特殊時(shí)期在線教學(xué)優(yōu)劣勢的信息學(xué)角度分析

梅康健 李東凱 高 磊 李梓熙

（1.河海大學(xué)信息學(xué)部物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 常州 213002；2.河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇 常州 213002）

一場突如其來的疫情，給我國的各個(gè)領(lǐng)域帶來了不同程度的沖擊。在教育方面，全國范圍內(nèi)的高校均采取了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的教學(xué)方式。在線教學(xué)具有資源豐富、反饋及時(shí)、時(shí)間靈活、場景靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是，在線教學(xué)無法滿足全部的教學(xué)需求，例如實(shí)踐課程和課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)等。對其優(yōu)劣勢的正確分析是完善線上教學(xué)，推動(dòng)教學(xué)形式發(fā)展的重要過程。本文從信息學(xué)的角度，結(jié)合實(shí)際的問卷調(diào)查和師生訪談，了解在線教學(xué)過程中存在的優(yōu)缺點(diǎn)問題，并且對于突出的缺點(diǎn)給出針對性的建議。

一、教學(xué)信息傳遞數(shù)學(xué)模型建立

（一）教學(xué)過程概括

教學(xué)行為可以看作是信息雙向流動(dòng)的過程，信息是信息論中最基本、最重要的概念，它是一個(gè)既抽象又復(fù)雜的概念。而信息師生間的互動(dòng)行為就是抽象的信息傳遞的具象表現(xiàn)。無論是何種形式的教學(xué)，其過程都可以看作一個(gè)信息傳遞系統(tǒng)。在這樣一個(gè)抽象化的信息傳遞系統(tǒng)中，教師和學(xué)生都是信息主體，二者既充當(dāng)信息的發(fā)送方，也充當(dāng)信息的接收方。但教師以發(fā)布信息為主，同時(shí)又接收信息并予反饋；學(xué)生以接收信息為主，同時(shí)又應(yīng)當(dāng)及時(shí)回應(yīng)。整個(gè)過程可以“發(fā)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(tǒng)的傳遞模型，見圖1。

圖1 通信系統(tǒng)模型

二、實(shí)際調(diào)研結(jié)果分析

（一）學(xué)生對于在線教學(xué)的態(tài)度

調(diào)研結(jié)果顯示，在“您更喜歡哪種學(xué)習(xí)方式？（線下教學(xué)和在線授課二選一）”的問題上，約有76.19%的學(xué)生選擇線下教學(xué)的授課方式，僅有23.81%選擇在線授課。其中約有43.33%的學(xué)生是沒有在線授課經(jīng)歷的，在被問道“如果疫情結(jié)束，學(xué)校允許的情況下，是否還樂于去進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)聽課方式？”的問題時(shí)，53.33%的學(xué)生愿意繼續(xù)選擇在線授課的教學(xué)模式。為了解學(xué)生個(gè)人的專注力對結(jié)果的，連續(xù)專心學(xué)習(xí)多長時(shí)間在20—30min范圍內(nèi)的學(xué)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(xué)信息傳遞系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)較為繁雜且存在諸多不必要的因素，其簡化模型如圖2?；谠摵喕Ｐ?，將信源、信宿替換為教學(xué)中的個(gè)體“教師”和“學(xué)生”，類比通信系統(tǒng)的定量計(jì)算方法，將在線授課的效率設(shè)為α，一般為乘性干擾；外部干擾設(shè)為N，一般為加性干擾，且該值對總體影響應(yīng)該為降低教學(xué)效率，所以N值一般取負(fù)數(shù)；而最終學(xué)生獲得的信息Y=αX+N，在結(jié)果反饋系統(tǒng)后，反饋系數(shù)設(shè)為S，定義為Y與X的比值，其實(shí)際意義為學(xué)生收到的信息與教師授課的關(guān)鍵信息的比值，因此也是該教學(xué)方式的效率的數(shù)學(xué)體現(xiàn)。

圖2 簡單通信系統(tǒng)模型

圖3 教學(xué)信息系統(tǒng)模型

最終建立的教學(xué)信息傳遞數(shù)學(xué)模型框圖如圖2所示?；谠摽驁D，結(jié)合研究目的，可針對性地設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。以及90min以上各占7.14%、8.1%，占總?cè)藬?shù)的15.24%。而小于20min的占20.48%。按照一節(jié)課45min為最低專注界限，數(shù)據(jù)表明約66%的學(xué)生在線教學(xué)時(shí)的受自身專注力較差。

（二） 反饋系數(shù)的計(jì)算分析

為定量分析二者的反饋系數(shù)，列出了13個(gè)教學(xué)有關(guān)的項(xiàng)目，讓調(diào)研對象選擇更符合該項(xiàng)目的教學(xué)方式，調(diào)研結(jié)果如下表1所示。依據(jù)上述模型，最終的反饋系數(shù)，將Y代入得：，對于每個(gè)個(gè)體而言，α和N的取值有所差異，在具有一定實(shí)驗(yàn)數(shù)量的基礎(chǔ)下，二者可以近似計(jì)算。如下表所示，設(shè)各項(xiàng)目依次為Xi（i=1，2，3…13），設(shè)各項(xiàng)目權(quán)重為Wi，（i=1，2，3…13），各項(xiàng)目選擇人數(shù)百分比定義為 Pi（i=1，2，3…13），的計(jì)算式為，為方便計(jì)算，每個(gè)項(xiàng)目的權(quán)重相等（），則帶入數(shù)值，計(jì)算得線上教學(xué)的反饋系數(shù)，線下教學(xué)的反饋系數(shù).由此可見線下教學(xué)具有顯著的優(yōu)勢。當(dāng)X不變且為常數(shù)時(shí)，反饋系數(shù)與|N|成反比，而實(shí)際情況中N值與諸多物理（教學(xué)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等）及心理因素（專注力、自制力、個(gè)人習(xí)慣等）有關(guān)，且兩種教學(xué)方式影響N值的因素也不同，難以在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下定量計(jì)算。

