淺析SPOC在高校實驗教學(xué)中的應(yīng)用

余 泰, 李 莉, 李同明

(海軍軍醫(yī)大學(xué) 教保處, 上海 200433)

教育部2013年開始啟動國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作,虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)宗旨是營造虛實結(jié)合的實驗環(huán)境和平臺,為學(xué)生提供多元化的實驗環(huán)境,促進學(xué)生自主探究能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng),是信息技術(shù)融入實驗教學(xué)的重要舉措。隨著虛擬現(xiàn)實和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)教育的發(fā)展前景也越來越廣闊,虛擬現(xiàn)實和“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境帶來的不僅僅是一個技術(shù)平臺或工具,更會激發(fā)教學(xué)模式和教學(xué)方法的深刻變革[1]。小規(guī)模限制性在線課程SPOC相對于大型開放網(wǎng)絡(luò)課程MOOC而言,更強調(diào)線上課程和線下課堂的互補和融合,同時由于更注重有限學(xué)生個數(shù)的教學(xué)效率,更適合個性化學(xué)習(xí)和新型教學(xué)模式的開展。利用SPOC進行線上線下混合式教學(xué),有助于虛實結(jié)合的實驗教學(xué)環(huán)境的設(shè)計與呈現(xiàn),促進新型教學(xué)模式的開展和深化[2]。

1 傳統(tǒng)高校實驗教學(xué)弊端

實驗教學(xué)對實驗環(huán)境專業(yè)度、風(fēng)險度和成本投入等要求都很高,實驗教學(xué)的最終目的一定落腳于人才培養(yǎng)實踐,致力于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和自主探索能力。由于傳統(tǒng)實驗設(shè)備、操作環(huán)境的制約性,學(xué)生在實驗過程中通常按照教師制定的步驟嚴(yán)格進行,在特定的時間內(nèi)完成特定任務(wù),學(xué)生實驗缺乏主動性和探究性,學(xué)生的主觀能動性沒有被充分激發(fā)出來,實驗效果不夠理想[3]。在高校日常教學(xué)中,從教學(xué)模式到教學(xué)評價方式,都存在以下普遍問題：

(1) 教學(xué)模式單一,師生交互單向化。長期以來,無論是教學(xué)者還是學(xué)習(xí)者,都認(rèn)為實驗教學(xué)應(yīng)當(dāng)依附于理論教學(xué),實驗教學(xué)的目的在于驗證知識、得出結(jié)論。因此完整的實驗教學(xué)課程體系并未建立,教學(xué)模式僅局限于單一的教師講解、示范實驗過程,學(xué)生在實驗過程中被動完成學(xué)習(xí)目標(biāo),實驗課程過于形式化、單向化、低效化,教學(xué)效果欠佳。

(2) 教學(xué)設(shè)備陳舊,實驗流程程式化。在醫(yī)科院校,實驗動物飼養(yǎng)問題、生物安全問題、儀器設(shè)備成本上漲問題、實驗教學(xué)經(jīng)費緊縮等問題一直制約著醫(yī)科院校實驗教學(xué)的開展。由于實驗教學(xué)在高校中長期處于從屬和次要地位,存在實驗教學(xué)經(jīng)費緊缺與實驗費用上漲的沖突、探究性實驗教學(xué)花費時間長與學(xué)習(xí)考試壓力大的沖突、學(xué)生期望自主探究學(xué)習(xí)與教師按部就班程式化教學(xué)的沖突,影響了實驗課的效果[4]。同時實驗器材損耗、維修費用高昂、專業(yè)實驗技術(shù)人員流動性大,都影響了實驗教學(xué)的效果。

(3) 教學(xué)評價死板,考查方式標(biāo)準(zhǔn)化。高校實驗教學(xué)多以實驗報告、紙質(zhì)測驗、操作考試等單一的結(jié)果性評價為考核標(biāo)準(zhǔn),忽視了在實驗過程中對學(xué)生考核。有些實驗教師甚至要求學(xué)生背誦實驗報告和實驗流程來通過考試,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維完全沒有得到鍛煉和深化,單一的實驗考查方式并不符合當(dāng)下“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”的考核標(biāo)準(zhǔn)[5]。同時,很多高校都沒有把實驗課與理論課同等重視起來,考核與激勵機制不健全,實驗課教師獎酬金低于理論課教師,影響了實驗課教師的積極性。

2 利用SPOC開展混合式教學(xué)的優(yōu)勢

實驗教學(xué)作為醫(yī)學(xué)院校不可或缺的一部分,其教學(xué)質(zhì)量的高低對醫(yī)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題能力的培養(yǎng)有著重要的影響。這些能力的培養(yǎng)直接影響著醫(yī)學(xué)生的臨床實踐能力和專業(yè)素養(yǎng)[6]。SPOC的應(yīng)用打通了線上教學(xué)和線下實驗的壁壘,學(xué)習(xí)者可以在任何時間選取學(xué)習(xí)內(nèi)容開展學(xué)習(xí),并可以根據(jù)個人的學(xué)習(xí)興趣和實驗偏好,自由掌控學(xué)習(xí)進度和實驗流程,從而在實驗教學(xué)中真正開展自主學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)[7]。它以內(nèi)容定制、交互靈活、高效教學(xué)的優(yōu)勢,為傳統(tǒng)的實驗教學(xué)帶來了新的定義和沖擊。

