基于智慧教育生態的SPOC教學模式研究與實踐

摘? 要 從MOOC學習存在的問題出發，提出基于智慧教育生態的SPOC教學模式研究。在分析智慧教育和SPOC研究現狀的基礎上，運用教學相關理論，設計SPOC教學模式，對其“前端分析、課程設計、個性化分組、課程組織、教學評價”的過程進行詳細分析，以機械制圖，課程為例進行探索性實踐。

關鍵詞 智慧教育生態;SPOC教學模式;機械制圖;混合式教學;微課;MOOC

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）24-0008-06

Research and Practice of SPOC Teaching Mode based on Intelli-gent Education//CHENG MeiAbstract Starting from the problems of MOOC learning， SPOC tea-ching mode based on intelligent education is proposed. The current situation of intelligent education and SPOC research is analyzed.

Using the relevant teaching theories， SPOC teaching mode is designed，?“front-end analysis， curriculum design， personalized grouping， curri-culum organization， teaching evaluation” is analyzed. Taking the course of mechanical drawing as an example， the exploratory prac-tice is carried out.

Key words intelligent education ecology; SPOC teaching model; mechanical drawing; blending teaching; micro lecture; MOOC

1 前言

2012年以來，MOOC廣泛應用，促進了傳統教育理念與方式的深刻變革。然而，慕課平臺數據反映，學生在線學習注冊率高、完成率低。有學者認為，慕課對學習者的自主學習能力要求較高，很難普遍推廣，無法反映智慧教育特征，也不能代表信息化教育發展。對此，國內外學者致力于信息技術與教育深度融合的研究，提出各種模式和方法，SPOC（Small Private Online Course）教學模式便是其中之一。美國edX總裁阿納特·阿加瓦爾（Anant Agarwal）教授認為SPOC是“Classroom+MOOC”，祝智庭教授稱之為私播課。本文基于智慧教育，探討SPOC教學模式設計，并以機械制圖課程為例，以期為職業教育課程教學改革提供參考。

2 研究現狀分析

智慧教育研究? 2009年，IBM倡導智慧教育，提出智慧教育的五大路標[1]。國內學者祝智庭教授、柯清超教授認為，智慧教育是教育信息化的新境界，是應用新一代信息技術構建學習新生態，培養智慧型人才[2-3]。在此基礎上，唐燁偉等人研究了智慧課堂構建方法，提出改變教學模型的核心理念[4];王慧英設計了英語課程的混合式智慧教育模式，重構了教育的新秩序和新動態[5];康偉等人研究了智慧教育背景下的混合式教學模式，并構建了系統性評價體系[5]。

SPOC研究? 近年來，SPOC引起國內學者和教育實踐者的高度關注，截至2019年12月，中國知網收錄以SPOC為題的文獻1938條。白鳳翔等人認為SPOC是高校課程改革的有效模式，開展了課堂教學、MOOCs和顛倒課堂三者混合的教學實踐[6]。賀斌對SPOC與MOOC進行對比分析后認為，SPOC能讓學生更有緊迫感，也更有獲得感和成就感，增強學習動力[7]。張強等人在本科生教學中實施了基于SPOC的翻轉課堂教學，學生認為這種模式全方位、多角度地鍛煉了自己的能力[8]。田真平引入SPOC混合式教學，構建了“3個平臺、4個交互、5個環節”教學生態系統[9]。謝印成為解決實訓教學的問題，構建了SPOC環境下的個性化學習實訓教學模式[10]。吳春雷基于SPOC創新了綜合實踐類課程教學模式，構建了“3階段、4 維度”的混合教學過程[11]。

簡要評述? 近年來，無論是智慧教育還是SPOC教學模式，國內學者都開展了大量研究，形成了一批有代表性的觀點和成果，為本研究提供了很好的參考借鑒。但是，基于智慧教育生態的SPOC教學研究較少，因此，本研究具有較大的意義和價值。

3 基于智慧教育生態的SPOC教學模式構建

SPOC教學以“教師主導+學生主體”為原則，以建構主義、行為主義、認知主義等理論為指導，利用“實體環境+虛擬環境”的智慧生態，發揮“傳統教學+在線學習”的優勢，著力提升學生的學習能力、核心技能、創造能力等關鍵能力，其模式構建不同于MOOC、傳統課堂等形式的教學。

