SPOC教學模式結(jié)合VR技術(shù)在教學中的應(yīng)用有效性分析

喻劼　余嘉　吳靜

[摘? ? ? ? ? ?要]? 通過分析德陽交院計算機與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程的“硬件系統(tǒng)知識模塊”教學中存在的不足，結(jié)合SPOC教學模式和VR技術(shù)的特點，調(diào)整教學設(shè)計和安排，在應(yīng)用于教學過程后，通過有效性比較分析，反映了良好的實施效果。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 硬件系統(tǒng)知識模塊;SPOC教學模式;虛擬現(xiàn)實VR技術(shù);教學有效性

[中圖分類號]? G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）34-0098-02

計算機硬件系統(tǒng)知識模塊是計算機與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)里的重要知識模塊，學生得以學習計算機硬件結(jié)構(gòu)功能，掌握基本的動手技能。傳統(tǒng)的此模塊課程教學，一方面理論教學在多媒體教室，學生對計算機實物關(guān)聯(lián)性不夠，另一方面在組裝實訓的課程上，對理論的理解不能充分融會貫通。因此，學生的理論結(jié)合實踐學習成效不甚理想。筆者在教學實踐中應(yīng)用SPOC教學模式結(jié)合虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)，以期提高計算機硬件系統(tǒng)知識模塊的群體學習效率，提高教學質(zhì)量，全面提升學習效果。

一、計算機硬件系統(tǒng)知識模塊傳統(tǒng)教學中暴露的不足

計算機與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)是德陽城市軌道交通職業(yè)學院大一年級學生必修的一門公共課程，硬件系統(tǒng)知識模塊中重要的內(nèi)容。在以往的教學中，理論學習安排在多媒體教室，以課堂講授和多媒體學習為主要的教學手段，學習和理解硬件系統(tǒng)理論知識，理論課結(jié)束后，在計算機組裝實訓室安排動手實訓，學生以真實的計算機設(shè)備作為實訓操作對象，鍛煉動手操作能力的同時，掌握計算機組裝和維護能力。在理論教學中，由于脫離實物，即使輔以圖片和視頻，涉及工作原理、技術(shù)指標和性能方面的知識，學生理解仍然比較抽象，在計算機組裝實訓中，由于個人電腦多次拆裝后故障類型多、零部件損壞率較高，有限的實訓經(jīng)費很難滿足頻繁的電腦維修和零部件更換，由于計算機不能達到正常運行的狀態(tài)，學生只能進行單一的拆裝操作，不能正常開展故障分析以及相應(yīng)的原理理解，這樣，在課時安排范圍內(nèi)很難把實訓設(shè)備和理論知識迅速地對應(yīng)起來，教學目標就難以達成。

二、SPOC教學模式和VR技術(shù)介紹

（一）SPOC教學模式

SPOC是小規(guī)模專用在線課程的簡稱，是小而精的MOOC模式[1]。SPOC是以翻轉(zhuǎn)課堂的形式開展教學，其教學流程可簡單描述為：首先，教師根據(jù)教學目標選擇教學視頻，讓學生于課前自主觀看，完成預(yù)習作業(yè)，實現(xiàn)知識的傳遞;然后，教師通過分析學生預(yù)習作業(yè)測評情況，更改教學設(shè)計，通過課堂答疑講解、師生互動、小組討論、測試與評價等形式，使學生進一步理解所學知識，實現(xiàn)知識的內(nèi)化;最后，通過具體的實例或者小項目開發(fā)，使學生消化所學知識，進而得到鞏固提升，實現(xiàn)知識的應(yīng)用[2]。SPOC教學模式是MOOC和實體課堂相結(jié)合的產(chǎn)物，充分共享MOOC豐富的教學資源，同時，摒棄了MOOC的大規(guī)模屬性，重視因材施教，根據(jù)教學條件、學生情況等對教學目標設(shè)置不同的層次，從而提高教學目標的完成率[3]。

（二）VR技術(shù)基本概念及主要特征

VR技術(shù)綜合利用信息技術(shù)模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間[4]。

使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制，感受到真實世界中的體驗。在實訓教學中應(yīng)用VR技術(shù)還具有經(jīng)濟性、操作安全性高、提高學習興趣等優(yōu)勢[5]。

三、教學設(shè)計

分析傳統(tǒng)的授課方式，其弊端有：（1）不能針對學生的基礎(chǔ)能力差異和個性特點，采取不同強度和知識點強化的教學。（2）理論和實踐教學在時空上脫節(jié)，學生不能充分有效地融合抽象思維和形象思維進行學習，導致學習效果不好。（3）學習重復度低，不利于對理論知識的鞏固和掌握，也不能很好地訓練實訓操作的熟練技能。針對這些問題，結(jié)合SPOC教學模式和VR技術(shù)的應(yīng)用，在“硬件系統(tǒng)知識模塊”教學環(huán)節(jié)中改進教學設(shè)計。

