主動學習空間對學生學習成效影響的元分析

周 萍 江豐光

（1.南京師范大學 教育科學學院，南京 210023； 2.上海交通大學 教育學院，上海 200030）

一、問題提出

主動學習空間是指與傳統教室相對的，經過精心設計，旨在促進學生主動學習、提高學生學習成效的正式學習空間。21 世紀初，國際上開始關注主動學習空間，希望通過新型學習環境促進學習活動的開展，完成以教師為中心的教學向以學生為中心的學習轉變，自此主動學習空間進入人們的視野。我國多以“智慧環境”“智慧教室”等術語來表述這種技術支持的主動學習空間。主動學習空間能否真正促進學生的學習成效，是主動學習空間的設計者、建設者、使用者關注的問題。

為此，研究者聚焦主動學習空間的應用效果開展了實踐研究，研究結果卻并不一致，可以大致分為3種：第一種認為，主動學習空間對學生學習成效有積極影響。例如，韋斯·伊姆斯（Wes Imms）等人[1]研究發現，主動學習空間中的學生數學平均成績高于傳統學習空間（為與主動學習空間相對應，本文統一用“傳統學習空間”代替“傳統教室、傳統課堂”等表述）的學生；蘇珊·米勒·科克蘭（Susan Miller Cochran）等人[2]在大學一年級寫作教學中發現，學生對主動學習空間的滿意度高于傳統學習空間。第二種認為，與傳統學習空間相比，主動學習空間對學生的學習成效沒有顯著影響。如保羅·巴徹勒（Paul Baepler）等人[3]發現，兩種學習空間中學生的化學考試成績沒有明顯區別。第三種認為，在主動學習空間中實施教學，學生的學習成效不及在傳統學習空間。例如，不同時期的研究顯示，主動學習空間中學生的美國大學入學考試平均成績明顯低于傳統學習空間[4]；莫妮卡·門迪尼人（Monica Mendini）等人[5]發現，學習營銷課程時，主動學習空間中學生的滿意度略低于傳統學習空間。據此，本研究采用元分析方法對國內外有關主動學習空間對學生學習成效影響的相關文獻進行系統量化分析，旨在回答以下問題：（1）主動學習空間對學生的認知、情感和技能學習成效是否有影響？影響如何？（2）主動學習空間對學生學習成效的影響受哪些變量的調節？

二、研究設計

（一）文獻檢索

本研究在Web of Science（簡稱“WoS”）等國外權威數據庫中以“active learning space” （主動學習空間）、“space for active learning” （主動學習空間）、“smart classroom” （智能教室）和“technology-enhanced classroom”（技術強化的教室）為主題進行檢索，在中國知網（CNKI）以“主動學習空間”“智慧教室”和“未來學習空間”進行檢索。

（二）文獻納入

根據研究目的，同時參考元分析相關研究，制定納入標準為：（1）發表于2000—2022 年間的具有同行評審的期刊文獻；（2）研究主題必須與主動學習空間有關，且需報告學習成效；（3）文獻中采用的研究方法是相對嚴謹的設計（如準實驗研究、真實實驗等）；（4）應報告能計算出單個研究效應值的統計量，如樣本量、均值、標準差、或t值、p值等。根據納入標準，最終有29 篇文獻符合要求，并被納入分析。

納入階段，由兩位研究者獨立進行。經計算，Cohen’s kappa 一致性系數為0.852，一致性程度較高，文獻納入和篩選過程符合規范[6]。

（三）文獻編碼

本研究將是否使用主動學習空間進行教學作為自變量，將學生的學習成效作為因變量，根據對已有文獻的整理和研究，將學習成效分為認知、情感和技能3個維度。調節變量的維度，建構參考相關文獻中采用的框架[7]，分為3 個方面、8 個類別，分別對教學科目、實驗學段、樣本量、實驗類型、教師等效性、教/學方式、媒介工具、干預時長等調節變量進行編碼。

三、研究結果

以CMA 3.3（Comprehensive Meta Analysis 3.3）軟件作為分析工具，效應值計算采用標準化均值（Standardized Mean Difference，簡稱SMD）表示。

（一）發表偏倚檢驗

發表偏倚的檢驗是為了保證研究結果的可靠性。根據漏斗圖（見圖1）可以明顯看出，效應值散落不均勻，右邊偏多，說明存在一定的發表偏倚。為了補救，采用剪補法進行合并效應值的修正，發現還是存在一定的發表偏倚。而根據失安全系數法（Fail-safeN），若失安全系數遠大于“5k+10”（k為效應值樣本個數），則可以忽略缺失文獻對本研究造成的影響。本研究中，k＝80，N＝9 831，據此判斷研究結果有效。

