新工科背景下高校SPOC+PBL混合式教學模式研究

柯姜岑 王林 鄭亞紅

[摘 要] 在新工科背景下，信息技術的迅速發展對交通運輸行業人才培養提出了新要求，作為人才輸出源頭的高校人才培養模式與課程教學方法隨之發生了變化。以交通運輸專業“交通管理信息系統”課程為例，分析現有課程存在的不足，結合專業特點和行業定位，引入“SPOC+PBL”教學模式對課程展開改革，設計“三階段”教學模式和全過程形成性評價方法，融合新思路，提出新的課程教學模式及實現方法。

[關鍵詞] 交通運輸;新工科;SPOC;PBL;教學模式

[基金項目] 2017年度武漢理工大學校級教研項目“基于SPOC的交通運輸專業科教結合的實驗教學改革研究——以‘公路運輸管理模擬綜合實驗’為例”（W2017026）

[作者簡介] 柯姜岑（1982—），女，湖北黃石人，博士，武漢理工大學交通與物流工程學院講師，主要從事交通系統優化與仿真研究;王 林（1966—），女，湖北武漢人，碩士，武漢理工大學交通與物流工程學院副教授，主要從事物流管理信息系統研究;鄭亞紅（1984—），女，湖北麻城人，博士，武漢理工大學交通與物流工程學院講師（通信作者），主要從事物流系統規劃研究。

[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）15-0117-04 [收稿日期] 2021-07-01

引言

以大數據、云計算、人工智能等為代表的新興信息技術是人類社會向信息時代轉型的關鍵技術變量，與此同時，信息通信、電子控制、軟件設計等新技術對傳統工業技術的滲透也對行業發展和人才需求提出了新要求。新工科的概念應運而生，相對于傳統工科而言，它是以新經濟、新產業為背景的一個動態概念，更強調學科的實用性、交叉性與綜合性。那么，作為行業專門人才“蓄水池”的高校，應該以培養工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才為最終目標，進一步優化學科與專業課程，助力新工科高質量發展[1]。

“交通管理信息系統”課程是一門面向交通運輸專業學生開設的理論結合實踐的專業課程，綜合了計算機、通信技術、數據庫、運籌學等學科知識來輔助管理決策，教學內容包括管理信息系統規劃、分析、設計、實施和評價的基本方法，也涵蓋了管理信息系統在交通運輸與物流領域的應用。該課程所具有的多學科交叉、綜合性強的特點雖然與新工科“繼承與創新、交叉與融合、協調與共享”的內涵相契合，但其多元化知識融合、信息化技術要求高的特點也具有“雙刃劍”效應，使得“交通管理信息系統”課程在交通運輸工程教學體系中成為一個相對獨立的存在，與其他課程的銜接性較差。因此，針對非計算機和信息管理專業的“交通管理信息系統”課程進行教學改革創新，有利于實現多學科交叉匯聚與多技術跨界融合的落地。

一、“交通管理信息系統”課程的作用及存在問題

交通運輸專業的“交通管理信息系統”課程雖然不是該專業的核心課程，但5G數字時代與交通運輸等傳統學科的融合勢不可當。不論是港口碼頭調度還是集裝箱堆場管理，物流貨運線路規劃還是倉儲設計，抑或是公路、鐵路、民航運輸等，都離不開信息技術的支持，而管理信息系統作為企業信息化最基礎最普遍的工具，是交通運輸、物流企業提高企業管理效能和經濟效益的有力生產工具。因此，交通運輸類專業開設“交通管理信息系統”課程是非常必要的。但是學生在學習該門課程中存在以下幾個問題。

（一）對課程性質認識存在偏差，學習興趣較弱

在執教的幾年中，交通運輸專業學生普遍對該課程認識不夠準確。由于該門課程是計算機專業和信息系統專業學生的專業核心課，涉及大量編程工具的應用，被歸為計算機類課程，且沒有專門交通類管理信息系統書籍，在授課內容上，沿用用計算機類的授課方式，因此被認為與交通運輸專業關系不大。學生對其學習興趣不高，普遍認為該門課程難度較大。

