宋+洁+孙众

【摘 要】

本研究设计并开发了基于iPad的移动教育应用，并与传统课堂教学相结合构成校园混合课程，探索新型学习环境对小学生的影响，尤其是对认知水平和思维能力的影响。根据129名小学生前测情况分组，对比组只参与传统课程，实验组则使用移动互联式的校园混合课程。经过为期四周的学习，通过对知识掌握情况的前后测分数对比以及对两组学生所绘制思维导图的分析，研究发现移动校园混合学习对小学生的认知水平有明显提高作用，加深了小学生对学习主题的理解程度，能够明显提升不同年级学生的思维发散性和思维深刻性。本研究对于小学校园内的移动学习提供了基于实证的研究借鉴。

【关键词】 移动混合学习；iPad；认知水平；思维发散性；思维深刻性；理解深度；学业成绩；小学生

【中图分类号】 G434 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009-458x（2017）11-0031-09

一、研究背景

随着移动终端的普及和网络的发展，移动学习与传统教学相结合，混合学习模式日渐丰富。

移动混合学习对小学生多门学科的学业成绩有积极影响，并对学习态度、学习兴趣也有不同程度的积极作用。通过文献调研发现，在移动混合学习环境下，对小学生学业成绩与学习过程中非智力因素的探究相对较多，对智力因素中思维能力的探究较少。思维是智力和能力的核心，小学生思维能力的培养是基础教育的重要目标，是学生学业表现中不可忽略的因素，因此本研究构建了基于iPad的移动学习和传统课堂相结合、跨越不同年级的移动互联校园混合课程，从多角度探究这种新型的学习环境对小学生认知水平和思维能力的影响效果。

二、文献综述

（一）移动混合学习

混合学习是一种在线教学和面授相结合的教学模式（Reay， 2001； Jacobs， 2003； Sands， 2002）。何克抗在2004年提出混合式学习就是要把传统学习方式的优势和数字化或网络化学习优势结合起来（何克抗， 2004）。2010年iPad终端的出现让人们对智能移动终端有了前所未有的关注，移动学习也成为研究应用的热点，移动学习与传统教学相结合丰富了混合学习的模式。

Hwang和Shih（Hwang & Shih， 2015）将移动学习与真实情境或传统课堂相结合，形成移动学习结合传统课堂的混合学习环境。当移动终端进入传统课堂，教师能够在课程中应用多种媒体形式，如音频、视频、应用程序、数字教科书和具体的移动学习系统等，并使课程呈现出以下特点：①学生可以使用额外的资源来帮助他们获得全面的视角，进行深度思考，学习更多内容；②有些课程内容能够通过Web网页查询信息去深度探究；③如果课程内容很抽象，通过仿真软件可以帮助学生理解内容；④如果学习内容很乏味，通过多媒体呈现学习内容可以提升学生的学习兴趣；⑤可以通过试测练习来掌握课程内容（Sun & Jiang， 2015）。

1. 移动混合学习对学业成绩的影响

多项研究表明，移动学习能够提升小学生在不同学科中的学业表现。在数学领域中，Crompton和Burke（Crompton & Burke， 2015）调查研究发现，移动学习能够明显提高小学阶段学生数学成绩；Sun等（Sun， Looi， Wu， & Xie， 2016）将移动技术整合于三、四年级的小学自然课堂，发现移动技术能提高小学生的自然科学课程成绩；Hwang和Chang（Hwang & Chang， 2011）在他们设计的一个面向小学生学习当地文化真实情境的一个移动课程中，发现移动课程不仅提高了小学生的学习兴趣和态度，还提高了学生的学习成绩。Hwang等的研究（Huang， Lin， & Cheng， 2010）还表明，在移动设备结合真实情境的植物学科的混合环境中，移动设备能够促进小学生积极参与活动和讨论。

