电脑辅助学习能显著提高学业表现

进城务工人员子女在进行电脑辅助学习项目。资料图片

表一五个项目基本情况

表二影响程度的大小随时间变化而改变

　　问题聚焦：何为电脑辅助学习？

　　过去几十年中，在教育领域内运用计算机技术已经成为一个趋势。研究表明，通过电脑开展教学具备很多优势。如增强学习兴趣、提供及时的学习反馈、提高学习努力程度等。在印度等发展中国家的研究发现，将计算机技术作为教育中常规教学的补充手段可以弥补师资匮乏以及教学质量低的劣势。虽然众多研究显示，在教育领域内计算机技术得到了普遍运用，但是计算机技术的运用是否能够提高学生的学业表现在我国目前的研究中并无定论，REAP的此项研究通过大规模随机干预实验对此问题作出回答。

　　电脑辅助学习(ComputerAssistedLearning，简称CAL)包括四要素：硬件、软件、课程和实施计划。CAL项目给学校提供电脑设备，电脑内包含一套以趣味游戏为主要形式的人机互动的教育软件，软件涵盖对应国家标准教科书的课程练习。

　　根据项目计划，两个学生共用一台电脑，每周上两节40分钟的CAL课程。在CAL课程上，老师带领学生按照项目要求完成规定的课程内容。为了评估电脑辅助学习本身对学习成绩的影响，老师在CAL课程上主要负责指定每节课学习内容(课程手册有详细安排)、维持课程秩序、解决电脑和软件操作问题等，并不回答学生关于学科本身的问题。

　　合并研究：源于五个CAL项目

　　本次研究是基于2010年至2012之间开展的五个电脑辅助学习项目进行的合并研究。通过分析这五个项目的数据评估电脑辅助学习的效果。围绕这个中心，CAL项目试图回答：电脑辅助学习项目可以提高学生的学业表现吗?电脑辅助学习项目是否有助于提高学生的其他方面能力?在探索问题的答案的过程中，找到更好更有效地实施计算机辅助学习项目的模式，为政府提供决策依据。

　　项目一：进城务工人员子女电脑辅助学习项目

　　进城务工人员子女通常就读于教学质量低下、缺少监管的私立打工子弟小学。为了探索缩小打工子弟小学和北京市城区小学的教育差距的方法，研究团队在北京市私立打工子弟小学对学生开展电脑辅助学习项目并评估该项目的影响。

　　项目二：陕西I期项目

　　寄宿制学生因为住校的缘故，除教学时间外有充足的课后时间呆在学校。陕西I期项目利用寄宿制学生的课后时间开展电脑辅助学习，探索CAL项目对学生数学成绩的影响。

　　项目三：青海I期项目

　　西北少数民族学生身处偏远地区，经济状况较差，学习资源匮乏。他们的学业成绩平均而言低于陕西贫苦农村地区的学生，其学习的最主要障碍来自于汉语水平不足。青海I期项目利用课后时间为少数民族学生开展电脑辅助语文学习，旨在提高其语文能力。最终通过数据分析CAL项目是否会提高少数民族学生的学业成绩。

　　项目四：陕西II期项目

　　与陕西I期项目相比，此项目将电脑辅助学习纳入正常的课内教学时间内进行(课内电脑辅助学习)，区别于之前利用课后时间进行的辅助学习(课外电脑辅助学习)，藉此研究CAL与常规教学的替代/补充作用。此项目通过电脑辅助学生学习语文和数学两个科目。

　　项目五：青海II期项目

　　青海II期在青海I期的基础上增加数学作为电脑辅助学习科目。项目要求电脑辅助学习在课后时间展开，但是一些学校因为课后时间不足，将电脑辅助学习在常规的主科教学时间进行。在这种情况下，项目分析比较了当CAL项目在课后时间开展时(常规教学的补充)和当CAL项目在教学时间进行时(常规教学的替代)，对学业表现的影响的差异。

