听课/线下听课，好在哪里
听课/线下听课，好在哪里？
教育媒介的发展史
教育媒介的发展，对教育形态产生了很多影响。比如很多人都能意识到，投影仪和电脑，让幻灯片流行起来。录像技术、宽带、流媒体的普及化，带来了课程录像/网课/慕课。
现在的我们已经很难想象，没有幻灯片投影、甚至没有印刷术之前，教育是什么样。但技术对教育的变革，有时比我们想象的要缓慢许多。新技术诞生之后，可能要经过一段可能相当长的时间，才能从难用到易用，从昂贵到廉价。
比如，有一篇教育史的论文尝试讨论了古登堡发明印刷术对早期欧洲大学的影响。文中认为，"Printing greatly expanded the provision of information but did not change the way people learn." 也就是说，至少在印刷术刚流行起来的时候，教育的形态并没有发生根本的变化，"背诵熟记"的教学方法在印刷术改良、书本更加丰富之后，依然持续了几十甚至上百年。
1913 年的时候，爱迪生宣称，不出十年，电影就会取代书本在教育学术界中的地位，彻底颠覆学校系统。一百年过去了，他的宣称还没有实现。
李晓明老师 2004 年的文章“网络视频制作的平民化给教育会带来什么？”也觉得，视频可能会变革教育，是一篇有预言性质的文章。但不论是直播的实时音视频，还是上传到服务器随时观看的课程录像，在 2000 年前后，成本都还极其高昂，慕课的热潮是 2015 年以后的事情。
参考文献：
- Reiser, R. A. (2001). A History of Instructional Design and Technology: Part I: A History of Instructional Media. Educational Technology Research and Development, 49(1), 53–64.
- 李晓明。网络视频制作的平民化给教育会带来什么？[J].计算机教育，2004,No.(01):20.DOI:10.16512/j.cnki.jsjjy.2004.01.018.
- Gavin Moodie (2014) Gutenberg’s effects on universities, History of Education, 43:4, 450-467, DOI: 10.1080/0046760X.2014.930186
相比完善文档、提供答疑等等，助教开设“习题课”, 能给学生带来什么好处？
课堂授课的替代品，一定好用吗？
乍一看，对于一门课程，适合自学、替代课堂授课的优质材料似乎容易获得，例如通过CS 自学指南对国外优质课程的索引, 或者找一些经典教材。那么听课的意义何在？
其实，这些“听课的替代品”往往有着这样那样的缺点：
教材: 课本/讲义/文档都属于我们这里所说的“教材”。最大的问题是未必有好的、适合自学的教材。国内教材常常过于简略，国外教材翻译质量通常不高，本科生读英文又比较累。按照传统出版周期，教材通常不包含最新的内容，需要教师补充。(可能的措施：尝试做一些文档、讲义的积累？一些优秀教材也是从多年使用的讲义整理出来的。如果采取在线更新的文档/讲义形式，并投入精力维护，就可以时刻让内容保持最新，现在一些作业文档做得很好。但需要教师和助教付出很多。）
课件: 本来的用途是辅助课程教学，未必方便学生自学。(可能的措施：尝试把课件做得方便自学/复习，甚至做出上课版/自学版两种课件？为了方便学生交流讨论，尝试把课件放到在线文档里，让学生可以通过批注课件来做提问？)
网课: 未必适合学生的基础，未必贴合本校课程考试大纲。(可能的措施：给学生推荐好的网课的链接？甚至细分到每一节课，推荐对应知识点相关的网课视频？)
本校教师可以为本校学生定制课堂内容，包括课前针对学生基础和兴趣备课、课中根据学生听课状态调节讲课节奏、课后根据学生反馈继续迭代课堂教学。MIT 的课程录播，是根据 MIT 学生选修本课程时的先修知识、培养定位来备课的，希望对选课时的 MIT 学生的教育效果最大化。而在我们学校，选课时学生的基础知识、学习能力、学习兴趣、学习难点等等，都会有所不同。如果教师能针对这些因素，在课前针对性备课、课中做适当的调整，学生就会感觉这比其他学校最好的网课还要好。当然，这些事情做起来比说起来要更难，既要练好教学基本功，又要充分利用学生的反馈。
Failure to Disrupt: why technology alone can't transform education.
