基于SPOC的遞進式“自頂向下”混合式教學實踐——以《電路分析基礎》為例

袁浩浩，周堅和，蔣聯源，薛春華，劉景賢

（廣西科技大學計算機科學與通信工程學院，廣西柳州 545006）

近年來隨著互聯網與教育的不斷融合與滲透，基于互聯網平臺的雨課堂、混合式課堂等教學形式應運而生，大學校園里的教學形態也發生了明顯的改變，互聯網上的MOOC、公開課等資源為教學改革提供諸多便利的同時也引發了大家對教學效果與教學質量的深度思考。自2019年教育部提出“雙萬計劃”以來各高校積極響應，其中打造“金課”即為“雙萬計劃”下的一流課程[1，2]，然而MOOC等線上精品資源的應用要靠線上線下相結合來實現。雖然優質的慕課資源為日常教學提供了諸多便捷，但是由于不同高校與不同專業的培養目標不盡相同，生源水平也不盡相同。因此完全照搬互聯網慕課進行教學是不科學的，SPOC的出現不僅促進了MOOC資源的可持續發展，也為高校教學改革提供了一種新的思路。典型的SPOC教學模式分為三個階段：課前認知、課內強化和課后拓展，在認知過程中，學生登錄在線學習平臺，根據老師的要求或學習列表觀看教學視頻。他們獨立學習，根據材料內容完成課后測試。在課堂上，學生與老師就他們的學習問題進行交流和互動、小組討論或展示學習成果來吸收所學知識。在課后的拓展過程中，學生通過課后學習或實踐進一步探索知識，將所學知識運用到實際應用中，糾正對核心知識的理解，實現知識的升華，這種模式更加體現“以學生為主體，以教師為主導”的教學理念。

《電路分析基礎》是我校通信工程、物聯網工程專業的一門核心課程，教學內容涉及理論學習和技能訓練兩部分，過去的教學采用課內講授、課外實踐相結合的教學模式，實施過程中存在知識內化不到位、學生參與度不高、知識綜合運用能力整體偏低的問題。為此，我們基于SPOC混合式教學模式引入成果導向理念，開展了遞進式的“自頂向下”混合式教學實踐。

一、課程面臨的問題

目前《電路分析基礎》主要面臨如下問題：第一，課堂學時不足、知識內化不到位，近年來通識課比重加大、總學分壓縮，課程體系結構發生明顯變化，《電路分析基礎》兩年內從原來的64學時壓縮至48學時；第二，課程教學目標與面向產業需求的應用型人才培養目標嚴重脫節；第三，課程之間缺乏銜接無法培養復雜問題的解決能力，更無法形成持續的過程化育人狀態。

二、遞進式“自頂向下”課程建設

（一）課程專業地位

《電路分析基礎》是電子信息類專業的一門重要的專業基礎課，是研究電路網絡分析和電路網絡綜合與設計的基礎工程學科，是電類各專業共同的理論基礎。

本課程在課程體系中的地位如圖1所示，它與《模擬電子線路》《數字電子線路》共同構成電子基礎課程群，為后續課程奠定電路分析與設計基礎的同時會在培養學生創新能力、學習能力、團隊協作能力等方面發揮不可或缺的作用。

圖1 課程體系

（二）SPOC混合式教學理念與設計

遵循遞進式學習規律，以適應產業需求和畢業能力達成目標構建課程體系。課程教學設計按照達成課程目標的成果導向自頂向下設計教學流程，《電路分析基礎》課程設計正是基于OBE成果導向理念，確定了如表1所示的課程目標。該目標的確定從課程專業地位入手，在完成課程教學目標的基礎上做好課程群先后內容銜接，幫助學生構建完整的知識體系進而培養學生綜合運用所學知識解決復雜問題的能力。

表1 課程目標與畢業要求的對應關系

本課程以電路分析為主，探討電路的基本定理和定律，并討論各種計算方法。課程主要包括：電路的基本概念、電阻電路分析、動態電路時域分析、正弦穩態電路分析、互感與理想變壓器、電路頻率響應和二端口網絡。其中，電阻電路分析、動態電路時域分析將是學習本課程的重點和難點。課程核心知識脈絡如圖2所示，學生可以發現基爾霍夫定律和歐姆定律是電路分析的兩個理論基石。無論是直流電路、動態電路還是正弦穩態電路，只要符合集總特性都滿足基爾霍夫定律的應用條件，而歐姆定律既可以分析線性電路也可以引入積分或者微分工具來分析非線性電路。在課程之初向學生介紹課程體系會讓他有個整體了解，隨著課程的深入就會經歷一個自頂向下的理解過程；當課程結束后再去思考課程體系，學生就會根據所學模塊重新構建自己的知識體系，這樣以學生為中心的重構會幫助其進行有效的知識內化。

圖2 課程核心知識脈絡

（三）教學方法

SPOC混合式教學抓住課前“吸收”、課中“內化”、課后“拓展”這三個關鍵的學習環節，學生課前線上學習、討論完成任務；課中深入思考、小組討論、完成課堂任務；課后探索實踐、討論分享。教師課前指導并監督學習；課中通過考核進一步知識串聯、思路啟迪、點評學習成果；課后總結反思強化學習成果，啟發學生理論聯系實際積極參與實踐，流程如圖3所示。本教學方法的具體操作借助于校園網的在線教育綜合平臺，教師可以發布視頻、組織討論、批閱作業等。學生可以觀看視頻、參與討論、提交作業，該平臺集上述功能為一體，如果無法使用該平臺也可借助類似中國大學MOOC+雨課堂的混合平臺實施教學。線上學習所采用的教學視頻由教學團隊根據培養目標和課程內容自行錄制，教學過程中需要根據實際情況增加相應視頻或模塊。

