计算机模拟教学的效果评价

本文由《现代教育技术》杂志授权发布

作者：吴 峰、王迪

摘要

随着计算机智能技术的迅速发展，在未来的教学实践中，计算机模拟教学会被应用得越来越广泛。分析现有的研究文献发现，从认知角度针对计算机模拟教学效果评价的文章较少。本研究选择高校管理学科中的“运营管理模拟实验教学系统”为研究对象，分别从定量与定性两个方面进行分析，研究结论表明，计算机模拟教学对于学生的学习态度、学习动机、自我效能具有显著的正面效果。

关键词：计算机模拟教学；评价；认知

 

一、研究问题与理论基础

1、问题的提出

 

计算机模拟教学，就是利用计算机技术，为学生创造出一种模拟真实的环境，使得学生能体会所模拟的对象，并感受自己的操作给对象带来的变化。计算机模拟对于教学相当重要，能还原、展示课堂教学无法表达的情景。随着计算机技术的快速发展，计算机模拟技术被应用得越来越广泛。

 

计算机模拟教学属于计算机辅助教学范畴。对计算机辅助教学效果的相关文章进行梳理后发现，目前国内学者进行定性研究的文章较多、定量研究的文章较少。从计算机辅助教学应用所在的学科领域来看，工科、理科应用得较多，而在管理学科领域的应用较少。并且，目前已有的评价侧重于以学生成绩为标准，而基于认知层面的评价较少。因此，本文选择管理学科中的计算机模拟教学应用为研究对象，从认知层面进行定量及定性评价，这在以往的研究中鲜见，是本文的创新点。本文的研究问题是，在管理学科中，应用计算机模拟技术辅助教学的效果是否显著。本研究对于推广计算机模拟技术在管理学科教学中的普及，具有指导意义。

 

2、相关理论

 

国内外一些学者基于不同的视角对教学效果评价进行了研究。国外代表性学者有Feldman、Marsh[1]、WangSL等。Feldman[2]认为，教学效果评价应关注是否能激发起学习兴趣和学习动机、是否能提高言语表达能力、授课时是否能为学生提供学习指导、是否对学生有所帮助等。Feldman在总结自己研究成果的基础上，总结出一套广泛且完整的学生评价教师有效教学的20项特质目录。Marsh认为学生对教学效果的评价应该从9个维度来进行，分别为：学习价值感，教学热情，组织清晰性，群体互动，气氛和谐，知识宽度，考试/评分，作业/阅读材料，功课量/难度。WangSL和HwangGJ[3]从自我效能角度研究了计算机支持的协作学习中的学习效果和认知角色。HwangGJ和ChangHF[4]探究了移动学习改变学生学习兴趣与学习态度的效果，研究结果表明，移动学习系统能够提高学生的成绩，同时能够提高学生学习的积极性。

 

国内代表性学者有周月芝、李奇敬、蒋建波等。周月芝[5]总结了计算机辅助教学的效果，其中积极的作用包括计算机辅助教学能够提高学生的学习兴趣，加深学生对抽象知识的理解，能充分显示学生在学习中的主体地位，提高学生课堂学习的参与度。李奇敬[6]提出对教学效果的评价应该包括学生对学习的积极性、主动性、学习效率、学生的满意度、教师的满意度、学生成绩。蒋建波[7]提出了针对计算机辅助教学的三项评价维度，分别是模式满意度、科技接受度和认知负荷。

 

综上所述，基于认知层面可以将上述观点归纳成三个方面，即计算机模拟教学可以导致学生学习态度、学习动机以及自我效能的改变，如表1所示。如果针对学习者进行前测与后测，并且进行假设检验，就可以判断计算机模拟教学对于学生学习是否有显著效果。

 

 

二、研究对象与研究方法

1、研究对象

 

本文选取某高校应用“运营管理模拟实验教学系统”来辅助教学“运营管理”课程为对象进行研究。运营管理课程是管理类专业学生必修的一门核心课程，有两个特点：第一，实践性强。这是一门贯穿于企业日常经营管理活动的课程，但是因为传统的教学方式使得理论与实际难以结合起来，很多学生希望熟练掌握运营管理课程在实际中的应用，所以通过计算机模拟技术为学生模拟出一种“类真实”的情境就非常有必要。第二，具有动态性。运营管理在企业的实际应用中需要处理时刻发生的事情，譬如每周制定产品数量计划，就需要在每个计划周根据具体的销售、成本等情况而变动，而传统的教学方式很难把整个动态的过程展示出来。如果使用计算机模拟技术对整个过程进行动态模拟，由学生掌握和控制其中重要的变量，然后由计算机系统逐步演示其中发展变化的过程，学生就容易理解。因此，针对运营管理课程，如果能以一种开放式的、交互式的、模拟现实的运营过程的形式展现给学生，就能提高学生的学习兴趣及学习效果，让学生能够将理论知识与实际相结合。所以，本文选择这门课程作为研究对象。

 

2、研究方法

 

