基于五星教學(xué)原理的SPOC教學(xué)模式研究—以醫(yī)學(xué)院校數(shù)據(jù)庫課程為例

耿 彧，白 濤，許 薇

1 錦州醫(yī)科大學(xué)公共基礎(chǔ)學(xué)院， 遼寧 錦州 121000；2 遼陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院成教分院， 遼寧 遼陽 111004

數(shù)據(jù)庫具有海量信息資源存儲(chǔ)與管理功能，與人們的日?；顒?dòng)息息相關(guān)。因此，數(shù)據(jù)庫課程是各高校普遍開設(shè)的計(jì)算機(jī)類基礎(chǔ)課，是信息化系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。目前，醫(yī)學(xué)院校的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)存在以下幾個(gè)問題[1]：其一，教學(xué)目標(biāo)沒有關(guān)注學(xué)生實(shí)踐能力與職業(yè)能力的培養(yǎng)，知識(shí)點(diǎn)間銜接不緊密，學(xué)生在整個(gè)課程學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)無法形成一個(gè)完整的知識(shí)框架，與專業(yè)結(jié)合松散；其二，教材內(nèi)容大都以工科專業(yè)為背景闡述其理論及實(shí)例教學(xué)，而醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生對(duì)相關(guān)度不高的實(shí)例沒有感性認(rèn)識(shí)，無法激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生普遍反映難懂、難學(xué)，教師感到難教；其三，教學(xué)模式仍沿用傳統(tǒng)課堂教學(xué)，學(xué)生在被動(dòng)接受中限制了探究欲；其四，學(xué)生的計(jì)算機(jī)素養(yǎng)水平參差不齊，傳統(tǒng)分班模式采用的折中教學(xué)進(jìn)度不僅限制了高素質(zhì)學(xué)生發(fā)揮潛質(zhì)，又使低素質(zhì)學(xué)生學(xué)習(xí)吃力。因此，醫(yī)學(xué)院校應(yīng)結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，站在專業(yè)視野的高度對(duì)數(shù)據(jù)庫課程進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐，以提高課程教學(xué)效果，培養(yǎng)出適應(yīng)信息時(shí)代的醫(yī)學(xué)人才。

目前，國(guó)內(nèi)外各高校正積極探索與實(shí)踐兩種教學(xué)模式，即大型開放式網(wǎng)絡(luò)在線課程MOOC[2-3]和小規(guī)模限制性在線課程SPOC[4-5]，這兩種教學(xué)模式均倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)的理念。然而，自主學(xué)習(xí)因人、學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)目標(biāo)而異[6]，目前設(shè)計(jì)開發(fā)的MOOC平臺(tái)并不適合所有類型的高校課程。合理借用MOOC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)線上微課，并有效結(jié)合線下輔導(dǎo)的小班化SPOC課程混合式學(xué)習(xí)，是一種切實(shí)可行的教學(xué)手段[7]。

1 基于五星教學(xué)原理的SPOC教學(xué)改革實(shí)踐探究

1.1 五星教學(xué)原理

五星教學(xué)原理[8]是由美國(guó)教育心理學(xué)家、教學(xué)設(shè)計(jì)專家梅瑞爾教授于2002年首次提出，主要立足于學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，聚焦問題的解決或任務(wù)的完成，使學(xué)習(xí)者介入實(shí)際生活問題，并將知識(shí)融入真實(shí)生活中具體應(yīng)用，以此促進(jìn)學(xué)習(xí)。五星教學(xué)原理認(rèn)為，教學(xué)結(jié)構(gòu)以問題解決為目標(biāo)和中心[9]，將具體的概念、原理和程序置于具體問題情境中層進(jìn)式完成，“激活舊知—展示新知—具體應(yīng)用—融會(huì)貫通”構(gòu)成的內(nèi)層循環(huán)圈，分別在“結(jié)構(gòu)—指導(dǎo)—輔導(dǎo)—反思”構(gòu)成的外層循環(huán)圈指導(dǎo)下完成。此教學(xué)原理重視教與學(xué)兩個(gè)過程的一致性，遵從學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)知過程[10]。