圖1 漏斗圖

（二）異質性檢驗

異質性檢驗是檢驗各研究結果之間的顯著水平及效應值大小是否存在顯著差異。首先，根據本研究計算出的森林圖，可信區間具有較少的重疊部分，故初步判斷具有一定的異質性。其次，衡量各個研究之間的異質性程度。本研究中，I2＝96%，表明各研究之間存在高異質性。異質性可能源于各研究中的研究設計、追蹤研究時間長度、研究質量等因素存在差異，因此本研究采用隨機效應模型進行效應值的合并。

（三）效應值檢驗

雅各布·科恩（Jacob Cohen）[8]認為，當合并效應值SMD在0 ～0.2、0.2 ～0.5、0.5 ～0.8、0.8 ～1.0區間時，分別對應較小程度、中等程度、中等偏上、較強程度的影響。本研究計算整合效應值SMD＝0.380（p＝0.000），說明主動學習空間對學生學習成效具有中等程度的正向影響，且達到統計上的顯著水平，具有統計意義。即相較于傳統學習空間，在主動學習空間中進行教學活動能提高學生的學習成效。

進一步研究表明，主動學習空間對認知、情感、技能3 個維度學習成效的影響差異顯著（見表1），組間效應值p＝0.000。具體來說：（1）在認知維度，主動學習空間對學業成就的效應值SMD＝0.151，表示具有較小程度的正向影響。（2）在情感維度，主動學習空間對學習成效的整合效應值SMD＝0.523（p＝0.000），表示具有中等偏上程度的正向影響。具體影響情況為：對學習態度的影響最顯著（SMD＝0.933，p＜0.05），依次大于對自我效能（SMD＝0.677，p＝0.000）、學習興趣（SMD＝0.656，p＝0.000）、學習滿意度（SMD＝0.374，p＝0.000）和學習參與（SMD＝0.313，p＜0.05）的影響。（3）在技能維度，主動學習空間對學習成效的整合效應值SMD＝0.307（p＜0.05），說明具有中等程度的正向影響。具體影響情況為：對問題解決能力（SMD＝0.587，p＜0.05）的影響依次高于合作交流能力（SMD＝0.355，p＝0.207）和自主學習能力（SMD＝-0.060，p＝0.795），且對自主學習能力具有較小程度的負向影響。

（四）調節變量檢驗

1. 教學科目的調節效應

伴隨主動學習空間的發展，人們將其應用于越來越多的學科教學。不同類型教學科目的調節作用SMD＝0.184（p＝0.000）（見下頁表2），說明教學科目的調節作用較小。組間效應值p＝0.025 ＜0.05，說明主動學習空間的作用效果在不同教學科目中具有顯著差異。雖然主動學習空間對各個學科都具有適用性，但明顯在醫學課程中實施主動學習空間教學對學生的學習成效具有較大的積極影響（SMD＝2.062，p＝0.015），遠高于STEM 學科（SMD＝0.333，p＝0.000）和社會學科（SMD＝0.279，p＝0.065）。

表2 調節變量對主動學習空間中學生學習成效影響的差異

2. 實驗學段的調節效應

研究關注的學段主要包括小學、中學、大學，不同學段對學習成效的調節作用SMD＝0.419（p＝0.000）（見下頁表2），呈現中等大小。組間效應值p＝0.085，說明主動學習空間的作用效果在不同學段間沒有顯著差異，實驗學段不是主要的調節變量。主動學習空間應用于小學（SMD＝0.654，p＝0.000）對學習成效有偏中上程度的積極影響，高于大學（SMD＝0.354，p＝0.000）和中學（SMD＝0.268，p＝0.065）。實驗學段的影響并沒有隨學段的升高而線性增加或減少，而是有起伏的過程，對中學的作用效果最弱，具體原因還需進一步深究。

3. 樣本量的調節效應

樣本量分為小于60、60 ～100、大于100 3 種規模，不同樣本量對學習成效影響的調節作用SMD＝0.411（p＝0.000）（見表2），呈現中等大小。樣本量組間效應值p＝0.452，說明主動學習空間的作用效果在不同的樣本量之間沒有顯著差異，樣本量不是本研究中主要的調節變量。小于60 的樣本量效應值最高（SMD＝0.485，p＝0.000），大于100 的樣本量次之（SMD＝0.373，p＝0.001），而樣本量在60 ～100 之間的效應值最低（SMD＝0.273，p＝0.072）。由此可見，在主動學習空間中開展小樣本規模的教學效果更為顯著。