2. 移动混合学习对学习过程中非智力因素的影响

移动混合学习对小学生学习过程中非智力因素有显著影响。Tan和Liu（Tan & Liu， 2004）的研究表明，移动学习系统明显提高了小学生在英语学科中的学习兴趣和学习效果。Hwang和Chang（Hwang & Chang， 2011）以及Shih等（Shih， Chuang， & Hwang， 2010）探究了五年级小学生移动学习的认知，结果证明在移动无线设备支持课堂或真实情境的学习环境中，学生在学习过程中表现出极大的兴趣。另外，在当地文化课程中，使用移动混合学习方法把课内外学习活动相关联，可以提高学生自我效能感、学习态度和对本地文化的认同。Falloon（2015）的探究表明，3-6年级的小学生在日常课程中通过使用iPad App，能够提升协作学习能力。

（二）思维能力

学习活动是一种智慧活动，智力因素与非智力因素都会影响学生的学业表现和长远发展。非智力因素指不直接参与认知过程的心理因素，包括需要、兴趣、动机、情感、意志、性格等方面。智力因素包括记忆力、思维能力、观察力、注意力、想象力等。教育的重要目的是培养学生的思维能力（Kuhn， 2005； Venville， Adey， Larkin， Robertson， & Fulham， 2003），科學的教学理论将促进学生积极思维、发展思维能力作为课堂教学的核心。因此，在学生成长的过程中，不仅需要关注他们的学业成绩、学习兴趣、学习动机等非智力因素，更应注重培养、提高学生的思维能力。

培养学生的思维能力，重在培养学生的思维品质。林崇德从思维层次角度将思维品质概括为思维的深刻性、灵活性、创造性、批判性和敏捷性。其中，深刻性是指思维活动的广度、深度和难度，表现为智力活动中深入思考问题，善于概括归类，逻辑抽象性强，善于透过现象抓住事物的本质和规律，开展系统的理解活动，善于预见事物的发展进程（林崇德， 2006）。思维的深刻性不仅表现在思维的逻辑性上，而且表现在思维的深度和难度上，是一种理性的认识（林崇德， 2015）。endprint

创造性思维是学生自身发展中重要的思维品质，创造性思维能力是多种思维方式的有机结合，其中发散性思维与其关系最为密切，具有发散思维和敢于向权威挑战是从事一切创造发明的重要前提（何克抗， 2000）。发散性思维是指大脑在思维时呈现的一种扩散状态的思维模式，表现为思维视野广阔，思维呈现多维发散状。心理学家武德沃斯在1918年提出发散思维这一概念，后来吉尔福斯特在1967年指出发散性思维与创造性思维的关系最密切。何克抗（2000）认为发散思维（又叫求异思维、逆向思维、多向思维）是创造性思维结构的一个组成要素。发散性思维能够反映产生思想的能力。小学阶段是培养学生创造性思维和思维发散性的重要时期，学生对知识的掌握不应局限于记忆、理解方面的低阶能力，教师更应注重对学生思维能力的培养，研究者也应多关注学生思维能力（Charles & Runco， 2001）。

整体看来，在移动混合学习环境下，对小学生学业成绩与非智力因素的探究相对较多，对智力因素的探究较少，智力因素中的思维能力是学生学业表现和长远发展中不可忽视的因素，因此本研究构建了基于iPad的移动学习和传统课堂相结合、跨越不同年级的移动互联校园的混合课程，从多角度探究移动互联校园混合学习对小学生认知水平和思维能力的影响效果，并聚集以下研究问题：移动互联校园的混合课程①能否提升学生的学业成绩？②能否增加学生的理解深度？③能否提升学生的思维发散性？④能否提升学生的思维深刻性？

三、实验设计

（一）研究对象

本研究以北京某小学129名学生（女生59人，男生70人）为研究对象，平均年龄是9.31岁（s.d.=1.16），其中65名学生（50.4%）来自三年级，64名学生（49.6%）来自五年级。前测问卷数据显示，其中107名学生（82.95%）已经有使用iPad学习的经验，这有利于进行混合课程的教学。

（二）BC Book

BC Book是本研究团队以中秋节文化为主题开发的一个用于iPad平板电脑上的游戏化的学习系统，学习资源由一线授课教师研讨确定。该学习系统是基于Xcode开发平台、使用OC语言进行开发，主要由游戏、任务和个人中心三个模块组成，如图1所示。在游戏模块，学生可以通过三个游戏，回答与中秋节知识有关的问题，并获得一定的积分奖励。任务模块为学生提供了微课视频资源，并引导学生完成学习任务，如做月饼、配乐诗朗诵、做兔爷、制作月相图、拍月亮、制作电子贺卡。个人中心模块用图表的形式呈现出了学生的个人信息和学习轨迹。