1.2 基于五星教學(xué)原理創(chuàng)建SPOC教學(xué)模式

以五星教學(xué)原理為指導(dǎo)，以項(xiàng)目為背景聚集具體問題，突出主題明確、鮮明生動(dòng)和知識(shí)緊湊等特點(diǎn)。課前進(jìn)行精心的教學(xué)設(shè)計(jì)，制作微視頻及相關(guān)課件來激活舊知；課中營(yíng)造一個(gè)半結(jié)構(gòu)化、主題式的資源單元應(yīng)用“小環(huán)境”[11]實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用、教師在情境化教學(xué)環(huán)境中講解與指導(dǎo)；課后融會(huì)貫通、師生共同反思，將課前、中、后三大教學(xué)環(huán)節(jié)有效銜接，科學(xué)部署教學(xué)內(nèi)容與對(duì)應(yīng)問題，形成一整條循序漸進(jìn)的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。

1.2.1明確聚集的問題將教學(xué)內(nèi)容融入與實(shí)際問題相關(guān)的整體項(xiàng)目之中，充分體現(xiàn)五星教學(xué)原理的核心理念，使教育教學(xué)更加貼近學(xué)生專業(yè)與行業(yè)背景，明確行業(yè)發(fā)展對(duì)該門課程的實(shí)際需求與應(yīng)用狀況，激發(fā)學(xué)生求知欲，從而主動(dòng)積極地實(shí)現(xiàn)協(xié)作與探究式學(xué)習(xí)。隨著全球信息化進(jìn)程的快速發(fā)展，各大中小醫(yī)院及社區(qū)門診都實(shí)現(xiàn)了全面自動(dòng)化的管理及服務(wù)，對(duì)醫(yī)學(xué)院校所有專業(yè)的學(xué)生提出了一個(gè)基本技能要求，即具有運(yùn)用醫(yī)院信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和處理等系列操作的能力。因此，設(shè)計(jì)醫(yī)學(xué)信息管理模擬系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)庫課程的專題項(xiàng)目，項(xiàng)目的設(shè)置需要具有兩個(gè)特性：一是整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)定具有一定的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性，可將項(xiàng)目拆分成幾個(gè)主要的子系統(tǒng)，然后將每個(gè)子系統(tǒng)細(xì)化為模塊。將學(xué)生按照子模塊數(shù)量劃分為小組，以小組為單位實(shí)現(xiàn)協(xié)作與探究。參照現(xiàn)有醫(yī)院信息管理系統(tǒng)，保留主要的三大子系統(tǒng)，即門診信息管理子系統(tǒng)、住院信息管理子系統(tǒng)和藥品管理子系統(tǒng)[12]，每個(gè)模塊間既獨(dú)立又相互聯(lián)系。二是子模塊中的具體內(nèi)容設(shè)置符合難度梯度性，滿足不同學(xué)生的需要，逐步培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力。跟隨項(xiàng)目的層進(jìn)式設(shè)計(jì)模式搭建知識(shí)體系并設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，其合理性決定了教學(xué)過程設(shè)計(jì)與實(shí)施的總體效果。教師需要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)部署課前、課中和課后三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容和資源，做到線上與線下內(nèi)容的銜接。不僅關(guān)注教師的教學(xué)過程，更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。

1.2.2構(gòu)建基于五星教學(xué)原理的SPOC教學(xué)模式將五星教學(xué)原理中的激活舊知、展示新知、具體應(yīng)用和融會(huì)貫通四個(gè)循環(huán)貫穿于SPOC整個(gè)教學(xué)過程。知識(shí)經(jīng)過同化和順應(yīng)兩個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)關(guān)聯(lián)，達(dá)到實(shí)踐鞏固和完善知識(shí)體系的教學(xué)目標(biāo)(如表1所示)。

將數(shù)據(jù)庫課程按照內(nèi)容體系拆分成五大模塊，每個(gè)模塊又包含若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)。圍繞表1中基于五星教學(xué)原理的SPOC教學(xué)模式對(duì)課程的總體內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和學(xué)時(shí)分配，如表2所示。課前與課后的線上學(xué)習(xí)課時(shí)占1/3，其中觀看視頻與實(shí)踐操作各約占線上學(xué)時(shí)的1/3；課堂學(xué)時(shí)占1/3，其中內(nèi)容講解約占課堂學(xué)時(shí)的1/2。通過課時(shí)分配，課程的整體教學(xué)更加側(cè)重于自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在課堂與線上均有互動(dòng)學(xué)時(shí)，可以促進(jìn)師生交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，強(qiáng)化重、難點(diǎn)內(nèi)容。

