異步SPOC混合式教學模式應(yīng)用于“電工學”的研究

侯杏娜 陳壽宏 曾麗珍 王金輝 吳姝芹　

異步SPOC混合式教學模式應(yīng)用于“電工學”的研究

侯杏娜1陳壽宏2曾麗珍3王金輝1吳姝芹1

（1.桂林電子科技大學建筑與交通工程學院，廣西 桂林 541004；2.桂林電子科技大學電子工程與自動化學院，廣西 桂林 541004；3.桂林電子科技大學研究生院，廣西 桂林 541004）

文章分析了傳統(tǒng)教學模式中“電工學”課程存在的問題，研究一種基于異步SPOC的混合式教學模式。該教學模式克服了MOOC拖延、學生注意力不集中及無法與現(xiàn)有課程相匹配等問題，有效緩解了傳統(tǒng)“電工學”課程中“內(nèi)容多、課時少”的矛盾，將傳統(tǒng)的線下課堂在時間上和空間上得到了延伸，為教學改革提供了一個可行的方法。

混合式教學；SPOC；電工學

引言

《中國教育現(xiàn)代化2035》指出，要利用互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式改革[1]。潘懋元教授提出：“在各國的教育改革中，課程改革一向是改革的主戰(zhàn)場[2]。”因此，在人才培養(yǎng)中，課程處于核心地位，是實現(xiàn)教育目標的最基本的保證?！半姽W”作為高等學校非電類理工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，也是“三電”課程中唯一的一門面向非電專業(yè)學生的課程[3]。通過該課程的學習，讓學生掌握相關(guān)的電學知識，培養(yǎng)學生電工理論和電子技術(shù)的綜合分析和設(shè)計能力，同時與學生專業(yè)背景相結(jié)合，對培養(yǎng)交叉性和綜合性人才具有重要意義。

1　傳統(tǒng)“電工學”課程教學中存在的問題

1.1 “電工學”課程目標分析

布魯姆等把教育目標分為三個領(lǐng)域：認知領(lǐng)域、情感領(lǐng)域和動作技能領(lǐng)域[4]。其教育目標實質(zhì)一種教學目標分類，強調(diào)指導教學過程和對結(jié)果的評價。根據(jù)布魯姆認知領(lǐng)域教育目標分類理論體系，可將認知領(lǐng)域的目標分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造六個層次[5]。如圖1所示，按該六個層次，可制定“電工學”課程的不同層次的教學目標。然而，由于該課程具有內(nèi)容多、學時少，面向?qū)I(yè)廣等特點，目前的傳統(tǒng)教學過程中并沒有按這六個層次來進行教學設(shè)計。

1.2 “電工學”傳統(tǒng)教學中存在的問題

（1）教學模式的立體化不足，知識目標和能力目標多以實現(xiàn)低階認知為主。

圖1 布魯姆教育目標分類理論在“電工學”課程中的表現(xiàn)圖

在課程的實際教學過程中，大多數(shù)仍然以課堂上教師的講授為主，稱之為“純線下教學方式”。這種教學模式的優(yōu)點是很明顯的，教師完全掌控課堂，尤其是有豐富經(jīng)驗的教師，能夠確保在規(guī)定的時間內(nèi)以高效的方式，系統(tǒng)地完成知識的傳授。同時能讓授課教師當面觀察到學生的聽課狀態(tài)，可以根據(jù)學生的實時反應(yīng)來確定學生是否掌握以及調(diào)整授課內(nèi)容。然而，這種授課方式的缺點也很明顯，該種傳統(tǒng)教學方式極易形成教師單向灌輸，而另一方面學生被動接受的情況。這種授課方式最多可以達到布魯姆知識目標和能力目標中的低階認知，即記憶、理解和分析三個層次，而由于課堂時間的限制，對知識目標和能力目標中的高階認知的教學設(shè)計幾乎沒有。

（2）課堂互動不足，對學情掌握不準確，無法達到好課程和好老師情感目標。

傳統(tǒng)課堂教學中多采用大班教學，雖然在課堂上也有一些師生互動，但由于教師一人面對著數(shù)量眾多的學生，仍顯力度不夠，師生互動學生受眾面不夠大，通常為個別少量的學生有機會參與，學生參與課堂的積極性沒有得到充分激活，與情感目標中的好課程仍有一定距離。另外，由于傳統(tǒng)的課堂教學人數(shù)眾多，教師很難與每位學生逐一進行有效溝通，對各個學生課程學習情況的了解僅限于部分學生的課堂表現(xiàn)和課后的作業(yè)批改情況，不能夠全面掌握每位學生的學習狀況，因此，教師不能有針對性地根據(jù)學生學習情況和課堂教學難度安排教學進度，不能及時地幫助學生掌握和消化知識，也不能對學生進行科學導學和因材施教，達不到布魯姆教學理論情感目標的好老師和好課程要求。