（一）優(yōu)化教學環(huán)境安排

原來“硬件系統(tǒng)知識模塊”安排為多媒體教室6課時、計算機組裝實訓室3課時，優(yōu)化設(shè)計為機房7課時，計算機組裝實訓室2課時。在機房的教學覆蓋了多媒體教室的內(nèi)容，減少教師課堂講授的比重，大量增加SPOC教學和VR練習;在計算機組裝實訓室仍然安排為實物設(shè)備操作的實訓，教學目標調(diào)整為實物設(shè)備的了解，重點是培養(yǎng)學生的動手能力，而結(jié)合SPOC教學模式和VR技術(shù)的應(yīng)用，集中在機房教學。

（二）課堂分組安排

學生分組安排，集中學習和討論。教師講解與演示，重點是提綱挈領(lǐng)，帶動學生進入具體的知識點，學生按照教師的節(jié)奏學習知識點詳細內(nèi)容，過程中穿插VR練習。過程中，學生同組可以相互討論，有經(jīng)驗基礎(chǔ)的學生會先實現(xiàn)學習目標，帶動基礎(chǔ)弱的學生，在討論和參與感的樂趣中分別學習和鞏固知識、理解原理，普遍都有學習成就感，從而達到教學目的。

（三）應(yīng)用SPOC教學模式

課程教學應(yīng)用SPOC教學模式，有效解決知識基礎(chǔ)和學習能力的個性化差異學習問題。教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺課前發(fā)布學習資源，包括視頻、動畫、微課等，一方面學生利用課余時間選擇性學習，彌補課堂上關(guān)注力的不足，另一方面在課上，教師會安排設(shè)問方式，留給學生學習討論的時間，學生可以在討論期間查閱在線教學資源，學習討論的知識點以及論證對錯。在此之外，教師設(shè)計任務(wù)式教學環(huán)節(jié)，輔之以小組討論，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂。通過課堂問答、小評測的方式，調(diào)查學習情況，根據(jù)學生反饋的學習情況調(diào)查結(jié)果，再優(yōu)化設(shè)計線下課堂教學，在面對面的課堂教學中解決個性化問題。

（四）優(yōu)化在線教學內(nèi)容

眾所周知，計算機產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品發(fā)展非常迅速，教材的編制和發(fā)行往往會在兩年以上，因此學生在教材中很難看到社會上最新的主流應(yīng)用設(shè)備和相應(yīng)的技術(shù)知識，導致課程學完后，學生會認為教材和工作沒有什么關(guān)聯(lián)，甚至會質(zhì)疑已經(jīng)學過的理論原理，這對適應(yīng)信息時代的工作崗位是不利的。為了解決這個問題，彌補教材的缺陷，教師通過日常持續(xù)學習使自己的知識庫不斷更新，彌補教材上的資訊短板，將與教學內(nèi)容密切相關(guān)的技術(shù)原理和產(chǎn)品資訊整合設(shè)計，及時更新在線教學資源，方便學生課外隨時查閱，課內(nèi)可以及時精準學習。課堂講授融入現(xiàn)實主流產(chǎn)品和技術(shù)，理論原理基于教材，但又不局限于教材。

（五）應(yīng)用VR技術(shù)的教學安排

在計算機組裝實訓室進行實物拆裝之前，利用VR實訓沒有實際物資損耗的特點，在機房的課程經(jīng)過大量的VR學習。學生在應(yīng)用VR技術(shù)實訓的過程中，對硬件對象、操作過程和結(jié)果，都能有直觀反饋，形成形象的視覺和聽覺體驗，提高了學生參與的積極性;尤其是，學生可以反復多次操作，所以某一次甚至幾次的失敗，并不是結(jié)果，總能找到正確的方法，以此獲得成就感。VR環(huán)節(jié)在機房學習，結(jié)合理論知識講授和SPOC教學模式一起進行，相輔相成，提高學習興趣的同時提高學習質(zhì)量。學生在VR真實情境下進行計算機拆解和組裝的練習，可以有非常直觀的形象體驗和空間體驗、互動體驗，同時還有相對應(yīng)的零配件功能特點和技術(shù)指標學習要求，在整個環(huán)節(jié)，系統(tǒng)對學生的操作過程進行監(jiān)測。VR系統(tǒng)還實時記錄學生操作過程數(shù)據(jù)，教師通過反饋數(shù)據(jù)，可以集中了解學生的學習成效，而后可以針對性解決學生遇到的問題或知識盲區(qū)，提升課堂效率。配合任務(wù)式教學，系統(tǒng)設(shè)計了分組競賽模塊功能，可以要求學生各學習小組在限定的時間內(nèi)完成任務(wù)，最快完成或者在給定時間內(nèi)完成進度最好的小組，可以獲得額外的課堂表現(xiàn)得分。