（二）先導課程掌握不扎實，導致能力脫節

不同類型的學生思維方式各異，因此對計算機的理解和認知不同，導致同一個班的學生對交通管理信息系統所需要的先導課程如“C語言”“計算機基礎”等內容掌握程度差異很大。且不同專業對計算機需求不同，但交通運輸專業的學生仍然由計算機學院的教師授課，其普遍在具體教學過程中并沒有針對學生的理解能力和程度制定教學計劃和教學內容，使得計算機課程教學與交通運輸專業學科相關性較低，課堂上學生的主動性和積極性很難被調動。交通運輸專業學生對計算機類課程學習驅動情況如圖1所示。

（三）教學內容多，課時少

交通管理信息系統是一門實踐性很強的課程，但與計算機專業不同的是，交通運輸類專業理論學時大幅度壓縮（24學時），與之配套的實驗學時更少（8學時）。因此，僅依靠課堂上講授，學生無法對管理信息系統的規劃、分析、設計產生感性認識，實驗學時的減少和學生編程能力的短板導致學生對管理信息系統的理解僅停留在表面，至于與工程實際的結合更是“紙上談兵”。

二、多維度“交通管理信息系統”課程目標設計

課程目標是指課程在人才培養方面的具體質量規格和要求，是對學完該門課程的學生應該具備的知識、能力、素質結構的預期設定，也是該課程教學活動開展圍繞的核心，在課程的推進過程中發揮著重要的導向作用。

從專業工程認證的角度來說，采用OBE（Outcome-Based Education， OBE）模式就意味著必須從產出導向逆向思考課程對人才培養的方向性選擇，需要結合專業培養方案、畢業要求及對關聯課程的支撐作用等，從知識目標、能力目標、素質目標、情感發展、思維模式及持續學習等多角度重構課程目標，充分體現新工科要求的“培養多元化、創新型卓越工程人才”的教學理念。

交通運輸類專業學生培養能在交通運輸及物流等相關工程領域從事科學研究、項目策劃與設計、生產運營與組織及經營管理等工作的高級復合型專業人才。因此，對于該專業的學生來說，交通管理信息系統的重點不是程序的開發和實施，更多的是強調如何將運輸和物流的基礎知識與信息化關聯起來，通過實踐應用，培養學生的知識運用能力，并與實驗和課程設計配合，強化學生建立管理信息系統工具和方法的能力。

三、基于SPOC+PBL混合式教學模式設計

（一）SPOC和PBL的內涵

SPOC（Small Private Online Course）即小規模限制性在線課程，通常對參與課程的學生設置相關的專業條件，并且有一定的人數控制，具有較強的私密性。這種教學模式在融合MOOC教育理念的同時，彌補了學生參與度不夠、輟學率高和不利于專業程度較高課程的個性化教學的不足[2]。

PBL（Problem-Based Learning）是以問題為導向的教學方法，它將學習與更大的任務或問題掛鉤，使學習者投入問題中;它設計真實性任務，強調把學習設置到復雜的、有意義的問題情境中，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，從而學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力[3]。

（二）SPOC+PBL翻轉課堂教學模式

SPOC+PBL的翻轉課堂教學模式將SPOC和PBL兩種教學方法結合，以交通運輸專業兩個人才培養方向——水路運輸和物流管理——拓展案例庫，以貫穿始終的項目為學習切入點，通過課前預習，使學生提前通過視頻講解熟悉的知識點，并帶著問題回到課堂，突出學生的自主學習能力;通過翻轉課堂，使SPOC在線學習與線下學習深度融合，進一步提高學生學習的積極性;通過知識拓展，彌補學生在計算機編程語言和數據庫等計算機方面知識的短板;通過課后評價，使學生復習重要知識點，并反饋課程學習效果，為再次循環改進提供數據支持。