　　数据来源：随机抽样和随机分配

　　随机抽样：通过合并五个CAL项目的数据信息得到16897个样本学生。这些样本学生都是通过随机抽样获得。(五个项目基本情况见表一)

　　随机分配：将这16897个学生随机分配到干预组(接受电脑辅助学习干预)和控制组(不接受电脑辅助学习干预)。由于是随机分配，两组学生像“双胞胎”一样，在诸多关键指标上没有显著性差异，因此干预后两组学生的成绩差异就是干预的影响。

　　研究方法：随机干预实验

　　以上五个项目都采用了影响评估方法中的的随机干预试验(RCTs)。

　　影响评估的核心问题是归因。影响是指政策(或者干预)的作用对象与它在未接受政策(或干预)的情况下在结果上的差别。同时，影响程度的大小也随时间变化而改变(表二)。影响评估就是要在控制其他因素作用的情况下，分解出哪些影响和变化是由于某项(组)因素干预所引起的。

　　RCTs可以帮助研究者和政策决策者打开影响评估的“黑匣子”，理解项目或政策的作用机理，从而寻找到项目或政策成功与失败的源头，为未来进一步完善设计、改进决策奠定基础。

　　在CAL项目中，干预组进行电脑辅助学习干预，控制组不实施任何干预。基于上图，随着时间推移发生变化，干预组和控制组之间的差异就是项目影响，即CAL项目的实施效果。

　　实验进程：在CAL项目中的RCTs三步曲

　　随机干预实验分三步展开：第一阶段，开展基线调研，进行现状分析。第二阶段，实施干预，将样本分为干预组和控制组之后，对干预组实施干预，而对控制组不进行任何处理。第三阶段，评估调查，在整合分析数据基础上提出政策建议。这也被称为RCTs三步曲。

　　基线调查：对16897个学生进行标准化的学科测试(数学/语文)，同时通过问卷收集学生的个人信息(包括性别、民族、是否独生子女、使用计算机和互联网的经历等)、家庭信息(包括家庭经济状况、父母亲学历、父母工作和外出务工情况)等。在随机分配干预组和控制组之后，基线调研的数据表明，干预组和控制组学校的学生在数学成绩、语文成绩和社会经济状况上没有统计学意义上的显著性差异，两个组是平衡的。

　　实施干预：在进行干预之前要开展两个方面的准备工作。一方面，要保证干预组学校有实际可用的电脑设备，进行电脑运输和电脑安装;另一方面，要开展教师培训，使干预组的教师具备电脑应用的基本技能，能够正确操作电脑辅助学习软件，熟悉电脑辅助学习的课程和班规，具备管理电脑辅助学习项目的基本能力。这两方面的工作是保证项目开展的重要前提条件。

　　完成准备工作之后，开始实施干预。在干预组学校的学生中开展电脑辅助学习项目，进行一周两次，一次40分钟的CAL课程学习。对照组学校的学生没有实施任何干预，照常上课。在项目实施过程中，教师需要对电脑辅助学习活动进行监测，记录项目进展的详细内容，包括项目进行的基本情况、学生的出勤情况、学生的上机时间、课程进度及硬件问题等内容。

　　评估调查：部分样本因为辍学、休学或者转学流失，经统计学检验，样本的流失不影响项目实施的效果。因此评估调研对15421个学生再次进行了25分钟的标准化学科测试。最终通过比较干预前和干预后的学科成绩变化识别电脑辅助学习发生的效果(积极效果/消极效果)。

　　研究结果：CAL项目显著提高了学生的学业表现

　　对5个CAL项目的数据进行合并进行统计分析之后，可以获得以下结果(注:提高0.4个标准差相当于多学了一个学年的知识)：

　　1.总体影响：平均而言，CAL项目总体上将学生的学科成绩提高了0.10个标准差。即：CAL项目能够显著提高学生的学业表现。同时，CAL项目存在积极显著的溢出效应：单独干预数学科目的CAL能够将学生数学成绩提高0.11个标准差，对语文成绩无显著影响;单独干预语文科目的CAL将语文成绩高了0.17-0.18个标准差，溢出效应使数学成绩提高了0.25个标准差。