（三）研究过程

本研究以一门传统节日文化课程为基础设计课程实验，研究过程见图2。所有学生在课程开始前进行与课程知识有关的前测，测试结果显示：同年级学生测试结果之间没有显著差异。因此，研究者按照自然班将每个年级的两个班随机分为实验组和对比组，其中三年级对比组为36人，实验组为29人；五年级对比组为30人，实验组为34人。

（四）课程设置

在课程开始前，课程备课小组的5名教师和研究团队多次进行研讨，设计课程和开发BC Book。该节日文化课程融合了历史、科学、美术、音乐等多学科的知识。所有学生学习的学科内容和任务是相同的，学习方式有所不同。对比组采用传统的教学方法，每个教室配备一台计算机、一台投影仪和一个电子白板，主要由教师讲解背景信息、阅读课本、展示图片、播放有关节日的起源、符号、历史、时间、典型食物等。实验组的课程在同样的教室中进行，但教师不再进行大量的传统讲授，而是努力腾出更多的时间让学生在课堂上进行iPad个性化和自主学习，教师监督管理课堂秩序。课程结束后，两组学生都要完成关于节日文化的手工作品，如制作陶泥兔儿爷、制作中秋小报等，同时研究团队对学生进行后测。

四、研究方法

（一）数据收集

本研究后测问卷由研究人员和任课教师共同设计完成，问卷由三部分内容组成：①20道中秋节文化知识选择题；②开放题：写出你对中秋节的理解； ③请以中秋节为主题，创作一幅思维导图。研究问题的相关数据都来自这份后测问卷。

（二）评价标准

1. 学业成绩

学业成绩是反映学生对课程知识认知水平的直觀数据。数据显示，同一年级学生在前测中关于这门课程的学业成绩没有显著性差异；后测中学业成绩数据来自试卷中的20道难度不等的中秋节文化知识选择题，每题1分，共20分，得分越高表明学生学业成绩越高。

2. 理解深度

所有教学活动都希望达成促进学生理解的目标，在浅层学习过程中，学生的认知只停留在机械化记忆和浅层理解的水平，深度理解追求理解的丰富性与完整性。本研究中学生对知识的理解深度数据来源于对开放题“你对中秋节的理解”的答案。

数据分析过程中使用了共词分析法。共词分析法最早在20世纪70年代中后期由法国文献计量学家提出，常用在人工智能、科学计量学、信息检索等领域。研究中，先将每个学生的答案文本进行分词，提取关键词之后，再手工合并同义词，整合特殊词汇，能够发现同一组学生的关键词形成了共现关系，统计两两关键词的共现频次，结合社会网络分析法（SNS）最终形成高频词共现语义网络图。高频词共现语义网络图能够反映关键词由共现而产生的内在关系，线条越粗，说明两两关键词间的关系越紧密（刘军， 2004），结点越多，表明学生理解越丰富；结点越大，表明该结点内容与主题联系越紧密。本研究通过高频词共现语义网络图的分析，从丰富性和完整性两方面对比不同组学生的理解深度。

3. 思维发散性

Ayan（2010）认为学生通过图画、线条连结更容易表达和分享他们的想法。思维导图是一种评价学习效果的重要工具（王淑飞， 等， 2008），教师通过观察学生的构图能够有效评估学生对相关知识的掌握程度，它所反映的不是抽象的分数，而是学生的知识结构，是一种关注学生学习过程的评价工具（吴志丹， 2010）。思维导图创始人托尼·巴赞等（1999）指出，思维导图是对发散性思维的表达，是人类思维的自然功能。因此，本研究通过学生绘制的思维导图分数来评价思维发散性。endprint

本研究中思维导图评价系统选自DAntoni，Zipp和Olson（DAntoni， Zipp， & Olson， 2009）的评价标准，该评价系统注重思维导图的发散性结构和各层级之间的关系，主要从结构层次上进行评价，评估者内信度是0.987，評估者间一致性为0.967。具体评价方法如表1所示。在思维导图中，每一等级的主题都占有不同的分值，一级主题分值为2分，二级主题分值为4分，等级越高，分值越高。同主题下的主题之间链接关系分值为3分，不同主题之间的链接关系分值为10分，图画、图形分值为3分，无效内容分值为0分。

