【刊载信息】罗恒,曾兰,杨婷婷.2019.网络环境下的案例教学：在线讨论的效果及影响因素分析[J].中国远程教育（5）:37-46.
【摘要】案例讨论通过探究过程的共享实现知识建构，被认为是案例教学成功的关键。在网络教学环境中，案例讨论活动被移植到论坛中进行，其交互模式和参与者角色都发生了较大改变，其教学效果和影响因素有待深入探究。基于此研究需求，本研究开展了一项准实验研究，检验在线讨论活动对案例学习表现和学习体验的影响。同时，采用LASSO回归的数据挖掘方法对影响在线案例学习效果的论坛学习行为变量进行了筛选与排序。研究结果表明：参与论坛讨论对案例学习效果有积极影响，学生能够获得与面对面讨论相似的案例学习体验。查看案例次数和论坛发帖总字数能在一定程度上预测案例学习效果。本研究结论有助于增进对网络环境下案例教学法的认识，为在线案例教学的设计与实施提供借鉴，进一步提升在线教学的质量和学习体验。
【关键词】案例教学；在线讨论；学习效果；学习体验；LASSO回归；在线学习行为；问题空间；学习分析
一、
引言
案例教学（case-basedinstruction）是一种基于建构主义的探究式教学方法，通过提供一个或多个真实、复杂的问题情境引导学习者开展分析评估、问题求解、反思讨论等学习活动，进而培养学习者的高阶思维能力（Luo,Koszalka,Arnone,&Choi,2018;Tawfik,etal.,2018）。相较于抽象的概念与原则，案例具有高度的情境性（王宇,等,2018），案例教学也因此被认为是设计真实学习活动的一种有效手段。自1870年哈佛大学法学院率先使用案例教学以来，该方法对世界范围内的教学产生了深远影响，被广泛应用于商业、医学和教师教育领域（Barnes,Christensen,&Hansen,1994;Ertmer,Quinn,&Glazewski,2014）。网络环境为案例教学的设计与实施提供了新的可能，能增加案例学习的真实性、趣味性和交互性：视频和图片等多媒体的使用能够为案例描述提供更多情境细节从而增进案例的沉浸感和真实感（Baker,2009;Goeze,etal.,2014）；交互技术，如超链接、嵌入问题和自动反馈能为案例探究和反思活动提供必要的教学支架（Choi,Lee,&Jung,2008）。同时，多样化的导航控制使学习者能够更方便地制定自己的在线学习顺序和步调，实现个性化案例学习（Luoetal.,2018）。
案例讨论是案例教学中一个重要环节，被认为是案例教学成功的关键。教师通过引导学习者针对案例问题发表个人观点、见解和解决方案，能实现探究过程的共享和知识的建构（Harrington&Garrison,1992），从而有效提升案例教学的学习表现和学习体验。在网络学习环境中，案例讨论往往通过发帖和回帖的方式在论坛空间中进行，沟通模式由同步变为异步，交互时空得以拓展，提高了有效协作学习所预期的交互模式的发生概率（龚嵘,2012），但是教师的引导作用也受到一定程度的削弱。尽管文献中普遍认为论坛讨论对在线案例教学有积极影响（Ertmer&Koehler,2015），但大部分研究只是从理论角度进行分析论述，尚缺乏基于量化结果的实证研究。在线讨论在多大程度上影响在线案例教学的学习表现和学习体验？论坛中的案例讨论可否比拟传统课堂中的案例讨论？这些关键问题尚缺乏基于实证的答案。
