，物理實驗學生不同的移動學習行為將不同地影響其學習效果。

本研究關注具體的移動學習平臺的使用過程中所產生的數據，進行分類分析，探究影響學習平臺使用效果的學習行為因素，幫助教師和學生了解具體的影響因素，以獲得更好的教學和學習效果。

2 研究設計

2.1 研究對象

本研究是基于同濟大學本科生物理實驗課程開展的，課程教學對象是全校各個學院的理工科專業本科學生，每個學期有近3000名的學生選修這門課程。課程分上、下兩個學期進行，共有18個實驗項目。

2.2 平臺介紹

物理實驗課程中，學生使用的移動學習平臺功能主要包括微課程和自我測驗兩部分，學生可以隨時隨地通過電腦或者手機登錄移動學習平臺訪問。本研究主要收集的是測驗系統模塊的數據，測驗系統幫助學生調取自動生成的試卷進行自我檢驗。平臺自2016年10月啟用以來，已經使用4個學期，本研究以這4個學期的數據為基礎進行分析研究。

2.3 研究方法

在物理實驗課程的教學過程中，教師鼓勵學生使用移動學習平臺，對使用該平臺效果較好者(移動平臺上每個實驗項目的測驗都為60分以上的學生)，在他們的期末總成績上加5分以資鼓勵。研究所用的數據均來自學生在使用移動平臺時所產生的數據，開始于2016年10月，結束于2018年6月，共4個學期，借助Excel和SPSS等軟件對這些數據進行處理和分析。

2018年2月，在臨近此學期數據收集的末尾階段，隨機抽取31人作為訪談對象，了解學生的平臺使用情況，由3位助教分別進行訪談，每位訪談對象有20分鐘的交流時間，全程錄音記錄，并作后續整理和分析。

3 數據分析與討論

2016—2017學年、2017—2018學年的4個學期中，學生在移動學習平臺的使用過程中，每完成一份測驗卷，后臺就生成一條數據，共有13178條數據。剔除沒有完成全部題目就提交測驗卷的數據以及匿名提交的數據，獲得有效數據11902條，對這些數據進一步分析。

3.1 不同學期學生的自我測驗分數的差異

圖1 4個學期的測驗成績平均值比較

4個學期的有效數據分別為2825條、3206條、3464條、2407條。對4個學期的數據進行單因素方差分析，Alpha=0.00，F>F表，4個學期的測驗結果數據存在顯著差異。如圖1所示，學生在第一個學期的成績平均值最低，在第四個學期的成績平均值最高。隨著平臺的不斷改進和使用，學生使用平臺獲得的測驗成績也隨之升高。其原因可能是移動平臺在剛開始使用時各方面還不穩定，而且大多數學生是第一次接觸移動學習模式，這在一定程度上影響了學生使用平臺的滿意度和使用效果，隨著平臺功能的完善和改進，以及學生對移動學習模式的熟悉，學生的使用效果也得到了提高。

3.2 學生在工作日與周末的自我測驗分數的差異

方差分析結果表明，學生在一周中的哪一天使用平臺的測驗系統，其效果并沒有存在顯著的差異。但觀察學生在工作日與周末的成績平均值的情況圖，如圖2所示，學生在周一、周二測驗的成績最高，在周三、周四、周五測驗的成績其次，在周末測驗的成績最低，其數據條目也是最少的。說明學生在工作日使用平臺的效果要優于在周末使用的效果。

圖2 工作日與周末的學生測驗成績平均值比較

3.3 不同實驗項目的自我測驗分數的差異

圖3 不同實驗項目的測驗成績平均值比較

圖4 不同時間段使用平臺進行測驗的學生人次

對每個實驗項目的數據進行單因素方差分析，Alpha=0.00，F>F表，各個實驗項目的自我測驗結果數據存在顯著差異。差異如圖3所示，第一學期的9個實驗項目的成績平均值要優于第二個學期的9個實驗項目。在訪談過程中有同學表示“去做實驗之前，如果有比較大的疑問的話，就會使用移動學習平臺來幫助預習”。所以越是相對難度較高的實驗項目，越有較多的數據條數。成績最高的實驗項目是“誤差理論與計算”，成績最低的實驗項目是“RC串聯電路的暫態與穩態特性實驗”，這在一定程度上與學生在預習時對各項實驗項目的掌握情況相關。

3.4 不同時間段的自我測驗分數的差異

將一天24個小時，以2個小時為區間，分成12個組，學生使用平臺進行自我測驗的時間段的分布如圖4所示，晚上8點至12點，是學生的平臺使用高峰期，白天的工作時間里使用的人數也較多，凌晨2點至8點的人數較少。

對不同時間段的數據進行單因素方差分析，Alpha=0.021，小于0.05，F>F表，不同時間段的測驗結果數據存在顯著差異。結果如圖5所示，在凌晨2點至凌晨6點的時間段使用平臺的學習效果最差，其成績明顯低于其他時間段，此結果與此時間段的樣本數量較少也有一定關系。

圖5 不同使用時間段的測驗成績平均值比較

3.5 不同使用次數的自我測驗分數的差異

提交測驗卷的有效數據條數為11902條，參與平臺學習的學生共有1862名，說明有很多同學重復使用并產生了多條數據，平均每位同學產生6至7條數據。其中進行一次測驗的同學最多，共有385位，單個同學進行測驗的最高次數為41次。

學生使用平臺的次數將影響學生的最高成績，這兩個變量的方差分析結果顯示，Alpha=0.00，小于0.05，不同的平臺使用次數將得到不同的分數等級，兩者的相關系數為0.329，為顯著的弱相關。如圖6所示，平臺使用次數越多的同學，將有機會獲得更高的分數。訪談中也有同學表示“移動學習平臺的使用促進了自身對于該實驗的理解和初步掌握”。

圖6 不同的使用次數所對應的測驗最高成績結果比較

4 結論

本研究基于高校物理實驗課程的背景，搜集移動學習平臺后臺的相關教學數據，借助Excel和SPSS等數據處理軟件進行分析，并使用訪談法了解學生在使用平臺時的具體行為，探究高校物理實驗課程中學生的移動學習平臺的學習行為規律。

研究結果表明，投入使用的移動學習平臺的成熟度將影響學生的使用效果。隨著移動學習平臺的改進和優化，學生的使用效果同步得到提升。因此，學生對移動學習平臺的設計、內容和功能等有較高的要求，在平臺的建設和維護過程中需要教師投入更多的工作和努力。

研究還發現，學生在工作日和周末使用學習平臺的效果存在差異，同一天中不同時間段在平臺上進行學習的學習效果也存在差異，而且使用次數較多的同學能夠獲得更好的學習效果。學生應合理安排學習時間，了解自己學習效率高的時間段，并在該時間段安排較有難度的學習任務，合理使用移動學習平臺，將其作為輔助自己學習物理實驗知識的有效工具。

任課教師通過分析不同的實驗項目在平臺上的學習效果存在的差異，可以發現學生學習效果較弱的項目，并對此實驗項目進行有針對性的教學，如更為詳盡地講解，提供更多的學習資料，或增加教學時間等，以幫助學生更好地掌握相關知識。

本研究以物理實驗課程和具體的移動學習平臺為例進行研究，研究結果可作為將移動學習平臺引入實驗課程以開展混合式教學的參考依據。