基本架構? SPOC教學不是將傳統教學和在線學習簡單相加，而是在遵循科學性、系統性、可行性、開放性、靈活性、趣味性等基礎上，更注重以人為本、融合創新和協同合作：以人為本是指以學生能力提升、個性成長為根本目標，設計課程和實施教學;融合創新是指充分發揮智慧教育生態優勢，將現代信息技術深度融合教學設計與實施;協同合作是指從多維度出發，注重師生交流、同伴交流，提升協作意識和能力。基于此，構建圖1所示智慧教育背景下的SPOC教學模式框架。

主要內容? SPOC教學是混合式教學的一種范式，是線上學習與線下學習混合、課內學習與課外學習混合、自主學習與引導學習混合，內容涉及比較廣，相互關聯度高。

1）前端分析。依據智慧教育生態的“云物大智移”等技術，開展能力需求、學習對象、學習內容、學習環境等要素分析，具體為：①能力需求分析是依托產教融合平臺，分析產業未來發展、企業崗位能力和素質需求;②學習對象分析是依托學籍數據、學生管理信息、數字檔案等，分析學生個性特點、學習基礎和成長需求;③學習內容分析是對崗位工作任務、教學標準以及前續課程學習情況等開展分析;④學習環境是SPOC教學開展的重要因素，包括學習平臺、智慧教室、虛擬實訓、教學資源等。

2）課程設計。課程設計是SPOC教學重要環節，包括科學設計目標和內容、合理組織各類資源、優化設計教學評價等，具體為：①教學目標設計是依據前端的能力分析進行科學設計，培養學生理想信念、實踐技能、學習能力、創新能力、團隊協作、溝通交流等;②SPOC教學應遵循“先練會、再弄懂”的職業教育教學規律，以項目任務承載相關知識，強調理論和實踐相統一，讓學生在享受成就感的前提下，興味盎然地構建知識體系、達成學習目標;③學習資源決定SPOC教學能否順利開展，應做到內容豐富、安排有序、形式多樣，充分體現可讀性、藝術性和趣味性，切忌冗余無效，給學生帶來壓力;④為保證SPOC教學質量，應建立科學的評價機制，實施多元評價，突出過程性評價和終結性評價相結合，提升學生參與度，提高教學質量。

3）個性化分組。SPOC教學是在MOOC的基礎上設置一定的門檻，遴選具有一定基礎、符合相關要求的學生開展深度學習。在實際的班級制教學中，通過個性化分組，實施個性化教學、差異化教學。其中，學情分析不同于前端分析的學習對象分析，更注重學生相關知識和技能水平、學習風格以及在線學習效果，作為異質分組的重要依據。針對不同學習小組和對象，推送任務和資源，實施分層分類教學安排。

4）教學實施。教學實施包括課前、課中和課后三個環節。

①課前，學生登錄學習平臺，依據智能系統推介的微課視頻、動畫、AR/VR模型、電子書等資源開展自主學習，完成在線自測和自主訓練，學習中積極參與互動交流，加強協作學習，提高交流溝通能力。

②課中，教師依據大數據技術統計分析結果，以問題為導向，針對共性問題開展指導，對個性問題開展輔導。學生應用各類智能工具，分組開展項目訓練并展示項目作品。

③課后，師生開展互動反思，分享學習收獲、討論存在的問題，開展拓展訓練和創新應用。

5）學習評價。依據課程設計，采取在線學習評價、實踐訓練評價、項目成果評價、考試測試評價等多元評價：在線學習評價是通過學習平臺自動統計，包括學習行為分析和學習效果檢查;實踐訓練評價是對學生實踐訓練過程和作品開展評價，虛擬實訓以平臺自動記錄為主，實際操作訓練為多種方式組合，以成果導向開展評價;考試測試評價通常開展在線考試，系統自動評分。

4 基于智慧教育生態的SPOC教學實踐

近年來，湖南汽車工程職業學院持續推進智慧校園建設，加快推動大數據、云計算、物聯網和人工智能等技術在教育教學和管理服務中的應用，構建了學生成長可視化、教師發展可視化、辦學水平可視化和管理服務精準化的“三可視一精準”智慧教育新生態，為學生、教師和管理者提供適合、精準、便捷的智能服務。本研究基于智慧教育生態，選取制造類專業機械制圖課程，在兩個班級中開展實證檢驗。