在上述评价框架的基础之上，选择与本研究相关的人员进行访谈，分别是计算机模拟系统的开发者、使用过该系统进行教学的3位教师，使用过该系统的5位同学。按照学习态度、学习动机、自我效能三个维度，设计了含有38道量表类型题目的问卷，每道题目都是程度量表题目，从低值到高值设计选项，1分代表程度最低，5分代表程度最高。

 

问卷实行前测与后测。前测是在学生应用计算机模拟系统之前，后测是在学生应用计算机模拟系统之后。回收有效问卷33份。当参与评价的学生达到20人，则评价具有一致性[8][9]，因此本研究收集33名学生的数据进行评价是可信的。

 

三、数据收集及分析

 

针对学生在应用计算机模拟教学前后学习态度、学习动机、自我效能的变化，我们分别采取问卷收集数据然后进行定量研究的方法，以及访谈收集文本数据然后定性分析的方法。

1、学习态度

（1）学习态度变化定量分析

根据上表数据，我们得到前后的学习态度统计量如表2所示。从中可以观察出，学生应用之前的学习态度均值是3.6623，应用之后的学习态度均值是4.3160，两者有所差异。为了检验是否在0.05水平上显著性差异，我们进一步假设：

 

 

H0：应用计算机模拟教学前后学生学习态度没有变化。

 

H1：应用计算机模拟前后学生学习态度有变化。

 

选用配对样本T检验的方法，我们比较学生学习态度的变化，如表3所示。

 

 

进行配对样本T检验，Sig.=0.000<0.05，因此拒绝H0假设，接受H1假设，因此，在使用系统进行学习前后的学习态度具有显著性差异。结合基本数据描述可以得出，学生的学习态度在使用该系统进行学习后，比使用该系统进行学习前有显著提高。

 

（2）学习态度变化定性分析

 

模拟实验教学的方法有助于改善学生的学习态度，A同学就是一个典型的例子——在进行实验前，他觉得课程并不重要，理论知识的学习也是可有可无；而在进行了实验教学后，他理解了这门课程理论知识学习的重要性。当学生意识到这门课程的重要性后，就会好好地学习，并且会主动查询与课程内容有关的资料进行自主性学习。在访谈中，A同学这样描述了他接触实验课后的表现：

 

“上课之前我完全没有管理学的背景，基础知识有所欠缺。上完实验课后，我发现这个课程对我以后会非常有用。因此，课后我会自主搜寻相关的知识，努力把自己不足的地方弥补上。”

 

可见，对于A同学这类以前学习态度不好、缺乏知识背景的学生，计算机模拟教学对于改变、端正他们的学习态度起到了很好的作用。正因为A同学觉得这门学科“就应该这样学，通过模拟来进行，否则没有任何效果”，所以他的学习态度一直很端正。和A类似的学生非常多，在进行计算机模拟教学课前，学生对待本门课程相当冷淡，而上完实验课后，他们中的大部分表示“很有意思”。正是这种对课程的兴趣，引导着学生不断地对学科进行探索、不断地进步。在访谈中，B学生是这样说的：

 

“课后我也会和同学进行讨论，有时讨论实验的内容，有时我会和以前专业的同学讨论相关编程的问题。闲暇的时候，我经常会想这个系统如何进行优化会更好，等到想法成熟的时候，我还会和我的老师进行探讨。很多时候，我也会萌生出自己编写一套这样的程序的想法。慢慢的，我发现实验内容还是很有趣的，更像是让我们在游戏中对知识点进行学习和运用。”

 

计算机模拟技术让学生能够真实感受实际过程，便于知识的更深层次的理解。建构主义的学习理论告诉我们，在学习的过程中，学生并不是对老师给予的刺激简单地做出反应，而是在一定的情境之下，借助于他人的帮助或是一定的资料来建构自己的知识。这个理论在这个计算机模拟系统中也得到了充分体现。

 

2、学习动机

（1）学习动机变化定量分析

 

 

根据上表数据，我们得到前后的学习动机统计量如表4所示。从中可以观察出，学生应用之前的学习动机均值是3.6970，应用之后的学习动机均值是4.3636，两者有所差异。为了检验是否在0.05水平上显著性差异，我们进一步假设：H0：应用计算机模拟前后学生学习动机没有变化。H1：应用计算机模拟前后学生学习动机有变化。选用配对样本T检验的方法，比较了学生学习动机的变化，如表5所示。

 

 

在配对样本T检验的结果中，Sig.=0.000<0.05，因此拒绝H0假设，接受H1假设。该结果说明，使用系统进行学习前后，学生的学习动机具有显著性差异。结合基本数据描述可知，学生的学习动机在使用该系统进行学习后，比在使用系统进行学习前有显著提高。

 

（2）学习动机变化定性分析

 

在传统教育心理学中，学习动机是指激发和维持学习行为的动力，它强调的是动机强度的大小[10]。学习动机是学习的原动力，当学生对学习产生需求时，便形成了学习动机。学生对学习的需求，是社会和教育对学生学习的客观要求在学生头脑中的反映，它表现为学习的意向、愿望、对学习的兴趣、对学习之必要性的认识以及理想、信念等。这种需求越强，学习成效就会越高[11]。

