教育信息技术课题构建线上线下融合的课堂新型教学模式创新实证研究.docx

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教育信息技术课题构建线上线下融合的课堂新型教学模式创新实证研究

构建线上线下融合的课堂新型教学模式创新实证研究

学科分类：

教育信息技术

课题类别：

重点课题

关键词：

教学模式；混合式学习；实证研究

预期研究成果：

论文集

课题设计论证

一、问题的提出、课题界定、国内外研究现状述评、选题意义与研究价值

（一）问题的提出

“十三五”以来，国家先后发布《教育信息化2.0行动计划》《中国教育现代化2035》等文件，明确提出了信息技术与教育教学深度融合创新应用的重要任务，并提出“互联网+”“人工智能+”等教育的新理念、新方向。

2020年3月，教育部发布了《关于加强“三个课堂”应用的指导意见》明确了“专递课堂”“名师课堂”“名校网络课堂”的内涵及特性，要求积极探索开展“三个课堂”多样化应用的新模式新途径，在2022年全面实现“三个课堂”在中小学校常态化按需应用，有效弥合区域、城乡、校际差距，推动实现教育优质均衡发展。

那么，在“互联网+教育”新生态中，典型课堂教学案例有哪些典型特征？

如何构建线上线下融合的课堂新型教学模式？

课堂新型教学模式应用到“三个课堂”环境中，对学生的学习体验、学习参与和学习效果等是否具有显著影响？

对这些问题的探究对于互联网+教育生态的形成具有重大的理论和实践意义。

（二）课题界定

本课题中，“线上线下融合”是混合式学习的关键特征。

混合式学习是一种将传统课堂师生面对面教学与数字化学习相结合的教与学新方式。

常见的教学模式有翻转课堂、同步直播教学等。

线上线下有机融合旨在创新课堂教学模式，充分发挥线上和线下学习各自的独特优势，增强课堂体验，提高课堂学习投入。

本课题拟依托已初步建成的专递课堂、直播课堂等，构建课堂新型教学模式，通过展开学习者学习体验、学习投入、学习结果的实证研究，探索课堂新型教学模式的应用策略，服务于“三个课堂”的常态化应用。

　　课题所构建的“课堂新型教学模式”，是面向义务教育阶段典型学科，以典型的中小学校为研究对象，服务于“三个课堂”的典型应用。

课题汇聚高校专家、地方教育部门以及中小学学科教师等多方力量，拟通过定性和定量相结合的研究方法，开展线上线下有机融合的课堂新型教学模式的应用实证研究，探索课堂新型教学模式的应用效果，为优化和完善互联网+课堂的创新应用模式提供参考和借鉴。

（三）国内外研究现状述评

近年来，线上线下融合的混合式学习的研究呈快速增长趋势。

研究热点从早期的对混合式学习的资源建设、教学设计、模式构建等的探讨，逐渐转向混合式学习环境中学习者感知、学习投入、学习效果的应用实践和实证研究。

有关混合式学习模式构建的文献大致可分为四大类别：

（1）线上线下融合的课堂教学模型研究。

代表性研究包括传统教室和网络教室混合学习模式（Hastieetal.,2010）；针对混合式课堂学习环境的教学法、社会交互、技术的PST（Pedagogy,Social,Technology）设计模型（Wangetal.,2018）；评价（Assessment）、教学法（Pedagogy）和技术工具（Technology）等要素结合的ATP教学模型（张屹等，2018）。

（2）智慧教育环境下课堂教学模式探索。

国外研究者主要从内容呈现、学习投入、智能测评、物理环境等维度对智慧教育环境中的教学模式进行探索（MacLeodetal.,2018;Saini&Goel,2019）。

国内研究者从教学模式、教学活动、教学策略与教学方法等多个维度，提出双轨展示、互动反馈、数据驱动、微课等课堂教学模式与方法（刘三女牙等，2017）。

　　（3）新课改下课堂典型教学模式探索。

如：

杜郎口中学的“三三六”模式，昌乐二中的“271”模式，兖州一中的“循环大课堂”模式等。

　　（4）促进优质教育资源区域共享的教学模式。

如，针对农村薄弱学校和教学点的“专递课堂”，为了提高教师教学能力和发展水平的“名师课堂”，强调开放性的“名校网络课堂”。

已有的课堂教学模式种类繁多，但存在针对“三个课堂”的适用性较弱、质量不高、评价困难等问题。

如何提炼已有课堂教学模式的特征，创新线上线下融合的教育教学模式，打造“互联网+教育”的新生态，成为保障后疫情时期教学有序开展，促进教育均衡优质发展的研究突破口。

混合式学习环境的实证研究大致可分三类。

（1）学习模式对学习感知、学习投入的影响研究。

不同学习模式属于不同类型的学习环境，对学习感知、学习投入有着不同的影响。

混合学习情境中，学习者的学习体验具有一定的波动性（Henrieetal.,2015），不同的学习模式对于认知投入具有显著的影响（Manwaringetal.,2017）；学习模式、混合学习中师生见面比例对学生投入度均有显著的影响（贾非等，2019）。

