互聯網+背景下SPOC模式電類實驗教學

郝建新, 郭曉靜

(中國民航大學 a. 基礎實驗中心；b. 航空自動化學院，天津 300300)

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互聯網+背景下SPOC模式電類實驗教學

郝建新a, 郭曉靜b

(中國民航大學 a. 基礎實驗中心；b. 航空自動化學院，天津 300300)

小規模限制性在線課程SPOC是對MOOC的繼承、完善與超越，具有小規模、特定人群和在線開放的特點。在“互聯網+”背景下，基礎實驗中心在電類實驗教學課程中引入SPOC，以云平臺移動終端為載體，完成課堂教學、MOOC以及翻轉課堂相結合的混合式教學，引導學生學習和解決問題。借鑒SPOC的教育模式與資源，以翻轉課堂作為紐帶，將線上學習與課堂學習兩部分進行有機的結合。其中，線上學習以自學、自測與討論答疑為主；課堂學習則以引導學生操作實踐和解決實際問題為主。論文以電工學實驗課程為例，以基于云平臺的SPOC教學模式對課程進行詳細設計，實踐表明，該教學模式對于電類實驗教學與改革具有較好的適應性和促進性。

SPOC； MOOC； 云平臺； 翻轉課堂； 混合式教學

0 引 言

大規模開放在線課程(Massive Open Online Courses,MOOC或“慕課”)[1-3]是基于課程與教育論及網絡和移動智能技術發展起來的新興在線課程形式，學習者可以根據自己的需求選擇課程進行學習，其最顯著的三大特征是知識單元化、富媒體化和學習行為的管理[4]。但由于MOOC課程模式存在數量不足、課程設計不適合學生、教學過程缺乏監督以及教學模式不具備普遍性等缺陷[5]，繼這股潮流之后哈佛大學等全球頂尖學府又在嘗試一種更為精致的網絡課程類型——小規模限制性在線課程(Small Private Online Course，SPOC)[6-9]。small是指學生規模一般在幾十人到幾百人；private是指學生設置限制性準入條件，達到要求的申請者才能被納入進來。SPOC融合了MOOC的優勢，將傳統的“課堂聽課—課下答疑”翻轉為“課堂討論—線上學習”，實現了MOOC的本地化，是一種更適合在校學生學習的課程模式。

翻轉課堂[10-11]是指教育者把知識傳授的過程放在教室外，讓大家選擇最適合自己的方式接受新知識，而把知識內化的過程放在教室內，以便同學之間、同學和老師之間有更多的溝通和交流，從而賦予學生更多的自主學習時間。翻轉課堂的中心思想是將學習知識的過程轉移到課外，使其可以根據自己的實際情況進行必要的思考過程，從而靈活決定自己的學習進度，可以在課堂中提出有效的見解供大家分享。

在“互聯網+”這樣的大背景下，以云平臺作為載體，以基礎實驗中心開設的電類課程“電工學實驗”作為試驗課，按照SPOC的教學模式進行規劃分解，設計一種將課堂教學、MOOC和翻轉課堂相結合的混合式教學模式[12]。這種通過網絡平臺將正式學習和非正式學習相結合的方法對促進大學課堂的改革、提高學習者的學習質量有著積極的意義。

1 實驗課程與平臺選擇

1.1 課程選擇

本文之所以選擇電工學實驗作為實驗課程，一是因為電工學是典型的電工電子類實驗課程，具有代表性，是其他電工電子實驗課程改革的基礎[13]；二是因為該課程對于學生系統地掌握學科知識，培養學生實踐動手能力、創新能力和科學素質等方面具有不可替代的作用。通過教學實踐發現，學生初步接觸到電類實驗課程，理論與實踐結合的能力較弱；另外，該實驗還涉及到新儀器的使用，操作步驟較多且容器遺忘，因此，利用課堂相對較短的時間要求學生達到熟練掌握的程度存在較大困難。對學生而言，對知識的掌握程度不夠鞏固；對教師而言，基礎性實驗授課的班級以及學生眾多，每次上課人數在40人左右，導致在實驗過程中教師不可能兼顧到每個學生；實驗教學還受到課堂時間和實驗地點的制約，師生交流時間少，教學質量檢查難；學生實驗進度不統一，重復性的問題解答耗費了寶貴的課堂討論以及實踐時間，降低了課堂效率，限制了實驗教學質量的提高。

