疫情期间，大量学校启用线上教学模式。无论对于教师还是对于学生，这种全新的教学环境都是一个挑战。
相对线下教学而言，线上教学的优势是学生可以随时随地学习，而不用考虑场地限制；同时，教师可以利用线上教学反馈获取课程和学生的数据画像，易于进行课程迭代和个性化指导。但是，线上教学在互动交流方面不如线下教学方便，以致教师对学生学习行为的约束减弱，学生学习呈现明显的碎片化学习特征。
因此，有观点认为，线上教学和线下教学是两个完全不同的教学体系，且从整体看来，线下教学的效果要比线上教学的效果好一些。那么，实际情况如何呢？
一、认知—参与模型
尽管目前没有对学生参与的唯一的定义，但可以认为它是一种涉及学习行为、学习态度和学习能力的元结构，能够表现为学生的学习策略、学习积极性和学习成就感，并可以用学生与其学习环境间的交互活动进行评价。
认知—参与模型（图1）是常见的基于皮亚杰认知发展理论的学生参与模型。它是一种基于建构主义的学习管理模式，强调学生参与和学习动机在学习活动中的重要性，侧重培养学习信息的能力和利用信息发展新知识的能力，涉及的学习内容不仅包括知识记忆和技能训练等低层次认知目标，还包括复杂问题求解和创新能力培养等高层次认知目标。
图1.认知—参与模型
绝大多数线下教学情景集中在认知—参与模型的第三象限，属于低认知层次—低参与度的教学模式。这种教学模式下，学生在课堂上以听课为主，被动接收教师传授的知识，缺少发展高层次认知能力的机会；教师与学生的互动以提问、练习等低层次认知活动为主，互动频次低，参与学生少，活动反馈主要建立在教师的主观观察上，缺少明确的客观依据。这类线下教学转为线上教学时，由于教师无法实时观察学生的学习状态，视觉教学反馈相对减少，教学效果或许会降低。
基于PBL的线下教学情景主要集中在认知—参与模型的第四象限，属于高认知层次—低参与度的教学模式。这种教学模式可以看成第三象限教学模式的改进，其优势是通过研讨活动为学生提供了发展高层次认知能力的机会；但考虑到教学活动分组完成，仅有少部分积极参与的学生获得了发展高层次认知能力的机会，这种教学模式反而有可能加大学生间的成绩差距。
这类线下教学虽然互动频次高，但参与学生少，活动反馈同样依赖教师的主观观察，因此，在转为线上教学时，由于学习行为约束减弱和视觉教学反馈减少的原因，学生间的成绩差距有进一步拉大的可能。
基于LMS的线下教学情景主要集中在认知—参与模型的第二象限，属于低认知层次—高参与度的教学模式。它也是第三象限教学模式的改进，主要变化是通过LMS工具监督每一位学生完成提问、练习等低层次认知活动，不仅提高了互动频次和参与学生数量，而且为教师提供了客观持续的教学反馈数据。这种教学模式的学生在课堂上有较高参与度，能够回顾并运用学到的知识与教师互动；但是，因为缺少深入思考，他们无法把所学知识普遍联系起来，也不能构建新的知识。
在把这类线下教学转换为线上教学时，考虑到LMS工具的监督特性不会发生变化，其教学效果也不会发生变化。
第一象限的全员互动教学模式是一种高认知层次—高参与度的教学模式，可以看作第二象限教学模式和第四象限教学模式的结合，能够通过基于LMS的PBL教学情境实现。它通过LMS工具监督每一位学生独立完成给定任务，以确保每个学生都能够理解必要的基本概念，并在此基础上进行深层次思考，通过分析、综合和推理将所学知识普遍联系起来。这种教学模式不仅互动频次高、参与学生多、能够提供客观持续的教学反馈数据，而且要求每一位学生独立完成高层次认知任务，因此是一种较为理想的互动教学模式。
与第二象限教学模式类似，这种全员互动教学模式在由线下教学转换为线上教学时，其教学效果也不会发生变化。
综上可知，如果教师能够精心设计教学方式，将其教学模式由第三、四象限迁移至第一、二象限，使每一位学生都能够积极主动地参与认知学习，就可以确保学生在两个完全不同的教学体系中达成相同的学习效果。
二、基于雨课堂的全员互动教学
实现教学模式迁移最简单的方法是使用LMS工具。即使您对认知—参与模型不是很熟悉，也可以利用LMS工具实现第二象限的教学模式；如果您能够活用LMS工具，则可以将个人的教学设计迁移至第四象限。
下面以雨课堂为例介绍如何实现以上两种类型的迁移。
1.“提问——回答——矫正”教学设计