讨论话题 1: 如何收集和使用关于“课堂授课”的反馈？这些措施分别具有什么样的优缺点？
可能的答案：教师可以通过多种手段收集学生的反馈。学期前的调研、课前就下发并回收一部分预习学案以了解学生眼中的难点、上课时关注学生的眼神、课间和学生聊聊听课的感受、通过作业判断学生吸收掌握的情况、随堂用雨课堂等方式检测学生掌握情况，都是可行的方式，结合教师和学生的偏好来选择使用。也可以建议助教听课、邀请其他教师听课来提供关于课堂的反馈。
理论探讨：认知负荷 (cognitive laod)
认知负荷指的是某个认知过程中，大脑“工作记忆(working memory)”的使用量。可以理解为，将大脑类比成一台计算机，心理学的“工作记忆”概念指的是这台计算机的高速缓存。通俗的说法是，如果一个认知过程需要在大脑中“转好几个弯”，需要在“工作记忆”中同时处理很多事情，认知负荷就比较高。学习过程也是一种认知过程。
因此，如果采用一些方式在课堂上降低学习过程中不必要的认知负荷，就能得到更好的教学效果。根据简单的基本假设，心理学研究者总结了一些有效减少认知负荷的措施。
- "Information store principle": 编程等任务的专家在大脑里往往通过模式匹配 (pattern matching) 解决问题。他们比新手记住了更多的“模式”，因此做事认知负载更低。这或许是“熟能生巧” “刷题”背后的合理性。
- “Borrowing and reorganising”: 我们大脑长期记忆的信息大多来自其他人的长期记忆，我们会用已有知识重新组合来自其他人的信息。这可以解释小组合作学习为什么有效。
- “worked example effect”: step-by-step、一步一步地实际演示解决一个问题，是让学生学习解决一个问题时，认知负荷较低的方法。
- “split-attention effect”: 避免学生需要同时注意多个地方。例如，如果一张幻灯片上既有文本又有图例，将文本和图例结合，比起分开放，认知负载更低。
- "expertise reversal effect": 随着学生知识水平的提高，最有效的引导程度会发生改变。学生预先拥有的知识越少，越需要详细的引导。
参考文献：John Sweller. 2016. Cognitive Load Theory and Computer Science Education. In Proceedings of the 47th ACM Technical Symposium on Computing Science Education (SIGCSE '16)，这是认知负荷理论的创始人在 SIGCSE2016 给的 keynote talk 的一个摘要。
关于 2016 年 John Sweller 的 keynote talk 的一个笔记。
https://www.youtube.com/watch?v=gOLPfi9Ls-w John Sweller 在另一个场合关于认知负荷理论的演讲录像。
线下听课 vs 线上听课 vs 观看录播
2020 年春季新冠疫情下的全线上教学，带来了深远的影响。关于“在线教学” “混合教学/融合式教学” “线下教学”哪个教学效果更好，尚未有定论。与教师/学生的个人偏好相关。
例如一项面向全国大学生的调研中，列出了疫情期间在线教学存在的一些可能缺陷，可以看出不同课程/教师的线上教学效果有较大的差异。
- 学生过分依赖回放功能，认为听不明白还可以重学，课堂学习效率下降（约 37% 学生赞同，21% 学生反对）
- 网络交流不如线下交流直接（约 35% 学生赞同，23% 学生反对）
- 缺乏老师现场指导和督促，课堂纪律松弛（约 43% 学生赞同，17% 学生反对）
- 教师无法第一时间反馈学生关注的问题（约 43% 学生赞同，16% 学生反对）
- 教师无法及时了解学生知识掌握情况（约 49% 学生赞同，13% 学生反对）
- 教师无法即时了解学生的学习状态（约 49% 学生赞同，13% 学生反对）
参考文献：邬大光，李文。我国高校大规模线上教学的阶段性特征——基于对学生、教师、教务人员问卷调查的实证研究[J].华东师范大学学报 (教育科学版),2020,38(07):1-30.DOI:10.16382/j.cnki.1000-5560.2020.07.001.
另一项基于清华大学评教数据的研究显示：在线上教学中，学生对“教学目标清晰度”打出的分数比起线下教学有所下降; 低年级同学更希望在课堂中上课，大三同学对在线教学更为适应。另外，好老师在线上线下都获得了较好的评价，可见决定因素不是线上线下，而是教学设计和教师投入。
参考文献：王江典，沈翀，杨蕾等。线上和线下本科教学质量的比较分析——基于清华大学教学评估数据[J].中国电化教育，2022(03):90-95+102.