（2）学习体验与学习结果的关系研究。

为了描述学习环境、过程及结果之间的关联，Biggs（1985）提出了3P模型（Presage-Process-Productmodel），后来发展为4P模型（Presage-Perception-Process-Productmodel）。

研究表明，学习者对学习环境的感知影响学习行为和结果（Diseth,2007;Guoetal.,2017）。

　　（3）学习投入与学习结果的关系研究。

研究者普遍采纳Fredricks等（2004）对学习投入的界定，认为学习投入是多维的，涵盖学习行为、认知和情感等方面，包括行为投入、认知投入和情感投入三个维度，一些研究者增加了社交投入维度（Fredricksetal.,2016;Wangetal.,2016）。

研究表明，混合学习情境中学习投入越高，学习结果越好。

此外，学生混合学习投入受到学生个体特征与课堂活动设计、教学情境感知等不同指标的影响（Manwaringetal,2017；李利等，2019）。

然而，在线上线下融合的不同教学模式中，学习者有着怎样的情境感知、学习投入差异，情境感知与学习投入之间又有着怎么样的关联，如何根据这些特征和规律对课堂新型教学模式进行优化和创新成为值得探究的问题。

　　2020年初，新冠疫情对“三个课堂”提出了新的要求，受疫情影响全国开展了大规模在线教学活动，研究者进行了广泛地探索和论证。

已有研究大多聚焦于在线教学方式组织（余胜泉等，2020；谢幼如等，2020）、未来教学生态的构建（黄荣怀等，2020；祝智庭，彭红超，2020）、混合式教学模式的构建等方面（宋灵青，许林，2020；吴刚，2020），鲜有涉及学习者的主观感受，以及模式的验证与优化。

线上线下融合的混合式教学已成为教学的常态和研究的热点问题之一。

基于建构主义的支架式教学策略在学科教学中具有广泛应用，有助于提高学习参与（闫寒冰，2003；盛艳等，2011；朱文江，2009；何克抗，2017）。

融入支架策略驱动的混合式教学模式成为促进学习成效的重要手段。

本课题拟在分析典型教学案例特征的基础上，构建融入支架策略驱动机制的课堂新型教学模式，并从学习者感知的视角对课堂新型教学模式进行验证和优化。

（四）选题意义及研究价值

①发展了混合式学习理论，有利于促进信息技术与课堂教学的深度融合应用，有助于促进教育公平、提升教育质量；

②将学习者体验和学习投入同时纳入学术研究与模式探讨的视野，开展应用创新探索，有助于营造以“学习者为中心”的建构主义学习环境，促进学习者深度学习；

③透过对学习者在不同模式中的学习体验、参与等变化规律，对课堂新型教学模式进行验证与优化，为中小学教学模式评估提供一定的借鉴。

二、课题研究目标、研究内容、研究重点和创新之处

（一）研究目标

已有教学模式种类繁多，但是线上线下教学模式存在特征不明、适用性不强等问题，难以满足后疫情时期“三个课堂”应用的需求，以及混合式教学的常态化应用。

本课题拟在分析已有典型教学案例特征的基础上，构建课堂新型教学模式，并通过实证研究对新型教学模式进行验证与优化。

具体的研究目标包括：

①综合活动理论、知识建构等多元理论，分析典型的教学案例特征。

②扩展混合式学习理论，构建适合混合式教学常态化应用的课堂新型教学模式。

③开展典型地区的实践应用，对课堂新型教学模式进行检验与优化。

（二）研究内容

研究内容主要包括特征分析、模式构建和实验验证三个部分，见下图1。

图1研究内容

　　1.中小学典型课堂教学案例特征分析

针对课堂教学案例种类繁多、特征不明等问题，本研究拟结合学习活动理论、探究学习理论等，重点扩展混合式学习理论，从组织形式、教学形态、技术环境等方面，梳理与分析已有的典型课堂教学特征，包括：