大多数线下教学的互动形式可以概括为以教师为中心的“提问——回答”式教学活动。在这种活动中，教师会根据预设的节奏向学生抛出一个预定问题，某个学生会接住这个问题，回答并将之抛回给教师；教师再将问题抛给下一个学生，如此往复。在同一次课中，这样的情况会重复若干次，给人一种师生热烈讨论的感觉。但实际上，只有三五个积极的学生获得了回答问题的机会，绝大多数学生都只会作壁上观，要么主动回避教师的提问，要么消极参与活动。
这种课堂是典型的第三象限教学模式。在这种课堂上，即使再有经验的教师，也只能提问那些积极回答问题的学生，并以正确回答问题来维持课堂的活泼节奏；至于绝大多数学生，教师对他们是不了解的：因为他们拒绝提供反馈，教师也就不可能实时评估其学习状况。因此，虽然这种课堂可以增强优等生的学习自信，但是它也会降低大部分学生的整体参与感和学习积极性。
利用雨课堂的“插入题目”功能，可以很容易地把这种教学模式迁移到第二象限，具体做法如下：
1) 原有教学设计不变，只是将“口头提问”环节转换为雨课堂课件的“题目”，以便在讲课时同时将问题抛给每一位学生。
2) 在雨课堂课件的题目设置栏添加答案解析，给出正确答案的求解过程；如果可能，同时给出常见错误答案的产生原因。对于无固定答案的题目，可以给出详细的评分标准，向学生表明题目考核的重点所在。
3) 在课堂上，教师利用“发送题目”功能向每一位学生抛出问题；学生在完成解答后，无论对错，都可以根据答案解析将自己的回答与教师的回答进行比较和反思，完成个体的知识建构行为。
4) 教师在收题后，可以根据答题情况进行学情分析，要求学生以匿名或实名投稿的方式解释自己的答案或重新组织答案，以达到自我矫正的目的；也可以进行分组互评，通过同伴学习使学生完成自我矫正。
经过以上改造的课堂是第二象限教学模式。这种课堂是围绕教学主题精心策划的课堂，教师虽然处在中心地位，但学生获得了主动学习机会：因为他们在完成习题后得不到教师的指导，必须进行自我反思或同伴学习才可以完成知识建构，所以增加了认知投入。
另一方面，这种课堂的习题是同时发送给每位同学的，可以确保每个学生的答案不会受到其他人的影响；而匿名投稿和分组互评也能为学生提供足够的安全保障，有利于激励学生主动参与学习活动。
2.“思考——交流——重构”教学设计
“提问——回答——矫正”教学设计能够激励全体学生积极参与教学活动，并认真投入当前讲授的主题；同时，能够准确刻画每个学生的参与程度和认知程度，有利于客观、实时地评估学生个体的学习状况，实现个性化指导。但是，由于该模式的学习过程仍由教师主导，学生缺少主动学习行为，所以无法完成高层次认知活动。
为了激励学生深入思考，必须将课堂的主动权交给学生，并使其在学生间不断传递。“思考——交流——重构”教学设计可以提供这种形式的课堂。它是典型的第一象限教学模式，只能由教师根据学习目标重构学习环境和学习指导方法得到，无法经由第二象限或第四象限教学模式的简单改造获得。具体做法如下：
1) 以学习目标为依据，教师选择不同类型的学习材料构造学习环境，从不同角度阐述学习目标。
2) 在构造的学习环境中，教师选择不同的学习路径以达成学习目标，并设计相应的学习任务及学习指导，以帮助学生聚焦主要目标。
3) 在课堂上，教师利用雨课堂工具（公告/习题/手机课件/手机试卷）面向全员发布学习任务。
4) 学生独立思考，按照学习指导完成接收的任务。
5) 完成任务后，学生概括习得的知识，并利用雨课堂工具（讨论区/弹幕/习题互评/习题分组互评）与同伴交流学习心得。
6) 完成交流后，学生重新组织学习心得，并利用雨课堂工具（弹幕/投稿/习题/分组习题）向教师提交学习反馈。
7) 教师根据反馈情况进行学情分析，为学生提供个性化的点评；或要求学生匿名/实名介绍个人学习经验。
分析以上过程可以发现：在“思考——交流——重构”课堂上，推动学习进程的主要是学生而非教师。由于学生不能从教师处获得完成任务的详细指导，他们将不得不认真投入对当前教学主题的探索，进而发现个人知识储备与学习目标之间的差距，并通过同伴学习尝试弥合差距，最终完成知识重构。在这个过程中，每个学生都有辩论和讨论的机会，每个人都不允许躲在他人身后。他们不得不表现出积极参与、深入认知的学习，在探索课程学习材料的过程中对学习任务做出合理的回应。