“互聯網+”背景下云平臺的出現，給電類實驗課程的教學改革帶來了新的契機。本文以云平臺作為載體，在SPOC模式下對電類實驗課程進行重新設計，將課堂教學、MOOC和翻轉課堂相結合的混合式教學融入電工學實驗課程之中。

1.2 網絡平臺構建

云班課是在移動網絡環境下，利用移動智能設備開展課堂內外即時反饋互動教學的云服務平臺。平臺以教師在云端創建的班群和班課空間為基礎，為學生提供移動設備上的課程訂閱、消息推送、作業、課件、視頻和資料服務。

云班課平臺具有以下關鍵特性：

(1)任何移動設備或 PC 上，教師都可以輕松管理自己的班課，管理學生、發送通知、分享資源、布置批改作業、組織討論答疑、開展教學互動。

(2)任何普通教室的課堂現場或課外，都可以隨即開展投票問卷、頭腦風暴、作品分享、計時答題等互動教學活動。即刻反饋，即刻點評。

(3)教師發布的所有課程信息、學習要求、課件、微視頻等學習資源都可以即時傳遞到學生的移動設備上，從而讓學生的移動設備從此變成學習工具，不再只是社交、游戲。

(4)配套移動交互式數字教材,可以實現對每位學生學習進度跟蹤和學習成效評價，學期末教師可以得到每位學生的數字教材學習評估報告。

(5)面向移動體驗的體驗設計，iPhone、iPad、Android 手機和平板電腦都有專屬應用，兼有 PC 版。對教師和學生全部免費。

綜合以上特點可知，該平臺功能完全符合SPOC教學模式下所需要的課程網絡平臺特點，可以作為SPOC課程模式下課堂教學、MOOC和翻轉課堂相結合的混合式教學的優秀載體。

2 SPOC模式電工學課程設計

傳統教學模式中，通常首節課由教師對課程進行介紹、分發資料并且布置學生進行課下預習；以后每節課，學生按照教材進行實驗預習，教師依據教學大綱內容進行實驗講解。但依據目前的實際情況分析， 教師第一次分發的資料從內容到形式都比較零散，很難達到優質資源的標準，不易激發學生的學習興趣。教師對于學生課下的自習狀況無從了解，更無法監督指導，難以確保每次課的預習內容保質保量完成，學習監督管理難以保證。另外，選課人數較多(本科40人，高職80人)，且不同的學生對于知識的掌握程度以及接受程度也存在差異，傳統的“滿堂灌”教學模式已經無法滿足目前的實際教學任務。

針對傳統實驗課程中存在的問題，在SPOC背景下，以云班課平臺為載體，將傳統實驗教學分為線上學習與課堂學習兩大模塊，以翻轉課堂方式作為連接橋梁，對電工學實驗課程進行重新設計。設計框圖如圖1所示。

圖1 SPOC教學模式設計框圖

2.1 線上學習

以云平臺作為載體，由資源模塊、在線評估模塊、交流與討論模塊組成“線上學習”部分。

2.1.1 課程資源

課程資源主要是指與課堂學習內容相關的資源，包括教學微視頻、教學課件以及相關拓展知識網站鏈接等。

微視頻的錄制以知識單元為主體，并且將與該知識單元相關的文字資料、網站鏈接等拓展資源通過云班課平臺進行發布，學生可以通過智能移動終端在任何時間、任何地點獲取學習資料。

課程資源是按照課程知識點體系進行碎片化整合后進行發布的，杜絕了課程資源的松散羅列，形成一個系統的、有機的整體。這樣的資源組織方式在SPOC模式探索中極大地提高了學生自學的學習效率，也能幫助教師更好的進行課程管理。

以“電工學實驗”課程中重難點—示波器使用教學為例，對課程資源的整合進行詳細說明。依據往年的教學反饋，在示波器使用教學過程中，教師講解內容多，占用課程時間長，學生動手實踐的時間被壓縮。如果降低細致講解比重，學生無法正確且熟練使用儀器，實驗課程難以推進。為解決該難點，教師針對實驗使用的兩類示波器，針對每個使用知識點以及典型使用事例，錄制知識點與典型事例的教學微視頻。

利用云平臺，學生可利用手機終端下載該視頻進行學習。對重難點部分，學生可以多次反復進行學習。同時，在云平臺教師發布相應教學課件、示波器的相關網站鏈接，拓展學習資源。如圖2所示。