前端分析

1）能力需求分析。我國正由“制造大國”向“制造強國”邁進，未來制造業對人才的需求由“大量”向“高質”轉變。學校智慧教育生態中的校企協同數據顯示，本地區龍頭制造企業近五年對技術技能人才需求的總數增幅不大，對能力要求可以概括為有理想信念、有工匠精神、有精湛技藝、有創新本領等四個方面。隨著智能制造技術的發展和廣泛應用，對制圖和識圖技能要求更高，數字化技術的廣泛應用對三維技術能力要求提高，“二維”升“三維”和“三維”降“二維”的空間想象力是從業人員最基本的能力，也是機械制圖課程教學改革的重點之一。

2）學習對象分析。對學籍管理數據、學習檔案數據分析顯示，兩個實驗班級的92名學生中，11名學生（對口升學生源）有一定基礎，約40%的學生學習能力較強（本文稱為“快跑學生”），約60%的學生學習能力不夠（本文稱為“跟跑學生”），總體差異比較大。機械制圖傳統教學通常沒有注重差異化學習。因此，兼顧“快跑學生”與“跟跑學生”，體現教育公平，是教學改革的另一個重點。

3）學習內容分析。機械制圖傳統教學都是“先講后練”，注重知識邏輯嚴密、體系完整，對學情特點重視不夠，以“補線多”“畫視圖”“看局部”為主，技能訓練不夠，學完后存在“畫不出”“讀不懂”“習慣差”等問題。對此，本研究以項目驅動，突出訓練任務，以任務實施所需知識為依據，遵循國家專業教學標準，采用最新頒布的《技術制圖》《機械制圖》及國家相關制圖標準。

4）學習環境分析。學校智慧教育生態的“智課堂”是針對混合式教學開發的在線學習平臺，包括互動交流、自主學習、在線作業與測試等，支持提供實時和非實時的服務，具有學習行為分析、學習資源推介、學習小組管理等功能，幫助教師和管理者掌控各種學習活動進展、學生學習效果。同時，學校制圖實訓室為智慧教室，通過物理空間與數字空間的結合、本地與遠程的結合，為線下教學活動提供人性化、智能化的互動空間，促進個性化學習和開放式學習。

課程設計

1）目標設計。本課程教學目標為以學生發展為本，遵循國家高等職業學校專業教學標準，堅持弘揚專業精神、職業精神和工匠精神，對接崗位能力需求和工作任務，融入制圖最新標準和院校教改成果，以學習項目為驅動，以企業實際任務為載體，引導學生在繪制完整圖紙和識讀企業一線圖紙中構建知識體系，重視體驗感、獲得感和成就感，培養“能識圖，會畫圖”的關鍵能力，培養未來制造業所需的技術技能和綜合素質。

2）內容設計。本課程在對中車、北汽等龍頭企業開展深度調研的基礎上精心設計了九個項目（表1），每個項目精心安排源自生產一線的項目任務、拓展任務和課后任務等三類任務：項目任務提供操作步驟，確保每個學生“跟得上”;拓展任務提供操作提示，大部分學生“夠得著”;課后任務難度大一點兒，也沒有提示，主要是讓學有余力的學生“吃得飽”。這樣的安排兼顧“快跑學生”與“跟跑學生”，體現了教育公平，保證“人人都有人生出彩的機會”。

3）資源設計。本課程在“智課堂”學習平臺建設了在線開放課，所有投影圖都配有與其對應的三維立體圖，開發了60多個AR特色資源（圖2），實現手機“掃一掃”、三維形狀看得到，幫助學生突破空間想象和思維局限;每一個項目任務和拓展任務都錄制操作視頻，供學生訓練時參考。同時，配套開發習題集，每一個教學任務都設計了難度適中的練習題，由淺入深、循序漸進，力求讓學生扎實掌握制圖的基本技能及繪圖、讀圖的基本方法。