1.2.3 SPOC教學(xué)平臺(tái)在MOOC的開放式在線課程中，教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程存在組織、管理、指導(dǎo)和監(jiān)管不利的缺陷[13]。針對(duì)在校生特定范圍的授課對(duì)象，SPOC可以克服MOOC的不足[14]，針對(duì)選課學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、專業(yè)特點(diǎn)和專業(yè)目標(biāo)進(jìn)行因材施教。SP- OC可被理解為“Classroom+MOOC”，即通過翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施教學(xué)，將課程分為課前、課中及課后三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，縮減線下課堂的理論授課學(xué)時(shí)，增加線上課外的自學(xué)學(xué)時(shí)。不僅可以將線上學(xué)習(xí)的疑問帶到課堂上進(jìn)行解答與強(qiáng)化，還可以將課上沒有及時(shí)消化理解的內(nèi)容通過線上視頻反復(fù)觀看，如此實(shí)現(xiàn)課上與線上的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)及學(xué)時(shí)分配優(yōu)化。此外，借用SPOC平臺(tái)，教師可對(duì)所授課程實(shí)現(xiàn)發(fā)布公告、進(jìn)行課程導(dǎo)學(xué)、發(fā)布課程資源和課程學(xué)習(xí)評(píng)估等功能，如圖1所示。

表1 基于五星教學(xué)原理的SPOC教學(xué)模式

表2 數(shù)據(jù)庫課程內(nèi)容學(xué)時(shí)分配表

圖1 數(shù)據(jù)庫課程SPOC線上平臺(tái)界面示意圖

SPOC平臺(tái)主要加強(qiáng)了教師對(duì)學(xué)習(xí)行為的總體掌控能力，通過課程學(xué)習(xí)評(píng)估可以更加明確學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，進(jìn)一步指導(dǎo)課程理論內(nèi)容和實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)計(jì)。對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為分別按天、星期和時(shí)間進(jìn)行訪問次數(shù)統(tǒng)計(jì)[分別如圖2(a)、2(b)和2(c)所示]。

2 教學(xué)案例設(shè)計(jì)

查詢功能是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行組織、管理和檢索的標(biāo)準(zhǔn)化操作語言。由此，在學(xué)生已掌握數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)表、表單的創(chuàng)建與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以“SQL查詢語言”知識(shí)點(diǎn)為例，基于五星教學(xué)原理開展SPOC教學(xué)課程設(shè)計(jì)，具體信息如表3所示。

3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

針對(duì)醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生特點(diǎn)與專業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)了基于五星教學(xué)原理的醫(yī)學(xué)院校數(shù)據(jù)庫課程SPOC教學(xué)模式改革實(shí)踐，并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行了評(píng)估。教學(xué)效果評(píng)價(jià)包括教師評(píng)學(xué)和學(xué)生評(píng)教兩部分。其中，學(xué)生評(píng)教主要采用問卷調(diào)查法，對(duì)2018級(jí)動(dòng)物醫(yī)學(xué)、護(hù)理、眼視光、食品工程4個(gè)專業(yè)、5個(gè)班級(jí)的131名學(xué)生發(fā)放調(diào)查問卷，其中男生與女生比例為23.66%和76.34%。

