基于“雨課堂”的 SPOC 混合式教學(xué)研究與實(shí)踐

周長敏 佘佐明 楊光臨

關(guān)鍵詞：雨課堂；SPOC；混合式教學(xué)；數(shù)據(jù)挖掘課程

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的高速發(fā)展與普及，“互聯(lián)網(wǎng)+”教育受到了社會的廣泛關(guān)注。線上教學(xué)與線下課堂教學(xué)相結(jié)合的混合教學(xué)模式正在逐漸替代傳統(tǒng)課堂教學(xué)。混合式教學(xué)融合了傳統(tǒng)面授教學(xué)與在線教育的優(yōu)勢，既能夠發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)的主導(dǎo)作用，又能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性[1]。SPOC（Small Private Online Course） 是一類小規(guī)模限制性在線課程，教師定期發(fā)布視頻教學(xué)材料，布置作業(yè)和組織網(wǎng)上討論，學(xué)生在學(xué)習(xí)清單的引導(dǎo)下按照時(shí)間點(diǎn)完成視頻觀看、作業(yè)和討論等[2]。“雨課堂”是學(xué)堂在線與清華大學(xué)共同研發(fā)的一款可以嵌入PowerPoint中使用教學(xué)插件[3]。教師使用手機(jī)微信“掃碼”登錄“雨課堂”后，可將整合了習(xí)題、視頻、投票等內(nèi)容的PPT 課件發(fā)送給學(xué)生，幫助教師輕松實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)資料推送。課堂教學(xué)過程中，學(xué)生使用微信掃碼登錄班級后可通過發(fā)彈幕、實(shí)時(shí)投票等方式實(shí)現(xiàn)與教師的互動，課后教師可以使用雨課堂制作用于知識復(fù)習(xí)鞏固的試卷和練習(xí)題發(fā)送給學(xué)生。雨課堂將學(xué)生課前、課中、課后學(xué)習(xí)緊密聯(lián)系在一起，并且能夠根據(jù)學(xué)生的資料閱讀及習(xí)題完成情況生成可視化圖表，幫助老師及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)、學(xué)習(xí)進(jìn)度和知識掌握程度。雨課堂簡單易用，方便快捷，借助雨課學(xué)開展SPOC混合式教學(xué)是提高教學(xué)效率的一種有效方式。

1 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)作為數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的主干課程，是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力的重要課程之一。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)課程的內(nèi)容涉及數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識，教學(xué)內(nèi)容中包含大量的算法理論和公式推導(dǎo)，是一門難度系數(shù)較高的綜合性課程。通過教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式主要存在以下問題。

1.1 學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，課堂參與度不高

在理論教學(xué)方面，由于課時(shí)有限，教師為了趕進(jìn)度會采用以教師為中心“滿堂灌”的教學(xué)方式，課堂上學(xué)生按照教師的教學(xué)計(jì)劃推進(jìn)學(xué)習(xí)進(jìn)度，學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，課堂參與度不高。課程涉及較多的數(shù)學(xué)知識，對于數(shù)學(xué)知識基礎(chǔ)薄弱的應(yīng)用型本科生而言，在短時(shí)間內(nèi)難以透徹理解理論知識，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)過程中容易產(chǎn)生畏難情緒，失去學(xué)習(xí)興趣，課堂教學(xué)變成了教師一個(gè)人的“獨(dú)角戲”。

1.2 重知識傳授輕能力培養(yǎng)

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師較關(guān)注的是如何在課堂教學(xué)中將知識點(diǎn)傳授給學(xué)生，并且課程教學(xué)環(huán)節(jié)總是以套路化的固定框架呈現(xiàn)。在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)，學(xué)生在教師事先設(shè)定好的框架下，只能跟著教師的思維走，缺乏探究性思考和批判性思維訓(xùn)練。長此以往，讓學(xué)生產(chǎn)生思維惰性，當(dāng)學(xué)生面對復(fù)雜問題時(shí)就會手足無措，無法完成知識的遷移與應(yīng)用，阻礙了學(xué)生分析問題與解決問題的能力培養(yǎng)。

1.3 教學(xué)反饋不及時(shí)不精準(zhǔn)

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師主要通過課堂提問、課后作業(yè)完成情況等方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及知識掌握情況。此方式具有滯后性，并且不能精準(zhǔn)地定位學(xué)生出現(xiàn)的問題，導(dǎo)致教師的教學(xué)策略調(diào)整也存在滯后性，使得教學(xué)效果大打折扣。

為滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高教學(xué)質(zhì)量，必須改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式。

