計算機文化基礎MOOC 平臺互動教學實踐探索

任會峰，闞 希，陸 松，董慶超

（1.南京信息工程大學濱江學院，江蘇無錫 214105；2.海軍航空大學岸防兵學院，山東煙臺 264001）

0 引言

應用能力素養(yǎng)是信息時代應用型人才建設的基本要求［1-2］。計算機文化基礎作為各大學普遍開設的一門側(cè)重基礎技術和應用能力培養(yǎng)的公共必修課，其教學過程面臨學生入學時計算機基礎不同、不同專業(yè)培養(yǎng)目標和學習要求迥異等問題。國內(nèi)各大高校的學者對計算機文化基礎課程教學改革進行了探索［3］，如謝秋紅［4］針對軍校學員自主學習能力偏弱等問題，闡述了大學計算機基礎課程的建設條件、建設過程和實施方法，改進了軍校學員的學習效果；王偉嘉等［5］遵循“以計算思維為導向、突出軍事應用特色、面向不同專業(yè)分類指導”的理念，從優(yōu)化教學內(nèi)容、改革教學方法和模式、建設教學資源和教學團隊等方面開展計算機基礎課程建設，提高了學員對課程的滿意度；李家春等［6］分析課程在不同平臺教學活動中的過程性評價數(shù)據(jù)及其關聯(lián)特征，提出智能導學、個性服務的教學思路；李如霞等［7］針對高職院校計算機基礎課程教學與計算機等級考試融合度不佳的問題，從學校教學管理、教師教學安排和學生學習狀態(tài)跟蹤三方面入手，以提升教學與計算機等級考試的融合度；王永全等［8］從“互聯(lián)網(wǎng)+”角度出發(fā)，從教學內(nèi)容、教學過程、教學方法和考核方式4 個方面對計算機基礎課程教學進行探索；劉培剛等［9］以應用為導向探討大學計算機課程內(nèi)容選擇與組織，提出以應用主題貫穿課程全部內(nèi)容。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的興起，在線教育方興未艾，計算機文化基礎教育模式也在逐步發(fā)生變化。MOOC（Massive Open Online Course），即大規(guī)模開放在線課程［10］，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的產(chǎn)物，其伴隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展浪潮迅速崛起，彌補了傳統(tǒng)教學的諸多不足，并隨著新技術的發(fā)展而持續(xù)完善和壯大［11］。

本文針對大學各學科培養(yǎng)目標存在差異及學生入學時計算機基礎不平衡等教育教學現(xiàn)狀，以MOOC 平臺計算機文化基礎課程為例，探索面向應用能力培養(yǎng)的互動教學模式，探討教學中存在的問題和解決辦法，并分析MOOC平臺采用大數(shù)據(jù)挖掘技術的重要性和可行性。

1 課程現(xiàn)狀分析

《計算機文化基礎》是一門面向多個學科專業(yè)及不同基礎水平學生的必修課，其開課時間早、受眾范圍廣，該課程前后章節(jié)知識結(jié)構(gòu)之間的耦合也相對松散。

目前國內(nèi)計算機文化基礎課程教學普遍以PowerPoint幻燈片課堂講解為主，教學模式采用填鴨注入式，內(nèi)容側(cè)重于數(shù)制和碼制計算以及Windows 系統(tǒng)與辦公軟件操作等。主要存在以下不足：

（1）大學各個學科專業(yè)的培養(yǎng)目標不同，尤其文管類專業(yè)和理工類專業(yè)學習計算機文化基礎的目標和要求差異較大，文管類以掌握計算機操作技能為目標，側(cè)重于對應用能力的鍛煉；理工類在掌握操作技能的同時，還要深入了解計算機中數(shù)值的表示及運算方式等，側(cè)重于計算思維的培養(yǎng)。但各高校在教學及考核上并未加以區(qū)分，一定程度上增加了部分學生學習負擔，同時造成不必要的教學資源浪費。

（2）該課程統(tǒng)一在大學一年級秋季學期開設，生源來自全國各地，受限于高中教育以及家庭情況，學生入學時的計算機水平參差不齊。當前的線下教學模式主要面向零計算機基礎的學生，該假設前提遏制了部分有一定基礎學生計算思維的發(fā)展。

（3）該課程普遍由計算機專業(yè)教師負責講授，但各教師的教學特點不同，學生的思維習慣與學習特點也不同，因此經(jīng)常出現(xiàn)師生教學習慣不匹配的現(xiàn)象，而學生一旦在選課系統(tǒng)選課后即被固定在一個教學班。在無法事先了解任課教師授課風格的前提下，這種選課方式存在一定盲目性，學習過程中勢必需要較多的師生磨合時間，影響了學習效果。