利用上述模式整合與發布學習資源，首先，可以避免課程資源的松散羅列，并形成系統且有機的整體，將碎片化學習時間集中起來，實現了隨時隨地學習，極大地提高了學生學習效率；其次，給學生提供了一個知識提高的平臺，了解最前沿的科技發展，讓學習者自由選擇自己想要學習的知識；最后，教師可以通過資源下載量對學生的學習進度進行有效教學統計，從而達到較好的教學效果。

圖2 微視頻及課件資源模塊

2.1.2 在線考核與評估

通過云平臺完成學習后，可以立刻使用在線考核與評估模塊來檢驗自己的學習效果與存在的問題。

在線考核與評估模塊是由任課教師提前通過對原始試題資料的錄入，生成多題型可混合題庫，包括單選、多選、判斷正誤、匹配、填空和簡答題，也可以包括多媒體或其他帶有評定問題的附件。測評試卷由題庫自動生成，自動開放或關閉測驗，并可以得到即時的結果反饋。教師依據反饋結果，創建統計學生答案的數據報告。在線考核與評估模塊如圖3所示。

圖3 在線考核與評估模塊

知識的在線考核與評估減少了學習過程中可能出現的抄襲情況，真實反映了學生對于知識點的掌握情況與預習過程中存在的問題。另外，教師可以通過考核與評估數據對學生的學習成績、知識點掌握情況、學習行為等多個維度進行建模，記錄課程內學生學習數據并進行相應分析，進而制定更有針對性的教學計劃。

2.1.3 交流與討論

設計云平臺的交流與討論模塊的主要目的在于解決學生預習與測試后存在的學習難點、欠缺知識以及錯誤概念等問題。

云班課平臺為學生提供同步與異步交流工具，教師可以通過投票問卷、頭腦風暴、答疑討論板塊對與課程內學生進行交流，完成通知群發、問題反饋、在線答疑與討論等工作。如圖4、圖5所示。

圖4 通知群發、問題反饋模塊

圖5 在線答疑與討論模塊

通過課下的在線交流與討論環節，學生能在第一時間了解課程的動態，把握教師的教學思路，并及時解決自主學習和線上測試與評估時遇到的學習難點、欠缺知識等問題，為課堂學習實踐做好充分準備。教師則可以通過該環節，將評判主觀題的時候學生的優秀作業答案或者典型錯誤答案推送到客戶端，供學生自主思考、討論與解決問題。教師通過該環節的及時反饋，了解學生的學習過程、知識點的掌握情況，從而對該課程進行更加科學合理的設計，調動學生的內驅力，提高學生的學習積極性。

2.2 課堂學習

按照SPOC教學模式，課堂學習不再是傳統的老師教學生學的“灌鴨式”教學，而是按照翻轉課堂的教學模式，從傳統的知識傳授為主轉變為能力培養為主，將以“教”為主轉變為以“學”為主，使實驗的實踐與操作成為課堂學習的主體，并針對實踐與操作過程中遇到的實際問題，形成教師和同學共同討論的課堂學習模式。

2.2.1 操作實踐

學生因為已經完成在線課程的學習，具有相應的知識儲備，因此，將在線學習的知識轉變為相應的動手實踐則成為學生在課堂要承擔的主要工作。利用手機終端以及云平臺，學生隨時可以將操作中出現的實際問題與教師共享，此時，教師的角色轉變為導師，其主要工作是引導和指導學生去學會如何去分析與解決問題。

2.2.2 重難點分析

理論與實踐必然存在一定的差異性，這在實驗課中表現的尤其明顯。例如，在進行電工學交流電路實驗中，需要考慮信號源內阻分壓對于電路參數的影響，而該內阻在理論計算中確是被忽略掉的。因此，在課堂學習中，教師利用和學生面對面的機會，重點強調與強調類似的重難點問題，與線上學習形成知識面的互補，提高教學質量。

2.2.3 點撥與討論

實踐操作完成后，學生利用手機終端與云平臺，將實踐結果以及數據同屏到顯示終端。利用該顯示終端，教師與所有學生分享該實驗結果與數據，依據試驗數據所出現的問題，提出相應的思考問題，鼓勵學生共同討論。最后，由教師進行評價，并對討論結果進行適當點撥。

