特殊時期在線教學優劣勢的信息學角度分析

梅康健 李東凱 高 磊 李梓熙

（1.河海大學信息學部物聯網工程學院，江蘇 常州 213002；2.河海大學商學院，江蘇 常州 213002）

一場突如其來的疫情，給我國的各個領域帶來了不同程度的沖擊。在教育方面，全國范圍內的高校均采取了網絡教學的教學方式。在線教學具有資源豐富、反饋及時、時間靈活、場景靈活等諸多優點，但是，在線教學無法滿足全部的教學需求，例如實踐課程和課程項目設計等。對其優劣勢的正確分析是完善線上教學，推動教學形式發展的重要過程。本文從信息學的角度，結合實際的問卷調查和師生訪談，了解在線教學過程中存在的優缺點問題，并且對于突出的缺點給出針對性的建議。

一、教學信息傳遞數學模型建立

（一）教學過程概括

教學行為可以看作是信息雙向流動的過程，信息是信息論中最基本、最重要的概念，它是一個既抽象又復雜的概念。而信息師生間的互動行為就是抽象的信息傳遞的具象表現。無論是何種形式的教學，其過程都可以看作一個信息傳遞系統。在這樣一個抽象化的信息傳遞系統中，教師和學生都是信息主體，二者既充當信息的發送方，也充當信息的接收方。但教師以發布信息為主，同時又接收信息并予反饋；學生以接收信息為主，同時又應當及時回應。整個過程可以“發布—接收—反饋”［1］來概括。

（二）信息傳遞模型建立

在信息論中，物理通信系統的傳遞模型，見圖1。

圖1 通信系統模型

二、實際調研結果分析

（一）學生對于在線教學的態度

調研結果顯示，在“您更喜歡哪種學習方式？（線下教學和在線授課二選一）”的問題上，約有76.19%的學生選擇線下教學的授課方式，僅有23.81%選擇在線授課。其中約有43.33%的學生是沒有在線授課經歷的，在被問道“如果疫情結束，學校允許的情況下，是否還樂于去進行網絡聽課方式？”的問題時，53.33%的學生愿意繼續選擇在線授課的教學模式。為了解學生個人的專注力對結果的，連續專心學習多長時間在20—30min范圍內的學生分布最多，約24.29%。在 30—40min約 21.4%，40—60min約 18.57%，60—90min

對于教學信息傳遞系統而言，該系統較為繁雜且存在諸多不必要的因素，其簡化模型如圖2。基于該簡化模型，將信源、信宿替換為教學中的個體“教師”和“學生”，類比通信系統的定量計算方法，將在線授課的效率設為α，一般為乘性干擾；外部干擾設為N，一般為加性干擾，且該值對總體影響應該為降低教學效率，所以N值一般取負數；而最終學生獲得的信息Y=αX+N，在結果反饋系統后，反饋系數設為S，定義為Y與X的比值，其實際意義為學生收到的信息與教師授課的關鍵信息的比值，因此也是該教學方式的效率的數學體現。

圖2 簡單通信系統模型

圖3 教學信息系統模型

最終建立的教學信息傳遞數學模型框圖如圖2所示。基于該框圖，結合研究目的，可針對性地設計調查問卷，收集基礎數據。以及90min以上各占7.14%、8.1%，占總人數的15.24%。而小于20min的占20.48%。按照一節課45min為最低專注界限，數據表明約66%的學生在線教學時的受自身專注力較差。

（二） 反饋系數的計算分析

為定量分析二者的反饋系數，列出了13個教學有關的項目，讓調研對象選擇更符合該項目的教學方式，調研結果如下表1所示。依據上述模型，最終的反饋系數，將Y代入得：，對于每個個體而言，α和N的取值有所差異，在具有一定實驗數量的基礎下，二者可以近似計算。如下表所示，設各項目依次為Xi（i=1，2，3…13），設各項目權重為Wi，（i=1，2，3…13），各項目選擇人數百分比定義為 Pi（i=1，2，3…13），的計算式為，為方便計算，每個項目的權重相等（），則帶入數值，計算得線上教學的反饋系數，線下教學的反饋系數.由此可見線下教學具有顯著的優勢。當X不變且為常數時，反饋系數與|N|成反比，而實際情況中N值與諸多物理（教學設備、網絡質量等）及心理因素（專注力、自制力、個人習慣等）有關，且兩種教學方式影響N值的因素也不同，難以在統一標準下定量計算。