（4）在采用PowerPoint 幻燈片進行課堂講解的教學模式下，學生很難跟隨教師同步進行操作練習，學習過程缺乏感性認識。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，學生很難記住超過3 個步驟的應用操作。

MOOC 平臺打破了高校圍墻的桎梏，不同學校、不同層次、不同需求、不同特點的學生可以自由選擇學校和教師進行學習。MOOC 教學模式具有在線、共享、自主、便捷等特點［12-13］，便于學生反復觀看，還可以快進、回放，解決了以往線下教學不便于復習的問題，也較好地解決了斯賓浩斯遺忘曲線［14］難題。

2 互動教學探索

基于MOOC 的互動教學并非純粹用線上教學代替線下教學，其本質(zhì)是線上與線下混合式教學。線上教學建立在完善的教學內(nèi)容和科學的教學流程基礎上，以學生自主學習為主。線下教學的主要作用是從填鴨式教學轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥茖W管理、適當引導、答疑解惑和追蹤反饋為主的應用能力培養(yǎng)互動實踐。

2.1 MOOC 平臺知識結(jié)構(gòu)

計算機文化基礎教學內(nèi)容主要由基礎概念、原理簡介、應用實操構(gòu)成［15］，知識點多而散，適合制作主題突出、短小精悍的微視頻慕課。

從人類注意力可集中的最長時間分析，每段微視頻慕課時長以10min 左右為宜，最長不超過15min，否則學生容易走神。為了進一步提高學生注意力，在每一段慕課的微視頻中嵌入1～2 個隨堂互動，主要目的是：一方面提高隨學隨練的及時性、學生回答問題的正確性以及對知識點記憶的深刻性，增強學生學習的信心和動力；另一方面，將不容易集中精力的15min 切割為更容易集中精力的7～8min或3～5min，可一定程度上避免學生快進瀏覽拼湊學習進度。

然而，在教學過程中發(fā)現(xiàn)，如果單純依靠思想覺悟，學生主動學習的積極性不高。馬克思說“思想一旦離開利益，就會使自己出丑”。大學教學也一樣，學生掌握知識、提高知識應用能力固然重要，但課程考試成績是目前衡量學習效果最有效、客觀、公正的方式，且成績事關學生評優(yōu)評獎，受到學生的普遍重視，所以在教學過程中可用分數(shù)獎勵以提升學生學習的主動性，如設置前10% 參與互動的學生有額外成績加分等。

圖1 為計算機文化基礎MOOC 平臺教學課程成績比例分布圖，其中對微視頻學習、課堂互動、單元作業(yè)、章節(jié)測試、課后交流學習等情況全部進行了量化。

圖1 課程成績比例分布

在圖1 中，簽到占比10%，通過慕課堂小程序?qū)崿F(xiàn)，學生掃描小程序碼實現(xiàn)在線簽到，起到督促學生按時學習的作用；課程微視頻占比40%，涵蓋了章節(jié)主要知識點，是線上教學的主要組成部分；隨堂互動占比10%，安排在學生學完微視頻之后，通過隨堂互動檢驗與鞏固學生學習效果，學生之間也可通過相互對比發(fā)現(xiàn)自身不足［16］；隨堂討論占比10%，其建立在隨堂互動基礎上，對于個人不理解或有不同見解的問題可以在MOOC 討論區(qū)發(fā)言，一方面解決了部分學生內(nèi)向、害羞，不愿當面發(fā)言的難題，另一方面討論區(qū)內(nèi)容對所有學生可見，并且設置了檢索功能，可提高知識的復用率，這在學生疑問相對集中的計算機文化基礎課程中尤為重要；搶答獎勵占比10%，給予學生公平發(fā)言的機會，可激發(fā)學生的榮譽感和進取心，主要解決線下回答問題覆蓋面窄、學生回答問題不夠主動的問題；章節(jié)測驗和章節(jié)作業(yè)分別占比10%，主要用于學生自查知識掌握程度。