2 基于“雨課堂”的 SPOC 混合式教學(xué)的流程

如圖1所示，基于“雨課堂”的SPOC混合式教學(xué)的具體流程分為前期準(zhǔn)備、教學(xué)實(shí)施、效果評價(jià)三個(gè)主要階段。

2.1 前期準(zhǔn)備

教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生的學(xué)情，確定線上和線下的學(xué)習(xí)內(nèi)容，收集、制作和整合學(xué)習(xí)資源，設(shè)計(jì)線下課堂教學(xué)的方案，制定線上及線下的教學(xué)評價(jià)方式。

學(xué)生熟悉雨課堂的使用，了解各階段的教學(xué)評價(jià)方式。

2.2 教學(xué)實(shí)施

1） 課前學(xué)習(xí)。教師制定學(xué)習(xí)任務(wù)單，發(fā)布預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)資源到雨課堂，督促學(xué)生預(yù)習(xí)并查看預(yù)習(xí)的反饋情況。將教學(xué)內(nèi)容與預(yù)習(xí)反饋相結(jié)合，確定課堂教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)案例，將重點(diǎn)和難點(diǎn)以問題討論的方式融入案例中，為課堂教學(xué)做好充分準(zhǔn)備。

學(xué)生以教師的學(xué)習(xí)任務(wù)單為引導(dǎo)，結(jié)合自身的學(xué)習(xí)習(xí)慣和基礎(chǔ)，完成預(yù)習(xí)任務(wù)，如有不懂可以在雨課堂中直接反饋。

2） 課中教學(xué)。教師組織學(xué)生登錄雨課堂，將學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況統(tǒng)計(jì)圖表呈現(xiàn)給學(xué)生，達(dá)到監(jiān)督的目的。介紹本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，就學(xué)生在預(yù)習(xí)階段反饋的問題進(jìn)行講解，組織學(xué)生進(jìn)行問題討論和分析，在學(xué)生討論結(jié)果的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納總結(jié)，把知識構(gòu)建的主動權(quán)交給學(xué)生。學(xué)生在教師引導(dǎo)下通過投票、答題等方式參與問題的討論與分析，通過答題、發(fā)彈幕等方式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的歸納總結(jié)，對自己疑惑的內(nèi)容按下“不懂”按鈕。整個(gè)課堂環(huán)節(jié)，每個(gè)學(xué)生都能通過投票、答題等活動全面參與到課堂當(dāng)中。

3） 課后鞏固。教師布置課后作業(yè)及實(shí)驗(yàn)任務(wù)，向?qū)W生推送知識延伸的文獻(xiàn)資料。對“不懂”的學(xué)生進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)，收集課堂教學(xué)中的各種數(shù)據(jù)，充分掌握課堂教學(xué)的情況，為教學(xué)評價(jià)提供參考。學(xué)生完成課后作業(yè)和實(shí)驗(yàn)任務(wù)，閱讀文獻(xiàn)資料，在完成作業(yè)的同時(shí)仍然可以按下“不懂”按鈕，向教師尋求幫助。

2.3 教學(xué)效果評價(jià)

采取問卷調(diào)查、階段自測、綜合作業(yè)、考試等多種形式的評價(jià)方式對教學(xué)實(shí)施的效果進(jìn)行評價(jià)。問卷調(diào)查內(nèi)容主要包括混合式教學(xué)方式是否提高學(xué)習(xí)興趣和聽課效率；學(xué)生學(xué)習(xí)能力、分析問題、解決問題的能力是否有所提高等主觀評價(jià)。理論課的評價(jià)方式包括階段性的章節(jié)測試、過程性的作業(yè)、課堂參與表現(xiàn)和終結(jié)性的期末考試等。實(shí)驗(yàn)課的評價(jià)依據(jù)包括實(shí)驗(yàn)課表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)完成情況、綜合實(shí)驗(yàn)作業(yè)等。

3 基于“雨課堂”的 SPOC 混合式教學(xué)的實(shí)施——以K-Means 聚類算法為例

3.1 K-Means 聚類的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容

聚類是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)教學(xué)內(nèi)容中重要的一個(gè)知識單元，聚類算法可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中隱藏的模式和異常值，幫助用戶進(jìn)一步對數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析和挖掘。如表1所示，按照認(rèn)知層次將K-Means聚類知識單元的教學(xué)目標(biāo)分為低階、中階、高階層次的目標(biāo)，并選取對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。

3.2 K-Means 聚類混合式教學(xué)的實(shí)施

確定教學(xué)目標(biāo)及對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容后，按課前、課中、課后三個(gè)階段實(shí)施混合式教學(xué)。