表1 測試項(xiàng)目及所得數(shù)據(jù)

（三）結(jié)果與誤差分析

結(jié)合上述計(jì)算的反饋系數(shù)，線下的教學(xué)效率要明顯高于線上，這在調(diào)研問卷中也有體現(xiàn)。依據(jù)表1所列數(shù)據(jù)，在線授課的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容的更新周期短以及學(xué)習(xí)資源豐富兩方面，這也依托于授課平臺(tái)（超星學(xué)習(xí)通、中國大學(xué)MOOC、騰訊課堂等）龐大的數(shù)據(jù)支持。在學(xué)習(xí)環(huán)境的多樣性以及學(xué)習(xí)舒適度方面，在線學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)幾乎相當(dāng)，并不能成為優(yōu)勢。而在線學(xué)習(xí)的劣勢則較為明顯，例如在內(nèi)容趣味性、授課規(guī)范性、平臺(tái)穩(wěn)定性、學(xué)習(xí)氛圍的營造等方面明顯不及線下教學(xué)。

當(dāng)然，本次實(shí)驗(yàn)結(jié)論也是在一定誤差范圍內(nèi)得出的。首先，模型的建立基于理想情況，實(shí)際中可能還存在其他外界影響，例如教學(xué)平臺(tái)的不統(tǒng)一，任課教師選擇多種平臺(tái)，這對于學(xué)生來說，就要在不同平臺(tái)之間進(jìn)行切換，甚至一堂課上切換兩到三個(gè)平臺(tái)。另外，由于平臺(tái)較多，學(xué)生有時(shí)候會(huì)忘記完成任務(wù)，影響學(xué)習(xí)效率［2］。各個(gè)項(xiàng)目的權(quán)重，為方便計(jì)算設(shè)為等值，但實(shí)際情況中，各個(gè)項(xiàng)目對總體教學(xué)質(zhì)量的影響不見得相同。另外，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)量級(jí)也會(huì)對計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生略微影響。

三、在線教學(xué)的建議

針對在線教學(xué)與線下教學(xué)的區(qū)別，在授課方式方面筆者認(rèn)為在線教學(xué)不宜采用慕課為主的方式進(jìn)行授課，應(yīng)該采用在線直播為主，得益于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，視頻交流的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)與實(shí)際并無太大差別，并且在線教學(xué)的平臺(tái)選擇也比較重要，使用帶有視頻回放功能的平臺(tái)更好，例如釘釘和騰訊課堂等平臺(tái)。視頻回放的功能在以軟件作為工具的設(shè)計(jì)類課程中效果突出，如《塑料模課程設(shè)計(jì)》，由于設(shè)計(jì)的連貫性比較強(qiáng)，學(xué)生會(huì)反復(fù)觀看視頻回放［3］。另外，多個(gè)任課老師可以協(xié)商使用同一平臺(tái)，避免多平臺(tái)教學(xué)對學(xué)生學(xué)習(xí)效率的負(fù)面影響。

對于某些特殊課程，例如體育課。其主要教學(xué)難度在于實(shí)際效果的反饋，從教學(xué)目的出發(fā)，為了讓教師了解學(xué)生對于運(yùn)動(dòng)技能的掌握程度，教學(xué)成果的反饋可由學(xué)生拍攝相關(guān)的技術(shù)動(dòng)作視頻來檢驗(yàn)。即學(xué)生練習(xí)技術(shù)動(dòng)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)，線下教學(xué)具有極強(qiáng)的不可替代性，學(xué)生可以先利用仿真軟件進(jìn)行線上實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)行線下的實(shí)物實(shí)驗(yàn)，由于有仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，線下實(shí)驗(yàn)也會(huì)更加的輕松、高效。

在進(jìn)行線上教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的優(yōu)勢，可以利用其豐富的視頻文字資料擴(kuò)展教學(xué)面，拓寬學(xué)生的視野。對于某些多學(xué)科交叉的學(xué)科，要求有跨學(xué)科的知識(shí)背景，學(xué)習(xí)起來有一定的難度。基于學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備基礎(chǔ)，結(jié)合信息化技術(shù)，充分發(fā)揮線上和線下教學(xué)的特長，能夠達(dá)到更好的教學(xué)效果［5］。

四、總結(jié)

在線教學(xué)優(yōu)劣勢都較為明顯，得益于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)同樣也受制于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，并利用必要的方法限制其劣勢的影響是高效在線教學(xué)的關(guān)鍵所在。完全的在線教學(xué)同樣不符合教學(xué)要求，甚至?xí)拗茖W(xué)生的實(shí)際操作能力，負(fù)面影響不容忽視，所以，對線上線下相互結(jié)合的教學(xué)方式探索和實(shí)踐對提高教學(xué)質(zhì)量是很有必要的。如何合理的分配這兩種教學(xué)方式在教學(xué)過程中的權(quán)重，對于不同學(xué)科如何找到符合該學(xué)科的權(quán)重最優(yōu)解都是值得思考的問題。共同推動(dòng)教育形式的改革和發(fā)展，也是現(xiàn)如今諸多從事教育事業(yè)的工作者正在努力的目標(biāo)。