《Chemistry Education Research and Practice》：Social network analysis to measure trust and learning in three undergraduate organic chemistry laboratory contextsOpen Access
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理解本科实验教学环境中信任与学习之间的联系，仍是化学教育研究中一个尚未充分探索的领域。本研究采用社会网络分析（social network analysis，SNA），考察了三种教学情境下学生、教师及助教之间的信任网络与学习网络，这三种情境分别为
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理解本科实验教学环境中信任与学习之间的联系，仍是化学教育研究中一个尚未充分探索的领域。本研究采用社会网络分析（social network analysis，SNA），考察了三种教学情境下学生、教师及助教之间的信任网络与学习网络，这三种情境分别为：说明式实验教学（expository laboratory instruction，ELI）、论证驱动探究（argument-driven inquiry，ADI）以及课程化本科研究体验（course-based undergraduate research experience，CURE）。研究对象在学期初和学期末分别完成调查问卷，以识别其认识、信任及向其学习的人员。这些回答被用于计算网络指标，包括网络密度（density）、中心性（centrality）和连通性（connectedness）。研究人员对信任网络与学习网络进行了逻辑回归二次指派程序（logistic regression quadratic assignment procedure，LR-QAP）分析，以检验何种因素（如有）能够预测学习网络。结果表明，信任网络密度从学期初到学期末有所增加，而学习网络密度从ELI到ADI再到CURE依次递增。在ADI和CURE两种教学情境中，信任均是学习的重要预测因子。这些发现强调了在本科实验教学环境中建立信任的重要性，并进一步印证了更具互动性的学习环境有助于促进信任的形成。
论文解读
一、研究背景与问题提出
长期以来，科学教育研究者一直倡导通过“做科学”的过程来教授科学概念的实验课程体系。实验课程为学生提供了参与科学实践、与同伴进行积极互动和交流的独特环境。然而，大多数高等教育的实验课程仍然严重依赖说明式实验教学（expository laboratory instruction，ELI），即学生按照详细的实验步骤操作以获得已知结果。这种教学方式侧重于仪器使用、基本实验技术和实验室安全，未能让学生参与实验设计、结果讨论或修改与重复的机会，导致学生更关注每次实验的时间投入而非实际学习内容。
信任（trust）是社会学习的重要前提条件，也是更广泛意义上学习的先决条件。已有研究表明，在主动学习环境中，学生对小组的信任是其学习和参与度最强的正向预测因子；对小组信任度更高的学生往往获得更高的成绩、对小组更满意，并更有动力参与未来的小组合作。然而，信任在本科课堂中的作用仍未得到充分研究。
在本科化学实验课程中，学生通常需要与他人结对或组队合作。随着协作学习日益受到重视，与他人合作的能力已成为现代知识经济职场中备受推崇的技能。团队科学（team science）研究关注团队如何形成、互动和运作，以及包括建立信任在内的促进或阻碍团队绩效的要素。将团队科学工具融入本科STEM课堂，已被发现能够增进学生对协作益处的理解、促进同伴学习并建立学生间的信任。
尽管已有大量教学法旨在改进本科科学课程，但关于本科社会文化学习的实证研究仍然有限，教师往往在缺乏系统性证据的情况下做出可能影响学生关系的策略性决策。社会网络分析（social network analysis，SNA）为描述和分析学生学习社群提供了有力工具，有望影响支持学生参与、保留和坚持科学学习的方法。然而，在化学教育研究中，利用SNA系统考察不同实验教学模式下信任网络与学习网络的结构特征及其相互关系的研究仍然匮乏。
基于此，本研究提出三个假设：ELI实验课因每周更换主题且提供详细指导，学生可能缺乏建立信任、形成实践社群（community of practice，CoP）和强化社交网络的机会，从而较少向同伴学习（假设1）；ADI实验课因主题周期稍长且指导较少，学生可能拥有中等程度的信任、社会学习、实践社群和社交网络发展机会（假设2）；CURE实验课因需要建立长期共享目标和心智模型，具有高度独立性和新颖性，可能最有利于促进信任、社会学习、实践社群和强社交网络的形成（假设3）。
二、研究设计与核心方法
本研究在美国东卡罗来纳大学（East Carolina University，ECU）开展，研究对象为选修有机化学I实验课程的学生、授课教师及研究生助教（graduate teaching assistant，GTA），涉及三种教学情境各一个教学班：ELI班（1名GTA、22名学生）、ADI班（1名教师、18名学生，分为5个3人组和1个4人组）和CURE班（1名教师、1名GTA、18名学生，分为6个3人组）。