4. 實驗類型的調節效應

實驗分為準實驗和隨機分配真實驗兩種類型，不同實驗類型的調節作用SMD＝0.377（p＝0.000）（見表2），呈現中等程度。組間效應值p＝0.636，說明其作用效果在實驗類型之間不存在顯著差異，實驗類型不是主要的調節變量。隨機分配真實驗設計（SMD＝0.490，p＝0.048）對主動學習空間中的學生學習成效達到偏中上程度的積極影響，優于準實驗研究（SMD＝0.367，p＝0.000），說明真實驗更能準確影響學生學習成效。

5. 教師等效性的調節效應

教師等效性是指實驗組和對照組采用同一位與非同一位教師兩種方式。教師等效性的調節作用SMD＝0.392（p＝0.000）（見表2），呈現中等程度。教師等效性組間效應值p＝0.396，表示不存在顯著的差異，教師等效性不是主要的調節變量。同一位教師教學（SMD＝0.407，p＝0.000）對主動學習空間中的學生學習成效具有中等程度的積極影響，優于非同一位教師（SMD＝0.172，p＝0.521）。

6. 教/學方式的調節效應

教/學方式涉及個性化學習、協作學習和教師講授3種類型，不同教/學方式的調節作用SMD＝0.377（p＝0.000）（見表2），呈現中等程度。組間效應值p＝0.844，表明主動學習空間的作用效果在教/學方式之間不存在顯著差異，教/學方式不是主要的調節變量。協作學習（SMD＝0.402，p＝0.000）的作用效果優于個性化學習（SMD＝0.307，p＝0.313），二者都優于教師講授（SMD＝0.297，p＝0.094）。

7. 媒介工具的調節效應

媒介工具分為基礎信息通信技術（Information and Communication Technology，簡稱ICT）和高級軟件兩類，不同類型媒介工具的調節作用SMD＝0.428（p＝0.000）（見表2），呈現中等程度。媒介工具組間效應值p＝0.013 ＜0.05，說明不同類型的媒介工具之間存在顯著差異。高級學習軟件（SMD＝0.642，p＝0.000）對學生學習成效產生中等或偏中上程度的積極影響，作用效果優于基礎ICT（SMD＝0.304，p＝0.000）。

8. 干預時長的調節效應

干預時長分為小于一周、一周至一個月、一個月至一學期，不同干預時長的調節作用SMD＝0.344（p＝0.000）（見表2），呈現中等程度。干預時長的組間效應值p＝0.000，說明在不同的干預時長之間存在顯著差異。一周至一個月（SMD＝1.254，p＝0.000）的干預時長對主動學習空間中的學生學習成效達到較高程度的積極影響，優于小于一周（SMD＝0.638，p＝0.000）及一個月至一學期（SMD＝0.109，p＝0.205）的干預時長。根據數據，伴隨干預時長的延長，主動學習空間對學生學習成效的促進效果越來越明顯，但若干預時長過長，學習成效反而不理想。

四、結論與討論

根據元分析結果，得出以下結論：

第一，主動學習空間能提升學生整體的學習成效，但對學習成效各維度的影響程度不同。主動學習空間相較于傳統學習空間具有物理空間和心理建設上的優越性，如靈活的座椅布局、積極主動的學習氛圍、方便快捷的移動設備都有助于學生產生良好的學習體驗[9]。在主動學習空間，學生有更多的機會開展探究，更易產生情感共鳴和學習行為，所以對情感和技能維度的學習成效影響較大；學生探究所獲效果更好，但往往效率不高，所以短時間內，主動學習空間對認知維度學習成效的影響相對較小?？傮w而言，學生對課堂參與感、滿意度、合作等情感和技能維度的學習成效短時間內感受更直接，對于知識的學習可能需要長期才能凸顯效果。

第二，主動學習空間對學生學習成效的促進作用受教學科目、媒介工具和干預時長等調節變量的影響。在教學科目中，對醫學學科影響最顯著。醫學學科的影響結果可能源于納入樣本量不足，結果缺乏普遍性，也可能與學科特點有關。在主動學習空間中開展動手實操提升學生的臨床實踐能力，靈活主動的學習空間更有助于學生對技能的掌握。在媒介工具方面，使用高級軟件的效果明顯優于ICT 的效果，原因可能是高級軟件的設計和使用更有利于在主動學習空間中開展教學活動，更方便人機交互，所以效果更為理想。在干預時長方面，開展一周到一個月的實驗研究效果最佳，一個月到一學期的效果較不明顯，原因可能是適度時間的教學嘗試能讓學生保持學習興趣，時間較短學生沒有體驗感，時間太長容易產生疲憊感。