(1) 強化預(yù)習(xí)效果,加強理論知識掌握。SPOC的出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)模式,教師可以在課前約束學(xué)生利用教學(xué)視頻進行虛擬實驗操作，開展預(yù)習(xí)。學(xué)生可以反復(fù)觀看預(yù)習(xí)視頻,加強實驗理論知識掌握；開展課前預(yù)實驗,總結(jié)實驗中可能遇到的問題,反復(fù)糾錯,熟練掌握實驗基本操作；及時向教師反饋預(yù)習(xí)情況和疑惑,教師根據(jù)反饋及時調(diào)整課上教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)進度,實現(xiàn)個性化、定制化的混合式實驗教學(xué)模式。

(2) 節(jié)約實驗成本,避免高危實驗操作。我校作為海軍直屬的醫(yī)科類院校,學(xué)科設(shè)置中既有大量的傳統(tǒng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗,也有大量與軍事航海相關(guān)的在高危、極端環(huán)境中開展的實驗，如海上戰(zhàn)創(chuàng)傷救治、航海特殊損傷醫(yī)學(xué)等。這些實驗普遍存在病理切片標(biāo)本消耗量大、重復(fù)利用率低，以及高致命性微生物感染、放射性污染等不確定風(fēng)險，同時存在航海類救治實地環(huán)境難以構(gòu)建及實驗費用高昂等缺陷。實驗安全問題和高昂的實驗教學(xué)成本,困擾著軍事類醫(yī)科院校的實驗教學(xué)開展。SPOC的出現(xiàn),可以為師生搭建一個低成本、無風(fēng)險、可重復(fù)操作的實驗教學(xué)訓(xùn)練平臺,實現(xiàn)實驗教學(xué)混合式教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變和開展[8]。

(3) 實現(xiàn)閉環(huán)交互,豐富實驗教學(xué)內(nèi)容。在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中,主要是以教師為主導(dǎo)的程序化教學(xué),基本流程為教師進行理論和實驗內(nèi)容講解,學(xué)生按照學(xué)習(xí)內(nèi)容,獨立或分組按照要求開展實驗,提交實驗報告,整個實驗過程單向傳遞內(nèi)容,缺乏雙向交互和及時反饋[9]。目前我校已建成在線學(xué)習(xí)平臺,95門課程上線供學(xué)生選修使用；建成2個國家級實驗教學(xué)與虛擬仿真實驗教學(xué)“雙中心”實驗室,具備成熟的可實施線上線下混合式實驗教學(xué)的環(huán)境。將SPOC應(yīng)用于實驗教學(xué)中,可以實現(xiàn)線上交互和線下見面課輔導(dǎo)相結(jié)合。課前學(xué)生通過SPOC中的視頻和理論知識點解讀,實現(xiàn)學(xué)生間的互動、師生間的互動；課中利用線上線下虛實結(jié)合的實驗教學(xué),實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)場的師生交流、小組討論；課后學(xué)生可以通過在線平臺實時提交小組實驗報告,并根據(jù)同伴或其他小組及教師提出的評價意見實時修改；教師同時可以根據(jù)學(xué)習(xí)效果重新修改教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)進度,從而實現(xiàn)實驗教學(xué)的閉環(huán)管理,優(yōu)化實驗教學(xué)效果。

3 基于SPOC的線上線下混合式實驗教學(xué)模式

SPOC的應(yīng)用,并不應(yīng)該只局限于脫離課堂和線下實驗的網(wǎng)絡(luò)課程,而應(yīng)該結(jié)合學(xué)校具體課程,實現(xiàn)“實驗操作課”與 “線上視頻”相結(jié)合的一種混合模式,融合日趨成熟的虛擬SPOC和現(xiàn)實的操作課,建立現(xiàn)行醫(yī)學(xué)教學(xué)模式和SPOC驅(qū)動的新型教學(xué)模式的有機混合通道,從教學(xué)手段到教學(xué)成本以及教學(xué)效果上,都將帶來顛覆式的變革。基于SPOC課程中的微實驗、微視頻、微互動、微測驗,結(jié)合傳統(tǒng)課堂過程中的3大環(huán)節(jié)：課前、課中、課后,從線上線下2個教學(xué)環(huán)境出發(fā),提出了基于SPOC的線上線下混合式實驗教學(xué)模式,具體流程見圖1。