調(diào)查問卷將具有一定普適性和代表性的“一般性學(xué)生評(píng)教指標(biāo)體系”[15]作為基礎(chǔ)量表，依據(jù)五星式教學(xué)原理與SPOC教學(xué)模式相結(jié)合的改革內(nèi)容修改相應(yīng)指標(biāo)，分為線上教學(xué)、線下教學(xué)、學(xué)生反饋和實(shí)驗(yàn)操作四個(gè)層面，具體的評(píng)價(jià)打分如圖3～圖6所示，量表中的每個(gè)類別按“同意度”分為五個(gè)等級(jí)，分值越高表明學(xué)生對(duì)此項(xiàng)的認(rèn)可度越高。從圖3可見，視頻長(zhǎng)度設(shè)置為8～10 min比較適合學(xué)生的接受能力，聚焦問題的五星教學(xué)模式具有以項(xiàng)目問題為基礎(chǔ)易于實(shí)現(xiàn)知識(shí)拓展的優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的局限性，包括師生在線時(shí)間不統(tǒng)一，造成討論交流的及時(shí)性受到限制；醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生相對(duì)計(jì)算機(jī)素養(yǎng)較低，獨(dú)立在線學(xué)習(xí)難度加大，從而影響了該教學(xué)模式的喜歡度。當(dāng)帶著線上學(xué)習(xí)的疑問回歸傳統(tǒng)課堂后(如圖4所示)，不僅增加了學(xué)生的知識(shí)歸納能力，促進(jìn)了師生間與學(xué)生間的交流，而且在解答中更易于實(shí)現(xiàn)問題拓展，在討論中激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與教師講解的激情。從圖5學(xué)生反饋評(píng)價(jià)打分和圖6實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)打分情況中可以看出，學(xué)生對(duì)醫(yī)院模擬管理系統(tǒng)的整體項(xiàng)目設(shè)置認(rèn)知度較高，基于項(xiàng)目的課程內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)分解，使學(xué)生更易于理解數(shù)據(jù)庫原理并較為輕松地與現(xiàn)實(shí)模擬系統(tǒng)相統(tǒng)一，實(shí)用性促進(jìn)了學(xué)習(xí)積極性，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。

圖2 學(xué)生學(xué)習(xí)行為分統(tǒng)計(jì)圖

教學(xué)題目:關(guān)系型數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL教學(xué)案例:醫(yī)院信息管理模擬系統(tǒng)—患者自助查詢功能教學(xué)目標(biāo):掌握SQL查詢命令,實(shí)現(xiàn)多表數(shù)據(jù)整合教學(xué)重點(diǎn):Select-From-Where查詢模塊的運(yùn)用教學(xué)難點(diǎn):嵌套查詢、具有特殊運(yùn)算符的查詢、超連接查詢知識(shí)進(jìn)階:能夠靈活運(yùn)用查詢命令實(shí)現(xiàn)復(fù)雜查詢條件下的查詢功能教學(xué)資源:SPOC線上資源(課件、視頻、測(cè)試等);線下課堂資源(多媒體、計(jì)算機(jī))聚集問題根據(jù)模塊功能不同分別設(shè)置查詢問題,具體問題描述:模塊1:查詢掛號(hào)信息(包括掛號(hào)單號(hào)、患者編號(hào)、醫(yī)師編號(hào)、科室、掛號(hào)時(shí)間、是否退號(hào))模塊2:查詢醫(yī)護(hù)人員信息(包括醫(yī)師編號(hào)、醫(yī)師姓名、性別、職稱、出診時(shí)間、科室)模塊3:查詢患者費(fèi)用明細(xì)(包括患者編號(hào)、收費(fèi)項(xiàng)目、金額、收費(fèi)時(shí)間)模塊4:查詢患者出入院記錄信息模塊5:查詢患者病理信息模塊6:查詢藥品使用情況(包括藥品庫存、各科室用藥情況)模塊7:查詢患者處方內(nèi)容模塊8:查詢藥品的入、出、存庫信息劃分小組教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為及班級(jí)人數(shù)進(jìn)行分組,每組3～4人。要求:每組學(xué)生的學(xué)習(xí)能力具有層次性。教學(xué)過程教學(xué)形式教學(xué)階段教學(xué)內(nèi)容與方法時(shí)間分配(min)課前線上學(xué)習(xí)激活舊知依據(jù)本知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)內(nèi)容回顧涉獵的舊知識(shí),利用微視頻設(shè)計(jì)回顧性問題,并進(jìn)行引導(dǎo)解答:問1:數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建方法?問2:字段變量與常量的書寫規(guī)則?問3:邏輯運(yùn)算符有哪些?如何把要求描述成邏輯表達(dá)式?問4:表單的創(chuàng)建及命令按鈕設(shè)計(jì)方法? 5展示新知通過設(shè)計(jì)合理的問題情境和對(duì)上次課程實(shí)踐內(nèi)容的評(píng)教中導(dǎo)入新課,拋出本知識(shí)點(diǎn)要解決的問題:如何實(shí)現(xiàn)表單中“查詢”按鈕功能,顯示查詢結(jié)果?教師以“患者自助查詢功能”為例進(jìn)行操作演示;總結(jié)SELECT-FROM-WHERE命令。學(xué)生觀看視頻與課件;在了解本知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上分組對(duì)該模塊進(jìn)行初步設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn);相互交流;匯總疑問。25課堂線下教學(xué)具體應(yīng)用教師總結(jié)SPOC線上學(xué)習(xí)情況;以講授形式強(qiáng)調(diào)SQL語言命令中的重難點(diǎn);以演示的教學(xué)方式進(jìn)行問題答疑。學(xué)生繼續(xù)以小組為單位展開討論,解決在課前線上學(xué)習(xí)中初步設(shè)計(jì)遇到的問題。100融會(huì)貫通教師利用啟發(fā)引導(dǎo)形式講解復(fù)雜查詢條件下的查詢功能,包括嵌套查詢、特殊字符查詢和超連接查詢。實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單查詢命令到復(fù)雜查詢的知識(shí)遷移,并深化理解查詢語言的語法規(guī)則。15課堂評(píng)價(jià)每個(gè)小組選出一名組員講解本模塊中查詢功能的實(shí)現(xiàn)命令,對(duì)每組實(shí)踐作品進(jìn)行教師評(píng)價(jià)和學(xué)生互評(píng),在相互演示中增長(zhǎng)知識(shí)。35課后線上學(xué)習(xí)知識(shí)測(cè)驗(yàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行測(cè)驗(yàn),通過測(cè)驗(yàn)了解對(duì)知識(shí)的掌握程度。10線上評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)模塊中的查詢功能進(jìn)一步優(yōu)化和完善,在線上提交作品。教師根據(jù)SPOC線上學(xué)習(xí)行為記錄及作品實(shí)現(xiàn)效果,給出綜合評(píng)分。35總結(jié)反思學(xué)生總結(jié)SQL語言命令的使用方法;教師總結(jié)易錯(cuò)點(diǎn),提煉學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中發(fā)生的共性與個(gè)性問題。10