 

利用计算机模拟技术设计的模拟实验对于学习动机的改变，是通过提升学生的学习兴趣、让学生意识到学习的必要性、对学习的反省和对成就的自豪感而达成的。计算机模拟教学的效果就在于，它提升了学生对学习的需求，从而提升了学习成效。提升了学生的学习动机，也就是提升了学生从学习中获得益处的倾向。

 

C同学：“最开始我真不理解学概念有什么用，后来进行完实验就明白了，也就开始好好学习了。虽然我的第一次实验以失败告终，但我不相信自己不能做得比别人好，因此我就更加努力，后来这门课越学越好，实验也就越做越顺手了。”

 

D同学：“每一期实验都要关注市场，要敏感；每一期的决策都会影响以后决策的成果，难度大，需要持续的投入。而为了在实验中胜出，我会加倍认真努力。”

 

就如访谈中所述，学生刚开始并不想在这门课程中取得很好的成绩，而进行了实验学习后，他们学习的积极性被调动起来了，特别是实验中引入竞争的元素，更加强化了他们的学习动机。

 

3、自我效能

（1）自我效能定量分析

 

自我效能指人对自己是否能够成功地进行某一成就行为的主观判断。譬如，学生判断自己能否在本门课程取得好成绩，能否学会课程的方法技能，能否理解最难懂的内容部分等。

 

 

根据上表数据，我们得到前后的自我效能统计量如表6所示。从中可以观察出，学生应用之前的自我效能均值是3.6182，应用之后的自我效能均值是4.1818，两者有所差异。为了检验是否在0.05水平上显著性差异，我们进一步假设：H0：应用计算机模拟前后学生自我效能没有变化。H1：应用计算机模拟前后学生自我效能有变化。选用配对样本T检验的方法，比较了自我效能的变化，如表7所示。

 

 

在配对样本T检验的结果中，Sig.=0.001<0.05，拒绝H0假设，接受H1假设。该结果说明，使用系统进行学习前后，学生的自我效能具有显著性差异。结合基本数据描述可知，学生的自我效能在使用该系统进行学习后，比在使用系统进行学习前有显著提高。

 

（2）自我效能定性分析

 

自我效能实际上体现了学生对知识的理解及掌握程度。运营管理如果仅仅进行课堂教学，学生难免会觉得困难，难于理解。而模拟实验的方法，可以让知识更容易被理解，学生的自信心增加，成就感上升，自我效能因此增加。

 

运营管理课程本身具有内容广、难度大的特点，在学习之初，当学生因此而对这门课程产生畏惧心理、觉得自己不能取得良好成绩时，也就是自我效能低的时候，他就会对学习丧失信心，最终会影响他的学习成果[12]。很多学生对学习丧失信心都是源于课程内容困难，如果能够使难度降低，那么就会大大增加他们的学习信心。在访谈中，E同学是这样说的：

 

“有时候我们思考问题总是局限在问题的本身，希望用学到的理论知识去直接解决，眼光总是局限在一小块，忘记了其实可以从问题本身跨出去来进行思考。在使用这个系统进行学习之前，我就经常这样。但在做完这个系统中的某些模块后，再经过老师的讲解，与原有问题进行连接，我突然发现原来问题是可以这样来思考、来解决的。很多之前本以为用相关理论解决不了的问题，换个视角度也就理解了。”

 

由访谈得知，实验教学让学生觉得“学习到更多的内容”，“对于新知识的学习非常有帮助”，“让我这门课学得更好”等。E同学认为，“这种实验的方式，与我高中时上化学实验课的感觉很像，我能直接感受过程是如何发生的，并且自己就是那个掌控过程的人。”实际上，整个实验的设计，并不仅仅是对于已学知识的再加工、再理解，而是添加了许多与课程密切关联的知识点。这样做，不仅有利于拓展学生的知识面，锻炼学生的发散思维，而且能够让学生学到很多新的、有别于书本上的知识。由此可见，运用计算机模拟技术改变课程的授课方式，有助于学生提升他们的自我效能。

 

四、结语

通过定性及定量研究发现，学生对计算机模拟教学方式的整体评价较高；学生在使用系统进行学习前后，学习态度、学习动机、自我效能具有显著性差异；使用系统进行学习后，这三个方面均有显著提升。对学生而言，模拟教学可以形成对理论讲授的有益补充，提高学生的学习兴趣和学习积极性，促进学生知识的构建，增强学生的成就感与自信心。

 

与以往的计算机模拟教学大多应用于理工学科有所不同的是，本研究中的计算机模拟教育应用于管理学科。理工学科属于自然科学范畴，而管理学科属于社会科学范畴，在社会科学中，计算机模拟教学实验的呈现往往是多人协作共同完成的结果。本研究表明，计算机模拟教学在管理学科等社会科学范畴同样具有很大的价值，能显著提升学生的学习效果。