（3）考核方式多元化不足，不能調(diào)動學生創(chuàng)新積極性，無法達到好學生的情感目標。

在傳統(tǒng)的教學中，該課程均采用“平時成績＋期末成績”的考核方式。其中，平時成績包括課堂的出勤情況及課后作業(yè)完成情況。而教師給出的平時成績有時候不能客觀評價學生的學習水平，如有的學生平時成績很好，但期末卷面成績較差，因為平時作業(yè)存在抄襲的情況，課后作業(yè)不能真實地反映學生的知識掌握情況。還有些學生雖然出勤率很高，但是到課堂上課的時候可能并沒有集中精力聽課。而且在最終的考核過程中，期末考試成績通常占比均較大，過程考核學生之間的差異性較小，此種考核方式導致部分學生把該課程的學習只放在期末考試前一兩周，對平時課程學習不重視。因此，傳統(tǒng)的教學方式達不到布魯姆教學理論情感目標的好學生要求。

2 基于異步SPOC的線上教學模式分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代技術(shù)與人才培養(yǎng)模式改革結(jié)合，在線教育已成為教育發(fā)展的一種趨勢。MOOC（Massive Open Online Course）作為在線教育的新形態(tài)，提供了開放、靈活的知識傳播和學習方法[6]，能夠給學生提供更豐富的信息，拓寬視野，而且學習方式靈活，對于像“電工學”這樣課時少的一些課程可以得到有效的補充。然而MOOC線上教學也有一定的不足，如網(wǎng)絡(luò)學習中學生容易拖延，學生的學習是個人在網(wǎng)上單人獨自完成的，而且網(wǎng)絡(luò)學習往往要求在課余時間進行，遇到其他活動或?qū)W習繁忙時，就容易忘記或者拖延；再者，基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的特點，由于學生具有較強的自主性而且環(huán)境中信息過多，學生的注意力不太容易集中，很難在較長時間內(nèi)緊跟教師的授課思路。

SPOC（Small Private Online Course）是MOOC本土化的一種學習模式，通過設(shè)置準入條件而形成的小規(guī)模私有在線課程[7]，SPOC中可以明確或隱含地給學生形成出勤的壓力，可有效克服學生的惰性；SPOC課程通過定期或不定期的線下交流，通常會要求學生在參與線下交流的時間點上應(yīng)有基本一致的進度，這樣在課程討論區(qū)中，較易形成統(tǒng)一集中的熱點[8]。因此，SPOC通過即時練習、互動討論和學習測試等要素，克服了MOOC拖延，注意力不集中，無法與現(xiàn)有課程的教學對象、課程目標、難度相匹配等問題，本文分析異步SPOC線上教學模式和傳統(tǒng)的線下教學模式的優(yōu)缺點，在“電工學”課程教學過程中展開線上線下混合式教學研究，使傳統(tǒng)的面對面課堂在時間上和空間上得到有效延伸，將具有先進性、互動性的教學方法應(yīng)用于高質(zhì)量的人才培養(yǎng)過程中，提高學生的學習質(zhì)量和學習效率。

3 基于異步SPOC的“電工學”課程混合式教學模式設(shè)計

針對上述“電工學”課程傳統(tǒng)教學過程中存在的問題，本文研究了基于異步SPOC的“電工學”課程線上線下混合式教學模式設(shè)計，主要包括重塑教學內(nèi)容、細化混合式教學實施流程和構(gòu)建科學考評體系三個模塊，各模塊之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 異步SPOC的“電工學”混合式教學模式設(shè)計

3.1 重塑“電工學”教學內(nèi)容

基于布魯姆教學知識目標的6個層次，重塑混合式教學知識點，編寫符合混合式教學的課程大綱和教學計劃，將教學內(nèi)容分為線上和課堂教學兩方面，如圖3所示。線上教學以實現(xiàn)低階知識為目的，幫助學生理解和記憶基本概念和基本方法為主，并實現(xiàn)簡單應(yīng)用。課堂教學為實現(xiàn)高階性教學內(nèi)容目的，應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂進行探究式討論教學提高學生對理論的理解程度，激發(fā)學生的學習熱情[9]。

圖3 重塑教學內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖

線上內(nèi)容以學生自主學習為主，包括MOOC課程資源、虛擬仿真實驗資源和教師自制視頻。MOOC課程資源多選擇名校名師講授，制作水平高，能夠給學生提供更全面的高質(zhì)量信息，拓寬學生的視野；教師自制視頻一方面可以針對本專業(yè)學生情況，把課程教學的重點和難點細化，系統(tǒng)的錄制視頻；另一方面，授課教師錄制的視頻會使學生更有親切感，觀看率也更高。

