翻转课堂中的诱人细节：有趣但与教育无关的信息对学生学习与动机的影响外文翻译资料

 2022-12-30 11:12

翻转课堂中的诱人细节：有趣但与教育无关的信息对学生学习与动机的影响

原文作者 Jeffrey Maloy，Laura Fries，Frank Laski和 Gerardo Ramirez

摘要

在这项研究中，我们评估了向学生提供短片的重要性，这些短片着重于他们在遗传学课堂上所学习的材料与日常生活间的相关性。这些有趣但并不以学习目标为方向的短片，被称作“诱人的细节”，它们已经在实验室背景下进行了大量的研究。在实验室研究中，诱人细节显示出它们确实会减少学习程度，以致一部分人建议删除教材中一切与学术学习成果无直接关联的内容。我们的目的是在实际的大学课堂中展露这些诱人细节带来的影响，在一定程度上与讲师在个性和讲课风格方面的水平差异导致的其他易混淆的变化做出区分。我们的研究表明，在翻转课堂的环境当中，有趣的细节并不会损害学生知识内容的获取，学习兴趣以及感知学习，它们反而令人难忘。具有较高遗传学背景知识的学生在观看包含诱人细节的视频后，比观看没有诱人细节的同样视频的学生学习程度更高，尽管两组学生的测验分数并没有差异。这些结果与在人工心理学实验室环境中进行的数十年研究中观察到的一些主要影响相矛盾，并强调了教师使用诱人的细节可能产生的情感上的益处。

导语

美国本科STEM教育的核心挑战是提高处于历史边缘地位的 STEM 学科专业留存率(Presidentrsquo;s Council of Advisors on Science and Technology，2012; Hughes，2018)。例如，与STEM专业的非URM（underrepresented minority，代表性不足的少数族裔）学生和初代学生以及人文社会科学领域的 URM学生和初代学生相比，以STEM专业为起点的URM学生和初代学生更有可能更换专业(Sork 等，2015)。有一些制度性因素（例如提供指导以及指导计划），认知性因素（例如背景知识）和动机性因素（例如，兴趣，自我效能以及与课程材料的感知关联性）可以来解释一部分故事中STEM专业高辍学率的原因(Cromley 等，2016)。但是留住少数学生的策略也尚无法完全完成这一挑战。在这项研究当中，我们将探究在讲课过程中使用诱人细节来暂时改进科学教材是否可以改善 URM 和初代学生的课程学习成果。

提高对于STEM的兴趣

或许在直观上讲，许多教师已经认识到了学生兴趣的重要性，他们也被建议要开发方法来增强这种专注、坚持、参与的心理状态。该建议是根据经验提出的，因为研究表明，对某个领域的更高的兴趣会带来更强的注意力、任务持久性和努力程度(Ainley 等，2002; Hidi 和 Renninger，2006)。作为一年级大学生，学生对领域的兴趣甚至可以预测 7 年后的专业留存率，成绩和课程选择(Harackiewicz 等，2008)。当然，提高领域兴趣是一个漫长而复杂的过程的最终目标。

对于大多数学生而言，他们对领域的兴趣始于尝试提高学生情境兴趣的讲师。像约翰·杜威（John Dewey）这样的教育理论家早就提出了吸引和保持兴趣的重要性（Dewey，1913）。近来，兴趣发展的四阶段模型认为，随着时间的流逝，不断地重复吸引学生兴趣的情境可以通过促进与目标内容的互动而发展为更持久的倾向(Hidi 和 Renninger，2006)。因此，当代着力于提高学生兴趣的理论高度重视外部支持，这些外部支持在整个课程中刻意让学生产生兴趣，尤其是对于那些最初可能不太感兴趣的内容。

在特定背景下，存在着众多提高情境兴趣的方法。例如，讲师可以改变内容的新颖性与复杂性，来与学生的背景知识和兴趣相匹配(Berlyne，1970)；向学生展示与内容相关的图片以产生惊喜或敬畏感(Arcand 等，2010; Stahl 和 Feigenson，2015; Valdesoloet等，2017)；使用一些基于问题，具有实际难题的学习内容(Belland 等，2013)；提供对学生的日常生活有用的文本内容（即实用价值；Eccles 等，1983)；还包括动手实践、团队合作与主动学习技术(Palmer，2009; Freeman 等，2014)。一则广泛实施且运用到了诱人细节的技术是在课堂上提供与学习目标略有相关的富有趣味的具体信息。在当前的研究中，我们将探讨诱人的细节在STEM 翻转课堂中对学习动机和成果的影响。

