基于SPOC的量子力學(xué)混合式教學(xué)模式改革與實(shí)踐

劉蓉　侯宏錄　董威　劉王云　惠迎雪

【摘 要】伴隨著在線開放課程和學(xué)習(xí)平臺(tái)在世界范圍迅速興起，基于SPOC的面向小規(guī)模特定學(xué)習(xí)人群的混合式教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生，是真正體現(xiàn)“以學(xué)生為核心”教育理念的有力手段。本文結(jié)合我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，以及量子力學(xué)課程特點(diǎn)，探索了從“傳統(tǒng)教學(xué)”向“基于SPOC的混合式教學(xué)”轉(zhuǎn)變的教學(xué)模式改革方案，研究了以學(xué)生為核心、基于SPOC的量子力學(xué)課程混合式教學(xué)方法，為進(jìn)一步改善課堂教學(xué)效果和質(zhì)量提供重要保障。

【關(guān)鍵詞】SPOC；量子力學(xué)；電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)： O413.1-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2457（2018）03-0052-002

Reform and Practice of Quantum Mechanics Hybrid Teaching Mode Based on SPOC

LIU Rong HOU Hong-lu DONG Wei LIU Wang-yun HUI Ying-xue

（College of Optoelectronic Engineering， Xian University of Technology， Xian 710021， China）

【Abstract】With the rapid worldwide rise of open online courses and learning platforms， a hybrid teaching model based on SPOC for small-scale specific learning groups has emerged as a powerful means of truly embodying the concept of “student-centered” education. Based on the training goal of electronic science and technology in our university and the characteristics of quantum mechanics course， this paper explores the reform of teaching mode from “traditional teaching” to “SPOC-based hybrid teaching”， studies the reform of teaching mode based on students， SPOC quantum mechanics course hybrid teaching methods， to further improve the effectiveness and quality of classroom teaching to provide an important guarantee.

【Key words】SPOC； Quantum Mechanics； Electronic Science and Technology； Teaching Mode

1 SPOC的產(chǎn)生

追溯國(guó)內(nèi)外在線課程的發(fā)展，從1989年美國(guó)鳳凰城大學(xué)最先推行在線學(xué)位計(jì)劃，成為美國(guó)第一批被認(rèn)可的提供網(wǎng)絡(luò)學(xué)位教育的學(xué)校開始，直至2001年美國(guó)麻省理工學(xué)院OCW（Open Course Ware）項(xiàng)目啟動(dòng)，再到2008年MOOC（Massive Open Online Course）概念首次提出[1]，并在全球范圍內(nèi)以迅猛之勢(shì)推廣應(yīng)用，稱為現(xiàn)代教育改革的新興產(chǎn)物。為了順應(yīng)新世紀(jì)的兩大發(fā)展趨勢(shì)，即全球化和信息化，中國(guó)高等教育也迎來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。2011年教育部出臺(tái)了《教育部關(guān)于國(guó)家精品開放課程建設(shè)的實(shí)施意見》（教高[2011]8號(hào)）、《精品資源共享課建設(shè)工作實(shí)施辦法》（教高廳[2012]2號(hào)）文件，全面啟動(dòng)精品視頻公開課和精品資源共享課建設(shè)。2014年“中國(guó)大學(xué)MOOC”平臺(tái)全面運(yùn)營(yíng)。國(guó)內(nèi)在線開放課程平臺(tái)日趨成熟，有效支持在線開放課程的建設(shè)與運(yùn)行。大規(guī)模在線開放課程等新型在線開放課程和學(xué)習(xí)平臺(tái)在世界范圍迅速興起，不僅拓展了教學(xué)時(shí)空，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享，為學(xué)習(xí)者提供終身學(xué)習(xí)條件，而且增強(qiáng)了教學(xué)吸引力，激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性和自主性。然而，MOOC缺乏教師的深度參與，脫離實(shí)體學(xué)校的小班教學(xué)，難以完全取代傳統(tǒng)的課堂教學(xué)。與此同時(shí)，一種將MOOC資源服務(wù)于校園內(nèi)學(xué)習(xí)者的在線教育形式——SPOC（Small Private Online Course）應(yīng)運(yùn)而生。SPOC是一種將MOOC資源用于小規(guī)模、特定學(xué)習(xí)者的教學(xué)解決方案，賦予學(xué)生更完整、有針對(duì)性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。采用混合式教學(xué)模式，既發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又能體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性，真正體現(xiàn)“以學(xué)生為核心”的教育理念[2]。