3 SPOC教學模式影響

本文利用基于云平臺的SPOC模式重新設計電工學實驗課，參與本次實驗課改革的共有三個教學班(40人/班)，該項教學改革的統計結果如表1～3所示。

從表1中可以看出，傳統模式下，并沒有辦法對學生的預習、自測自評以及是否進行課前的交流與討論進行有效統計，無法及時得到學生課前預習結果。而本文的基于云平臺的SPOC教學模式，可以在線統計學生的預習下載、在線評測以及交流討論情況，為教師后續授課提供了有力的數據。

表1 不同教學模式下課前數據統計

表2 不同教學模式下課中數據統計

表3 不同教學模式下課后數據統計

如表2所示，在課中數據統計環節，我們可以看出，SPOC對于傳統模式，大大減少了教師的授課時間，將寶貴的課堂時間交還給學生進行實際操作實驗。由于已經進行了較好的課前預習與自測等準備，學生的實操錯誤率也比傳統模式下有近30%的減少。

通過表3的課后統計數據來分析，實驗報告合格率、考試通過率以及學生對于實驗課的好評率都有一定的提高。

通過數據分析可得出，在高校教學中采用基于云平臺的SPOC模式重新設計實驗課，對高校的實驗課教學將會產生一定的影響，表現在以下兩方面：

(1) 對學生的學習方法產生影響。在SPOC教學模式的引導下，學習的方式產生了變革。傳統實驗教學模式中，教師課堂先講授相關理論知識，時間緊任務重，學生對于知識的吸收率較低，課下也難以進行再學習。利用云平臺技術，給學習者提供了一個良好的課前預習課后鞏固的平臺。學習者也可以根據自己的掌握情況、學習能力和興趣利用MOOC課程資源進行更加深入的知識拓展學習。學習者的學習、測試以及答疑討論環節不再局限于課堂，只要是有智能手機，那么學習者就可以隨時隨地進行有效的學習。

(2) 對高校教學方式的影響。目前，高校的教學面臨巨大的改革，但改革中不可避免存在不少的問題，其中一個主要的問題就是如何完成教學結構的改革。所謂教學結構，是指在一定的教育思想、教育理論以及學習理論指導下，在某種環境中展開教學活動進程的

穩定結構形式[14]。本文引入的SPOC教學模式，以翻轉課堂教學模式為樞紐，有機結合線上學習與課堂學習，是高校實驗課程進行結構改革的一種有效方法。

4 結 語

本文嘗試在電類實驗課課程改革中引入SPOC教學模式，該模式不僅對于教師的教學思想、學習者的學習方式以及高校實驗課程的變革都產生了相當正面的影響，同時也體現了“互聯網+教育”的思想在教學中的應用。

實踐表明，以云平臺為載體，將SPOC教學模式引入高校實驗教學中，對于電類實驗教學以及改革具有較好的適應性和促進性，對于“互聯網+”環境下的實驗教學改革有著十分重要且積極的意義。

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Study on Electronic Experiment Teaching in SPOC Mode Based on Internet+

HAOJian-xina，GUOXiaojingb

(a. Basic Experiment Center, b. Aviation Institute of Automation, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China)

Although evolved from MOOC (Massive Open Online Course), SPOC (Small Private Online Course) with its small-scale, certain-audience-oriented and open-online characteristics, has already perfected and surpassed MOOC. The authors have applied SPOC mode in all the electronic experiments teachings of basic experimental center through cloud mobile terminals based on MOOC and alternately connected the teachings by flipped classroom method. In this article, referring to the education modes and resources of SPOC, the online and in-class learning, connected by flipped classroom method, have been efficiently combined. The online learning mainly focuses on students’ self-learning, self-checking and question-answering. And the in-class learning aims to guide the students how to practice experiment and solve practical issues. Finally, it is concluded from authors’ teaching outcomes from electronic experiments in basic experimental center, during which all classes designed in Cloud SPOC form, that Cloud SPOC mode could both fit and promote the electronic experiment teaching and reforming better.

SPOC; MOOC; cloud platform; flipped classroom; hybrid teaching

2015-11-26

中國民航大學科研及教改項(CAUC-ETRN-2015-62)

郝建新(1986-)，男，天津人，碩士，助教，研究方向：電工電子、自動控制、模式識別方向。

Tel.：13821262297;E-mail:zuizuiaiyanzi@163.com

G 642.0

A

1006-7167(2016)09-0209-05