課堂教學以學生為主體，教師引導學生組織教學。課堂教學內(nèi)容包括提煉重難點，選擇分組教學的課程內(nèi)容和適當?shù)囊胩摂M仿真實驗。由于“電工學”課程面向的專業(yè)廣，不同專業(yè)的學生知識體系和知識目標都有所不同，根據(jù)專業(yè)特點，提煉重難點，并在課堂上展開相應(yīng)的教學，是課堂教學的一個重要內(nèi)容。由于傳統(tǒng)教學中理論與實驗的脫節(jié)，可能會使某些理論知識不能形象化理解，針對這一部分內(nèi)容可以引入虛擬仿真實驗，幫助將抽象內(nèi)容具體化、生動化。

3.2 細化異步SPOC的線上線下混合式教學實施流程

在重塑課程內(nèi)容基礎(chǔ)上，實施基于異步SPOC的混合式教學，細化的教學實施流程如圖4所示，主要包括課前準備、課堂教學和課后鞏固三個環(huán)節(jié)。

圖4 基于異步SPOC的“電工學”課程混合式教學模式設(shè)計

（1）課前準備環(huán)節(jié)：教師梳理知識點－任務(wù)指標－教學目標三者之間的關(guān)系，利用SPOC平臺建立在線課程，提供每章節(jié)的視頻，課前預習自測題和討論模塊，按時在上課前發(fā)布內(nèi)容；學生在課堂教學前完成教學視頻的觀看后完成老師發(fā)布的預習自測題，并在異步SPOC里的討論區(qū)參與相關(guān)知識點的討論；教師跟蹤學生學習情況，初步判斷學生的預習情況和困惑點，及時調(diào)整教學計劃，有針對性地組織課堂教學。

（2）課堂教學環(huán)節(jié)：課堂的主體為學生，而教師的任務(wù)是引導課堂內(nèi)容逐項進行。課堂教學環(huán)節(jié)利用基于異步SPOC分組討論的模式，發(fā)布分組任務(wù)，協(xié)助分組成員完成任務(wù)分配，在這個過程中主導是學生，充分調(diào)動他們的積極主動性，以學生為中心，加強同學之間的互動交流，教師實時查看各組完成情況，形成良好的課堂氛圍；增加課堂測試，從而及時把握學生課堂上知識點的掌握程度；在課堂教學采用現(xiàn)代化教學手段如慕課堂、雨課堂等，使學生的課堂表現(xiàn)可以量化。

（3）課后鞏固環(huán)節(jié)：教師布置課后作業(yè)，組織線上討論和疑難解答；學生根據(jù)課堂內(nèi)容總結(jié)知識點之間的關(guān)系，使散亂知識系統(tǒng)化；按時完成課后習題和作業(yè)，參與討論，加深鞏固理解；通過學生之間作業(yè)互批的方式，讓學生明白正確的解題答案和借鑒解題方式。課后部分內(nèi)容的設(shè)計能極大地調(diào)動他們學習的積極性，可以督促學生們自主地完成課后作業(yè)。

3.3 構(gòu)建科學課程評價體系

考核評價是教學活動的重要環(huán)節(jié)，也是保證教學質(zhì)量、促進教學改革的基本手段。基于異步SPOC“電工學”混合式教學效果的評價包括過程性考核和終結(jié)性評價兩部分，終結(jié)性評價即為期末考試，按卷面評分標準即可。過程性考核包括線上成績和課堂表現(xiàn)，線上成績通過SPOC的統(tǒng)計和積分系統(tǒng)進行積分，課堂表現(xiàn)通過慕課堂等教學APP方式評價，使得整個教學活動有評價、有標準、可記錄、可回溯、可測量。各部分的考核指標及分配系數(shù)如表1所示，線下考試仍然占考核評價的主要部分，主要原因是線下考試可以防止學生抄襲等作弊行為，更能客觀地反映學生知識掌握情況。

表1 異步SPOC“電工學”混合式教學效果的評價指標表

4 “電工學”課程混合式教學模式實踐效果

4.1 線上課程數(shù)據(jù)

根據(jù)課程考查依據(jù)，線上課程內(nèi)容主要包括觀看視頻時長、線上測試和參與討論次數(shù)。以2018級建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)72名學生的異步SPOC課程的觀看視頻數(shù)據(jù)為例，本學期共發(fā)布教學知識點視頻19次，從圖5可以看出，學生的參與度比較高。

圖6折線圖描述了人均觀看時長比，人均觀看時長比是指視頻人均觀看時長與視頻本身時長的比例，第1個視頻為電路的基本概念，第19個視頻為三相電路的基本概念，內(nèi)容相對比較簡單，部分學生沒有完整觀看視頻，從圖中可以看出，這兩個視頻人均觀看時長比小于1，其余視頻的人均觀看時長比都大于等于1。視頻10～15的人均觀看時長比其他視頻都要高，這幾部分的知識點正好對應(yīng)本課程中最難的部分——正弦穩(wěn)態(tài)交流電分析，因此學生的觀看時長都大于1.5。