致力于建設(shè)面向工科專業(yè)學(xué)生的量子力學(xué)在線開放課程，結(jié)合我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，以及量子力學(xué)課程特點(diǎn)，立足于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神及創(chuàng)新能力，以“微課程”為載體，實(shí)現(xiàn)從“傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式”向“SPOC教學(xué)模式”轉(zhuǎn)變，研究和構(gòu)建以學(xué)生為核心的基于SPOC的量子力學(xué)課程教學(xué)模式，采取線上視頻教學(xué)和線下課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合的混合式教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)改善課堂教學(xué)效果及質(zhì)量的目標(biāo)。

2 SPOC教學(xué)模式設(shè)計(jì)

SPOC是線上和線下相結(jié)合，采用校內(nèi)教師的在線資源與校外相關(guān)MOOC資源相結(jié)合，通過線上教學(xué)視頻、教學(xué)課間、在線作業(yè)、測(cè)驗(yàn)等教學(xué)資源，讓學(xué)生先自行在線學(xué)習(xí)，然后在課堂上進(jìn)行面對(duì)面的討論、答疑、實(shí)驗(yàn)等，最后進(jìn)行線下期末考試環(huán)節(jié)，至此，整個(gè)課程完成。SPOC的核心是教學(xué)流程變革所帶來的知識(shí)傳授的提前和知識(shí)內(nèi)化的優(yōu)化[3]。SPOC的教學(xué)模式全過程一般由三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成：?jiǎn)栴}導(dǎo)入環(huán)節(jié)、線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和互動(dòng)跟蹤環(huán)節(jié)。具體細(xì)化過程還包括：微視頻制作與上傳、設(shè)置任務(wù)單、提供資料庫、組織線上視頻學(xué)習(xí)、開展在線討論、線下互動(dòng)教學(xué)、跟蹤監(jiān)測(cè)等流程，SPOC教學(xué)模式設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

在具體實(shí)踐中，結(jié)合量子力學(xué)的課程特點(diǎn)，做到以下幾方面：

（1）基于SPOC的量子力學(xué)課程建設(shè)采用以知識(shí)點(diǎn)碎片化視頻（10分鐘左右）與交互式練習(xí)為基本教學(xué)方式的知識(shí)點(diǎn)組織模式和學(xué)習(xí)模式，采取線上視頻教學(xué)和線下課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合的混合式教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的“翻轉(zhuǎn)”。

（2）基于SPOC的量子力學(xué)課程建設(shè)預(yù)期形成6-8小時(shí)的在線視頻課程，分為10周進(jìn)行授課，每周授課時(shí)數(shù)為4節(jié)，每節(jié)10分鐘左右（即為一個(gè)視頻課程單元）。此外，還包含6-8小時(shí)的線下教師面授課程，分3-4周進(jìn)行授課，每周授課時(shí)數(shù)為2節(jié)，每節(jié)50分鐘.在線視頻兼顧“快、高效、有趣”的特點(diǎn)。

（3）構(gòu)建以知識(shí)點(diǎn)為單元的視頻課程模塊單元。結(jié)合量子力學(xué)的課程與內(nèi)容特點(diǎn)，分解知識(shí)單元，構(gòu)建以知識(shí)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)的知識(shí)架構(gòu)。通過課程知識(shí)點(diǎn)的拆解、遴選和重組形成涵蓋課程基本知識(shí)點(diǎn)、基本概念、基本原理、前沿專題和熱點(diǎn)問題的課程體系課程內(nèi)容。

（4）配備教學(xué)大綱、教案或演示文稿、重點(diǎn)難點(diǎn)、作業(yè)、試題庫、參考資料、資源庫等完整的課程支撐資源庫。

（5）基于學(xué)情分析，預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)、設(shè)置單元作業(yè)、在線討論、在線考試等線上教學(xué)任務(wù)和線下教室討論、交流、答疑等教學(xué)活動(dòng)，以幫助學(xué)習(xí)者有效進(jìn)行學(xué)習(xí)并實(shí)現(xiàn)課程制定的目標(biāo)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)每周會(huì)引領(lǐng)4個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，漸進(jìn)式的推進(jìn)，配以豐富的案例與實(shí)操貼士，大家可以選擇適合的時(shí)間來學(xué)習(xí)、交流與練習(xí)。

（6）考核方式：視頻學(xué)習(xí)完成度+課內(nèi)表現(xiàn)+期末考試成績(jī)。

3 SPOC教學(xué)實(shí)踐

SPOC采用線上視頻教學(xué)和線下課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合的混合式教學(xué)方法，以學(xué)生為核心，將學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的有意義的問題情境中，通過視頻觀看和互動(dòng)討論，激勵(lì)學(xué)生積極探索隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的建構(gòu)和轉(zhuǎn)化，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容展開討論、反思，教師則以提問的方式推進(jìn)這一過程，最終使學(xué)生在一個(gè)螺旋式上升的良性循環(huán)過程中理解知識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的不斷延續(xù)，以促進(jìn)學(xué)生解決問題、自主學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，以及創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的提高，實(shí)現(xiàn)改善課堂教學(xué)效果及質(zhì)量的目標(biāo)。

