應用型大學公共基礎課翻轉課堂教學模式探究

韋玉球 任北上 付丹 謝芬芳

摘? 要：文章介紹了翻轉課堂、MOOC和SPOC等教育信息化資源的建設在國內外發展的歷史和現狀，提出了教學團隊在應用型大學開展SPOC云教學大數據驅動的翻轉課堂教學模式的可能性、必要性和實施設計方案。

關鍵詞：SPOC;翻轉課堂;MOOC;教學模式;線性代數課程;大數據;應用型大學

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）17-0120-04

Abstract： This paper describes the history and current status of the development of information resources of education such as flipped classrooms， MOOC， and SPOC at home and abroad， and puts forward the possibility， necessity and implementation design plan for teaching teams to implement the teaching mode of flipped classroom driven by SPOC cloud teaching big data in application-oriented university.

Keywords： SPOC; flipped classroom mode; MOOC; teaching model; linear algebras course; big data; application-oriented university

經過廣大教師多年課堂教學改革的熏陶和洗禮，傳統課堂教學模式盡管有了不小的優化，但尚未得到根本性的轉變。主要問題還比較突出，首先，其教學模式不太容易依據受教育者自身的能力和條件開展個性化分類培養;其次，因傳統教學模式的慣性，造成教育者“一言堂”和“填鴨式”的教學狀態仍占主導地位，學生在被動地接受知識的過程中，下意識地喪失了參與教學和獨立思考的主動性;第三，傳統教學模式比較側重于書面的、相對“淺層性”的學習，不易在教學中促進學生自主開展深層的探究。總之，傳統的課堂教學模式對培養學生的創造與創新能力還是存在諸多局限性，作者認為，針對應用型大學的人才培養方向和學校專業結構，結合教育信息化開展課堂教學模式的改革與創新是專職教師們值得探究的課題，而翻轉課堂的教學理念與模式，正是將教育信息化的課堂教學從量變走向了質變的階梯。如今，伴隨著大數據和云計算的涌現，不僅打破了高校內“信息孤島”的現象，同時為教學質量提升也提供了新的途徑。我們線性代數課程教學團隊針對當前傳統課堂教學模式的現實，重點學習及研究了SPOC云教學大數據驅動的翻轉課堂教學模式與方法。我們認為以翻轉課堂教學模式融合SPOC云教學大數據手段對提高學生自主學習能力、協作互助能力及問題解決能力，促進學生進行深層學習，都有現實和重要意義。

一、對翻轉課堂的認知

起源于美國林地高中并興起于美國可汗學院的翻轉課堂教學模式[1-2]，曾被環球時報和紐約時報等新聞界看成是一次前所未有的課堂教學模式改革[3]。在我們教學團隊探究相關文獻資料中注意到如下實例[4]：美國科羅拉多州林地高中的兩位化學教師發現部分學生因課外活動而缺課，進而造成學習成績滯后的現象，為了解決這個問題，他們采用了將自己的講課過程錄制下來并上傳到YouTube，這一創舉不僅方便了缺課學生課后學習，而且因為網絡教學視頻的可視性和靈活性深受其他學生的喜愛，逐漸地形成了學生在課后觀看教學視頻進行自主學習，在課上做作業、做實驗并由教師答疑解惑的翻轉課堂教學模式雛形。當然，教育實踐還給予證明：翻轉課堂也適合于高等教育，能夠促進更深層次的師生交流和生生交流[5]。文獻[6]對翻轉課堂教學法的實踐應用及其效果進行了分析，指出在美國的實踐證明，翻轉課堂明顯地提升了美國學生的學習效果和學習態度。美國教師對翻轉課堂認可度相當高[7-8]。以上的教學實踐范例值得我們分析與借鑒。

二、SPOC——對MOOC的繼承、完善與超越

MOOC（Massive Open Online Course）即指大規模開放性在線課程[9]，由于這種在線課程學習的技術門檻較低，具有極高的包容性、遠程性和開放性，到2013年底已經有超過29所世界著名大學參與到MOOC教學中[10]。但人們也發現，由于開放性等緣故，MOOC課程也存在一些弊端，比如注冊人數雖多但學習的完成率較低。針對MOOC實踐中出現的諸多問題，哈佛大學、加州大學伯克利分校等世界名校開始探索使用一種新的課程形式——SPOC來實現MOOC原本的初衷，即對高校的教育產生積極的影響[11]。

SPOC（Small Private Online Course）即指小規模限制性在線課程[12]與前面的MOOC的無限制開放性不同，這種學習模式對參與者有一定的技術門檻和學習要求，而且SPOC課堂上還有一定的“競爭性”。因為SPOC依然保留了MOOC原有的互動交流和章節練習并對學習者又提出了必要的要求，導致學習者的學習成績有了明顯地提升。

三、SPOC+翻轉課堂——混合式教學模式

翻轉課堂+SPOC是一種混合式的教學模式，兩者的有機融合與傳統教學模式相比較，會更具有挑戰性和新穎度。文獻[13]中將SPOC+翻轉課堂這種教學模式直接應用到高校的數據結構與算法的課程上，實踐表明以SPOC為媒介觀看視頻而產生的教學效果要比僅看紙質版教材更具有優越性。當然，國內的高校也在緊跟教育發展趨勢，陸續開展各類混合式教學模式的嘗試。例如，南京大學、清華大學等高校針對電路原理課程進行教學合作，他們結合自身的教學目標和硬件條件，利用“學堂云”SPOC平臺實施了翻轉課堂的實踐活動[14]。通過2～3個學期的實踐教學后，成績得到充分體現——譬如，南京大學學生的學習積極性高漲，團隊學習的氛圍初步形成，學生畏難情緒得到消除，學習效果穩步提高。清華大學學生找回被應試教育磨滅的探索求知熱情，課堂表現積極踴躍，每個學期都有選修該課程的大一新生申請專利被授權，更可喜的是，參加該課程學習的學生在后續大學學習生活中也表現出很強的創新欲望。

