影响物理实验移动学习平台使用效果的行为因素研究
发布时间：2019-12-16
摘要 为了解学生使用移动学习平台的具体学习行为情况，以及不同的学习行为所对应的学习效果，本研究收集了移动学习平台后台的学生网上操作数据记录，借助SPSS和Ex-cel等数据处理软件进行统计分析，并采用访谈法进一步调研学生的情况。研究发现平台的使用效果与使用时间、实验项目和使用次数等皆存在不同程度的相关性。本研究结果为教师和学生呈现了学习行为与学习效果的具体影响关系，可作为将移动学习平台引入物理实验课程以开展混合式教学的参考依据。
关键词 学习行为研究;移动学习平台;物理实验
移动学习平台是借助手持智能设备，让学习者更快更准确获得学习材料的平台[1]。在移动学习环境下，学生可以灵活安排学习时间、地点和方式，包括分散式地投入更多的学习时间或选择性地学习视频微课程等，有效地延伸了课堂教学[2]。本研究中的移动学习平台既包括基于电脑端的网页版移动学习平台，也包括基于Android系统和IOS系统在内的移动终端学习平台，其学习内容和展现效果相同。物理实验移动学习平台包含了物理实验微课程系统、测验题库系统、用户管理和统计系统等组成部分[3，4]。
在本研究中，学生使用移动学习平台时所进行的登录、查看微课程视频、自我测验、提交结果和讨论等具体的学习行为将被着重关注。研究结果发现平台的使用效果与使用时间、实验项目和使用次数等皆存在不同程度的相关性。
1研究背景
移动学习是移动设备发展迅速的产物，这种学习方式是由科技的发展所带来的变革，是社会习惯的改变所产生的结果[5]。学生在移动学习的环境中的学习行为和学习效果均发生了改变，作品分享、问题讨论、信息交流以及最终的学习效果都发生了不同程度的变化[6]。移动平台使用的时间段、查看的频率、使用的目的等不同的学习行为也将影响学生的移动学习效果[7]。
研究表明移动平台使用过程中不同的学习行为将影响学生的学习效果，但目前的研究很少聚焦在大学物理实验课程教学这一具体的领域，物理实验学生不同的移动学习行为将不同地影响其学习效果。
本研究关注具体的移动学习平台的使用过程中所产生的数据，进行分类分析，探究影响学习平台使用效果的学习行为因素，帮助教师和学生了解具体的影响因素，以获得更好的教学和学习效果。
2研究设计
2.1研究对象
本研究是基于同济大学本科生物理实验课程开展的，课程教学对象是全校各个学院的理工科专业本科学生，每个学期有近3000名的学生选修这门课程。课程分上、下两个学期进行，共有18个实验项目。
2.2平台介绍
物理实验课程中，学生使用的移动学习平台功能主要包括微课程和自我测验两部分，学生可以随时随地通过电脑或者手机登录移动学习平台访问。本研究主要收集的是测验系统模块的数据，测验系统帮助学生调取自动生成的试卷进行自我检验。平台自2016年10月启用以来，已经使用4个学期，本研究以这4个学期的数据为基础进行分析研究。
2.3研究方法
在物理实验课程的教学过程中，教师鼓励学生使用移动学习平台，对使用该平台效果较好者(移动平台上每个实验项目的测验都为60分以上的学生)，在他们的期末总成绩上加5分以资鼓励。研究所用的数据均来自学生在使用移动平台时所产生的数据，开始于2016年10月，结束于2018年6月，共4个学期，借助Excel和SPSS等软件对这些数据进行处理和分析。
2018年2月，在临近此学期数据收集的末尾阶段，随机抽取31人作为访谈对象，了解学生的平台使用情况，由3位助教分别进行访谈，每位访谈对象有20分钟的交流时间，全程录音记录，并作后续整理和分析。
3数据分析与讨论
2016—2017学年、2017—2018学年的4个学期中，学生在移动学习平台的使用过程中，每完成一份测验卷，后台就生成一条数据，共有13178条数据。剔除没有完成全部题目就提交测验卷的数据以及匿名提交的数据，获得有效数据11902条，对这些数据进一步分析。
3.1不同学期学生的自我测验分数的差异
4个学期的有效数据分别为2825条、3206条、3464条、2407条。对4个学期的数据进行单因素方差分析，Alpha=0.00，F>F表，4个学期的测验结果数据存在显著差异。如图1所示，学生在第一个学期的成绩平均值最低，在第四个学期的成绩平均值最高。随着平台的不断改进和使图14个学期的测验成绩平均值比较用，学生使用平台获得的测验成绩也随之升高。其原因可能是移动平台在刚开始使用时各方面还不稳定，而且大多数学生是第一次接触移动学习模式，这在一定程度上影响了学生使用平台的满意度和使用效果，随着平台功能的完善和改进，以及学生对移动学习模式的熟悉，学生的使用效果也得到了提高。
