中小学教师虚拟实验教学能力提升的对策研究

来源:用户上传      作者:冯吉兵 张国良 靳帅贞 王俊 钟正 谭婷 邓雅心

　　摘要：厘清教师虚拟实验接受度的影响因素，有助于提升其虚拟实验教学能力。该研究以央馆中小学虚拟实验教学实验区实验校的教师为调查对象，从使用者技术接受的整合视角，设计了中小学教师虚拟实验接受度模型，研究了性别、年龄、学段和技术熟练度对教师虚拟实验接受度的调节作用。结果表明：（1）社群影响是提高教师接受度的主要因素；（2）学段在社群影响与接受度的关系上存在显著调节作用；（3）技术熟练度在绩效期望与接受度的关系上存在显著调节作用。最后，从加强教学保障、构建教学共同体、提高教师胜任力三个方面提出区域深入推进虚拟实验教学的建议，以期助力虚拟实验的规模化、常态化教学应用。
　　关键词：虚拟实验；中小学教师；技术接受度；影响因素；UTAUT模型
　　中图分类号：G434 文献标识码：A
　　* 本文系教育部-中移动项目“5G网络环境下的信息化教学模式研究”（项目编号：MCM20200401）、华中师范大学国家教师发展协同创新实验基地建设研究项目“基于MR的教师培训资源设计与开发”（项目编号：CCNUTEIII 2021-05）阶段性研究成果。
　　实验教学在培养创新人才方面发挥着重要作用。传统实验教学受课程时间及安排、资金投入、专用仪器获取、实验安全风险、动手能力等因素制约[1]，存在课程开出率不高、部分实验难以开展等问题。虚拟实验作为实体实验的有效补充，能够以可视化、形象化的方式真实地模拟实验过程和现象，生动地展现教学内容及其内在规律[2]，还能够缩短实验周期、持续开展长周期实验[3]。由于VR终端、交互手段、课堂组织形态等带来的新变化，导致虚拟实验在实际应用过程中，存在着技术门槛高、难以灵活运用的问题。教师是信息技术与教学深度融合的关键主体，在信息技术运用、教学模式和方法创新方面发挥着重要作用[4]。因此，虚拟实验能否真正发挥作用，关键在于教师能否接受和有效应用其开展课程教学。
　　为提升中小学相关学科实验教学质量，2020年 4月，中央电化教育馆组织研制并推出中小学虚拟实验教学服务系统（简称“央馆虚拟实验系统”），已在全国多个实验区开展教学应用。本文以上述实验区的中小学教师为研究对象，借鉴整合型信息技术接受模型（Unified Theory of Acceptance and Use of Technology，UTAUT），构建中小学教师虚拟实验接受度模型，采用问卷调查法从教师个体、教师群体和外部条件三个维度分析中小学教师对虚拟实验接受度的影响因素，挖掘影响其接受度的机制和路径，以期为多方协同、深入推进虚拟实验教学应用提供策略建议，助力教师虚拟实验教学能力的提升。
　　（一）相关研究现状
　　1.中小学虚拟实验教学应用研究现状
　　随着VR技术的不断发展，虚拟实验从平面转向立体、单机转向网络，虚拟实验教学应用研究受到许多学者的关注。通过文献研究发现，中小学虚拟实验教学应用研究主要聚焦在如下方面：（1）教学设计，唐林等基于W科本体理论，从基础知识学习、基本技能训练和综合应用三个方面构建化学虚拟实验室模型，提出面向不同类型本体知识的虚拟实验教学策略[5]。（2）效果评价，田元等从不同学科、学段、知识类型、背景知识、学习时长等方面研究了虚拟实验对学生学习效果的影响[6]；李欣等认为教师利用沉浸式虚拟实验中的可视化空间线索和实时交互反馈，能够帮助学习者积极参与认知过程，促进其对程序性知识的理解，提升高阶思维能力[7]。
　　以上研究重点分析面向知识的虚拟实验教学策略和设计，以及虚拟实验对学习者学习效果的影响，但并未从教师视角探究虚拟实验接受度的影响因素和路径，不利于充分调动教师的主观能动性。
　　2.教师信息技术接受度研究现状
　　教师在信息技术应用于教育教学的过程中扮演着重要的角色，其对技术的接受程度和综合运用能力直接影响着技术应用的效果[8]。近年来，国内外众多学者开展教师对信息技术接受度的一系列研究，Venkatesh等在理性行动理论、技术接受模型、动机模型等八个较为常见的用户接受模型相关理论的基础上，提出UTAUT模型[9]，该模型由四个主效应（绩效期望、努力期望、社群影响、促成条件）和四个调节因子（性别、年龄、经验、自愿性）构成，预测率提高到70%，被广泛应用于信息技术接受度评测[10]。张思等发现性别和教龄显著调节教师的绩效期望、社群影响和促成条件对行为倾向的影响关系[11]；Wrycza & Kuciapski在UTAUT模型的基础上扩展了系统交互性和科学专业知识两个因素，利用修改后的模型调查了数字化学习技术接受度，验证了模型的有用性[12]；周炫余等参考UTAUT模型，构建面向中小学教师的智慧教育装备接受度模型，并基于实验结果提供了推广和应用中小学智慧教育装备的对策[13]。纵观国内外相关研究的发展脉络，教师技术接受度的研究主要是在已有技术接受度模型的基础上修改或补充新的因素以适应具体研究情景。
　　鉴于此，研究试图结合UTAUT模型探究以下问题：（1）中小学教师对虚拟实验的接受度受到哪些因素的显著影响？各因素与接受度的关系及影响程度如何？（2）教师个体差异对各因素和接受度的感知水平是否具有显著影响？其在各因素与接受度的关系上是否具有调节作用？结合上述研究结果，制定中小学教师虚拟实验接受度的提升策略，助力其规模化和常态化应用。
　　（二）研究模型与假设
　　1.研究模型
　　本研究将UTAUT模型作为理论框架，保留UTAUT模型中绩效期望、努力期望、社群影响、促成条件四个核心因素。在调节变量的选择上，由于国内虚拟实验教学正处于特定范围内试点的起步阶段，教师对于该技术普遍缺乏了解和应用，故本研究不考虑经验和自愿性，而选取性别、年龄作为部分调节变量。同时，结合央馆虚拟实验系统上资源分学段建设的特点，针对不同学段学生的认知差异，如低学段学生更适合内容呈现式教学，而高学段学生对高阶思维有更多要求，这对不同学段教师使用虚拟实验教学的策略也存在影响[14]，因而增加学段这一潜在调节变量。在文献分析和专家访谈的基础上，结合虚拟实验在技术方面的特征，增加技术熟练度作为调节变量。由于教师对技术的接受在具象的行为和抽象的态度上均有所表现[15]，本研究在UTAUT模型的基础上使用接受程度来统一表示教其表现情况，提出了如图1所示的中小学教师虚拟实验接受度理论模型。在本研究的情境下，绩效期望是指教师对虚拟实验教学的价值感知；努力期望是指教师认为开展虚拟实验教学需要付出努力的程度；社群影响指周围群体对虚拟实验教学的态度，对教师自身接受虚拟实验教学的影响程度；促成条件是指外部提供的设备、资源、资金等能够支持教师开展虚拟实验教学的程度；接受程度则是指教师愿意采纳并开展虚拟实验教学的程度。

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