表1 測試項目及所得數據

（三）結果與誤差分析

結合上述計算的反饋系數，線下的教學效率要明顯高于線上，這在調研問卷中也有體現。依據表1所列數據，在線授課的優點主要體現在教學內容的更新周期短以及學習資源豐富兩方面，這也依托于授課平臺（超星學習通、中國大學MOOC、騰訊課堂等）龐大的數據支持。在學習環境的多樣性以及學習舒適度方面，在線學習與線下學習幾乎相當，并不能成為優勢。而在線學習的劣勢則較為明顯，例如在內容趣味性、授課規范性、平臺穩定性、學習氛圍的營造等方面明顯不及線下教學。

當然，本次實驗結論也是在一定誤差范圍內得出的。首先，模型的建立基于理想情況，實際中可能還存在其他外界影響，例如教學平臺的不統一，任課教師選擇多種平臺，這對于學生來說，就要在不同平臺之間進行切換，甚至一堂課上切換兩到三個平臺。另外，由于平臺較多，學生有時候會忘記完成任務，影響學習效率［2］。各個項目的權重，為方便計算設為等值，但實際情況中，各個項目對總體教學質量的影響不見得相同。另外，實驗的數據量級也會對計算結果產生略微影響。

三、在線教學的建議

針對在線教學與線下教學的區別，在授課方式方面筆者認為在線教學不宜采用慕課為主的方式進行授課，應該采用在線直播為主，得益于互聯網的發展，視頻交流的網絡體驗與實際并無太大差別，并且在線教學的平臺選擇也比較重要，使用帶有視頻回放功能的平臺更好，例如釘釘和騰訊課堂等平臺。視頻回放的功能在以軟件作為工具的設計類課程中效果突出，如《塑料模課程設計》，由于設計的連貫性比較強，學生會反復觀看視頻回放［3］。另外，多個任課老師可以協商使用同一平臺，避免多平臺教學對學生學習效率的負面影響。

對于某些特殊課程，例如體育課。其主要教學難度在于實際效果的反饋，從教學目的出發，為了讓教師了解學生對于運動技能的掌握程度，教學成果的反饋可由學生拍攝相關的技術動作視頻來檢驗。即學生練習技術動作，教師反饋意見的方式，再輔之以主觀題型［4］。而對于某些實驗項目和課程項目設計，線下教學具有極強的不可替代性，學生可以先利用仿真軟件進行線上實驗，然后進行線下的實物實驗，由于有仿真實驗的基礎，線下實驗也會更加的輕松、高效。

在進行線上教學時，應當充分發揮互聯網平臺的優勢，可以利用其豐富的視頻文字資料擴展教學面，拓寬學生的視野。對于某些多學科交叉的學科，要求有跨學科的知識背景，學習起來有一定的難度。基于學生的知識儲備基礎，結合信息化技術，充分發揮線上和線下教學的特長，能夠達到更好的教學效果［5］。

四、總結

在線教學優劣勢都較為明顯，得益于網絡平臺同樣也受制于網絡平臺，充分發揮其優勢，并利用必要的方法限制其劣勢的影響是高效在線教學的關鍵所在。完全的在線教學同樣不符合教學要求，甚至會限制學生的實際操作能力，負面影響不容忽視，所以，對線上線下相互結合的教學方式探索和實踐對提高教學質量是很有必要的。如何合理的分配這兩種教學方式在教學過程中的權重，對于不同學科如何找到符合該學科的權重最優解都是值得思考的問題。共同推動教育形式的改革和發展，也是現如今諸多從事教育事業的工作者正在努力的目標。