4）評價設計。傳統機械制圖課程教學評價評主要由平時作業和期末考試兩部分構成，作業和考試都是考查學生知識掌握和具備的基本技能，沒有繪制或較少繪制和識讀完整圖紙，很難評價學生全局思維、精益求精的精神等。本次改革利用“智課堂”學習平臺對在線學習的統計分析功能，評價學生自主學習能力;對學生完整圖紙繪制和識讀開展多元評價，分析學生綜合能力;開展期末考試，評價學生知識掌握情況。評價構成如圖3所示。

個性化分組? 學情分析發現，兩個實驗班級的92名學生中，11名對口升學的學生在中職階段已經學習機械制圖，基礎較好;43名學生空間想象能力欠佳，12名學生缺乏三維空間概念;37名學生不具備基本的工程實踐意識，10名學生嚴謹態度欠佳。按照異質分組原則設定四人為一學習小組，每兩個組任命一個對口升學學生為大組長，在小組協同學習的前提下實施分層教學。

教學實施

1）課前。教師通過學習平臺發布項目任務、拓展任務和訓練任務，推送微課視頻為主的多樣化、個性化學習資源，供學生個人或團隊協作完成。微課視頻不是將教學課件簡單地錄制上傳到網絡，而是對教學內容進行重構，時長通常為10～20分鐘，便于學生隨時隨地碎片化學習。同時，向學生推送項目任務操作的示范視頻等資源，為學生開展自主訓練提供指導。如圖4所示，學生接受任務、明確學習目標后，開展微課學習和在線測驗，進行個人或小組自主訓練;學生在自主學習和訓練過程中隨時可以與教師和同伴進行交流;大數據分析系統實時收集學生在線學習行為數據，分析形成個性化、可視化報告，為教師教學決策提供依據，供學生完善學習方案、改進學習行為。

2）課中。課中在智慧教室開展，充分發揮其資源推送、錄播與回放、虛實結合互動等功能，教師主導、學生主體，開展基于數據的高效的合作探究。如圖5所示，教學活動分為三個階段。第一階段，教師根據學生課前在線學習的大數據分析報告，針對學生學習難點開展疑難解答，為學生破解重點、化解難點;遴選學生課前自主實踐的作品開展案例研討，分析作品的優勢和存在的問題;在此基礎上進一步分析項目任務，針對瓶頸問題開展探討，達成共識。第二階段，學生結合自身基礎、在線學習成效，小組開展協作學習、合作訓練，完成項目任務，“跑得快”的學生則可以進行拓展訓練。第三階段，教師組織開展歸納分析，幫助學生總結經驗教訓，系統構建知識體系。

3）課后。根據課前自主學習和課中互動學習效果，指導學生開展拓展訓練和課后訓練，不斷拓寬知識面，提高技能水平。以項目一為例，部分學生學習效果好，向他們推送資源，為其“加餐”訓練任務;部分學生學習進展慢一點兒，組織他們自主完成課后訓練任務;還有一部分學生學習效果欠佳，要求他們提高項目任務和拓展訓練的作品質量，固化學習效果。

5 基于智慧教育生態的SPOC教學反思

教學實驗后，為了驗證SPOC教學模式的有效性，開展問卷調查、開放式訪談、成績測試等調查活動。結果表明，認為SPOC教學能增強自己學習動力的占89.1%，能幫助自己自主學習的占92.3%，有利于自己分配學習時間的占84.7%，能增強與教師溝通的占91.3%，加強了自己與同學交流的占88%，提升了自身綜合能力的占90.2%。在此基礎上，從學生學習效果、教學改革經驗、后續改進方向等三個方面開展反思。

學生學習效果? 從縱向和橫向開展學生學習效果分析，縱向與前兩屆學生比較期末考試成績，橫向與平行的非實驗班比較制圖作品質量。結果表明，實驗班學生在制圖與識圖能力、綜合素質、學習主動性等方面都優勢明顯。

1）制圖與識圖能力突出。在項目任務訓練、在線學習、互動交流等活動中促進學習的有效發生，學生通過思考、重構，最終內化為專業知識和實踐能力。縱向比較發現，期末考試試卷難度相當，實驗班平均分高出上屆班級9分。橫向比較發現，統一試卷期末考試，實驗班高出平行班級6.7分;組織制圖競賽，實驗班占獲獎數的90%。