如果课程提供线上听课/课堂录像，那是否还要鼓励学生线下听课？这取决于教师的想法。如果教师认为学生线上听课/回看录像也是很好的学习方式，那就提供这些渠道，且不要太在意线下出勤率。如果教师认为线下听课是这门课最好的教学方式/只有教室里有学生才能进入讲课的状态，可以尝试不提供线上听课/回看录像的方式（对于个别学生的情况，可以只对确实有意外无法线下出席的学生个别提供线上/回看渠道）。有学生偏好线下听课的学习氛围，也有学生认为录像的倍速回看比直接听课更有效率。有时学校也会有尽量线下上课/提供线上渠道之类的要求。
从教师的角度，有一些理由希望学生来线下上课：
- 好的课程需要打磨。教师在过去技术条件下把课程打磨到精致，已经习惯旧的教学模式，此时迁移到新技术条件需要付出更多的成本，不一定有更好的效果。例如Gilbert Strang 的 last lecture就是最传统的黑板教学。（当然，采用了录像技术让世界各地的人都能看到）。
- 如果教室里没有/很少有学生，教师会有很大的挫败感，感受不到学生表情的反馈，损伤教学效果和教学热情
- 把课件写得事无巨细，或者编写详细的讲义，都很耗时间。很多教师认为 PPT 是用于辅助演讲的工具而非讲稿/自学材料，学术报告的时候通常也不会把要讲的所有东西写在 PPT 上。参考Armando Fox: making good slides
- （待补充）
只是学生不会只因为“教师想让我来线下听课”就来到线下认真听课。签到、随堂小测可以让学生身处教室，但无法让他们心在教室。
课堂互动 / 活动学习 (active learning)
提升线下教学吸引力/教学效果的方式，包括在传统讲授型课堂中增加提问、小测等互动，也包括减少讲授的课堂环节，加入更多的课堂活动 (active learning)。
加入课堂活动之后，虽然能吸引学生的线下参与、让学生对部分知识点有更深的理解，但知识传授的效率可能有所下降。
关于师生互动提升课堂教学效果的研究表明，好的师生互动能提高教学效果 (张静华。本科课堂教学中的师生互动：现状及其效果[J].教育发展研究，2019,39(23):10-17).
因为课堂互动的最终目的是让学生学得更好，所以需要收集学生关于课堂互动形式的反馈。这包括学生对课堂互动形式的直接评价，也包括对采用/不采取一种互动形式的学习效果对比。例如，对于知识点 A 采取一种新的课堂互动形式，对知识点 B 用传统点讲授形式。随后通过一些随堂小测/平时作业，比较学生对知识点 A、B 的掌握情况，可以部分了解新的课堂互动形式对学生掌握知识点的影响。
讨论话题 2: 根据大家做学生/教师的亲身经历，在一个 Active Learning 课堂活动的列表中，哪三种课堂互动形式可能最适合在课堂使用/更有效/受学生欢迎？课堂互动 (如雨课堂答题) 是否要计入分数？
参考：UW Active Learning 活动列表.pdf
习题课 (Recitation)
习题课除了讲作业，还可以回顾课堂知识内容。
(如果有时间，可以主要面向助教，额外开展一个习题课试讲 + 互评的活动。这需要制定一个评价习题课效果的量表。)
怎样的习题课是好习题课？
基础数理课程通常广泛采取习题课制度。国外的计算机专业课程也常常采取习题课 (recitation) 制度。习题课通常不讲授知识点，回顾本周课上讲授的内容。由于课堂讲授速度不能同时适合所有学生，总有学生无法当堂完成对知识的消化吸收，在习题课上由助教带着梳理一遍本周课堂知识、解决一些例题，对课上跟不上的学生会有好处。
也有一些尝试在习题课中加入多样化的拓展内容、让学生自己选择的尝试，例如一星期里有三节习题课，分别是本周内容回顾、不考试的拓展内容介绍、业界嘉宾讲座：Melinda McDaniel. 2023. À la Carte Recitation: Allowing Students to Choose their CS Laboratory Experience. In Proceedings of the 54th ACM Technical Symposium on Computer Science Education V. 2 (SIGCSE 2023).
如何确保习题课中学生的参与？如果强制参与的话，会带来很多管理问题。不强制参与，也有可能学生参与率过低。
一个折中的方式是要求在一学期内至少线下参与 2-3 次习题课。可以考虑提供习题课的录像给时间冲突的同学使用。
另外，习题课采用大班形式还是小班研讨形式？后者虽然效果好，但需要大量的助教人手，大多数课程还不具备条件。
讨论话题 3: 如何收集关于习题课的反馈来改进习题课？如何编制一个评价习题课质量的量表？
参考：