吴 衡，刘建军，赵文波

（天水师范学院 电子信息与电气工程学院，马克思主义学院，甘肃 天水 741001）

教学的形式多种多样，信息化教学随着信息技术的创新不断升级和完善。概括起来信息化教学的发展分为以下几个阶段：第一阶段，1990年左右，Internet技术诞生，知识被互联网传播，实现了知识在时空上的瞬间跨越。第二阶段，2000年左右，基于互联网的搜索引擎技术出现，分布在世界各地网络上的知识被搜索引擎有效的组织和挖掘起来，通过搜索引擎，学习过程实现了精确学习、关联学习和系统学习。第三阶段，2010年以后大规模在线课程（MOOC，慕课）全面爆发，学习进入慕课时代。慕课课程一般由教育机构或专业团体制作，制作过程包括内容组织、视频制作、内容发布和网络管理等工作。虽然有的慕课课程需要付费，有的免费开放，但他们无一例外都通过互联网发布。慕课课程的学习手段是灵活而多样的，学习终端涵盖了从智能手表、手机到智能电视的各种智能信息设备，学习不受时间、地点、空间的限制，让知识学习本身成为核心，更有利于学生学习。第四阶段，2015年开始，慕课走进课堂，以SPOC为代表的传统教学与信息化结合的混合式教学方式应运而生，它是慕课与课堂教学的有机结合，是教育教学的最新理念和技术成就，是推动高校的教学方法改革，促进教学水平提升的新的途径。

一、混合式教学的发展脉络

混合式教学由慕课发展而来，很多地方相似，但也有着本质区别。混合式教学以传统课堂授课为基础，按照授课内容的需求，介入慕课技术并沿用传统手段，而慕课学习完全通过互联网平台开展，没有实体学校，更不会与老师面对面交流。混合式教学更加强调教师的课前准备、课堂教学和课后答疑，更加突出教师对教学内容的深度挖掘，更加凸显教师教学的重要性。

国内流行的慕课教学网站主要有清华教育在线、安博在线、尔雅课堂、智慧树等等平台。研究这些手段对学习影响的文章有开治中[1]介绍大学生学习动机与网络使用的现状及关系，罗蓉等人[2]介绍网络使用过程的影响，重点介绍网络对学习造成的不良影响，高地等人[3]研究了美国使用慕课进行在线学习的情况，桑新民[4]介绍了慕课在我国的发展趋势和展望。这些文章从不同层次、角度分别研究了混合教学中的各种手段对学习效果的影响，互有借鉴、各有侧重。本文结合这些研究取得的成果，通过收集学习者在课程学习中在线学习的时间和平时测试成绩，建立数学模型，综合判断混合教学对学习效果的影响。

二、混合式教学的内涵

混合教学的教学内容、教学工具和课程设计以课堂教学设计为基础，多方位融合在线学习功能。总的来说，混合教学由课堂教学和在线教学两部分组成。[5]

在教学内容上，混合式教学要求教师根据授课内容的特点、难易程度和表现形式来选择使用课堂教学或者在线教学手段，适合在线学习的内容，制作相关的媒体材料进行在线授课；适合课堂授课的，设计课堂教学方案，进行课堂教学。知识点是教学内容的最小单位，教师要将每个讲解的主题分解为多个讲授的知识点，并按照知识点的特点设计不同的教学手段。知识点的教学方法可以采用课堂理论讲解、分组讨论、在线答疑或视频学习等方法。在混合式教学方法中，一个完整的教学主题由多种教学方法有机结合，取长补短，互为搭配，真正达到提升教学质量的目的。比如：在教授数据库原理的内容时，函数推导与演算知识点使用传统的课堂教学，其中难度较大的数学公式的演算过程在黑板上推导，更利于学生记忆和理解，教师可以根据学生听讲的反应来控制教学节奏，随时反馈和跟进，掌控整个教学过程。数据库中数据流的处理和表现，用动画和多媒体来展示更加形象生动，易于学生理解，这部分内容就需要教师利用混合式授课，让学生在线学习，以期达到更好的效果。

在教学工具的使用上，混合式教学需要信息处理技术深度介入，除课堂教学使用的传统多媒体设备：电脑、投影、白板外，“手机”在混合式教学中成为教学的必不可少的帮手。课上点名、随堂练习、作业回收、资源推送、课上问答和课下答疑等混合式教学手段都需要手机来辅助实现，手机成为在混合式教学的各个环节中不可替代的组成部分。混合式教学的合理应用能够引导学生在课堂上对手机的正确使用。

在教学备课环节，由于多种教学方法的使用，混合式教学需要教师投入额外大量的时间和精力来完成相关准备工作。如：在线视频的设计、在线练习题的撰写、教学资源的搜集和推送、在线问题的辅导答疑、讨论环节的问题设计等等。尤其视频的制作一般还需要专业团队的参与，往往还会产生昂贵的制作费用。

三、信息技术提升混合式教学效果

课堂网络讨论功能和在线作业系统是混合教学的重要组成部分。网络讨论可以让学生在课后对教学内容互相讨论，讨论的热烈程度反应了大家对知识点的关心程度，教师可以通过热烈程度判断各个知识点的掌握程度和难易分布。在线作业提升了教师的作业核查效率，让大量安排作业并核查成为现实，高效率地实现了“学而时习之”。这些智能化的教学辅助系统让教师从重复劳动中解脱出来，从而在教学研究上可以投入更多的时间和精力。