MOOC 平臺記錄每位學生觀看微視頻課程的時長與頻次，并且設置不可快進，否則不予記錄學習軌跡。另外，MOOC 還設置了醒目的綠色圓點“完成”標記，只有按照正規(guī)操作流程全部播放完畢，且完成設置的隨堂測驗、單元測試和隨堂討論等環(huán)節(jié)后，系統(tǒng)后臺才記錄為完整學習完本節(jié)內(nèi)容。如果只完成了部分內(nèi)容，則“完成”標記的圓點只有左半個顯示為綠色。教師可通過MOOC 平臺的課程管理功能及時查看學生學習情況，并進行統(tǒng)計分析，提醒并督促學生進行學習，使學習過程更加精細、可控，便于教師把握學生學習進度以及MOOC 課程實施效果。

2.2 MOOC 互動教學流程

學生根據(jù)自身學習特點自主選擇教學班并在線學習教學內(nèi)容，教師線下教學以引導管理和答疑解惑為主，避免學生不適應教師教學風格的情況?；贛OOC 平臺建立面向應用能力培養(yǎng)的師生互動教學實踐模式，MOOC 平臺師生互動教學模式流程如圖2 所示，圖中虛線表示不同主體之間的互動。

圖2 MOOC 平臺師生互動教學模式流程

在開設計算機基礎課程之前，教師負責調(diào)研各個專業(yè)特點和培養(yǎng)目標，區(qū)分文管類專業(yè)和理工類專業(yè)。文管類專業(yè)以培養(yǎng)計算機應用能力為主，理工類專業(yè)則側(cè)重于培養(yǎng)計算思維，根據(jù)不同的專業(yè)培養(yǎng)目標建設相應網(wǎng)課。學生在課程開設前了解不同教師教學特點，從中選擇適合自身學習風格的教師和課堂。

在線上學習階段，教師發(fā)布提前錄制的微視頻課程及嵌入式問題，并布置隨堂測驗、單元作業(yè)，開設互動討論區(qū)；學生自主選課、簽到學習、觀看視頻并完成布置的學習任務，并根據(jù)自身學習進度和效果自主調(diào)整加入的教學班，各教學班之間學分互認。教師通過課程管理后臺統(tǒng)計分析學生學習數(shù)據(jù)，提取具有共性的重難點問題。

在線下教學階段，教師集中解答學生問題，針對線上學習期間的共性重難點問題逐一進行剖析；學生通過與教師以及相互之間的交流，形成學習總結(jié)，并針對本次學習內(nèi)容予以評價反饋，幫助教師優(yōu)化線上內(nèi)容。在教學過程中，文管類學生利用所學知識解決實際問題，理工類學生進一步拓展計算思維。最后教師結(jié)合學生學習情況進行總結(jié)反思，優(yōu)化調(diào)整網(wǎng)課內(nèi)容，教學過程形成閉合的回路。

3 教學效果對比

在南京信息工程大學濱江學院，計算機文化基礎課程是一門面向大學一年級非計算機專業(yè)的公共必修課，于每年秋季學期開課，學期修課人數(shù)逾2 500 人。從2019 級學生中抽取基礎相對一致的150 人作為測試對象，平均分為3 組，第一組采用單純線下教學，第二組為線下教學，但學生可自主選擇是否進行線上學習（加入第三組），第三組采用線上線下混合教學，且允許學生加入第二組，線上內(nèi)容采用不同風格進行教學。

對以上3 組學生的2019 年秋季學期計算機文化基礎課程學習成績進行對比分析。圖3 為第一組和第三組成績統(tǒng)計圖。

圖3 第一組和第三組成績統(tǒng)計

由圖3 可見，第一組成績主要集中在［60，79］區(qū)間，及格率約為80%，還存在幾個分數(shù)極低的學生，超過90 分的優(yōu)秀人數(shù)只有1 人，優(yōu)秀率為2%；第三組成績主要集中在［70，89］區(qū)間，及格率為98%，只有1 人未及格，超過90 分的優(yōu)秀人數(shù)達到7 人，優(yōu)秀率為14%，表明MOOC 混合式教學能夠縮小成績差距，提高落后生的成績。

第二組與第三組的學生之間可以自由流動，采用Circos 和弦圖［17］描述第二組與第三組之間學生選課的流動關系，如圖4 所示。

圖4 第二組與第三組學生選課流動關系

在圖4 中，外圍不同顏色圓環(huán)表示不同分組，弧長表示數(shù)據(jù)量大小，這里第二組和第三組初始人數(shù)相同。內(nèi)部不同顏色連接帶用于描述數(shù)據(jù)輸入輸出方向，將與外環(huán)顏色相近的連接帶顏色定義為輸入色，與外環(huán)顏色迥異的連接帶顏色定義為輸出色。連接帶與外環(huán)相交的弧長表示數(shù)據(jù)輸入輸出的多少。若連接帶與外環(huán)顏色相近，表明該組數(shù)據(jù)輸入大于輸出。由圖4 可見，第二組中三分之一以上學生在上課過程中自主選擇加入第三組，因此第二組的顏色顯示為輸出色；第三組只有很少的學生選擇加入第二組，因此第三組顏色顯示為輸入色，表明在MOOC 平臺上，學生會依據(jù)自身特點選擇適合自己風格的教師和課程，線上線下混合式教學更具有吸引力。