四、開展SPOC理念下的大學翻轉課堂教學模式需思考的問題

針對當前傳統課堂教學模式對培養學生的創造與創新能力有諸多局限性，以及迫切需要結合教育信息化進行課堂教學模式與方法的改革與創新的現狀，我們利用課題組成員中具備專業知識的有利條件，將在學習研究并實施基于SPOC的翻轉課堂教學模式時充分考慮和關注下列問題：

1. SPOC是高校翻轉課堂最佳的學習資源。翻轉課堂教學方法將學生淺層學習的過程放在了課下，學生可以通過SPOC平臺提供的教學資源進行學習，并能充分利用“第二課堂”以了解學生學習狀況及提供更多更適用的教學信息和資料。運用SPOC實現翻轉課堂，務必需考慮課程性質、課程規模、學生情況等諸多因素，結合線性代數課程內容繁雜，概念抽象的特點，較科學地構建出基于SPOC的翻轉課堂教學模式中的課堂教學內容組織、方法實施和評價體系，創新翻轉課堂教學模式。并推動SPOC優質課程資源建設，促進課程體系改革，共同探索優質課程群建設。

2. 推動翻轉課堂教學方法的關鍵在于對學生線上/線下學習數據的有效挖掘與利用，以此幫助教師對學生群體學習趨勢與個體學習困難的了解，推動教師更有效地利用課堂陣地有針對性地開展個性化教學。據此重點探討線性代數課程中關鍵知識點及核心內容（例如矩陣的可逆性、矩陣的秩、向量組的線性相關性、線性方程組有解的判別）的教學數據挖掘方法，通過對學生學習活動、問題討論等數據進行采集，并對學生的學習狀態進行挖掘;同時將信息反饋至教學策略模塊，為制定科學的教學策略提供依據。構建以數據為基礎的科學評價體系，形成特色鮮明的翻轉課堂教學方法。

五、開展SPOC理念下的大學翻轉課堂教學模式實施設計

SPOC和翻轉課堂融合讓傳統教育背景下學生的個性化學習具備了可能性，開展基于SPOC的翻轉課堂線性代數課程教學過程中，SPOC及翻轉課堂能相輔相成，二者的有機結合有助于提升和強化開放學習者的學習效果。基于SPOC的翻轉課堂教學模式示意圖如圖1所示。

基于SPOC的翻轉課堂教學模式主要分為課前、課中和課后三個部分。

部分一，教師在課前可根據學情進行教學目標設計，制作并推送相應的SPOC課程資源，指導學生在線學習并完成相應的任務清單;完成教師設計的在線測試，檢驗自身對知識的消化程度。當前的在線測試能自動形成討論區，區中教師可以參與學生的討論和答疑，生生之間也能與同伴分享學習資料和體會，主動開展探索性學習;期間平臺會自動記錄學生探究路徑并及時反饋學生信息;最后教師將這些問題進行歸納總結，擬定第二階段設計課堂知識的導入題材。

部分二，課中的主要目是讓學生內化并強化在SPOC課程中接觸到的知識點。教師可根據教學目標相關的問題靈活設計教學活動，既使得學生對SPOC學習到的內容做好回顧，也可以檢測學生課前學習的效果。在課堂上，建議教師根據學生的特點分組，各個小組圍繞重難點進行相應的主題探究學習和任務匯報，教師可參與討論并視實情實施技術指導，通過個性化輔導，培養學生的溝通能力和發散思維。

部分三，學生可在課后階段將課堂上的收獲或學習體會反映在答疑討論區，供同學們閱讀和互相討論，促進學習效果。教師可根據上述實際設計練習題，供同學們在線解答，平臺可自動記錄作答時間，以及章節中重難點的回顧次數、交卷時間和完成測試所用時間等一系列數據，并做出智能在線評價。

大數據驅動的翻轉課堂教學模型（見圖2）主要由四個模塊組成，各模塊在教育部頒布的各項教育信息化標準與規范約束下進行實施，同時安全與管控貫穿整個流程，以保證技術體系的安全性和可控性。

（1）教學管理模塊——依據SPOC+翻轉課堂教學模式的理念，教學管理部分為教師提供課程制作、任務發布、課程修訂等功能，同時為學生提供小組協作、學習管理、師生交流答疑等功能，并為教學大數據挖掘系統提供教學數據源。

（2）教學大數據挖掘模塊——利用統計分析、圖分析、機器學習、模式識別等技術對從教學管理系統采集獲得的學生學習活動數據進行分析、挖掘，從而多維度了解學生學習過程、學習效果及學習趨勢等，幫助學生發現自身知識漏洞，尋找更佳的學習方法。

（3）數據分析應用模塊——根據數據分析結果對學生進行有利的興趣推薦、學習干預，綜合、客觀地評估教師的教學行為、教學效果，同時將信息反饋至教學策略模塊，為制定科學的教學策略提供依據。

（4）教學策略模塊——主要為教師提供科學的教學策略，它根據教學管理模塊和教學大數據挖掘反饋的數據，為教師科學地、合理地制定教學策略，同時反饋至教學管理模塊，方便教師進修課程修訂、任務發布。

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