圖3 混合式教學流程

以基爾霍夫定律為例介紹教學方法，本著循序漸進的學習規律和“兩性一度”的課程指導思想，我們確立了本節課的課程目標，包括兩個層次基本目標和高階目標?；灸繕耸牵旱谝唬斫馐芸卦吹幕靖拍睿軌蛟陔娐分袦蚀_識別四種受控源的類型；第二，理解基爾霍夫定律的基本概念，能夠運用基爾霍夫定律分析電路問題。高階目標是：第一，能夠綜合運用KCL、KVL列寫方程，分析計算包括受控源的電路問題；第二，能夠借助仿真軟件分析和驗證電路問題，能夠根據電路分析結果得出結論指導實際電路設計。

教學過程中課前教師發布學習指南或學習任務單，學生通過線上觀看視頻、小組討論的方式學習。課中通過問題導入來把脈學情，通過保底培養來夯實基礎，實現遞進式知識傳遞。具體做法是通過課堂提問了解學情，根據學情對KCL中的電荷守恒、KVL中的能量守恒以及線性關系這樣的知識點進行串聯講解，通過雨課堂測試進一步了解基礎掌握情況；通過提升能力與深入探索和總結反思與任務分發的方式實現遞進式能力培養，具體做法是通過課堂練習由易到難漸進式引導學生綜合運用所學知識分析并計算電路參數，對于較難問題進行小組內討論并分享討論結果。鼓勵學生借助專業軟件輔助驗證分析計算結果，培養學生的自學樂趣與積極性。課后總結反思強化學習成果，啟發學生理論聯系實際積極參與實踐來實現遞進式能力培養，具體做法是借助課程群實訓提升綜合能力，培養學生綜合運用所學知識解決復雜問題的能力，同時課程群教學團隊本著相同的理念和各有特色的研究方向形成持續育人的遞進式過程化人才培養特點，實訓過程中適度引入對口學科競賽題目和企業實際需求以期達到“以賽促學”、校企合作協同育人的遞進式能力培養狀態。

（四）課程考核與評價

混合式教學使傳統的知識吸收與知識內化通過線上、線下來完成，因此對于學生的考核也需要與學習過程相適應。本課程的混合式教學評價包括兩個部分：線上評價和線下評價。線上評價：主要包括視頻觀看時間、參與討論積極性與發帖質量、課程作業等。由于線上評價受到學生自覺性、網絡局限性等因素影響，因此還需要與線下評價相結合達到科學的評價效果。線下評價：包括課堂參與積極性、雨課堂階段性測試等。通過課堂參與方面的考核鼓勵學生組間打分、團隊協作以主動思維實現知識內化；定期的雨課堂測試作為階段性教學成果的直接反應，幫助師生進一步優化教與學的方式，做到持續改進。成績評定方式為：綜合成績=線上作業與測試30%+課堂參與度與實驗20%+期末考試成績50%。

三、課程改革成效

目前，《電路分析基礎》基于SPOC的遞進式“自頂向下”混合式教學方案已在我校計算機科學與技術、軟件工程、通信工程、物聯網工程4個專業的應用。開展了3輪次的線上線下混合式教學，取得了一些優秀成果，學生綜合運用知識的能力和主動性穩步提升，從近兩年的大學生“互聯網+”創新創業大賽可以看出大一學生參與申報的比例比以往有顯著提升。

隨著改革的深入，近年來我們的考核方式逐步趨于過程化、綜合性，可以看出在考核難度增大的情況下綜合成績穩中提升。

表2 近兩年綜合成績

四、存在問題和對策

課程改革中面臨的主要問題有：第一，線上學習受學生自覺性、網絡局限性的影響較大，容易出現教而不學、學而不思以及盲目隨從，為獲得較高線上評價低水平“灌水”的不良后果。第二，混合式教學師資投入大，維持穩定教學團隊存在困難，尤其是在混合式教學課程建設的前期教師投入工作量很大，有些教師受科研壓力、績效考核壓力的影響難以堅持。針對上述問題，我們經過探索和實踐提出以下對策：第一，完善課程輔導制度，適度引入助教協助任課教師完成學生日常管理與監督、線上答疑、作業批改、學情信息匯總分析與反饋等工作，為混合式教學提供人力保障。第二，加強混合式教學的研討為師生參與和改進混合式教學的方法創造環境，在教學團隊中積極分享混合式教學的方法和成功經驗，形成積極開展混合式教學的良好氛圍。通過教學研討讓大家認識到，從長遠計混合式教學并不比純粹的線下教學耗時耗力，反而在教學過程中能更好地監控教學質量、激發課堂活力，對提高教學效果的提升，使學生綜合素質能夠起到明顯的推動作用。第三，為混合式教學爭取制度保障，一方面建議學校出臺與混合式教學投入相匹配的教學工作量、考核制度調動教師積極性；另一方面建議學校深化學分制改革頒布相關文件，為線上學習與考核的學分認定提供制度支持。