针对上述研究需求，本研究开展准实验研究，对网络学习环境下在线讨论活动对案例教学的影响效果进行了检验。同时，基于在线学习平台中的学习行为数据，采用LASSO回归的数据挖掘方法对影响在线案例学习效果的特征学习行为进行了筛选与排序。本研究从实证角度对在线案例讨论的实际效果和影响因素进行了探究，从学习分析视角对论坛中案例研讨行为进行了建模分析，研究结论有助于增进人们对网络环境下案例教学法的认识，丰富在线教学模式，进一步提升在线教学的质量和学习体验。
二、
1.参与在线论坛讨论会影响学习者在线案例学习的表现吗？
2.在案例学习中在线讨论与面对面讨论的学习体验相似吗？
3.哪些类型的在线讨论行为可以显著预测学习者的案例学习表现和学习体验？
三、
研究方法
1.研究设计
本研究采用准实验设计，依托某研究型高校的一门教学设计课程来进行。共有连续两届的182名全日制研究生参加了这项研究，2016年秋季入学的94名学生作为实验的对照组，2017年秋季入学的88名学生作为实验组。这两组学生都是第一次参加教学设计课程，并且之前从未学过本研究中使用的在线案例。课程中的一项重要活动是让学生探究Moodle在线学习平台上的教学设计案例，旨在弥补教学设计理论与实践之间的差距，期望学生研究在线案例，并应用他们的教学设计知识和技能分析解决案例中的问题。两组学生的研究生入学考试总成绩不存在显著性差异。两次课程的教学内容、任课老师以及整体授课方式也未发生任何变化。
实验过程如图1所示。首先，两组学生被要求自主学习同一个在线案例。一周后，两组学生都需要提交案例学习报告，在报告中阐述对该案例问题的分析结果以及解决方案。案例报告的质量反映了学生案例学习的效果。本实验研究的分组变量是在线案例讨论：只有实验组的学生在为期一周的在线案例学习中参与了论坛中的在线讨论，而对照组只进行了自主在线案例学习，在提交学习报告前没有参与任何形式的案例讨论。为了使对照组学生也获得相对完整的案例学习体验，我们让对照组在一周之后的课堂上进行了面对面的案例讨论。最后，两组学生都接受了相同的学习体验问卷调查。研究设计旨在检验在线讨论活动对网络环境下案例学习效果的影响，同时比较在线讨论和面对面讨论给案例学习体验带来的潜在差异。
图1本研究中实验组和对照组的学习过程
2.在线案例
图2医院研讨会案例与在线论坛讨论截图
3.数据收集
表2本研究在线案例中问题空间的分类与描述
4.数据分析
本研究采用的数据分析方法有两类：一是运用独立样本T检验对学习效果和学习体验的组间差异进行判定，二是运用LASSO回归模型对网络环境下案例学习效果的影响因素进行筛选与分析。由于学习效果和学习体验的数据总体服从正态分布，实验组和对照组数据彼此独立且具有方差齐性，因此满足独立样本T检验的前提条件。本研究通过SPSS（版本20）统计分析软件对组间均值差异的显著性进行判定。LASSO回归也被称为线性回归的L1正则化，通过对最小二乘估计加入惩罚约束λ（lambda）来调整回归模型的复杂度，进而筛选出较少的特征变量。LASSO回归适用于样本偏态分布的情况，能有效消除自变量之间的共线性问题，同时在压缩特征变量方面有着极其出色的表现。在本研究中，Moodle平台中提取的16个在线行为数据加上学习者的6个特征变量（性别、年龄、专业背景、学习动机、性格特点和职业规划）是LASSO回归模型的自变量（预测变量），学习者的案例学习效果是回归模型的因变量（结果变量），通过在R语言中调用glmnet函数包实现LASSO回归的具体建模运算。
四、
研究结果
1.学习效果比较
表3空间覆盖（SC）的描述性统计和T检验结果
*p<0.05；**p<0.01.