圖1 基于SPOC的線上線下混合式實驗教學(xué)流程圖

3.1 課前部分

在課前,教師以教學(xué)班級為單位,向?qū)W生推送預(yù)實驗內(nèi)容、理論學(xué)習(xí)內(nèi)容、實驗課重點難點、預(yù)習(xí)考查測驗,并設(shè)定相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo),如必須觀看視頻100%、提交初步實驗方案、通過預(yù)習(xí)測驗,才能允許進入線下實驗室開展實驗。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)端可在線反復(fù)觀看教學(xué)視頻、完成教師設(shè)定的學(xué)習(xí)任務(wù),并可以自主討論、小組合作，初步形成實驗方案,及時向教師反饋自己的疑惑及實驗建議,教師通過與學(xué)生的交互和問題答疑,根據(jù)學(xué)生實驗前對理論內(nèi)容掌握程度及學(xué)習(xí)基礎(chǔ),修改教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)難度及教學(xué)進度,為接下來的線上線下交互與學(xué)習(xí)提供定制化、個性化、凸顯學(xué)生自主性和能動性的實驗教學(xué)。

3.2 課中部分

在課中,針對線上實驗部分進行答疑討論,即教師針對課前預(yù)習(xí)情況及學(xué)生反饋,在課堂上進行集中答疑,引導(dǎo)學(xué)生確定實驗重難點,組織學(xué)生開展小組討論、成果匯報；學(xué)生也可以根據(jù)線上提交的實驗方案,小組協(xié)作或獨立完成實驗,獲取實驗數(shù)據(jù),撰寫實驗報告。在課中,學(xué)生和教師既能通過線上移動客戶端進行溝通交流、資料共享、修改實驗方案,也能在線下開展實驗操作,結(jié)合線上的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)效果,創(chuàng)設(shè)實驗情境,提出實驗問題,師生、生生面對面交流合作。在該混合教學(xué)模式下,根據(jù)課程性質(zhì)及內(nèi)容不同,線上線下的具體內(nèi)容選取和比例設(shè)置非常重要。

3.3 課后部分

課后部分是對前期學(xué)習(xí)的鞏固、升華,并為下一階段的自主探索作準(zhǔn)備。學(xué)生完成實驗操作后必須完成相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)與思考討論,通過SPOC平臺在線提交自測題、數(shù)據(jù)處理和思考題,用實驗所測的數(shù)據(jù)撰寫實驗報告。提交實驗報告后,不同學(xué)生小組開展線上互評,教師實施監(jiān)督并給予評價。線上操作的數(shù)據(jù),教師可以實時查看,如師生、生生互動次數(shù)，及發(fā)帖回帖次數(shù)、觀看視頻時長、在線測試成績、課堂互動數(shù)據(jù)等,都應(yīng)作為教師考核的參考依據(jù)[10]。線下可開展常規(guī)測試,根據(jù)學(xué)生的成績,有針對性地進行個性化輔導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生獨立思維能力,進一步挖掘潛能,提高科研創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力。

3.4 混合式實驗教學(xué)考核評價機制

隨著課程教學(xué)模式的改變,課程考核也應(yīng)隨之做系統(tǒng)調(diào)整。傳統(tǒng)的考核方式主要包括實驗前方案、預(yù)習(xí)內(nèi)容考核、現(xiàn)場操作和實驗報告4個部分[11]。引入SPOC到線上線下混合式實驗教學(xué)中,教學(xué)結(jié)構(gòu)和教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變,促使考核方式也應(yīng)多樣化、系統(tǒng)化。新模式下的考核評價機制應(yīng)以現(xiàn)場實際操作內(nèi)容為主,線上課前預(yù)習(xí)情況以及課后交互、過程性評價為輔。評價主體有教師、學(xué)生、輔助實驗員等。

教師通過建立評價考核機制,促進學(xué)生對實驗過程與實驗結(jié)果的反思,培養(yǎng)學(xué)生自主探索、協(xié)作學(xué)習(xí)的思維,提升學(xué)生深層思考的能力[12]。具體說來,即通過形成性評價等方式綜合考查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、實驗過程、實驗結(jié)果、思考與討論、科研創(chuàng)新等方面的能力。其中：預(yù)習(xí)占10%,主要考查學(xué)生的課前在線觀看視頻是否完成、是否完成預(yù)習(xí)測試以及對預(yù)習(xí)內(nèi)容的雙向交互反饋情況；線下實驗過程占40%,考查學(xué)生實踐能力、合作能力、自主探索能力；實驗報告和數(shù)據(jù)處理占50%,也是考查中最重要的部分,著重于考查學(xué)生的自我總結(jié)能力和混合式教學(xué)模式的應(yīng)用效果[13]。多元化、系統(tǒng)性的考核機制,既能保證評價的客觀性和公正性,又能充分激發(fā)學(xué)生的實驗熱情,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、合作能力和科研能力[14]。

4 結(jié)語

融合虛擬實驗的線上微視頻和實際線下實驗儀器操作,充分利用SPOC的教學(xué)資源和“翻轉(zhuǎn)式”課堂混合式教學(xué)模式,勢必成為高校實驗教學(xué)的未來發(fā)展趨勢[15]。基于SPOC的線上線下混合式實驗教學(xué)模式為學(xué)生提供了一個自我學(xué)習(xí)和主動提升的環(huán)境和契機,在 “互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能突飛猛進的新時代背景下,應(yīng)不斷探索新技術(shù)在傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的應(yīng)用和融合,不斷完善和普及新型教學(xué)模式的應(yīng)用,有效提升醫(yī)學(xué)教學(xué)質(zhì)量。