课堂指导中的诱人细节悖论

诱人细节可能包括在课堂上使用幽默、不合逻辑的图像、段子或者其他的参考与轶事，这些东西会将课堂材料与文化相关内容或者其他有趣的话题松散地联系起来(Downs 等，1988;Cooper 等，2018)。使用诱人细节的目的不是以有趣的方式呈现内容，而是以与课程内容不相关的诱人信息来补充内容。讲师经常将诱人细节作为帮助学生将注意力重新集中到课堂内容上的一种方式，尤其是对于学生觉得无趣或高度抽象的部分。例如，当讨论乳糖操纵子作为调节细菌中基因表达的一个例子时，讲师可能会暂时偏离与学习成果直接相关的活动（例如描述“乳糖阻遏物和分解代谢物阻遏物蛋白如何调节乳糖操纵子的表达”），通过以下的故事来吸引学生的兴趣：

乳糖操纵子在现实生活中的一个应用就是其对于一种广受喜爱的食物的重要作用：酸奶！如果没有了乳糖操纵子，细菌就无法将牛奶转变为酸奶。很久以前，古人可能是出于意外偶然地发现了酸奶：这一切可能是因为有人将牛奶放在了温热的天气下。你可能并不想喝这些被太阳烤热的牛奶，但有些勇敢的人尝试了一下，于是就发现了这如今受到许多人喜欢的东西：牛奶发酵成的浓郁的酸奶。甚至有史记载，成吉思汗在征服文明，扩张帝国的时候就是依靠马奶制成的酸奶来供给自己与他的军队的。

其他可能出现在生物学课堂上的包含诱人细节的例子可以在补充表S1中找到。

可以肯定的是，使用诱人细节是教师和学生普遍认为可以增强教学效果的一种方法(Yue 和 Bjork，2017)。这也就解释了为何这些诱人细节常常被用到(Mayer 等， 2008)。然而，它们的有效性在实验室背景下进行了广泛研究。出人意料的是，实验室的各种研究都表明，诱人细节的加入确实可以增强学生的学习兴趣，但事实上，从回忆表现与学习转移表现来衡量，学习程度反而是降低的(Harp 和 Mayer，1998; Rey，2012)。在一些典型的实验室实验中，会向参与者提供一些包含或者排除了诱人细节的说明性文字段落或学习模块。最近的一项荟萃分析得出的结论是，在实验室背景下使用诱人细节或导致中小规模的负面影响(Rey，2012)。

实验结果表明，使用诱人细节会降低学习程度，这一事实导致人们提议删除所有教学材料中与学术学习成果不直接相关的信息(Harp 和 Mayer，1998; Harp 和 Maslich，2005)。 然而，最近更多的研究工作又表明，诱人细节可以在教学情境中给学生更低的认知负担，实际上对学习有所裨益(Park 等，2011，2015a)。此外，另一项研究表明，当通过强调学习的利害关系的方式将实验室环境更改为更像现实的教室环境时，诱人细节的负面影响被消除了，与没有提供诱人细节的学生相比，提供了诱人细节的学生获得了相近甚至更佳的学习成果(Fries 等，2019)。 这些观察成果不禁让我们质疑之前的实验室研究与STEM课堂中学生更为细致的、纵观性的体验之间的相关性。

此外，尽管实验室研究有助于深入了解在高度受控的环境中影响特定学生成绩的教学策略，但这些研究有时在应用于实际教室环境时效果无法复制(Mitchell，2012)。与心理学实验室精心控制的环境相比，这种缺点，至少部分缺点是由于教室环境的复杂性增加所致。要确定特定的教育干预措施在课堂上是否有效，就需要对众多班级的学生进行测试，并且通常需要多位独立的老师。由于在课堂研究中对严格性的要求引入了固有的异质性，因此很难或不可能维持与在实验室中研究教育干预措施相同的控制水平和一致性。

翻转课堂背景下的诱人细节使用

在过去的十年中，混合学习模型的使用正在迅速扩张，该模型将数字媒体与 STEM 学生的课堂教学相结合(Johnson 等，2015)。人们认为，完全或部分使用在线学习模块可以为学生带来各种好处，包括增加便利性，降低教科书成本以及提高学术水平(Garrison 和 Kanuka，2004; Arfield 等，2013; Sarıtepeci 和 Ccedil;akır，2015)。此外，数字化教育模块与面对面课堂教学的混用以高度受控的视频平台的形式为教育研究人员提供了一种有趣的工具，可以用来测试在传统教室中难以检测的教育干预措施。因此，可以将视频模块在教育研究中的潜力与在飞机开发中风洞的使用进行比较：就像风洞可以对各种飞机设计进行快速，受控的测试一样，视频学习模块为使用一款一致且受控的交付平台在跨班级和讲师的大批学生中测试多种有前景的教育干预措施提供了契机(Stigler 和 Givvin，2017)。