在这种课堂上，教师的角色也发生了变化：他的首要职责不再是知识传授，而是学习设计和学习指导。相应的，教师也不再是课堂的中心，而成为学生的守望者，其授课重点也转移到鼓励学生积极参与教学活动、深入思考学习内容、帮助学生联结碎片化知识并构建学科框架。
接下来，我们结合具体案例讨论如何利用雨课堂实现“思考——交流——重构”教学设计。
三、基于雨课堂的全员互动教学案例
1.概要
案例选自通选课《Office办公软件在理工科学习中的应用》。该课程面向低年级学生，讲授如何利用Office 365软件清晰、高效的表达学术观点。从中节选“纯文本排版”教学内容说明全员互动教学设计方法。
2.教学设计
教学设计使用BOPPPS设计方法。它是一种成果导向的后向设计方法，即可以应用于课程设计，也可以应用于课堂设计。具体步骤如下：
第一步：明确学习目标（Outcomes）
根据课程要求，定义教师对学生的期望，即定义学生在完成本次课后应该具备的能力。
学习目标必须是明确的可量测的学习行为，一般用动宾结构表示，其中宾语用于说明学生应该掌握的知识点，谓语动词用于说明学生对知识点的认知程度。也可以在动宾结构中增加状语成分，用于描述学生在运用知识点解决问题时应该具备的技巧和态度。
本例中，学习目标定义如下：
第二步：设计后测(Post-assessment)任务
教师根据学习目标定义评估学生学习效果的具体任务。
后测任务必需是学生可以自己判断完成度的具体行为，且必须与学习目标对应。一般情况下，教师可以通过把抽象的学习目标转换为具体练习的方法来确定后测任务。
本例中，后测任务设计如下：
注意：为了更好的督促学生学习，了解学生深入学习的程度，本例将大部分后测任务放在课堂完成。
第三步：设计参与式学习（Participatory Learning）活动
教师根据预先估计的学生基础，规划学生完成后测任务的可能学习路径，并根据实际教学条件合理选择全员参与活动，激励学生主动学习和深入思考。
与教师中心的教学设计不同，在设计参与式学习活动时，教师首先确定的是学生的学习活动，然后确定教师在学生活动期间应采取的指导策略，最后根据学生学习行为和教师指导行为选择适用的教具。
本例中，全员参与式学习活动设计如下：
说明：
1) 本例中，课堂教学为90分钟，其中，学生主动学习的时间为50分钟，被动听讲的时间为40分钟。
2) 本例使用了2种参与式学习方法：拼图游戏和无声教学。前者用于事实性知识和概念性知识的学习，后者用于程序性知识的学习。具体使用方法见“课堂实现”部分。
3) 学习活动面向学生个体设计，并发布给每一个学生，因此是全员参与。
4) 教师在课堂上也有讲授环节，但主要内容是纠正学生错误、概括学生的观点并补充学生遗漏的知识。
第四步：设计导入（Bridge-in）情景
教师选择合适的主题情景，将分散的学习目标联结为一个整体，并与学生的日常生活建立密切的联系。
本例中，选择“如何排版可以使纯文本文档更加美观”的主题联结学习目标，并利用学生入学以来填写的各种申请表/申请书在学习主题和日常生活之间建立联系。
第五步：设计前测（Pre-assessment）任务
参与式学习活动是建立在教师对学生学习基础的假设上的。如果这个假设不成立，课堂教学活动就有可能出现问题。
为了判断教师的假设在多大程度上成立，需要在开展参与式学习活动之前完成前测任务，以便根据学生的实际学习基础对参与式活动的目标和节奏进行微调。
前测一般通过快速测评或自我评估来完成。在雨课堂中，弹幕/客观题/匿名投票都可以用于前测。
本例中，选择匿名投票和多选题完成前测。
第六步：设计回顾（Summary）活动
下课前，教师可以带领学生回顾本次课的学习要点，帮助他们思考学习内容在日常生活中的应用场景，促使学生认识到他们的学习并不止于课堂。
回顾活动通常选择思维导图、提问——回答或知识重构等形式。在雨课堂中，客观题/主观题/投稿都可以用于回顾。
本例中，选择思维导图作为回顾活动。
3.线上课堂实现
第一，学习环境
教学设计不需要刻意选择采用线上教学方式还是线下教学方式，只要根据学习目标选择合适的学习活动即可。但在实施计划时，则需要教师根据实际教学条件合理选择教学工具，在线上或线下指导学生完成预先设计的学习活动。