2.学习体验比较
表4实验组和对照组在学习体验问卷得分中存在显著差异的题项
3.影响因素分析
表5实验组在线学习行为描述性统计和非参数检验结果（N=77）
本研究中进入LASSO回归模型的自变量一共有22个，其中包含6个学习者特征变量和16个在线学习行为变量。LASSO回归的因变量是在线案例学习效果，可以通过案例学习报告中的问题空间总覆盖率进行测量。如图3所示，随着惩罚系数λ变大，22个自变量的回归系数迅速向零收敛，同时模型的均方误差（MSE）逐渐减小并在logλ略大于-2时达到最小。此时LASSO回归模型中非零回归系数的自变量个数为两个，分别是“查看案例次数”（标准回归系数β=0.069）和“论坛发帖总字数”（β=0.314）。该回归模型在模型复杂度和预测精确度上达到了最佳平衡，通过两个关键行为变量能够解释问题空间总覆盖率变量约27%的方差变异数（模型决定系数=0.272）。
图3LASSO回归的回归系数和均方误差变化情况
问题空间总覆盖率可以衡量网络环境下案例学习的总体效果，而发现空间覆盖率和解决空间覆盖率则有针对性地描述了学习者在问题分析和求解两方面的学习表现，教学干预匹配率（F3-S3）和非教学干预匹配率（F4-S4）进一步反映了学习者设计教学干预和非教学干预时的系统性思维能力。因此，本研究同时将五类问题空间覆盖率作为LASSO回归的因变量分别进行建模分析，旨在比较模型对不同学习效果变量的整体预测能力（由模型决定系数求得）以及模型中非零回归系数自变量的重要性（由标准回归系数β求得）。表6列出了5个LASSO回归模型的标准回归系数和模型决定系数。
如表6所示，相对于自身特征变量，学习者的在线学习行为变量能更好地预测网络环境下案例教学的学习效果。其中“论坛发帖总字数”是最重要的预测变量，不仅被纳入了所有LASSO回归的模型构建中，还具有远远高于其他变量的标准回归系数。此外，“查看案例次数”变量也被4个模型保留为预测变量，但其偏小的标准回归系数表明该变量对学习效果的影响十分有限。令人意外的是，“论坛发帖数”“论坛回帖数”“与教师互动次数”以及发帖类型等论坛行为变量都不是影响案例学习效果的关键影响因素。从影响因素看，“非教学干预匹配率（S4-F4）”似乎是一种特殊的学习效果变量：对其而言“查看案例次数”不再是重要的影响因素，取而代之的是“查看讨论帖次数”和“质疑帖数”，凸显了论坛学习的重要性。同时，年纪稍长（β=0.031）和专业对口（β=-0.166）的学习者似乎在S4-F4匹配率上有更出色的表现。
表6LASSO回归模型的标准回归系数和模型决定系数
五、
讨论和建议
为了探究在线案例教学讨论的效果，本研究进行了一项准实验来比较两组学习者的学习效果和学习体验。这项研究的结果为研究问题提供了初步的答案：①相对于没有讨论的自主案例学习，学习者参与在线论坛讨论能获得更好的学习效果；②总体上在线案例讨论的学习体验与线下案例讨论的学习体验相似；③性别、学习动机和性格特点等学习者特征变量对案例学习效果没有显著影响，而在线学习行为，如查看案例次数和论坛发帖总字数能在一定程度上预测案例学习效果。
首先，与已有文献研究结论（Ertmer&Koehler,2018;Tawfik,etal.,2018）一致，本研究结果支持在线案例学习中设置论坛讨论的必要性，验证了参与在线讨论对学习者思维广度和深度的促进作用。在线讨论组的案例学习报告涵盖了更大的问题空间覆盖范围，揭示了该组学习者对案例问题的理解具备更全面的视角以及解决问题的灵活性（Hmelo-Silver,2013）。这证明了在论坛这样一个公共空间进行问题求解和推理决策的公开展示能够实现“共享探究”活动（Harrington&Garrison,1997），从而促进学习者间的交流互动和知识构建。有趣的是，五个空间覆盖率的标准差均显著大于对照组，这表明在线讨论组的学习者在学习成绩上有更明显的优势，一个可能的原因是积极参与在线讨论的学习者在这个过程中阐述了他们对这个问题的理解或完善了他们的观点，而没有参与的学习者失去了这个机会，这增加了他们之间的学习表现差异。
其次，学习体验问卷数据表明在案例教学中在线讨论的学习体验与面对面讨论的学习体验总体相似，说明网络环境中案例教学同样能够具备传统案例教学的优点，如沉浸感和真实感（Baker,2009;Goeze,etal.,2014）。然而，问卷数据揭示实验组学生对高阶思维，如分析、整合和问题解决3个题项的评价显著较高。例如“在案例学习的过程中，我常常会分析比较不同的观点或不同的解决方案”以及“在案例学习过程中我会常常思考案例问题解决方案并对方案进行评估”。这表明在线案例讨论对促进认知有积极作用（Ertmer&Koehler,2015），同时也表明一体化的在线案例学习和讨论活动可能会让学习者感到更加和谐与完整，而对照组从网络学习环境突然转到传统教室环境进行案例讨论可能对学习体验产生一定的负面影响。
根据研究结果，本研究针对在线案例教学提出以下几点建议：①设计论坛讨论以促进在线案例教学的学习效果和提高学习者的学习体验。论坛讨论能促进学习者高阶思维的发展，尤其是思维的广度，从而帮助学习者提高学习效果。②分组或者分类进行论坛讨论。糅杂的帖子不利于学习者进行生生互动和师生互动，尤其是在与一大群同伴进行论坛讨论时。先分组讨论再组间讨论可能会使案例讨论更有序、有趣和有建设性。③鼓励学习者积极参与论坛讨论，并对帖子质量提出具体要求（如帖子字数最小值等）。帖子字数的多少能体现学习者思考的深度和广度，限定最小字数能促进学习者多思考，发布更有内涵的帖子。
参考文献
龚嵘.2012.大学英语论坛协作学习行为的多元动态解释模型构建[J].中国电化教育（5）：44-48.