圖3 線上教學(xué)指標(biāo)體系打分 圖4 線下教學(xué)指標(biāo)體系打分

圖5 學(xué)生反饋指標(biāo)體系打分 圖6 實(shí)驗(yàn)操作指標(biāo)體系打分

教師評(píng)學(xué)主要采用觀察法和訪談法。參照已有的“MOOC+SPOC模式的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)體系”[16]對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，如圖7所示。SPOC教學(xué)模式的核心在于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，而對(duì)于普通高等醫(yī)學(xué)院校來說，一部分學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性，不能合理有效地安排課下時(shí)間，另一部分學(xué)生雖有主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，但計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)薄弱，無法完成線上視頻課程的前導(dǎo)學(xué)習(xí)任務(wù)，從而影響了學(xué)習(xí)興趣。在分組實(shí)驗(yàn)中，由于采取了分層次的成員分組，在相互交流與探討中，可以共同提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、知識(shí)發(fā)展能力和創(chuàng)新能力，而且在項(xiàng)目實(shí)施中提高了合作溝通能力。因此，必須注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，才能讓線上與線下學(xué)習(xí)過程得到完美銜接。

圖7 教師評(píng)學(xué)指標(biāo)體系打分

4 總結(jié)

SPOC教學(xué)模式是教育領(lǐng)域正在積極實(shí)踐與探索的一種教學(xué)模式，如何應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)充分利用學(xué)生的課后時(shí)間培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，極大地發(fā)揮學(xué)生的潛質(zhì)，通過線上平臺(tái)與傳統(tǒng)課堂優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的教學(xué)模式顯著提高教學(xué)效果是各類學(xué)校共同追求的目標(biāo)。五星教學(xué)原理提出聚集問題的核心思想，教師根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)置一個(gè)必須完成的項(xiàng)目案例，然后，通過項(xiàng)目實(shí)施步驟的分解，將每個(gè)知識(shí)點(diǎn)融入其中，使學(xué)生真正解決與該專業(yè)或該行業(yè)息息相關(guān)的實(shí)際問題，教師通過學(xué)生對(duì)實(shí)際問題的解決情況來檢驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的掌握程度，并通過激發(fā)舊識(shí)、展示新知、具體應(yīng)用和融會(huì)貫通4個(gè)循環(huán)教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)生對(duì)知識(shí)達(dá)到隱形記憶效果，進(jìn)一步拓展學(xué)生自身的知識(shí)架構(gòu)。