（三）翻轉課堂教學方案設計

我國經濟社會的快速發展，使得各領域面臨的重大現實問題都需要多學科力量協同解決，多學科交叉匯聚與多技術跨界融合將成為常態，并不斷催生新學科前沿、新科技領域和新創新形態[4]。在新工科背景下，本課程以PBL項目為依托，形成課程體系知識鏈，對交通管理信息系統課堂教學方案進行設計。“交通管理信息系統”面向的是大二學生，學生僅接受了大一通識課程的學習，而對交通運輸專業知識知之甚少。另外，除了計算機基礎和C語言（C語言不是面向對象語言，無法直接用于管理信息系統平臺開發）外，其他計算機類課程如類似于管理信息系統的數據庫均為選修課，無法對管理信息系統起到課程支撐作用。這就形成了“交通管理信息系統”這門課單獨存在的問題。學生由于缺乏相關基礎，學習過程中非常吃力，很難實現該技術能力的達成。因此，本論文以PBL項目為案例，為“交通管理信息系統”課程搭建與其他課程連接的橋梁，形成一系列的前后知識鏈條。

（四）PBL項目導入設計

本PBL項目為武漢航科物流有限公司物流倉儲管理項目，該公司以租賃建筑項目（橋梁、地鐵等）周轉材料為主營業務有別于傳統物流倉儲管理信息系統，航科物流堆場存儲的周轉材料存在種類多樣、數量繁雜、盤點困難、租賃與回收周期不定等問題。針對該項目進行翻轉課堂教學方案設計預習環節、教學環節和復習環節。

1.預習環節。（1）教師上傳物流堆場入庫、盤點、堆存、數據整理、出庫全流程現場業務處理流程視頻;（2）學生學習視頻材料進行課程導學，對要學習的項目有感性認識;（3）要求查閱文獻，掌握周轉材料的類型，了解貝雷片、大型鋼管、盤扣系列、型材系列、鋼支撐系列的差異和特點;（4）參與在線討論，該項目周轉材料的物流管理系統實現的難點，討論角度可從以下幾個方面展開：倉儲管理運作效率的要求差異性、客戶需求差異化的實現要點、回收材料產品質量的監測實現信息化方法、企業內外部管理系統的信息流轉等。

2.教學環節。（1）線上學生學習業務流程圖、數據流程圖、數據字典等系統分析方法視頻;（2）線下與教師一同梳理該項目入庫流程、盤點流程、出庫流程并根據線上學習的業務流程圖和數據流程圖繪制方法，對業務流程圖和數據流程圖的工具進行知識點提問，完成課堂作業——繪制該項目業務流程圖和數據流程圖，并通過隨機抽簽形式進行展示;（3）討論該項目存在問題和信息化實現的要點，學生利用PPT展示的形式闡述改進思路與提出新系統邏輯模型;（4）討論管理信息系統的實現能對周轉材料的管理做到哪些改進，是否實現了數據的實時共享、降低了倉庫業務數據出錯率等問題，是否還有改進空間。

3.復習環節。（1）完成在線習題，復習系統調查方法、業務流程分析、數據流程分析和新邏輯系統提出方法等關鍵知識點;（2）討論基于這節課的系統分析，系統設計環節應如何展開，初步構想數據庫設計中需要哪些數據項及彼此關系;（3）在線學習拓展知識：RFID射頻技術對物流倉儲管理的促進作用與實現方法;（4）上傳本章課程筆記進行學生互評，為形成性評價提供支撐。

四、基于SPOC+PBL的形成性評價方法

課程評價是研究課程價值的過程，也是評估課程計劃及教學方案合理性的有效途徑。形成性評價最早見于1967年Scriven的《評價方法論》，后由Bloom引入教學領域，認為是為教和學提供反饋和糾正的評價[5]，2018年，FAST（Formative assessment for students and teachers）界定形成性評價是學習和教學中計劃性的進行過程，以提高學生對知識的掌握程度為目的，培養學生自主學習能力[6]。