①新课改下的课堂教学特征；②“三个课堂”的教学应用特征；③线上线下结合的课堂教学特征。

　　2.线上线下有机融合的课堂新型教学模式探究

针对已有混合式教学模式适用性较弱、质量不高等问题，本研究结合知识建构理论，拟构建课堂新型教学模式，在分析教学组织策略、教学方式的基础上，重点探索任务单、问题单、反思单等支架策略驱动机制，包括：

①网校互联的专递课堂教学模式；②直播课堂支持的“双师”教学模式；③慕课支持的异步课堂教学模式。

3.课堂新型教学模式创新应用实证

为验证与优化已构建的课堂新型教学模式，本研究拟结合3P/4P模型、探究社区（CoI）和学习投入等多元理论，在实验校开展应用实证，检验不同模式下学习感知、学习投入和学习结果的差异，重点探索不同驱动机制的调节作用以及各种因素之间的关联关系。

（三）研究重点

课题重点探索面向“三个课堂”的课堂新型教学模式构建及验证，研究重点如下：

①如何根据典型教学案例的特征，构建融入支架策略驱动机制的课堂新型教学模式；

②如何从学习者学习的视角，对新型的教学模式进行实证检验与优化。

（四）创新之处

本课题在理论和实践应用方面有所创新：

①理论创新。

针对已有模式适用性较弱、特征不明等问题，本课题拟构建面向“三个课堂”的支架策略驱动的课堂新型教学模式，在一定程度上发展了混合式学习理论；

②应用创新。

针对已有模式缺乏实证数据检验，课题拟从学习者体验视角，开展应用创新探索，验证并优化课堂新型教学模式。

　　三、研究思路、研究方法、实施步骤、预期成果形式

（一）研究思路

本研究遵循“特征分析-模式构建-模式实证”的研究思路来开展研究。

基本思路见下图2所示。

图2研究思路示意图

　　①典型课堂教学案例特征分析。

在文献梳理的基础上，拟采用内容分析法，对活动组织、教学形态、技术环境、课堂结构、教学要素等，通过编码的方式，对已有的典型课堂教学案例的特征进行质性分析，为构建课堂新型教学模式做前期准备。

②线上线下融合的课堂新型教学模式。

在特征分析的基础上，采用结构模型方法，拟构建专递课堂教学模式、“双师”教学模式、异步课堂教学模式，重点从驱动机制方面，对课堂新型教学模式的组织策略进行设计研究。

③新型教学模式实证研究。

拟通过量化研究，探究不同课堂新型教学模式中学习者的学习感知、学习投入与学习结果。

实证研究方案见下图3，根据Biggs的3P/4P模型，课题构建了“前提-感知-投入-结果”的研究模型。

图3新型教学模式实证方案

　　【研究假设】①不同教学模式中学习者的学习感知、学习投入、学习结果存在一定的差异；②不同支架策略驱动对学习感知、学习投入等产生一定的影响，且具有一定的调节作用；③线上线下融合的情境中，学习感知影响学习投入，学习投入影响学习结果。

【研究对象】湖北省中小学实验试点学校12个同质班级的典型学科。

【研究周期】纵向跟踪一学期。

【实验工具】学习感知量表改编自探究社区框架量表（J.B.Arbaughetal.,2008），从教学存在、认知存在、社会存在三个维度测量学习感知；学习投入量表改编自远程学习投入量表（Sun&Rueda,2012），从行为投入、认知投入、情感投入三个维度测量学习投入。

学习成绩以本学期学科成绩为依据，满意度改编自网络学习满意度问卷（Sunetal.,2008）；控制变量为自我效能感和学习动机，自我效能量表来源于自我效能感量表（Pintrich&DeGroot,1990）；学习动机量表改编自学业调节量表（Ryan&Connell,1989），从自主动机、受控空间两个维度测量学业动机。

　　【实验流程】拟将研究对象以班级为单位，划分为专递课堂组、双师课堂组和异步课堂组。

每组包括A、B、C、D四个班级，其中，A、B两班作为实验组，C、D两班作为对照组。

每组中A、B班分别采用不同的教学模式，C、D班实施传统教学模式，并在实验组采用任务单、问题单、反思单等不同的驱动类型。

前测采集学生的个人基本信息、自我效能感、学习动机；中测跟踪采集学生的教学模式和驱动类型、学习感知、学习投入；后测测量学生学习结果、课程满意度等。

（二）研究方法

课题拟综合运用质性与量化的研究方法。

①运用文献研究、内容分析、访谈、案例分析等方法对典型课堂教学案例特征进行深入分析。

②结构模型法。

运用结构模型法，从知识建构、教学活动、驱动机制等维度设计线上线下融合的新型教学模式，初步形成相关模式的组织方式与策略体系。

　　③量化研究。

通过ANOVA分析不同课堂教学模式及驱动机制下的学习感知、学习投入和学习结果的差异；利用AMOS建立学习环境、投入和结果的结构方程模型，在此基础上，揭示混合式教学情境中学习感知、投入和结果之间的作用机理。