教案、研案、学案、作业等教学材料的上传和下载功能，是在线学习平台的必备功能，视频播放是混合式教学的有益补充。一些个性化的功能，比如学生在线时长统计、浏览统计、点名等功能增加了用户体验，是吸引学生学习的重要手段。

多媒体学习素材是在线学习的核心组成部分，视频是课程内容的主要载体，视频的质量起决定了在线课程的整体效果。交互式内容是在线学习的兴趣点，在线考试对整个在线学习系统的质量起监控作用。在线论坛、在线提问功能，这些功能起着教学辅助作用。

混合式教学在教学内容制作、教学工具使用和授课形式等工作上的创新，促进了教学效果的提升。

四、利用数据对混合教学效果的评估

学习的效果往往与学习的时间成正比，分析学习效果的一个主要途径就是分析学习的时间，或者说用户在线的时间。考试成绩可以反应出学习的掌握程度，那么如果将收集到的在线学习时间和考试成绩进行关联，并建立数学模型进行分析验证，就可以反应出混合教学的学习效果。除在线学习时间外，其他对学习效果有影响的因素限于篇幅原因，本文不再讨论。

为了实际检验混合教学对学习效果的影响，从2017年开始，作者在教授的计算机基础课程《数据库原理》授课中引入混合式教学方法，开展翻转课堂+传统授课的混合教学，以项目实战化为主线，以在线学习为主要手段，利用手机移动APP“蓝墨云班课”开展混合式教学。该软件具有文中提到的混合式教学需要的各种在线教学手段，如：记录学生的学习内容、学习时间、测试成绩、点名、作业完成等功能，并能完整地收集学习过程中产生的各种真实数据。表1为在“蓝墨云班课”平台上进行在线期末考试得到的考试成绩和平台统计的每个学生在线学习时长（小时）。

首先假设混合教学的学习时间和检测成绩具有一定相关性，采用统计学的回归分析方法建立在线学习时间和测验成绩的线性回归数学模型，对于n组样本观测值

可表示为：

求解以上方程组得的最小二乘估计为：

为了得到精确的计算结果并用图形说明数据关系，这里采用Scikit-learn]机器学习库对该线性模型计算并画图。

表1 “蓝墨云班课”平台上进行在线期末考试得到的考试成绩和平台统计的每个学生在线学习时长数据表

将收集到的34组真实数据（见表1）带入Scikitlearn机器学习库，计算得到测试成绩和在线学习时间描点以及线性回归分析之后得到的拟合线如下图1.

Scikit-learn实现以上算法的伪代码如下：data=np.loadtxt('data.csv',delimiter=',')#将数据读入x，y plt.scatter(x,y)#描点module=LinearRegression() #线性回归module.fit(x,y) #数据拟合x2=[[0],[40],[60],[100]] #画线数据y2=module.predict(x2) #画线数据y_pred=module.predict(x) #y的预测值plt.plot(x2,y2,color='green') #回归线print('R**2:',r2_score(y,y_pred)) #验证模型的拟合度

图1 在线期末成绩和在线学习时间进行线性回归分析之后

同时线性回归方程的其它参数以用来进行该方程的显著性检验。Scikit-learn机器学习库得到的参数结果下所示：

其中R2值用来衡量未来样本能够被模型预测的程度。能够得到的最大值为1，但也可能为负值，因为模型可能输出任何的值。建立的数学模型如果不考虑输入的范围将会得到0值，也就是说R2的值越接近1，那么数据之间的关系越紧密。

R2的表达式为：

在本例中R2的结果为0.53（小数点后2位近似），根据R2表达式的含义，可以推导出在混合式教学下，学习成绩和在线学习时间具有相关性，学习成绩随着在线学习时间的延长而提高。

五、总结及以后的工作

本数据模型直接证明了混合学习与学习效果存在关系，从数据展现图上可以直观的看出混合学习时间越长取得的成绩越好。考虑到整个数学模型的R2值为0.53，说明学习的效果不仅受到混合学习时间的影响，还受到其他因素的影响，比如混合教学所使用的素材、传统课堂教学的效果、教学方式、作业形式等，这也印证了学习效果是受多方面因素影响的客观事实。分析多方面的影响因素，设计更加精密的数学模型对混合教学效果研究将是今后工作的内容。

总之，本文立足于教学改革的现实问题，从混合教学的内容、思想、形式、手段上进行了深入分析，采集到教学过程数据，并利用机器学习库进行分析，对混合式教学进行了实证研究。通过这些分析和数据可以得出教师在混合式教学中的投入和学生的学习效果呈正比关系，混合教学对学生的学习效果具有积极影响。

[1]开治中.大学生学习动机与网络使用的现状及关系研究[J].中国健康心理学杂志.2012,(10).

[2]罗蓉,等.大学生网络学习行为偏好、网络元认知与网络成瘾的关系研究[J].心理学探新,2014,34(5):372-377.

[3]高地,等.美国“慕课”理论研究与实践的若干前沿问题[J].高等教育管理,2014,(4):49-54.

[4]桑新民.“慕课”潮流对大学影响的深层解读与未来展望[J].理论视野,2014,(3):12-15.

[5]黄璐,等.翻转课堂与传统面授混合教学模式研究[J].计算机教育,2016,(9):167-170.