2）綜合素質評價得分較高。SPOC教學促進了學生深度學習，通過項目訓練、互動交流等，學生能夠認識到機械制圖課程學習不僅僅是培養技能，還能提升思維能力、空間想象力、精益求精的意識，以及創新意識和思維，學習借鑒好的思路，營造良好的學習氛圍。

3）學習主觀能動性明顯增強。SPOC教學將學習由課堂延伸到課外，實現線上和線下混合學習，學生通過互動交流獲得正面反饋，促進自我調整、深度學習和思考反饋，養成良好學習習慣，解決了機械制圖課時少、內容多、學習難等問題。大數據分析反映，學生的自主學習狀態和效果明顯增強。

教學改革經驗

1）以學生發展為本的教學理念。本課程為解決傳統教學“講授+訓練”的結構問題，突出“用戶思維”，從學習特點和需求出發，以培養學生未來發展能力為目標，設計知識夠用和適度、實踐訓練為主的內容體系，以學生自主學得會、教師支持學得好為原則，設計學習活動和配置學習資源，以及突出過程學習成果為主的評價策略，能夠有效發揮學生學習主體作用，提升學習效率，提高教學質量。

2）以未來崗位能力需求確定目標。本課程是在分析未來制造從業人員的專業技能、學習能力、創新能力等方面要求的基礎上設計教學目標，實現三個方面的突破：一是采取全程完整圖紙繪制與識讀訓練，培養學生全局思維、專注精神;二是任務訓練提供操作步驟和演示視頻，拓展訓練提供參考步驟，既讓學生畫得出，又留有提升空間，培養學生自主學習能力和創新能力;三是提供三維模型、AR模型等特色資源，培養學生空間想象能力和結構思維能力。

3）以項目和任務承載學習內容。在對龍頭企業開展深度調研的基礎上，以企業實際任務為載體，以任務實施所需知識為依據，遵循國家專業教學標準，采用最新頒布的《技術制圖》《機械制圖》及國家相關制圖標準，納入產業發展的新技術、新工藝、新規范。

4）開發豐富多樣的學習資源。課程開發了AR模型、演示視頻、二維動畫、三維動畫等在線學習資源，支持學生學習改革，支持項目學習、案例學習、模塊化學習等活動的開展。

后續改進方向? 為突出SPOC教學的價值，促進教育教學改革、提升課程質量和教學成效、實現資源共享，今后應在學習資源、教學方式方法、優化平臺功能等方面繼續努力。

1）豐富學習資源，滿足學生的個性需求。學習資源反芻比表明，學習資源科學性、實效性和趣味性對學生自主學習有較大影響。發揮人工智能技術作用，基于學生個性化需求，差異性地推薦學習資源，能夠有效提高學生學習體驗，激發學習興趣，增強學習動力。

2）優化平臺功能，增強學生學習體驗。學習平臺的感知包括有用性和易用性，對學生的有效學習都具有明顯的積極影響，相比而言，感知易用性的影響相對顯著。因此，后續在平臺優化中更加重視其功能的實用性、有效性和易用性，增強學生的學習體驗。

3）創新方式方法，提升學生學習質量。智慧教育生態為學生學習提供了更便利的條件，尤其是自主學習。但是，并不是完全不需要“教”，沒有“教”的學習成為自我導向學習，對學習者的學習能力要求極高，往往容易缺乏目標感和方向感。因此，教的環節不僅不能省，還要充分發揮智慧教育的優勢，不斷創新方式方法，增強學生與教師的交互、學生與學生的交互、學生與資源的交互，通過教的行為促進學的行為，提升學生學習質量。

6 結論

SPOC教學是在智慧教育生態支持下，突破時空限制，統籌考慮課前、課中、課后的學習活動;突破傳統教學思維限制，設計豐富多樣的教學資源，創設線上與線下相結合的學習環境，讓學習者以自主學習、自主探究為起點，根據個人需求開展拓展性、深層次和研究性學習，不斷提升學習質量。本文設計的SPOC教學模式，經實踐表明，符合高職學生需求，利于其有效學習和能力提升，能夠為同類教學研究和實踐提供參考。需要指出的是，本研究仍存在較大局限性，教學實驗樣本有限，有待深入研究和實踐改進。

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