　　电脑辅助学习的溢出效应：当干预的科目为语文(只通过电脑辅助学习语文，不学习数学)时，数学成绩也得到提高。主要原因在于数学课本用汉语编纂，数学课用普通话教授，语文能力提升时，有利于数学学习。

　　2.科目影响产出：干预数学科目的CAL能够带来显著的非认知产出，使学生的自我效能感显著提高了0.08个标准差。而干预语文科目的CAL对学生的自我效能感没有显著影响。原因可能是，数学学习重在解决问题和分析问题的能力，语文学习重在记忆和理解能力。数学CAL提高了学生的自我评估能力和完成任务能力，即显著提高了学生的自我效能感。

　　3.干预形式影响产出：项目以课内电脑辅助学习和课外电脑辅助学习两种形式展开。课外CAL将学生成绩提高了0.15个标准差，而课内CAL只提高了0.03个标准差。

　　电脑辅助学习的替代效应(挤出效应)：课内电脑辅助学习和课外电脑辅助学习的显著差异在于项目开展时间在课内还是课外。当在课内时间开展时，CAL的效果可能和教师指令以及其它教学活动的效果发生交互作用。因此，CAL项目的效果可能被CAL外的其他教学活动的积极效果抵消。

　　4.性别与产出：单独干预数学科目的CAL对男生和女生的影响没有显著差异。在单独干预语文科目的CAL，男生比女生的语文成绩多提高了0.11-0.12个标准差。原因可能是，项目干预前男生的语文成绩显著低于女生，基线数据显示男生语文成绩比女生低了0.17个标准差。而成绩差的学生比成绩好的学生从CAL项目中更容易获益。

　　5.经济状况与产出：有贫困补贴的学生成绩提高更大，非贫困学生的学习成绩提高了0.11个标准差，贫困学生的学习成绩提高了0.18个标准差。也就是说，相对于家庭经济状况较好的学生，贫困学生从电脑辅助学习项目中获益更多。

　　6.年级与产出：CAL项目对于标准化数学测试的效果因为年级不同而发生差异。所有学生的数学成绩平均提高了0.13个标准差，三年级的数学成绩提高了0.18个标准差，五年级的数学成绩提高了0.11个标准差。三年级的成绩提高略高于五年级学生。

　　政策建议：

　　通过项目数据分析结果可以肯定地说，在现阶段农村小学实施CAL是能更好地发挥电脑的作用，提高学生成绩的有效方法。

　　首先，CAL项目的开展显著提高了学生的标准化测试成绩。从项目实施的效果来看，我们也可以发现，此项目对于学困生的影响尤其显著，弱势群体从中受益更大。从这个方面讲，CAL不仅能够缩小城乡教育差距，也能够减小农村教育的内部差距。此外，CAL对学生的影响并不是短暂突发的，它具备持续性的效果，至少三个学期之后效果仍然显著。

　　其次，CAL项目不仅提高了学生的学业成绩，学生的学习兴趣、自信、解决问题能力等综合素质也有了显著的提高。CAL提供了一种新奇有趣、寓教于乐的形式，灵活运用学生的学习时间，让学生对学习的态度发生了转变，能够更积极更热情对待学习任务，愉悦学习，学有所得。当老师和家长无法帮助孩子的时候，电脑可以成为孩子学习的好伙伴。

　　再者，只要硬件和老师到位，培训和软件的成本几乎可以不计。如果国家计划在每个农村学校建立一个计算机教室，并且学校安排了教师上计算机课的话，CAL项目成本效益极大。电脑辅助学习可以以政府牵头推广、学校自主组织开展项目的形式展开。