1） 課前教學(xué)活動。教師將學(xué)習(xí)任務(wù)單、聚類應(yīng)用實(shí)例材料、K-Means聚類原理實(shí)例講解視頻、預(yù)習(xí)練習(xí)題整合到一個(gè)預(yù)習(xí)PPT中，然后將預(yù)習(xí)PPT發(fā)布到雨課堂。學(xué)生根據(jù)任務(wù)單閱讀預(yù)習(xí)PPT，觀看KMeans聚類原理實(shí)例講解視頻，完成相應(yīng)練習(xí)題，不懂的直接按“不懂”按鈕進(jìn)行反饋。課前的評價(jià)方式為學(xué)生查看預(yù)習(xí)課件的情況，練習(xí)題完成情況及分?jǐn)?shù)。

2） 課中教學(xué)活動。教師通過一個(gè)生活實(shí)例：宿舍內(nèi)同學(xué)之間的小團(tuán)體的形成過程，引入聚類的概念。在雨課堂中發(fā)布第一個(gè)討論議題：分類與聚類的區(qū)別，聚類的應(yīng)用場合，展示分析討論結(jié)果。教師簡要回顧K-Means聚類算法流程，反饋預(yù)習(xí)練習(xí)題完成情況，講解“不懂”頁。發(fā)布第二個(gè)討論議題：如何獲得最佳K值。教師根據(jù)學(xué)生討論結(jié)果，詳細(xì)講解K值的確定方法——手肘法。教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)任務(wù)介紹Py?thon實(shí)現(xiàn)K-Means聚類的方法。教師將K-Means聚類方法的知識小結(jié)以課堂練習(xí)的方式發(fā)布給學(xué)生，讓學(xué)生通過練習(xí)進(jìn)行小結(jié)。教師引入根據(jù)購物中心客戶會員卡的數(shù)據(jù)，使用K-Means聚類方法對客戶群體進(jìn)行細(xì)分的應(yīng)用案例，并發(fā)布第三個(gè)討論議題：使用K-Means聚類對客戶群體細(xì)分的基本步驟是有哪些？教師總結(jié)和修正學(xué)生的討論結(jié)果，布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

學(xué)生在課堂教學(xué)中的任務(wù)是登錄雨課堂，使用投票、主觀題作答等功能參與討論，與老師共同完成重難點(diǎn)的解析，完成課堂練習(xí)，對不懂的內(nèi)容按“不懂”按鈕進(jìn)行反饋，課堂的參與度得到極大的提高。借助雨課堂，讓學(xué)生的討論結(jié)果以更直觀的形式展示出來，吸引學(xué)生能夠積極主動地思考問題，對學(xué)生的思維訓(xùn)練起到了很大促進(jìn)作用。課中活動的評價(jià)方式主要包括學(xué)生參與討論的表現(xiàn)、課堂練習(xí)的完成情況。

3） 課后教學(xué)活動。教師在雨課堂上發(fā)布課后鞏固練習(xí)題、實(shí)驗(yàn)任務(wù)及要求、參考文獻(xiàn)，學(xué)生在雨課堂中完成鞏固練習(xí)，并查看實(shí)驗(yàn)任務(wù)和參考文獻(xiàn)。課后活動的評價(jià)方式為課后練習(xí)完成情況。

4） 實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動。教師在雨課堂中發(fā)布實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前了解實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)資料。實(shí)驗(yàn)課上完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，教師進(jìn)行現(xiàn)場答疑和指導(dǎo)。教師在實(shí)驗(yàn)完成后發(fā)布實(shí)驗(yàn)應(yīng)用練習(xí)題到雨課堂，學(xué)生通過完成實(shí)驗(yàn)應(yīng)用練習(xí)題鞏固所學(xué)知識。通過“課前—課中—課后—實(shí)驗(yàn)”這種貫穿式教學(xué)活動的開展，加強(qiáng)了學(xué)習(xí)過程的迭代反復(fù)和螺旋上升，逐步完成理論知識的內(nèi)化、整合和實(shí)踐應(yīng)用[4]。

4 教學(xué)效果評價(jià)

以上教學(xué)模式在2020級數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)進(jìn)行了實(shí)踐，對授課班級的50名同學(xué)進(jìn)行了問卷調(diào)查，回收問卷49份。調(diào)查結(jié)果顯示，72%的同學(xué)認(rèn)為使用基于雨課堂的混合教學(xué)模式能夠提高聽課效率，58%的同學(xué)認(rèn)為該教學(xué)模式提高了自己的自主學(xué)習(xí)能力。