圖6 人均觀看時長比折線圖

4.2 線下課程數(shù)據(jù)

根據(jù)課程考查依據(jù)，線下課程內(nèi)容主要包括課堂表現(xiàn)即參與課堂討論情況和課堂測試兩部分。仍以2018級建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)學生為例，“電工學”課時數(shù)為40學時，一次課為2學時共計20次課堂，其中課堂測試14次，課堂討論6次。課堂活動類型占比統(tǒng)計如圖7所示。

圖7 課堂活動類型占比統(tǒng)計圖

圖8描述了線下學生參與情況，其中參與率＝參與學生數(shù)量/總課堂人數(shù)，參與度為0代表本次課堂沒有設(shè)置課堂測試或課堂討論。從圖8可以看出，課堂測試學生參與度較高，而課堂討論學生參與度較低。因為課堂測試只需要學生在手機上提交作業(yè)，而課堂討論需要學生發(fā)言，由于課堂時間的限制和部分學生性格比較內(nèi)向不善于表達，因此課堂討論學生參與度不高，因此線上的熱點討論板塊正好可以彌補線下課堂的缺點。

圖8 線下課堂參與度統(tǒng)計圖

4.3 課程的總體評價

在2018級、2019級建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)學生中開展基于異步SPOC混合式教學，課程為大班教學模式，以2017級同專業(yè)的學生成績作為對照，各項成績結(jié)果如表2所示。從表中可以看出，2018級和2019級學生的平均分比2017級高10多分，優(yōu)秀（成績≥90分），良好（80分≤成績≤89分），中等（70分≤成績≤79分）和及格（60分≤成績≤69分）的百分比都明顯高于2017級，2019級的優(yōu)秀率也明顯高于2017級。

表2 近三年學生成績對比表

根據(jù)數(shù)據(jù)得出三個年級的平均分和及格率的柱狀圖，如圖9所示，桂林電子科技大學建筑與交通工程學院建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)2018級和2019級課程的平均分都比2017級高，說明學生的總體水平還是有所提升的。從及格率圖上可以看出，2018級和2019級都實施了混合式教學，但2019級的及格率明顯高于2018級，是因為課題組針對2018級混合課程的實施效果，對網(wǎng)上資源進行了調(diào)整，增加了教師錄制視頻，因此2019級學生的總體效果要更好一些。

圖9 近三年“電工學”課程平均分和及格率對比圖

5 結(jié)束語

近幾年來，大規(guī)模開放式在線課程的迅猛發(fā)展，讓人們看到了信息技術(shù)與高等教育深度融合的端倪?；诋惒絊POC是MOOC課程的本土化體現(xiàn)，克服了MOOC拖延，注意力不集中及無法與現(xiàn)有課程相匹配等問題，將傳統(tǒng)的線下課堂在時間上和空間上得到了延伸，有效緩解了傳統(tǒng)“電工學”課程中“內(nèi)容多，課時少”的矛盾。從實施效果來看，學生的成績都有了明顯提升。當然，基于異步SPOC混合式教學也要求教師在教學中投入更多的精力，才能取得較好的效果。

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Research on the Application of Asynchronous SPOC Blended Teaching Mode to "Electrical Engineering"

This article analyzes the problems in the traditional teaching mode of "Electrical Engineering" course and studies a blended teaching mode based on asynchronous SPOC. This teaching model overcomes the problems of MOOC procrastination, students' lack of concentration, and inability to match existing courses, effectively alleviating the contradiction of "more content and less class hours" in traditional "electrical engineering" courses, extending the traditional offline classroom in time and space, and providing a feasible method for teaching reform.

blended teaching; SPOC; electrical engineering

G642

A

1008-1151(2023)09-0145-05

2022-10-14

廣西高等教育本科教學改革工程項目（2022JGA182、2022JGZ125）；測控技術(shù)與儀器國家級實驗教學示范中心（桂林電子科技大學）（202101、202201）；廣西研究生教育創(chuàng)新計劃項目（JGY2022116、JGY2022128、JGY2022131）；2020年桂林電子科技大學校級“線上線下混合式課程建設(shè)項目”（JWM00JZ13）；桂林電子科技大學教育教學改革項目（JGS202048、JGC202005、JGS202146）。

侯杏娜（1982－），女，桂林電子科技大學建筑與交通工程學院教師，碩士研究生導師，高級實驗師，研究方向為機器學習、電路可靠性測試。

陳壽宏（1981－），男，桂林電子科技大學電子工程與自動化學院實驗中心主任，碩士研究生導師，正高級實驗師，博士，研究方向為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機器學習、集成電路測試。