4 未來發(fā)展方向

MOOC 平臺由于具有在線、共享、自主等特性，具備傳統(tǒng)教學模式所不具備的諸多優(yōu)點，但是通過上述分析與測試可見，MOOC 平臺仍然存在較大的提升空間［18-19］。

4.1 機構(gòu)間學分互認

MOOC 平臺作為對線下教學的有益補充，仍存在線上教育資源共享整合度較低的問題。線上線下各類教育資源分散在不同的主體或平臺上，學分互認通道不暢?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”是全球教育發(fā)展改革的大勢所趨。工業(yè)和信息化部發(fā)布的《中國區(qū)塊鏈技術和應用發(fā)展白皮書（2016）》明確指出，“區(qū)塊鏈系統(tǒng)具備的透明化、數(shù)據(jù)不可篡改等特征，完全適用于學生征信管理、升學就業(yè)、資質(zhì)證明、產(chǎn)學合作等方面”。國內(nèi)教育機構(gòu)可基于區(qū)塊鏈“分布式賬本”技術［20］實現(xiàn)不同高校間的教育資源共享與學分互認。

4.2 跨模態(tài)內(nèi)容檢索

MOOC 平臺教學內(nèi)容以視頻為主，可便于學生反復觀看復習，但在實踐中發(fā)現(xiàn)，學生復習回看時并不需要從頭到尾完整看一遍，往往希望有針對性地選擇部分內(nèi)容進行回顧，但是目前視頻普遍缺乏標記，學生要尋找某個關鍵詞的講解只能從頭開始觀看，很難精確定位到講解的具體時刻，這對于學習時間跨度較長的回顧或關鍵詞分散在多個微視頻的情況，傳統(tǒng)依據(jù)目錄的串行瀏覽與倍速觀看模式效率較低，導致部分學生在學習過程中失去耐心?；趦?nèi)容的音頻和視頻檢索技術可依據(jù)關鍵詞發(fā)音從教師授課音頻中檢索信息，或根據(jù)目標圖像從微視頻中檢索所需內(nèi)容，如果輔以音頻、圖像和字幕的信息融合技術可更進一步提高檢索速度，相比基于人工標引關鍵詞的檢索大大提高了復習效率。同時，后臺將高頻檢索關鍵詞視為學生關注的重點和教學難點，教師可視情況作進一步詳細講解，或者對教學視頻進行優(yōu)化，以及設立針對性的測驗檢查學生學習效果。

4.3 大規(guī)模數(shù)據(jù)挖掘

MOOC 平臺自投入運行以來，已積累了大量教師教學數(shù)據(jù)和學生學習數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中蘊含著海量具有較高價值的信息，對于教學資源合理分配、避免重復建課、突出金課、淘汰水課等工作意義重大。另外，通過對學生不同課程學習數(shù)據(jù)的關聯(lián)分析，以及同一課程所有學生學習數(shù)據(jù)的分析，可挖掘當代大學生學習特點及存在的共性問題，對于優(yōu)化教學計劃、調(diào)控教學資源非常有利。同時，基于區(qū)塊鏈的智能合約機制使學生在線學習記錄無法篡改，可根據(jù)學生訪問頻率和時長選出最受歡迎的課程，以此淘汰水課，同時避免課程評比中不公正因素的影響。

5 結(jié)語

計算機教育教學正從傳統(tǒng)意義上的填鴨注入式教學向基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的面向應用能力培養(yǎng)的管理引導式教學模式轉(zhuǎn)變。MOOC 平臺具有開放、共享等優(yōu)點，可適用于計算機文化基礎課程的互動教學，有利于培養(yǎng)學生的計算思維，提高其計算機應用能力，從而促進大學計算機教育的發(fā)展。但MOOC 平臺在使學習更加便捷、高效的同時，也存在學分互認壁壘，以及跨模態(tài)數(shù)據(jù)檢索和大規(guī)模數(shù)據(jù)挖掘等問題亟待解決，將在以后實踐中作進一步探索。