研究人员采用社会网络理论作为方法论框架、情境学习理论作为认识论框架。在数据收集方面，于学期第一周（学期前调查）和最后一周（学期后调查）向所有参与者发放纸质调查问卷，问卷列出了所有参与者姓名，受访者需在对应列中标记“是”以回答“你认识谁”“你信任谁”“你向谁学习”等问题。网络指标包括度（degree）、密度（density）、连通性（connectedness）和弧互惠性（arc reciprocity）。研究人员使用UCINet 6软件分析邻接矩阵并生成社群图（sociogram），采用逻辑回归二次指派程序（logistic regression quadratic assignment procedure，LR-QAP）进行假设检验，通过20 000次随机置换稳定p值并计算比值比（odds ratio，OR）。此外，还进行了出声思维访谈（think-aloud interviews）和开放式反思问卷，以深入了解学生对信任和学习的主观理解。
三、研究结果
研究问题1：学生如何感知本科实验环境中的信任与学习？
出声思维访谈结果表明，学生能够按研究团队预期的方式理解SNA调查项目。反思问卷显示，学生认为在社交学习环境中信任最重要的四个因素是：参与度/可靠性、良好沟通、该人在课堂中工作的感知质量/努力程度，以及对他人的尊重。关于学习，学生报告称，若同伴展现出不同的思考或解释信息方式、被认为对课程内容有良好理解、具备较强沟通能力，或其在课堂中的工作被认为高质量或投入了大量努力，则学生会认为从该同伴处有所学习。
研究问题2：每种实验情境中形成的信任网络结构如何？
三种情境的信任网络密度均从学期前到学期后有所增加。ELI、ADI和CURE的信任网络密度分别从0.012、0.026和0.032增至0.073、0.196和0.226。各课程的孤立节点数均减少，仅ELI课程仍存在孤立节点。学期后信任网络中，ADI和CURE的连通性分别达到0.947和0.900，表明信任能够在网络中“传播”；而ELI仅为0.255。在ADI和CURE课程中，教师和GTA在信任网络中处于核心地位——ADI教师和CURE教师均表示信任所有学生（出度归一化值为1.00），而ELI的GTA未表示信任任何学生，仅有18.2%的学生信任该GTA。ADI和CURE的弧互惠性分别为0.746和0.628，高于ELI的0.432。
研究问题3：每种实验情境中形成的学习网络结构如何？
学习网络的密度、连通性和弧互惠性在CURE中最高（密度0.289、连通性0.776、弧互惠性0.582），ELI次之（密度0.160、连通性0.506、弧互惠性0.494），ADI最低（密度0.155、连通性0.354、弧互惠性0.377）。三种情境的学习网络中均不存在孤立节点。在每种课程中，教师（及CURE中的GTA）均具有最高的入度值（ELI为0.636、ADI为0.889、CURE教师为0.895、CURE的GTA为0.842），表明其在网络结构中处于核心角色。值得注意的是，CURE教师表示从36.8%的学生处有所学习，这一互惠学习现象为实践社群的形成提供了宝贵基础。
研究问题4：信任和学习网络能否由学期初认识的人、同组成员或学习/信任关系预测？
LR-QAP分析结果显示：在ELI情境中，由于所有表示信任的实例同时伴随学习关系的存在，形成了准完全分离（quasi-complete separation），无法计算信任对学习的统计预测。在ADI和CURE情境中，信任网络是学习网络的显著预测因子（ADI：OR=68.27，p<0.001；CURE：OR=25.51，p<0.001），表明学生更可能表示从自己信任的人处学习。同时，学习网络也是信任网络的显著预测因子（ADI：OR=65.27，p<0.001；CURE：OR=25.64，p<0.001）。在ELI情境中，学期前认识的人和之前一起上过课的人是信任网络的显著预测因子（OR分别为8.89，p=0.015和6.75，p=0.035），但在ADI和CURE中并非如此。同属一个研究团队是ADI学习网络的显著预测因子（OR=26.80，p<0.001），但在CURE中并非如此，表明CURE学生从团队内外的同学处均有学习。
四、讨论与结论
本研究揭示了信任在三种不同课程形式学习中发挥的关键作用。虽然CURE和ADI情境中形成的信任和学习网络比ELI更为复杂，但三种课程形式在学期后形成的网络均比学期前更加连通。学习网络的主要预测因子是信任网络，这表明教师若要影响学习，需要先建立学生间的信任；向他人学习也会反过来强化信任网络。学生反馈表明，建立信任需要学生具备良好的沟通能力、可靠性、充分的准备、尊重他人以及愿意承认错误的态度。教师可通过融入团队科学策略来帮助学生培养这些特质。
本研究对初始假设进行了重新审视：学期后信任网络的整体网络指标基本符合假设预期模式（CURE和ADI优于ELI），但学习网络并未完全反映该模式——ELI的学习网络强于ADI但弱于CURE。研究人员提出，较为直接的实验类型可能不像开放式探究或研究型课程那样需要以信任作为学习的前提条件。
本研究存在若干局限性：仅在单一机构开展且每种教学情境仅有一个教学班，限制了结论的普适性；ELI班由GTA授课而ADI和CURE班由教师授课，教学经验和投入程度可能存在差异；未考察教师心态在信任与学习关系中的明确作用；ADI班中GPA为C的学生比例偏高、GPA为A的学生比例偏低；研究基于自我报告调查数据，可能反映感知而非客观行为。
总体而言，本研究通过考察ADI和CURE情境中信任网络与学习网络之间的关系，为化学实验协作学习研究做出了贡献。先前的人际关系（“你认识谁”“你之前和谁一起上过课”）在三种情境中均不是学习网络的显著预测因子，但却是信任网络的预测因子，表明学生愿意在实验环境中建立新的人际关系，而非依赖朋友或以前的同学作为学习来源。在CURE中，由于学生从事迭代性、新颖的研究项目，固定团队并不能完全预测学习关系，学生表示从队友、教师以及其他团队的学生处均有学习，从而扩展了其网络和实践社群。本研究展示了SNA在化学教育研究中描述和分析学生关系网络、评估教学干预效果的实用价值。