4. 思维深刻性

思维深刻性往往表现在思维的深度和难度上，澳大利亚学者Christie Hogan认为教师可以从思维导图内容上进行思维深度的评价，并且提出了针对思维导图广度和深度的评价体系（托尼·巴赞， 等， 1999），本研究根据Yang和Liao（Yang & Liao， 2014）研究中的文化学习活动五步法，结合本课程和学生思维导图的特点将学生的思维导图内容分为四个阶段，对学生在传统节日文化学习方面的思维深刻性进行评估。

思维导图的内容被分为四个阶段：第一阶段是理解，具体内容包括中秋节的时间和学生对中秋节的传统印象；第二阶段是解释，要求学生能够解释中秋节的来源和有关中秋节的神话传说；第三阶段是应用，主要是结合课程内容要求学生创作关于中秋节的作品，如做兔儿爷、做月饼、拍月亮、画瓶子和制作电子贺卡等；第四阶段是拓展，主要内容是关于中秋节知识的延伸，包括中秋节历史、民族文化、诗词歌赋、科学技术等。将思维导图中内容进行整理，筛去无效内容，对剩下的内容按照这四个等级编码，每个有效的例子为1分。思维深刻性内容分析编码表见表2。

五、研究结果

本研究的研究方法结合了量性研究和质性研究。使用SPSS 22.0软件对学生后测学业成绩进行T检验，分析实验组和对比组之间是否存在显著性差异；使用Excel统计学生思维导图成绩，通过ROSTCM 6.0软件进行共词分析，形成高频词共现语义网络，剖析实验组和对比组学生之间对中秋节的理解深度；使用SPSS 22.0对学生思维导图的得分进行T检验，探究学生的思维发散性；对思维导图的内容进行内容分析，解析两组学生思维深刻性之间的差异。

（一）学业成绩

课程开始前，前测结果显示同一年级学生在学业成绩方面没有显著性差异。通过四周的教学，对所有学生进行后测，学业成绩数据来自试卷中的20道难度不等的中秋节文化知识选择题，对后测学生学业成绩进行统计分析，表3呈现了所有学生成绩T检验的结果。

三年级学生实验组平均成绩（M=14.86）高于对比组成绩（M=9.50），两组学生学业成绩之间存在显著性差异（t=9.102，p=0.000<0.01）；五年级学生实验组成绩（M=8.74）高于对比组成绩（M=7.13），两组学生学业成绩之间存在显著性差异（t=3.474， p=0.001<0.01）。由此说明，移动互联校园混合学习能够有效提升小学生对知识点的掌握程度，显著提升小学生的学业成绩，促进认知水平。

（二）理解深度

深度理解追求学生理解的丰富性与完整性。本研究通过高频词共现语义网络图的分析，从丰富性和完整性两方面分析学生的理解深度。

本研究中，如果高频词共现语义网络中的结点越多，就表明学生理解的丰富性越高；结点越大，表明这些词的中心性越强，与中秋节主题结合越密切。结合课程内容，研究者与教师共同制定了关于中秋文化完整理解的标准，认为对中秋文化的完整理解不仅要包括中秋节的传统印象、节日时间、来源等基本内容，还要包括有关中秋节的民族文化、神话传说、诗词歌赋等内容。高频词共现语义网络图中涉及以上内容越多，就说明理解越完整。表4是对两个年级实验组和对比组学生开放题“你对中秋节的理解”的答案进行社会网络分析后形成的高频词共现语义网络图。

三年级图中节点数量实验组（29个）比对比组（13个）多，说明实验组学生对中秋节的理解的丰富性更强；除去主题词“中秋节”，对比组图中中心度比较高的是“赏月”“团圆”这些对中秋节传统印象的词语，实验组图中中心度比较高的除了“吃月饼”“赏月”这样传统印象的词语，还有“嫦娥奔月”神话传说，同时也出现了“双彦”“兔儿爷”这样关于民族文化的小节点，说明实验组学生对中秋节的理解更为完整。