在这项研究中，我们旨在揭示诱人细节在本科遗传学课程中的作用，这与教师水平在人格和讲课风格上的差异所带来的不可避免的混淆性变化不同。如果之前的实验室研究结果适用于课堂，那么我们可以预见在视频课程中包含诱人的细节会增加兴趣，但最终会分散学生的注意力并损害学习。但是，如果有关诱人细节的好处的传闻能更准确地代表它们对课堂环境中学生学习的影响，那么我们可以预见，通过以视频结束后进行测试的方式衡量，包含诱人细节将对课堂学习有所裨益。根据教育工作者的趣闻记载和该领域的最新文献(Fries 等， 2019)，我们推测包含诱人细节通常对改善实际表现和感知学习有益。

我们还检测了包含诱人细节是否可以增强学生对材料中的情境的兴趣并改善学生对内容效用价值的理解。心理学领域最近的干预研究发现，相对较小的教学变化或导致学生对课程材料的兴趣和感知关联性显着增加(Harackiewicz 等，2016; Casad 等，2018)。例如，即使只是简短提及数学技术的某些可能用途，也可以提高课堂表现(Hulleman 等，2010)。

研究表明，兴趣和感知相关性彼此相关，并且与STEM专业学生的表现和记忆相关(Zusho 等，2003; Hurtado 等，2010)。此外，针对兴趣和感知相关性的干预措施研究已经得到了良好的结果，证明了这些措施对于低社会经济地位的学生、初代学生以及URM学生群体，尤其是生命科学领域的学生群体的课程成绩以及短期记忆有益。(Hulleman 等，2010)。简而言之，我们试图系统地研究使用诱人细节是否可以改变STEM学习和参与中的表现和近端动机预测指标。

研究方法

分组

在两门大型的本科遗传学课堂中（N=754），使用组间设计将学生随机地分为两组。表1显示这些随机分组的人口统计学信息。对照组整堂课程观看了没有提供诱人细节的标准讲座视频。实验组（提供了诱人细节）获得了具有相同遗传学信息的视频，但加了上简短的富有诱人细节的视频片段，这些视频片段散布在整个视频中。每一堂课实验组的视频讲义材料中总共包含了两个带有诱人细节的片段，每个片段的平均长度约为 1 分钟。在课程的前四周（直到第一学期期中），每堂讲座都会提供这些诱人细节片段。总的来说，在干预实验期间，对照组观看了7小时41分钟的讲座视频，实验组观看了7小时58分钟的讲座视频。对于这两组，课前演讲视频均由一到四个视频组成，平均时长为23分钟，总计20个课前演讲视频。我们将这些演讲视频分割成了短片，确保学生在观看这些课前视频的时候可以偶尔停下来稍作休息。

诱人细节

为了评估诱人细节对学生学习动机和学习的影响，我们录制了一系列视频片段，其中包含有关于一些相对枯燥的遗传学概念的诱人细节，并将这些诱人细节片段穿插在要求学生上课前必须观看的视频讲座中。这些小细节设计得非常有趣，但与课程的规定学习成果并不相关。例如，在果蝇遗传学单元中，我们向提供诱人细节组的学生介绍了一个趣事，即被潜在交配伙伴拒绝的果蝇将会如何增加酒精的消耗。该短片只是为了引起学生的兴趣，实际上并未教授任何与果蝇遗传学课程学习成果相关的内容。补充表 S1 中呈现了在视频讲座中提供给学生的诱人细节的完整内容列表。这些视频片段以在正常讲座视频中突然视觉性中断的方式进行呈现，伴随着视频背景的变化以及文字揭示出“我们身边的遗产学应用”部分的开始。在分配给该课程的第一场视频讲座开始时，学生被告知这些片段并非由主要课程讲师负责，而是由其他讲师讲授的，目的只是为了迎合他们的兴趣，他们不需要为了课程而去记忆这些片段中的任何信息。

视频调查与检测

在每节课之前，要求学生观看二到四个课前视频，内容总共约45分钟时间。观看过视频后，要求学生填写有关观看视频的感受的调查。每次调查都要求学生写出他们对视频的感兴趣度以及视频中呈现的材料与他们自己的生活之间的相关性。调查还要求学生以 1-10 的评分来衡量他们认为自己从视频中学到了多少。学生还可以选择性地回答有关视频中他们喜欢的部分以及他们认为自己最有可能几天后依然记忆犹新的内容的开放式问题。

进行视频调查后，要求学生完成与这些视频中介绍的材料有关的课前视频测验。课前视频测验由四个问题组成，每个问题最高分数为2分，依据回答准确性打分。这些测试题要求学生运用视频课程中的知识和解决问题的策略来解决新的遗传学问题。干预期间视频测验的问题中，根据Bloom 等人（1956 年）的分类法，将 92％的问题归为“应用”层级的问题，其余的归为“记忆”层级的问题。视频测验问题

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