第三，實驗學段、樣本量、實驗類型、教師等效性及教/學方式等對主動學習空間中學生學習成效的調節作用不顯著。從實驗學段看，小學的效果最顯著。小學階段的學生思維能力發展處于具體運算階段，還在不斷的成熟中，生動活潑、開放自由的學習環境更容易使他們產生興趣。從樣本量看，在主動學習空間中開展小樣本規模的教學效果更為顯著。究其原因，主要在于主動學習空間中以適合小組討論和學生靈活運動的布局最佳，小樣本規模的課堂，學生自由度相對較高，學習效果更好。從實驗類型看，隨機分配真實驗的效果優于準實驗研究，說明真實驗更能準確影響學生學習成效。從教師等效性看，由同一位老師進行教授的效果更佳，其原因在于，同一位老師的教學方式或風格較統一，避免了對學生認知產生其他干擾因素。從教/學方式看，協作學習和個性化學習的方式效果更佳，由此推斷以學為主的學習成效優于以教為主的講授教學，學生協作學習效果優于學生獨立學習。由此可見，盡管這些調節變量對主動學習空間中學生學習成效的影響不顯著，但其中存在的差異仍值得進一步探究，且研究結果可以為后續主動學習空間活動的設計與開展提供借鑒和參考。

五、建議與展望

隨著教育信息化的不斷發展，主動學習空間的應用越來越普及，為了更好地發揮其價值，根據研究結論，對主動學習空間的教學應用提出以下建議。

第一，關注認知維度學習成效的提升。元分析結果表明，主動學習空間對認知學習成效的影響偏低。在本研究中，認知學習成效主要指向學生的學習成績，說明對學習成績影響偏低。盡管我們追求教育要培養和提升學生的綜合素質能力，但學生的學習成績依然是檢驗教育目標是否達成的指標之一。因此，在主動學習空間中實施教學需要注意哪些因素可能會影響學習成績的提升?？梢酝ㄟ^課堂觀察、過程性評價及階段性測試等方式，同時配合訪談，及時了解學生的學習情況，對影響因素做出合理的分析，進而針對性地開展教學設計，通過追蹤式研究或多輪迭代研究等方法，確認主動學習空間對學習成績的影響效果。

第二，關注社會科學學科教學。學習科目是影響主動學習空間學習成效的主要因素，其中社會學科學習成效相對較低，可能與學科特點有關。因此，建議未來研究可以根據社會科學學科特征，選擇合適的技術，建設符合社會科學學科規律的主動學習空間，充分利用主動學習空間的優勢，提高學生各方面的學習成效。

第三，考慮教學活動設計與學生學習方式的適配性。從教/學方式看，以學為主的學習成效優于以教為主的講授教學。因此，主動學習空間中的教學活動設計需要考慮是否與學生的學習方式相適配，是否凸顯“以學為主”，如開展基于問題/項目的學習設計，為學生提供創造和分享的機會，鼓勵學生創新。此外，還需考慮是否能促進學生的協作學習，如開展頭腦風暴和研討活動，鼓勵學生合作進行探索和創造等。

第四，配合使用傳統學習空間與主動學習空間，綜合提高學習成效。原因如下：其一，本研究表明，在主動學習空間中干預時長超過一個月，學生的學習成效反而不理想；其二，教學科目是主要的調節變量，說明主動學習空間可能具有學科的適用性問題；其三，有研究表明，主動學習空間對學生的學習成效有反向作用。綜合上述因素，需要辯證地認識主動學習空間、傳統學習空間的優勢及不足，根據教學科目的特點及實際需要做出合理選擇，充分發揮兩種學習空間的優勢，共同促進學生的學習成效。

值得注意的是，主動學習空間的使用者是教師，因此，教師在智慧的、主動的學習環境下具備信息化教學勝任力顯得尤為重要。教師至少需要關注兩個方面：其一，理論認識層面。教師需要認識到主動學習空間的優勢及可能的不足，才可能據此展開針對性的教學活動設計。因此，培訓時需要為教師提供相應的理論指導，如教學法-空間-技術理論。該理論強調教學法、空間和技術三個元素之間的相互聯系，教學法指導技術和空間的配合，學習空間中技術的加持促進了教學法，而技術又促進教學法的實踐、擴大學習空間的范疇[10]。教師理解該理論，便可以在其指導下，在主動學習空間中合理應用技術促進教學，凸顯主動學習空間的特點，促進主動學習空間的有效利用。其二，實踐操作層面。操作層面既包括教學設計的實施，也包括相關技術的應用。教學設計的實施可以通過案例分析、教學模擬、課堂觀察等方式，引導教師理解教學實施中需要注意的問題。技術應用主要涉及學習空間中技術及教學軟件的使用。本研究的研究結論表明，媒介工具是影響主動學習空間學習成效的重要因素。高級軟件（如教學軟件或系統）的使用更有利于學生學習成效的提升。為了更好地發揮高級軟件的作用，發揮其最大效益，需要對教師進行主動學習空間相關技術和軟件的使用培訓，幫助教師根據 課程特色，選用合適的教學軟件或系統。