從理論課成績的評價(jià)上看，理論課的成績?yōu)榘俜种疲渲姓n堂表現(xiàn)成績占15%，課程作業(yè)成績占15%，階段測試占10%，期末終結(jié)性考試占60%。開展混合式教學(xué)的2020級學(xué)生的理論課過程性考核（課堂表現(xiàn)、作業(yè)、階段測試）平均成績?yōu)?1分，比2019級學(xué)生提高了3.2 分；期末終結(jié)性考試平均成績?yōu)?8.4，比2019級學(xué)生提高了2.7分。

從實(shí)驗(yàn)課成績的評價(jià)上看，2020級實(shí)驗(yàn)過程考核（包含實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)40%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告20%） 平均成績?yōu)?2.4 分，比2019級提高了4.3分；綜合分析實(shí)驗(yàn)平均成績（40%） 為82.12分，比2019級提高了6.92分。綜合分析實(shí)驗(yàn)平均成績的提高較明顯，說明混合式教學(xué)對學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力的提升有較明顯的成效。

5 結(jié)論與反思

5.1 教學(xué)模式的優(yōu)勢

基于雨課堂的 SPOC 混合教學(xué)強(qiáng)調(diào)課前預(yù)習(xí)，通過雨課堂推送課前學(xué)習(xí)任務(wù)單和包含了短視頻講解的學(xué)習(xí)PPT，讓學(xué)生在任務(wù)單的引導(dǎo)下按自己的節(jié)奏開展預(yù)習(xí)，可使學(xué)生對即將學(xué)習(xí)的新知識有直觀的認(rèn)識，比學(xué)生自己閱讀教材更加高效、生動，使得課前預(yù)習(xí)不再形式化，能夠有效地促進(jìn)課堂教學(xué)質(zhì)量的提高。在課堂教學(xué)過程中，學(xué)生討論和回答問題都在雨課堂平臺上進(jìn)行，每個(gè)同學(xué)都參與討論，教師可以實(shí)時(shí)看到學(xué)生的討論結(jié)果，相比傳統(tǒng)課堂中的討論只有部分同學(xué)發(fā)言的情況，該模式極大提高了學(xué)生的參與度和積極性，讓學(xué)生更主動積極地思考問題，學(xué)生分析問題能力得到增強(qiáng)。雨課堂彈幕、投票等功能的使用增強(qiáng)了課堂的互動性，將原來教師唱獨(dú)角戲的課堂轉(zhuǎn)變?yōu)檩p松活潑的師生互動課堂。在雨課堂中完成課后習(xí)題讓學(xué)生的知識得到及時(shí)鞏固，學(xué)生遇到不懂的問題可以直接反饋，教師可以快速得到學(xué)生作業(yè)完成情況的反饋數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，提高了教師和學(xué)生雙方的溝通效率，提升了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

5.2 存在的問題

線上學(xué)習(xí)效果難以保證。部分學(xué)生認(rèn)為教師會在課堂中講授知識點(diǎn)，對線上的預(yù)習(xí)資料只是敷衍瀏覽，沒有認(rèn)真預(yù)習(xí)，個(gè)別學(xué)生甚至不參與課前預(yù)習(xí)，導(dǎo)致部分學(xué)生課堂上跟不上節(jié)奏而掉隊(duì)。

教學(xué)資源設(shè)計(jì)有待提高。教學(xué)資源質(zhì)量很大程度上影響混合學(xué)習(xí)效果。精致的學(xué)習(xí)資源可以吸引學(xué)生注意力，提高學(xué)習(xí)興趣和效率，提升學(xué)習(xí)體驗(yàn)效果[5]。在實(shí)際教學(xué)過程中，教師設(shè)計(jì)的教學(xué)資源往往總是局限于視頻、語音、PPT三種形式，表現(xiàn)形式略顯乏味，學(xué)生新鮮感過去后對學(xué)生的吸引力就會驟減，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果下降。

實(shí)踐證明，基于雨課堂的 SPOC 混合教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)了課前、課中、課后，線上線下學(xué)習(xí)的融合，能夠較好地解決課堂時(shí)間有限的問題，提高了學(xué)生的課堂參與度，在一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，受到學(xué)生的支持和好評。在今后的教學(xué)工作中，要進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程監(jiān)督，在確保教學(xué)資源質(zhì)量的前提下有針對性提高資源吸引力，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的引導(dǎo)作用，通過多種評價(jià)方式促進(jìn)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)。