（三）实施步骤及预期成果

本研究的实施步骤大致可以分为以下四步：

①案例收集及特征分析（2020.9-2021.3）。

通过文献调研、内容分析等方法，完成对典型案例的收集和特征分析，预期形成一份基于大规模典型案例集的教学案例特征论文；

②典型模式确定（2021.3-2021.6）。

完成对线上线下融合的课堂新型教学模式的构建，预期成果是一份课堂新型教学模式的论文；

③实验数据采集（2021.6-2022.3）。

教学实践环节，完成有关教学分析的模型建构和首轮数据收集与分析，预期成果是关于混合式学习感知、投入和结果的若干论文；

④数据分析及成果撰写（2022.3-2022.9）。

教学实践及总结，深入实践及数据分析与总结，预期成果是总结性报告和相关论文。

预期研究成果包括研究报告、论文和人才培养等，具体如下：

①线上线下融合的课堂新型教学模式实证研究报告1份；

②在SCI、SSCI、CSSCI等学术刊物发表线上线下融合的课堂新型教学模式相关论文4篇以上；

③培养5名左右的研究生。

四、主要参加者的学术背景、前期相关研究成果及核心观点

（一）主要参加者的学术背景

×××，男，博士，××××××教授，博士生导师，教育信息技术学院院长，ACM、CCF组织会员，国际标准组织ISO/IECJTC1SC36专家、全国音视频标准组织（AVS）专家、全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会（CELTSC）委员；中国高等教育技术协会专家组专家，中国教育管理信息化专家委员会专家，教育部高等学校动画、数字媒体专业教学指导委员会委员；教育部“新世纪人才计划”入选者。

主要从事教师教育信息化、数字化学习、知识工程等方面研究工作；先后主持并承担国家自然科学基金，国家科技支撑计划课题，国家社会科学基金，以及国家发改委、省部级重点项目等40多项。

研究成果“村镇教育资源配置与远程服务技术”湖北省科技厅鉴定为国际先进水平；以第一或主要完成人获得省部级科研、教学成果奖8项；以主要责任人获得国家级教学二等奖1项。

出版学术著作4部，获批发明专利和软件著作权30余项，发表论文150余篇，被SCI、SSCI、EI等收录的影响论文70余篇。

主讲《教育信息处理》、《计算机网络》、《网络教育资源设计与开发》、《网络教育标准与技术》。

×××，女，博士，副教授。

现为湖北省自然科学基金创新群体团队骨干成员，承担创新群体项目“知识服务理论及若干关键技术研究”任务，主要研究方向为教育资源管理与知识服务。

近年来参编教材1部，参与建设国家级精品资源共享课1门；在国内外期刊及国际学术会议上发表论文15篇，其中被SCI、EI、CSSCI共收录12篇；申请国家发明专利4项，获批软件著作权4项，涉及资源管理与支持服务、用户特征建模、个性化资源推荐等内容；近五年来以骨干成员的身份完成国家及省部级科研项目10多项，取得了多项研究成果，其中与本课题相关的内容包括：

在教育资源聚合与推荐方面，课题负责人提出了基于语义场模型的教育资源个性化推荐方法，并研制了在线教育资源聚合与推荐系统，以此为基础的博士毕业论文获得答辩专家一致好评；在资源组织与管理方面提出了“一种基于资源包的学习内容生成方法”，被成功应用于多个资源管理与服务系统，并获批国家发明专利。

本课题将在上述研究成果的基础之上继续开展后续研究。

　　×××，女，博士在读，中学一级信息技术教师，工作于××××××，一直参与学校数字化校园建设及创客教育活动。

2016年执教《程序帮我做运算——Python输入与输出》获湖北省信息技术优质课竞赛一等奖，2019年辅导学生参加湖北省中小学电脑制作活动，获“AI机器人运动会”一等奖，分别参与了省电教馆重点课题《初中信息技术课程全空间、全场域教学设计策略与模式研究》及中央电教馆国家重点课题《基于学生综合素质培养的云课程生态构建与应用研究》的研究。