　　综上，为了实现缩小城乡教育差距、跨越数字化鸿沟，CAL项目是一个行之有效的解决方案。目前政府不断加大对农村小学的电脑教室的投入，探索这个资源的有效率用途径具有很强的理论和现实意义。如果电脑辅助学习能够和政府计划完美配合，那么可以充分利用政府的投资，更有效地帮助农村学生在学业和数字化技术上赶上城市学生。同时，政府可以通过培训教师、激励教师或合同机制等将电脑辅助学习纳入正轨。

　　注：REAP，农村教育行动计划，由斯坦福大学FSI问题研究所、陕西师范大学教育实验经济研究所(CEEE)和中国科学院农业政策研究中心(CCAP)共同组成。REAP团队于2015年在ChinaEconomicReview上发表文章，旨在评估电脑辅助学习对学生学业表现的影响，并探索产生影响的机制。本文由CEEE研究助理梅自颖、CCAP研究助理白钰基于英文文献并与原作者交流后撰写。

　　专家说

　　农村教育信息化项目要以使用者为中心

　　曾海军

　　CAL项目特别关注贫困农村小学的寄宿制学生、进城务工人员子女、少数民族学生等，选择的用户非常有现实意义;强调政府要加大对农村小学的电脑教室的投入，并关注电脑和相关资源的实际应用效果;同时，通过培训教师、激励教师等将电脑辅助学习纳入正轨。这些措施可以确保项目取得比较积极的效果。

　　在农村教育信息化项目中，内容关联性和以用户为中心的信息技术、互补型项目合作伙伴和包容式管理、以培训和技能开发为基础的可持续发展战略这三大因素相辅相成。第一个因素强调技术但不唯技术，重视内容但更要求内容具有关联性。第二个因素强调多方协同合作，发挥农村用户的主体作用。第三个因素强调人的作用，重视对用户的培训。当然，不是说具有上述三个成功因素的农村教育信息化项目就必然成功，还有一些其他因素对项目的实施也非常重要，比如科学合理的政策规划及实施方案和执行时间表、持续稳定的资金投入和使用机制、方便使用的数字化学习环境和低成本学习终端、对改进有帮助的评估和及时调整实施措施、吸引农村用户参与的实际效果和动力、研究机构和专家的力量等。

　　关键因素如何帮助农村教育信息化项目获得成功?

　　制定目标时，第一准则是兼顾目标地区的社会经济现状。实施农村教育信息化项目时要重点考虑在农业价值链中处于弱势的农民、农村学生和教师的弱势处境、农村地区及其居民的整体不发达和边缘化状况。

　　此外，要谨慎地选择信息技术和基础设施，尽量做到没有时空距离、易于操作;争取合作伙伴，学习对方经验;在计划与实施阶段采用参与式管理方法，听取农村用户的意见，并让用户直接参与其中;投入大量精力在培训和支持活动上，并且做到有连贯性。

　　所有农村教育信息化项目的最终目标不仅在于实现既定目标，而且还要以一种可持续的方式发展项目并带来预期变化。不间断地或在指定时间对项目进行准确评估，使项目在管理和信息技术使用方面进行调整和纠错，以及提高服务和传递信息的质量。向农村社区和目标群体进行咨询，可以更好地评估他们的需求，将项目的服务与目标群体相融合，获得更高效益。对信息技术的快速发展做出分析，并最终被一种更具创新性的技术取代。逐渐扩大项目的影响范围，以使得更广泛人群有机会参与，并从项目中受益。从长期来看，只能使少数人受益的项目失败的几率也会增加。

