基于SPOCs模式的“UML建模工具”課程改革＊

陳曉丹 李思明 張君雁

(1.成都學(xué)院 四川成都 610106;2.成都理工大學(xué) 四川成都 610051)

2012年，MOOCs(Massive Open Online Courses)即大規(guī)模開放在線課程(慕課)，在國際教育界掀起了一場在線教育模式的變革，帶來了教育教學(xué)方法的革新。各國政府和教育機構(gòu)都對MOOCs寄予厚望。MOOCs平臺(網(wǎng)站)迅速建立，由美國知名大學(xué)和教授創(chuàng)立的edX、Udacity和Coursera是其中的代表，清華大學(xué)也順勢建立了名為“學(xué)堂在線”的MOOCs中文平臺。這些平臺提供的課程都出自于名校或名師，可以在世界范圍內(nèi)傳播大學(xué)教學(xué)與科研成果，使得更多的年輕人有機會接受高等教育，獲得優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。MOOCs易于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新性，利于學(xué)生回溯學(xué)習(xí)，能監(jiān)控和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果，避免了教師在答疑、批改作業(yè)和試卷方面的重復(fù)性勞動，也將課程教學(xué)從一名教師的單打獨斗變成教學(xué)團隊的集體活動，并提供了一條新的課程建設(shè)的思路［1］。

但是，MOOCs的發(fā)展還沒有顯現(xiàn)出明確的戰(zhàn)略目標(biāo)，世界各個大學(xué)對MOOCs的研究還不完善，有很多問題需要思考，比如:MOOCs是否有利于提升大學(xué)教育質(zhì)量?MOOCs的建設(shè)是為了服務(wù)本校還是為了服務(wù)大眾?MOOCs如何保證收支平衡，進而可持續(xù)發(fā)展?無論如何，建設(shè)MOOCs首先要能提高本校的教學(xué)質(zhì)量，這是教師參與的根本動力，也是建設(shè)經(jīng)費基本且穩(wěn)定的來源，在此之后才是服務(wù)大眾。MOOCs已出現(xiàn)了一些必須面對的問題。比如MOOCs是無門檻教學(xué)，任何人都將可以在線學(xué)習(xí)，由于不設(shè)置先修課程，對于專業(yè)性比較強的學(xué)科知識，學(xué)生學(xué)起來費力，造成MOOCs注冊率高而課程完成率低的現(xiàn)象，進而盈虧失衡，不利于其持續(xù)發(fā)展。此外，MOOCs學(xué)生規(guī)模沒有限制，生師比過大，學(xué)生得到教師直接指導(dǎo)的機會少。因此，哈佛大學(xué)等國際名校開始跨越MOOCs，嘗試一種小而精的課程類型——SPOCs［2］。

一、SPOCs簡介

(一)什么是SPOCs

SPOCs(Small Private Online Courses)，即小規(guī)模限制性在線課程。Small指相對于MOOCs的Massive而言，規(guī)模小，一般有幾十人到幾百人參與。SPOCs平臺的“小”也為它大大節(jié)約了存儲和帶寬成本［3］。Private是SPOCs不同于 MOOCs的最大特點，指課程生源有限制，不是所有申請者都能最終參與課程的學(xué)習(xí)。SPOCs平臺通過統(tǒng)計學(xué)習(xí)者參與度(如在線研討的時間或次數(shù))及達到的學(xué)習(xí)水平(如通過作業(yè)或小論文的完成情況評定)篩選申請學(xué)習(xí)者，然后對通過篩選的學(xué)習(xí)者有針對性地開展各種學(xué)習(xí)活動。Online即在線，學(xué)習(xí)者可以通過Internet訪問課程資源進行學(xué)習(xí)，但是在線教學(xué)并不是SPOCs的唯一教學(xué)途徑，學(xué)生和教師還可以在實體課堂進行交流，這點有別于MOOCs。

(二)OCW、MOOCs和SPOCs

中國現(xiàn)有的在線課程多是OCW(Open Course Ware)即開放課件的形式。OCW是由美國麻省理工學(xué)院(MIT)發(fā)起，通過公布課程的教學(xué)材料和課件使全世界的學(xué)習(xí)者和教育者們免費學(xué)習(xí)各類課程。學(xué)生可根據(jù)自己的進度來反復(fù)多次學(xué)習(xí)教學(xué)材料，也有充足的時間思考預(yù)設(shè)的問題，但OCW缺少學(xué)習(xí)過程管理和教學(xué)互動，無法評估學(xué)習(xí)效果。而之后出現(xiàn)的MOOCs可設(shè)置進度安排和小測試，并增加了線上或線下的交流，彌補了OCW缺陷，還可為學(xué)習(xí)合格者頒發(fā)證書，進而提升了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)效果。但是二者都存在以下兩個方面的缺陷:一是研究型教學(xué)的開展，即是教師對個人已完成或進行中的研究內(nèi)容的傳授、討論、答疑、指導(dǎo)等，不可能通過在線課程及時有效進行［4］，因為課程視頻的錄制和發(fā)布有時間周期，造成對新技術(shù)新理論的傳播有時間延遲，而且?guī)熒g的雙向研討，采用面對面的方式更為直接有效;二是校園生活的經(jīng)歷、校園文化的熏陶無法通過虛擬的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境得到。