×××，毕业于武汉大学信号与信息处理专业，获博士学位，现为××××××副教授。

主要从事教育信息处理、图像处理、模式识别等方面的研究。

在笔迹鉴别，数字版权，教学行为分析等方面取得了多项研究成果，目前已在JournalofNuclearMedicine，中国电化教育，现代教育技术等国际期刊会议上发表论文20余篇，获国家专利授权4项。

被邀请担任InternationalJournalonDocumentAnalysisandRecognition（IJDAR），SignalProcessing，PatternRecognitionLetters（PRL）等国际学术刊物审稿人。

（二）前期相关研究成果及核心观点

课题组负责人与主要参与人员的前期研究可分为三类：

线上线下结合的教学理论与模式，基于创新技术的教学工具研发与应用，人工智能支持的教学测量与分析方法。

课题组成员相关研究成果与核心观点列举如下：

1.线上线下结合的教学理论与模式。

核心观点包括：

一种新型教学模式的有效性受到学习环境、学习者、呈现形式等多维因素的影响。

为了构建或完善某种教学模式，需要参考并结合多种教学理论，同时利用主观、客观的方法进行综合评估。

[1]Investigatingtherelationshipsamongteachers'motivationalbeliefs,motivationalregulation,andtheirlearningengagementinonlineprofessionallearningcommunities.[SSCI/SCI,排序2,通讯作者]

[2]Theinfluenceofpriorknowledgeandcollaborativeonlinelearningenvironmentonstudents'argumentationindescriptiveandtheoreticalscientificconcept.[SSCI,排序1]

[3]教育智能体对认知学习的作用机制研究述评.[CSSCI,排序1]

[4]精品专题教育社区特征分析及发展研究.[CSSCI,排序1]

[5]教育大数据视角下的学习分析应用研究与思考.[CSSCI,排序1]

[6]支持教师区域研修的PAST模型构建及应用研究.[CSSCI,排序2,通讯作者]

[7]信息技术支持下的区域研修现状及发展研究——基于全国25省（市）35县（区）的调研.[CSSCI,排序2,通讯作者]

　　2.基于创新技术的教学工具研发与应用。

核心观点包括：

创新技术在教育中的应用，为教与学的开展提供了新的思路和可能性。

技术的研发与应用需要基于坚实的理论基础，才能获得最优化的教学效果。

　　[8]ThesaurusdatasetofeducationaltechnologyinChinese.[SSCI,排序1]

[9]DesignandImplementationofanAR-BasedInquiryCourseware-MagneticField.[EI,排序1]

[10]VirtualDulcimerAuxiliaryTeachingSystemBasedonMusicalInstrumentDigitalInterface.[EI,排序1]

[11]CBET:

designandevaluationofadomain-specificchatbotformobilelearning.[SCIE,排序1]

[12]基于依存句法的初等数学分层抽样应用题题意理解.[CSSCI,排序1]

[13]学习分析支持下的课堂互动工具设计与实现.[CSSCI,排序1]

[14]PST视角下智能导师系统的设计与新发展——以句酷批改网为例.[CSSCI,排序1]

3.人工智能支持的教学测量与分析方法。

核心观点包括：

传统的教育测量方法，例如问卷调查和访谈等，为研究者探究教学过程与效果提供了一种有效的途径。

然而，主观的测量方法，受个人及环境等因素的影响，存在着一定的偏见。

基于机器学习和深度学习的教育分析方法，使得研究者能够通过文本、图像等学习过程数据，客观地评估学习者的行为与表现。

因此，主客观方法的结合，能够更加全面、准确的呈现学习的发生情况，是教育测量与分析的发展趋势。

[15]Categorizingteachers’gesturesinclassroomteaching:

fromtheperspectiveofmultiplerepresentations.[SSCI,排序1]

[16]AnalysisofTemporalCharacteristicsofCollaborativeKnowledgeConstructioninTeacherWorkshops.[ESCI,排序2,通讯作者]

[17]Interactivenetworksandsocialknowledgeconstructionbehavioralpatternsinprimaryschoolteachers'onlinecollaborativelearningactivities.[SSCI/SCI,排序2,通讯作者]

[18]MiningOnlineDiscussionDataforUnderstandingTeachers’ReflectiveThinking.[SCI,排序1]

[19]Exploringprimaryschoolteachers'technologicalpedagogicalcontentknowledge（TPACK）inonlinecollaborativediscourse:

Anepistemicnetworkanalysis.[SSCI,排序2,通讯作者]

[20]学习分析视域下学习者编程过程分析研究.[CSSCI,排序1]

[21]基于人工智能的课堂教学行为分析方法及其应用.[CSSCI,排序1]

[22]面向在线讨论的时间序列建模实验.[CSSCI,排序1]

[23]