SPOC+PBL教學模式將線上教學與線下教學相融合，將學習過程分成若干相對獨立又相互關聯的階段，與形成性評價的特點切合，在學生自主學習和教師講授式教學階段都能夠有效評估學生學習效果并及時反饋，避免了終結性評價中存在的教學反饋不及時、評價方式相對單一的弊端，提高了學生學習的主觀能動性，增強了學生的融入感。另外，形成性評價改變了側重考核的傳統評估方式，將評估過程貫穿于教學的整個進程中，增加課程教學的延展性，使教師能夠及時調整下個階段的教學方式與知識重點，通過量化評價能更好地反映教學成果。

SPOC+PBL的教學評價采用全過程形成性評價方式，包括線上預習環節評價、線下課堂學習評價和課后復習環節評價三個部分。預習環節包括自主學習完成線上課程與課后問題及準備線下課程問題等;線下課堂環節包括學生預習環節及上節課知識點PPT展示等實踐項目，還包括課堂表現及課堂反思;復習環節包括網絡平臺的課后作業和拓展知識學習，并根據本次課程參與話題討論及問題總結等。教師結合線上線下資源，對課堂的學習效果進行評估，并依據結果進行階段性教學評價，最后根據評價結果對教學內容和方法進行調整。

結語

通過搭建SPOC與PBL融合的網絡教學平臺，將課程教學視頻、微課、紀錄片、習題集等多種資源匯聚在一起，實現完備的線上集學習、教授、評估為一體的教學環節，使學生不受環境與時間的限制，將知識點通過碎片化的教學方式分階段、分場景傳授給學生，充分調動了學生學習的積極性;將從前單一課堂教學延展為課前預習、課堂翻轉和課后復習的“三階段”教學模式，并結合分階段全過程形成性評價方式，及時有效地對教學情況進行反饋，并以此為依據調整教學內容，對提高教學質量和教學水平具有關鍵性的作用。

參考文獻

[1]柳伍生，周和平.新理念、新技術發展融合下的交通運輸類課程體系改造探討[J].高教學刊，2021，7（26）：139-143.

[2]劉艷麗.翻轉課堂：應如何實現有效翻轉[J].中國高等教育，2015（19）：57-59.

[3]陳江華，乜勇，黃曉.網絡環境下PBL的翻轉課堂教學模式研究[J].中國教育信息化，2015（4）：18-21.

[4]吳朝暉.以學科交叉融合服務國家戰略需求[N].人民日報，2020-11-04（12）.

[5]袁德成，潘多濤，于三三，等.教學形成性評價的研究進展[J].沈陽化工大學學報，2019，33（1）：1-7.

[6]王爍，宗序連.形成性評價的理論內涵與實踐反思[J].教學與管理（理論版），2020（15）：1-4.

Research on the Mixed Teaching Mode of? SPOC + PBL? in Colleges and Universities under the Background of New Engineering： Taking the Course of “Traffic Management Information System” as an Example

KE Jiang-cen， WANG Lin， ZHENG Ya-hong

（School of Transportation and Logistics Engineering， Wuhan University of Technology， Wuhan， Hubei 430063， China）

Abstract： Under the background of new engineering， the rapid development of information technology puts forward new requirements for talents in the transportation industry. As the source of talent output， the talent training mode and curriculum teaching methods should be changed correspondingly. Taking the course of Transportation Management Information System as an example， by analyzing the current situation and the main problems existing， the paper introduces SPOC + PBL teaching mode to reform the course， and proposes the three-stage’s teaching mode and the whole process formative evaluation method， in order to have a new course teaching mode and implementation method with new ideas.

Key words： transportation; “emerging engineering education”; SPOC; PBL; teaching mode