五年级图中节点数量实验组（27个）与对比组（25个）相差不大；对比组图中中心度比较高的是“赏月”“吃月饼”“吃团圆饭”“农历八月十五”这些对中秋节传统印象的词语，实验组图中中心度较高的词除了“吃月饼”“赏月”“农历八月十五”这些传统印象词语，还有“兔儿爷”“嫦娥奔月”这些民族文化和神话传说类的词语。说明实验组学生对中秋节的理解更为完整。

分析结果表明，移动互联校园混合学习能够提升三年级学生理解的丰富性和完整性，从而加深理解深度，能够增加五年级学生理解的完整性。

（三）思维发散性

思维发散性数据来源于学生所创作的思维导图，根据思维导图评价系统给每个学生的思维导图评分。其中，主题得分越高说明学生思维导图中画出的分支越多，思维发散性越强。

表5是学生思维导图得分T检验的结果。在一级主题得分中，三年级实验组平均分（M=8.21）高于对比组平均分（M=5.28），两组之间存在显著性差异（t=3.319，p=0.002<0.01）。同时，三年级实验组学生在图画的平均得分（M=6.21）高于对比组平均得分（M=2.75），两组之间存在显著性差异（t=2.100，p=0.040<0.05）。五年级学生在一级主题得分中，实验组平均分（M=11.24）高于对比组平均分（M=8.93），两组之间存在显著性差异（t=2.442，p=0.017<0.05）。endprint

两个年级实验组学生均在思维导图一级主题中获得了更高分数。其中，三年级实验组学生在图画、图形中取得更高的分数，说明实验组学生在画思维导图的过程中思考更多，思维更发散，同时也发现低年级实验组学生更愿意使用图片表达思维。这说明移动互联校园混合学习能够有效增加三年级学生的思维发散性，能够促进低年级学生以图画方式表达思维，能够在一定程度上促进五年级学生思维发散性。

（四）思维深刻性

本研究采用内容分析法探究学生思维深刻性，数据来源于学生所创作的思维导图的内容。将所有学生思维导图中的内容进行整理，筛去无效内容，对剩下的内容按照理解、解释、应用、拓展四个等级编码，四个等级的难度都是由浅至深、由易到难。每个有效的例子为1分，对两组学生最终四个等级的得分进行T检验，分析两组学生在不同层次中得分的差异。

表6是对学生思维导图内容分析的结果。在解释阶段，三年级实验组平均分（M=1.48）高于对比组平均分（M=0.61），两组之间存在显著性差异（t=3.079，p=0.004<0.01）；五年级实验组平均分（M=1.20）高于对比组平均分（M=0.53），两组间存在显著性差异（t=2.710，p=0.009<0.01）。在应用阶段，三年级实验组平均分（M=0.76）高于对比组平均分（M=0.17），两组之间存在显著性差异（t=2.333，p=0.024<0.05）；五年级实验组平均分（M=0.74）高于对比组平均分（M=0.20），两组间存在显著性差异（t=2.259，p=0.029<0.05）。在拓展阶段，三年级两组学生的得分没有显著性差异；五年级试验组平均分（M=3.49）高于对比组平均分（M=2.07），两组间存在显著性差异（t=2.184，p=0.033<0.05）。

在解释和应用阶段，两个年级的实验组和对比组都存在显著性差异，五年级学生还在拓展阶段存在显著性差异。由此能够说明移动互联校园混合学习能够在一定程度上提升三年级学生思维深刻性，显著提升五年级学生思维深刻性。