與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，基于SPOC的混合式教學(xué)模式中，教師與學(xué)生的角色和任務(wù)發(fā)生巨大改變。教師從傳統(tǒng)課堂中的知識(shí)傳授者變成了學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和指導(dǎo)者，這意味著教師不再是知識(shí)交互和應(yīng)用的中心，而是學(xué)生應(yīng)用知識(shí)到真實(shí)情景的推動(dòng)者。

教師的主要任務(wù)是：

（1）創(chuàng)設(shè)問題情境、呈現(xiàn)問題。提出問題是SPOC的起點(diǎn)和焦點(diǎn)。布朗、科林斯等學(xué)者認(rèn)為，認(rèn)知是以情境為基礎(chǔ)的，發(fā)生在認(rèn)知過程中的活動(dòng)是學(xué)習(xí)的組成部分之一，通過創(chuàng)設(shè)問題情境可吸引學(xué)習(xí)者。問題的產(chǎn)生可以是學(xué)生自己在生活中發(fā)現(xiàn)的有意義、需要解決的實(shí)際問題，也可以是在教師的幫助指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)的問題，還可以是教師根據(jù)實(shí)際生活問題、學(xué)生認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)內(nèi)容等相關(guān)方面提出的問題。

（2）提供豐富的教學(xué)資源。教學(xué)資源是實(shí)施SPOC的根本保障。教師可以利用網(wǎng)絡(luò)課程為學(xué)生解決問題提供多種媒體形式和豐富的教學(xué)資源。

（3）對(duì)學(xué)習(xí)成果提出要求，給學(xué)生提供一個(gè)明確的目標(biāo)和必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）部分教學(xué)內(nèi)容、難點(diǎn)問題講授。

（5）答疑，論壇主持，實(shí)驗(yàn)，考試組織等。

學(xué)生的主要任務(wù)是：

（1）通過觀看視頻（任意時(shí)間）自主學(xué)習(xí)；

（2）在線完成作業(yè)和測(cè)試；

（3）線上論壇討論并相互回答問題；

（4）參與課堂討論和組間辯論。

例如，在講到微觀粒子的波函數(shù)時(shí)，有學(xué)生認(rèn)為波函數(shù)是經(jīng)典物理學(xué)的波，也有學(xué)生認(rèn)為波函數(shù)由全部粒子組成。這些問題的討論激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，可以通過線上視頻學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)資源共享，再組織在線討論，最后線下教學(xué)互動(dòng)和老師疑難解答，對(duì)各小組討論和辯論的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)述和指正，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)一些不易理解的量子概念和原理的深入理解[4-6]。

4 SPOC教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題

（1）明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容。通常任課教師以整門課程為一個(gè)體系進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，但是這個(gè)體系過于龐大，學(xué)生往往看這個(gè)體系如“盲人摸象”，很難完整理解，甚至使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，很難“留住”學(xué)生參與線上學(xué)習(xí)。所以，建議在設(shè)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)時(shí)以周為單位，定期發(fā)布視頻學(xué)習(xí)任務(wù)書，該任務(wù)書一定是具體的、可量化的，使學(xué)生可以在短時(shí)間內(nèi)明確本周的學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容。

（2）教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與教學(xué)環(huán)節(jié)的組織安排?；赟POC的混合式教學(xué)不等同于傳統(tǒng)教學(xué)+在線學(xué)習(xí)，需要詳細(xì)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，例如哪些內(nèi)容適合學(xué)生在線學(xué)習(xí)？哪些內(nèi)容需要課堂講授？設(shè)計(jì)哪些討論主題既緊密結(jié)合課程知識(shí)點(diǎn)又能夠激發(fā)學(xué)生的“好奇心”，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神及創(chuàng)新能力？等等。此外，還需要細(xì)化各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的組織安排，確保各環(huán)節(jié)能夠有機(jī)結(jié)合。

5 結(jié)束語

近幾年，針對(duì)量子力學(xué)教學(xué)中出現(xiàn)的實(shí)際問題，結(jié)合量子力學(xué)的課程特點(diǎn)，我們提出了以學(xué)生為核心的基于SPOC的量子力學(xué)課程教學(xué)模式改革的研究和實(shí)踐，取得了一些成效，對(duì)于理論性較強(qiáng)的其他課程也具有較強(qiáng)的理論指導(dǎo)意義和推廣應(yīng)用價(jià)值。

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