　　关于信息技术促进农村教育与农村发展，我们有如下政策建议：农村教育信息化项目需要清楚地认识农村用户面临的挑战，以及目标群体的社会经济背景和生活习惯，如农村妇女面临的问题不同于农村男性居民，她们与农村教师和学生的需求也不相同。农村教育信息化项目需要确保所选择的技术不违背目标群体面临的社会现实，并认识到一项技术可有多种用途，存在很多影响因素，如数字化程度、信息技术常识、信号覆盖程度、使用成本等。农村教育信息化项目还要确保能够最大程度地发挥合作伙伴的优势，如内容开发领域的专家、信息技术供应商、信息技术专家、公共服务机构、了解目标群体及农村的机构等。在筹备和实施农村教育信息化项目的过程中，需要积极考虑目标群体的思维方式和态度，激发目标群体的主人翁意识，让所有人、所有合作方置身其中。应将目标群体视为改变其自身生活的行动者，并逐步使之具备改变自身生活的能力。为此，目标群体需定期接受培训，以便使用该项目的信息技术产品和服务，并从中受益。培训应以使用者为中心，即根据目标群体的需求、兴趣和技能量身打造。此外，还需要在技术或管理方面不断提供支持，并应由能够进入当地农村社区和学校的机构来提供这种支持，做好骨干培训者的培训。我们倡议实施更多的农村教育信息化项目，充分发挥信息技术的潜能，丰富活动和服务的内容，扩展项目的影响范围，惠及更广泛人群。

　　(作者系北京师范大学智慧学习研究院、联合国教科文组织国际农村教育研究与培训中心项目专家)

　　调查者说

　　城乡学生数字化鸿沟如何填补？

　　梅自颖 白钰

　　电脑辅助学习项目缘起于现代中国所面临的两大挑战：一是农村小学生的学业成绩落后于城市小学生;二是城乡之间巨大的数字化鸿沟。

　　2014年，REAP团队给8000个学生进行了标准化的数学测试。结果显示，农村地区学生的成绩落后于城镇学生1-2个标准差，也就是说同一年级的农村学生比城市学生少学了1-3个学年的知识。解决学习困难问题的传统方法是学校组织补习辅导班、开展商业补习辅导班或是进行家庭补习辅导。但这些方式都因为农村资源的局限性而不具有可行性。

　　除了学业成绩上的差距，中国城市和农村学生更存在巨大的数字化鸿沟，城市家庭拥有电脑的比例远远高于农村家庭。国际研究表明数字化鸿沟是导致收入差距和贫困的原因之一。

　　在农村小学建立机房是远远不够的。由于老师不知道如何使用电脑、没有适用的教育软件、电脑课程设置和课程内容不合理等原因，国家投入的电脑资源没有得到充分发挥作用。

　　REAP于2009年开始实施并评估电脑辅助学习项目，旨在研究帮助孩子提高学业表现的有效途径。这种方法在全世界多个国家和地区都证明能够帮助落后学生弥补学业上的差距。通过电脑辅助学习项目可以充分利用政府的投资更有效地帮助农村学生在学业和数字化技术上赶上城市学生。需要强调的是，电脑辅助学习项目并不需要更多额外的投入，具有很高的投入产出效率。利用现有的学生电脑、信息技术老师和课程，配以电脑辅助学习的操作指南，就可以有效地发挥作用。

　　电脑辅助学习具备独特的潜在优势，新奇有趣，寓教于乐。除了文中提到的学习成绩显著提升外，我们还获得了意想不到又让人信服的结果。在电脑辅助学习项目实施过程中，项目学校的学生中喜欢上学的学生从45%增长到82%，学生们对上学的态度更加积极热情。我们在项目学校经常可以看到这样的场面：每次上课前10分钟，学生都会在门口排队，等待电脑辅助学习课程的开始。既可以通过一种充满趣味的方式让学生快乐学习，又能让学生在这个过程中学有所获，学习成绩得到提高，CAL项目可以说是一种值得推广的可行之策。

　　青海项目中，通过基线数据发现，少数民族学生的成绩比汉族学生差7个月的学习进度;撒拉族比汉族差22个月的学习进读。这些地区惯常使用少数民族语言作为沟通交流甚至授课的方式，因此学生们的汉语水平都比较低，普通话使用程度不高。随着项目的深入开展，学生的汉语能力显著提升，语文成绩明显提高。他们对电脑辅助学习课程充满热情，以更流畅的语言、更自信的笑容和调研员交谈。