李小娟，梁中锋，赵楠.2017.在线学习行为对混合学习绩效的影响研究[J].现代教育技术（2）：79-85.
刘智，杨重阳，彭晛，等.2018.SPOC论坛互动中学习者情绪特征及其与学习效果的关系研究[J].中国电化教育（4）：102-109.
刘倩倩，李同归，王泰，等.2018.网络学习环境对学习持续性的影响——基于游戏设计的视角[J].中国远程教育（3）：14-20.
罗恒，杨婷婷.2018.自主在线案例学习体验的构念模型研究——基于结构方程模型的探索[J].现代远距离教育（2）：83-91.
王梦倩，范逸洲，郭文革，等.2018.MOOC学习者特征聚类分析研究综述.中国远程教育（7）：9-19.
王卫军，蒋双双，杨微微.2016.基于协作学习的在线课程设计探讨[J].电化教育研究（2）：68-74.
王宇，汪琼.2018.慕课环境下的真实学习设计：基于情境认知的视角[J].中国远程教育（3）：5-12
Baker,E.A.(2009).MultimediaCase-basedInstructioninLiteracy.Pedagogy,EffectivenessandPerceptions.JournalofEducationalMultimediaandHypermedia,18(3),249-266.
Barnes,L.B.,Christensen,C.R.,andHansen,A.(1994).TeachingandtheCaseMethod(3rdEd),HarvardBusinessSchoolPress,BostonMA.
Choi,I.,Lee,S.,Jung,J.(2008).Designingmultimediacase-basedinstructionaccommodatingstudents'diverselearningstyles.JournalofEducationalMultimediaandHypermedia,17,5-25.
Choi,I.,Lee,S.,Kang,J.(2009).Implementingacase-basede-learningenvironmentinalecture-orientedanesthesiologyclass.DolearningstylesmatteroncomplexproblemsolvingovertimeBritishJournalofEducationalTechnology,40,933-947.
Ertmer,P.A.,Russell,J.D.(1995).Usingcasestudiestoenhanceinstructionaldesigneducation.EducationalTechnology,35(4),23-31.
Ertmer,P.A.,Newby,T.J.,MacDougall,M.(1996).Students'approachestolearningfromcase-basedinstruction:Theroleofreflectiveself-regulation.AmericanEducationalResearchJournal,33(3),719-752.
Ertmer,P.A.,Koehler,A.A.(2014).Onlinecasediscussions:Examiningcoverageoftheaffordedproblemspace.EducationalTechnologyResearchandDevelopment,62,617-636.
Ertmer,P.A.,Quinn,J.A.,Glazewski,K.D.(2014).TheIDcasebook:Casestudiesininstructionaldesign(4thed.),Pearson,UpperSaddleRiverNJ.
Ertmer,P.A.,Koehler,A.A.(2015).Facilitatedversusnon-facilitatedonlinecasediscussions:comparingdifferencesinproblemspacecoverage.JournalofComputerHighEducation,27,69-93.
Ertmer,P.A.,&Koehler,A.A.(2018).Facilitationstrategiesandproblemspacecoverage:comparingface-to-faceandonlinecase-baseddiscussions.EducationalTechnologyResearch&Development,66,639-670.