六、讨论

（一）移动互联校园混合学习提高学生学业成绩，加深理解程度，提升认知水平

本研究通过统计分析对比组和实验组学生的学业成绩、理解深度，发现移动结合传统课堂的混合学习能够有效提升小学生对知识点的掌握程度，能够显著提升小学生的学业成绩，明显提升其认知水平。这与已有研究（Crompton & Burke， 2015； Sun & Jiang， 2015； Huang， Lin， & Cheng， 2010）的观点相同。移动结合传统课堂的混合学习能夠提升三年级学生理解的丰富性和完整性，加深理解深度，能够增加五年级学生理解的完整性。课后研究人员随机抽取8名学生，分别进行了访谈。所有受访者均表示与传统教师授课相比，他们更喜欢使用iPad学习系统自己学习，且多数学生最喜欢的是该系统中的游戏模块，其次是任务模块中的微课部分。这表明，在移动结合传统课堂的混合学习过程中，传统面授保证了学生基础知识的掌握，移动学习系统增加了学生的学习兴趣，提高了学生学习的积极性和主动性。学生在使用学习系统的过程中，尤其是在游戏化学习中，反复巩固课程知识，强化对知识点的记忆和理解，提升了对学科知识理解的丰富性和完整性；接受多种媒体形式的学习资源（如微课程视频、相应的配乐等资源），使学生更容易融入该主题内容学习的情境，加深了对知识的理解，提升了认知水平。

（二）移动互联校园混合学习环境下，思维发散性和深刻性的提高与年级相关

本研究通过对两组学生思维发散性和深刻性的对比，发现移动互联校园混合学习能够显著提升三年级学生的思维发散性，能够促进低年级学生以图画方式表达思维，能够在一定程度上促进五年级学生的思维发散性。小学生发散性思维发展与他们掌握的知识有密切关系，通过移动学习系统学生在知识水平和理解程度方面都得到了提升，丰富的知识储备促使他们的思维更加流畅、更加灵活。本研究也发现，移动互联校园混合学习对三年级和五年级学生发散性思维都具有促进作用，但是对三年级学生的效果要显著于五年级学生，原因可能如下：发散性思维的维度包括流畅性、变通性和独创性，小学阶段学生发散性思维存在性别、年龄、知识等多方面的影响因素。有研究表明三年级女生的发散性思维低于同年级男生，五年级女生却高于同年级男生（单文清， 等， 1988）。在变通性方面的思维能力随年级的增加而降低，三年级学生要高于五年级学生。因此，对学生思维发散性的影响效果需要考虑更多的因素。

本研究发现，移动互联校园混合学习能够在一定程度上提升三年级学生思维深刻性，显著提升五年级学生思维深刻性。对学生创作的思维导图的内容按照理解、解释、应用、拓展四个阶段由浅到深、由易到难进行编码。三年级实验组与对比组学生在解释、应用两个阶段存在显著性差异，在拓展阶段无显著性差异。五年级实验组与对比组学生在解释、应用、拓展阶段都存在显著性差异。在理解阶段，两个年级的实验组和对比组学生之间都没有显著性差异，究其原因，这一阶段思维层次较低，知识内容相对简单、基础，对学生思维能力要求不高，学生通过日常积累或教师的传统讲授就可以获得，学生在表达的时候也自然而然能够流畅完成。三年级学生在最高的拓展阶段没有显著差异，分析原因可能是三年级学生年龄较低，他们对于知识的储备量相对于五年级学生来说比较少；三年级学生知识的拓展和整合能力有限，因此在该阶段的思维能力没有显著性变化。五年级受访者也表示，希望能够加大游戏中题目的难度，而三年级学生并未出现这种提议，因此能够看出五年级学生的整体学习能力相对更高，因此表现出的提升更为显著。

七、结语

本研究为了探究移动互联校园混合学习环境对小学生认知水平和思维能力的作用，将129名小学生分为两组，对比组采用教师面授的传统学习环境，实验组采用基于iPad的移动互联校园混合学习环境，进行为期四周的教学。通过对知识点测试和学生所绘制思维导图的分析，发现移动互联校园混合学习对提升小学生的认知水平有较好的效果，能够有效提升小学生的学业成绩，能够加深其理解深度。在思维能力方面，移动互联校园混合学习能够有效提升小学低年级学生思维发散性，有效提升小学高年级学生思维深刻性。该研究的不足之处主要是以一门文化课程为主展开研究。为更加全面和深入地研究小学生移动混合学习的效果，本团队后期将基于不同的学科、年级、研究角度和方法开展更深层次的研究，为混合学习的研究和推广实施提供参考。endprint

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收稿日期：2017-01-12

定稿日期：2017-07-11

作者簡介：宋洁，硕士研究生；孙众，博士，副教授，硕士生导师，本文通讯作者。首都师范大学信息工程学院（100048）。

责任编辑 刘 莉endprint