开展线上教学时，大部分课程选择“课前预习——课堂答疑——课后复习”的实现模式。这种模式将课前、课堂和课后串联为一个完整的学习环节，要求学生在课前自主学习，课堂与教师互动答疑，课后自主建立碎片化知识与日常生活的联结。但是，由于缺少教师的督导，无法保证每一个学生都会在课前完成自主学习；而任何一个环节的缺失都会打断学生的学习过程，使其无法达成期望学习目标。另一方面，由于教师将课堂延伸到课下，实际增加了教学时间，增大了学生的学习负担，也不利于激励学生持续学习。
本例选择另外一种实现模式：并联课前、课堂和课后学习环节，把它们看作到达同一个学习目标的不同学习路径，通过为课前学习、课堂学习和课后学习提供同一主题但不同侧重的学习材料，帮助学生从不同角度完成对同一知识点的学习。
采用这种模式，一方面不额外增加学习时间，但是为学生提供更多学习选项（学有余力的学生可以遍历所有环节，加深对所学知识的认知；基础有限的学生也可以积极参与某一个环节，确保完成最基础的学习目标），有利于激励学生持续学习；另一方面，学生可以从任一环节切入学习，有利于教师督导。
本例选择使用的学习材料如下：
其中，视觉学习资源集中在课前以公告形式发布，听觉学习资源和行动学习资源集中在课堂以直播形式发布。
第二，学习活动
与常规的PPT课件相比，参与式学习的课件增加了学习指导页面，以帮助学生参与学习活动、完成探究式学习任务及提供学习反馈。
下面以拼图游戏为例说明利用雨课堂实现全员参与的方法。
拼图游戏是一种面向学生个体或小型组（3~6人）的参与式学习活动。它要求教师把学习材料分割为若干相互独立的片段，每个学生或分组只学习其中的一个片段；然后，学生间彼此交流，将个人习得的知识联结成一个完整的知识框架。
这种方法适合在有限时间内完成大量学习材料的情景，可以作为小组演示的替代活动。其在雨课堂中的实施方法如下：
1) 准备工作
使用随机分组功能，将学生分成3~6人的小组。
为每个小组创建一个临时班级，并在临时班级内通过公告（阅读课件）或手机课件预约发布相应的学习材料。
为了确保学生完成学习材料，阅读材料应尽量控制在1~2页（A4纸）；手机课件应辅以音频说明，总长度尽量控制在1~2分钟。
2) 分组学习
在直播课堂，要求学生退出当前班级，进入分组对应的临时班级完成5~10分钟的自主学习。期间，学生应在讨论区内发表新帖，介绍自己学到的知识；同时，学生应在讨论区跟帖，就当前学习主题与其他同学讨论。
到达约定时间后，教师删除临时班级内的学生，所有学生返回直播课堂。
3) 同伴交流
在直播课堂，教师面向学生个体发布主观题，收集个人的学习反馈。
收题后，教师要求学生互评。并在互评完成后，通过投屏向学生展示个人学习所得。
展示期间，教师对学生的反馈不做评价，但可以要求学生投稿短视频解释其观点。
4) 主题重构
在直播课堂，教师再次面向分组发布主观题，收集小组对学习主题的观点。
收题后，教师要求学生互评。并在完成后，通过投屏向学生展示分组观点。
展示期间，教师对学生反馈进行点评，纠正错误，补充遗漏的内容，讲授碎片化知识间的联结关系。
需要注意的是，由于网络环境和线上交互工具的限制，线上互动活动的实时性和效率要降低许多。因此，在发布学习活动时，教师应预留更多的时间，以确保学生能够完成自主学习活动。一般情况下，线下3~5分钟可以完成的活动，建议在线上安排5~10分钟完成时间。
4.教学效果
本例的实施效果如下图：
图中，横坐标为课堂时间，纵坐标为参与互动的学生范围。色块代表学生的活动，灰色为听讲，绿色为无反馈主动学习，蓝色为有反馈主动学习。色块内的数字代表学生的互动表现（满分10分）。
作者简介
李东升，博士，副教授，山东大学控制科学与工程学院教师，曾赴加拿大英属哥伦比亚大学交流。入职以来，主讲专业基础课程多门，主持教学改革项目2项。2014年获山东省科学技术进步二等奖1项；2017年主编教材《计算机控制系统——分析、设计与实现技术》（普通高等教育“十三五”规划教材，科学出版社）；2018年获教育部在线教育研究中心“智慧教学之星”称号；2019年在学堂在线开设《计算机控制导论》课程。
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