四、教學效果

教學效果的體現(xiàn)，主要在于學生的學習成效，一方面是學生的主觀能動性，一方面是學生的客觀評價（考試）結(jié)果，有關(guān)學習成效的指標，在2018級大一第二學期的計算機與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的“硬件系統(tǒng)知識模塊”教學中應(yīng)用SPOC教學模式結(jié)合VR技術(shù)的456名學生，與2018級大一第一學期接受傳統(tǒng)教學方法的492名學生調(diào)查結(jié)果見上表。

通過調(diào)查結(jié)果，我們可以看出教學中應(yīng)用SPOC教學模式結(jié)合VR技術(shù)的教學效果：

1.提高了學生的知識掌握水平

為了表達一定的客觀性，學生知識掌握水平由考試分數(shù)體現(xiàn)，在應(yīng)用SPOC教學模式結(jié)合VR技術(shù)后，同等的理論難度和實訓要求下，學生平均分數(shù)均有較大幅度的提高，理論成績提高12分，實訓成績提高9分。這個分數(shù)的提高，應(yīng)該是基于學生在課堂內(nèi)學習主動性增加、課外學習時間增加以及學習效率的提高。

2.提高了學生的學習興趣

在應(yīng)用SPOC教學模式結(jié)合VR技術(shù)后，學生對整個教學環(huán)節(jié)中的學習興趣明顯增加，這說明學生的學習主動性提高了，主要因為：SPOC教學模式的任務(wù)驅(qū)動下，學生有成就動力，通過VR的結(jié)合，使學習過程更加生動有趣，發(fā)現(xiàn)知識的過程中，在線資源有直接的幫助，在此基礎(chǔ)上，通過教師的個性化講解，學習效率更高，帶來更好的成就動因。概念不再是枯燥的描述，學生對此興趣點提升23%;有了VR技術(shù)的輔助，工作原理的關(guān)聯(lián)形象更多，學生對此興趣點提升27%，對功能的學習興趣提高25%;雖然實物實訓練習減少1課時，但是由于此前VR練習的鋪墊，使實訓練習的過程和目標更加清晰，學生對此興趣點提升16%。

3.提高了學生對課程的滿意度

應(yīng)用SPOC教學模式結(jié)合VR技術(shù)的教學設(shè)計優(yōu)化，改善了教師與學生的互動關(guān)系，引導了學生的知識探索和經(jīng)驗體會，增強了同學之間的互動，更好地實現(xiàn)了學習成就感，因此，學生對課程的滿意度提高是很明顯的，對學習方式的滿意度提高了25%，對學習內(nèi)容也不顯得那么枯燥，滿意度提高23%，關(guān)于實訓安排以及實訓技能的評測方法，VR練習穿插在理論教學中，在實物實訓之前增加了VR系統(tǒng)的評測，相對于前，更有準確的過程數(shù)據(jù)記錄體現(xiàn)，更客觀地體現(xiàn)了學生的動手操作能力，加上綜合學習效果成就感較好，學生對評測方法的滿意度提高了27%，而對實訓安排的滿意度提高了30%。

五、結(jié)論

在德陽交院的計算機與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程中的“硬件系統(tǒng)知識模塊”教學環(huán)節(jié)，應(yīng)用SPOC教學模式結(jié)合VR技術(shù)，結(jié)合了理論教學和實訓教學，結(jié)合了課堂教學和在線教學，結(jié)合了課堂講授和自主學習，優(yōu)化了教學過程，改善了實訓環(huán)境，加深了學生對理論的理解、對技能的掌握，提高了教學成效，對培養(yǎng)具有高素質(zhì)高技術(shù)職業(yè)人才有著可供參考的推廣價值。

參考文獻：

[1]鮑東陽，姜大雨.SPOC教學模式應(yīng)更加注重學生的自主學習過程[J].山東化工，2017，46（15）：139-140，142.

[2]閆麗.基于MOOC資源共享下的SPOC教學模式應(yīng)用研究[J].教育理論與實踐，2018，38（15）：51-52.

[3]潘小棟，盧藝舟.基于SPOC的“計算機輔助產(chǎn)品表現(xiàn)”課程教學模式重構(gòu)[J].圖學學報，2018，39（1）：169-174.

[4]李榮欣.VR虛擬技術(shù)在《綜合布線》課程中的教學初探 [J].電腦迷，2017（14）：191-192.

[5]徐燕.VR技術(shù)在中職筆記本電腦維修課程技能教學中的應(yīng)用[J].微型電腦應(yīng)用，2019，35（6）：27-30.

◎編輯 馮永霞