Goeze,A.,Zottmann,J.M.,Vogel,F.,Fischer,F.,&Schrader,J.(2014).Gettingimmersedinteacherandstudentperspectivesfacilitatinganalyticalcompetenceusingvideocasesinteachereducation.InstructionalScience,42(1),91-114.
Harrington,H.L.,&Garrison,B.(1992).Casesassharedinquiry:Adialogicalmodelofteacherpreparation.AmericanEducationalResearchJournal,25(4),715-736.
Hmelo-Silver,C.(2013).Creatingalearningspaceinproblem-basedlearning.InterdisciplinaryJournalofProblem-BasedLearning,7(1).
Jonassen,D.H.(1996).ComputersintheClassroom:MindtoolsforCriticalThinking.Columbus,OH:MerrillPrenticeHall:708.
Kolodner,J.L.,Guzdial,M.(2000).Theoryandpracticeofcase-basedlearningaids.In:D.H.Jonassen,S.Land(Eds.),Theoreticalfoundationsoflearningenvironments,pp.215-242.Erlbaum,MahwahNJ.
Luo,H.,Koszalka,T.A.,Arnone,M.P.,&Choi,I.(2018).Applyingcase-basedmethodindesigningself-directedonlineinstruction:aformativeresearchstudy.EducationalTechnologyResearch&Development,66(2),515-544.
Merseth,K.K.(1996).Casesandcasemethodsinteachereducation.InJohnSikula(Ed.),Handbookofresearchonteachereducation(2nded.,pp.722-741),NewYork:MacmillanandtheAssociationofTeacherEducators.
Mitchem,K.,Fitzgerald,G.,Hollingsead,C.,Koury,K.,Miller,K.,Tsai,H.-H.(2008).Enhancingcase-basedlearninginteachereducationthroughonlinediscussions:structureandfacilitation.JournalofInteractiveLearningResearch,19(2),331-349.
Paulus,T.M.,Horvitz,B.,Shi,M.(2006).‘Isn'tItJustLikeOurSituation’EngagementandLearninginanOnlineStory-BasedEnvironment.EducationalTechnology,ResearchandDevelopment,54(4),355-385.
Richardson,J.C.,Ice,P.(2010).Investigatingstudentslevelofcriticalthinkingacrossinstructionalstrategiesinonlinediscussions.InternetandHigherEducation,13,52-59.
Stepich,D.A.,Ertmer,P.A.(2009).“Teaching”instructionaldesignexpertise:Strategiestosupportstudents'problem-ndingskills.Technology,Instruction,Cognition,andLearning,7,147-170.
Tawfik,A.A.,Sánchez,L.,&Saparova,D.(2014).Theeffectsofcaselibrariesinsupportingcollaborativeproblem-solvinginanonlinelearningenvironment.TechnologyKnowledge&Learning,19(3),337-358.
Tawfik,A.A.,Giabbanelli,P.J.,Hogan,M.,Msilu,F.,Gill,A.,&York,C.S.(2018).Effectsofsuccessvfailurecasesonlearner-learnerinteraction.Computers&Education,118,120-132.
Wolter,B.H.K.,Lundeberg,M.A.,Bergland,M.,Klyczek,K.,Tosado,R.,&Toro,A.,etal.(2013).Studentperformanceinamultimediacase-studyenvironment.JournalofScienceEducation&Technology,22(2),215-225.
Yang,T.&Luo,H.(2017).LearningExperienceQuestionnaireforMultimediaCase-BasedInstruction:Development,ValidationandImplicationsforDesign.ProceedingsofICBL2017:the7thInternationalConferenceonBlendedLearning.SpringerInternationalPublishing,HongKong.
Yew,E.H.J.,Schmidt,H.G.(2012).Whatstudentslearninproblem-basedlearning:aprocessanalysis.InstructionalScience,40,371-395.
作者简介
罗恒，博士，副教授；曾兰；杨婷婷，硕士研究生。华中师范大学教育信息技术学院（430079）。
基金项目：2016年教育部人文社会科学青年基金项目“面向大规模在线教育的众包评测模型研究”（项目编号：16YJC880054），2018年华中师范大学基本科研业务费自然科学类专项资金项目“学习分析视域下社交临场感对在线学习效果的影响机制研究”（项目编号：CCNU18QN023）。