3.2学生在工作日与周末的自我测验分数的差异
方差分析结果表明，学生在一周中的哪一天使用平台的测验系统，其效果并没有存在显著的差异。但观察学生在工作日与周末的成绩平均值的情况图，如图2所示，学生在周一、周二测验的成绩最高，在周三、周四、周五测验的成绩其次，在周末测验的成绩最低，其数据条目也是最少的。说明学生在工作日使用平台的效果要优于在周末使用的效果。
3.3不同实验项目的自我测验分数的差异
对每个实验项目的数据进行单因素方差分析，Alpha=0.00，F>F表，各个实验项目的自我测验结果数据存在显著差异。差异如图3所示，第一学期的9个实验项目的成绩平均值要优于第二个学期的9个实验项目。在访谈过程中有同学表示“去做实验之前，如果有比较大的疑问的话，就会使用移动学习平台来帮助预习”。所以越是相对难度较高的实验项目，越有较多的数据条数。成绩最高的实验项目是“误差理论与计算”，成绩最低的实验项目是“RC串联电路的暂态与稳态特性实验”，这在一定程度上与学生在预习时对各项实验项目的掌握情况相关。
3.4不同时间段的自我测验分数的差异
将一天24个小时，以2个小时为区间，分成12个组，学生使用平台进行自我测验的时间段的分布如图4所示，晚上8点至12点，是学生的平台使用高峰期，白天的工作时间里使用的人数也较多，凌晨2点至8点的人数较少。
对不同时间段的数据进行单因素方差分析，Alpha=0.021，小于0.05，F>F表，不同时间段的测验结果数据存在显著差异。结果如图5所示，在凌晨2点至凌晨6点的时间段使用平台的学习效果最差，其成绩明显低于其他时间段，此结果与此时间段的样本数量较少也有一定关系。
3.5不同使用次数的自我测验分数的差异
提交测验卷的有效数据条数为11902条，参与平台学习的学生共有1862名，说明有很多同学重复使用并产生了多条数据，平均每位同学产生6至7条数据。其中进行一次测验的同学最多，共有385位，单个同学进行测验的最高次数为41次。
学生使用平台的次数将影响学生的最高成绩，这两个变量的方差分析结果显示，Alpha=0.00，小于0.05，不同的平台使用次数将得到不同的分数等级，两者的相关系数为0.329，为显著的弱相关。如图6所示，平台使用次数越多的同学，将有机会获得更高的分数。访谈中也有同学表示“移动学习平台的使用促进了自身对于该实验的理解和初步掌握”。
影响物理实验移动学习平台使用效果的行为因素研究相关期刊推荐：《物理与工程》是中国科技核心期刊;是由教育部主管，清华大学主办，教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会领导，以高校物理教学与研究以及物理的工程应用为主要内容的学术性刊物。它的宗旨是面向全国大中专院校物理教师、广大科技工作者和相关人员;交流物理教学经验与教学研究成果;介绍与讨论物理学及其他交叉学科的新发展、新动向及物理学前沿进展;介绍物理学在现代工程技术中的应用，旨在促进物理教学改革向纵深发展。有投稿需求的作者，可以直接与在线编辑联系。
4结论
本研究基于高校物理实验课程的背景，搜集移动学习平台后台的相关教学数据，借助Excel和SPSS等数据处理软件进行分析，并使用访谈法了解学生在使用平台时的具体行为，探究高校物理实验课程中学生的移动学习平台的学习行为规律。
研究结果表明，投入使用的移动学习平台的成熟度将影响学生的使用效果。随着移动学习平台的改进和优化，学生的使用效果同步得到提升。因此，学生对移动学习平台的设计、内容和功能等有较高的要求，在平台的建设和维护过程中需要教师投入更多的工作和努力。
研究还发现，学生在工作日和周末使用学习平台的效果存在差异，同一天中不同时间段在平台上进行学习的学习效果也存在差异，而且使用次数较多的同学能够获得更好的学习效果。学生应合理安排学习时间，了解自己学习效率高的时间段，并在该时间段安排较有难度的学习任务，合理使用移动学习平台，将其作为辅助自己学习物理实验知识的有效工具。
任课教师通过分析不同的实验项目在平台上的学习效果存在的差异，可以发现学生学习效果较弱的项目，并对此实验项目进行有针对性的教学，如更为详尽地讲解，提供更多的学习资料，或增加教学时间等，以帮助学生更好地掌握相关知识。
本研究以物理实验课程和具体的移动学习平台为例进行研究，研究结果可作为将移动学习平台引入实验课程以开展混合式教学的参考依据。