如今出現(xiàn)的SPOCs既有MOOCs的優(yōu)點，又彌補了實體課堂的不足。相對于 MOOCs三個要素——課程視頻、嵌入式測試與評估、在線交流等之外，SPOCs多了課堂教學(xué)和討論的環(huán)節(jié)。簡單地說，SPOCs=classroom+MOOCs。具體來講，在備課階段教師要根據(jù)課程的教學(xué)大綱，將課程內(nèi)容分為若干知識模塊，每個知識模塊包括若干知識點，若干知識模塊構(gòu)成一次教學(xué)內(nèi)容。每個知識點錄制10分鐘左右的教學(xué)視頻，一次教學(xué)內(nèi)容的視頻總時長為2小時左右。所有視頻和教學(xué)資料放在網(wǎng)絡(luò)上，供學(xué)生在網(wǎng)上學(xué)習(xí)。為了節(jié)省建設(shè)成本，教師也可搜集與本單元知識模塊或知識點相匹配的MOOCs視頻和教學(xué)資料供學(xué)生們學(xué)習(xí)。每個模塊中，教師可選擇設(shè)置的課程活動有:課程視頻、嵌入視頻的測驗、課后考試、作業(yè)、在線討論等。當(dāng)學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)速度完成當(dāng)前模塊后，走進課堂，進行師生之間、生生之間交流，答疑解惑和知識運用;最后，教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和教學(xué)要求控制課程進度和學(xué)生成績評分規(guī)則。

二、SPOCs模式下的“UML建模工具”課程改革

“UML建模工具”是軟件工程專業(yè)的必修課，通過該課程培養(yǎng)學(xué)生使用Rational Rose完成軟件系統(tǒng)分析和設(shè)計時的UML建模。而以傳授式教學(xué)為主的教學(xué)模式，不利于學(xué)生真正參與到系統(tǒng)建模的過程中，也無法培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力。所以，嘗試使用SPOCs模式進行教學(xué)改革。

(一)確定改革對象

在軟件工程專業(yè)2011級的學(xué)生中鼓勵學(xué)生選課。通過簡單面試了解學(xué)生先修課程和專業(yè)水平，比如學(xué)生應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)過“軟件工程”、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”等相關(guān)課程，具有基本的軟件開發(fā)基礎(chǔ)、對軟件開發(fā)有興趣等等。經(jīng)過篩選，確定課堂規(guī)模為25人。

(二)調(diào)整課程結(jié)構(gòu)

一般說來，軟件工程專業(yè)課的學(xué)時分為理論課學(xué)時和實驗課學(xué)時兩部分，理論課在教室講授，實驗課在機房開設(shè)。用SPOCs的方式教學(xué)時，將理論課與實驗課完全融合，課程開設(shè)地點為機房。課程總周期為10周，每周2學(xué)時的教師課堂教學(xué)和若干小時的學(xué)生在線學(xué)習(xí)。教師的課堂教學(xué)內(nèi)容為問題答疑、重難點解析、軟件操作指導(dǎo)等。學(xué)生在校學(xué)習(xí)若干小時，之所以稱為若干小時，因為每個模塊2小時左右視頻學(xué)習(xí)是由學(xué)生自己控制進度的，當(dāng)完成了課前作業(yè)才能結(jié)束。以往課程總學(xué)時48學(xué)時，教與學(xué)的時間多集中在課堂上，不利于學(xué)生思考和回溯學(xué)習(xí)。課堂教學(xué)學(xué)時表面上的縮短，其實是在教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)時間的增多，而且因為有視頻和相關(guān)學(xué)習(xí)管理的控制，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果也優(yōu)于以往的閉門造車。

(三)知識模塊劃分

UML模型中包括的圖示有:用例圖、類圖、序列圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖、活動圖、包圖、構(gòu)件圖、部署圖。建模的難點在于:“什么時候用什么圖”和“圖中應(yīng)有哪些元素”。建立用例圖是UML建模的起點，也是UML建模的重點［5］。因為建模時，采用用例分析來捕獲需求，并由它們驅(qū)動軟件設(shè)計和實現(xiàn)。根據(jù)課程內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系、內(nèi)容的重難點和每周教與學(xué)的時間安排，對“UML建模工具”課程內(nèi)容進行知識模塊劃分，劃分結(jié)果如表1所示。

表1 課程內(nèi)容與知識模塊劃分

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(四)教學(xué)過程設(shè)計

下面以“用例圖”這部分內(nèi)容的教學(xué)為例，介紹如何設(shè)計SPOCs的教學(xué)過程。教學(xué)過程分為課前、課中和課后三個階段，如表2所示。每節(jié)課的項目分析時間大約占總課時的20%-40%左右。最后是實驗環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)項目分析的結(jié)果，實現(xiàn)UML建模，并用Rational Rose完成和展示建模結(jié)果。

課后，一方面要完成小組作業(yè)，為第九周和第十周的學(xué)生實踐環(huán)節(jié)的項目展示與答辯作準備;另一方面要完成本周的實驗內(nèi)容，撰寫實驗報告。設(shè)置小組作業(yè)可以提升學(xué)生的協(xié)作能力和動手能力，利于主動發(fā)現(xiàn)問題和激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，是整個課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，不可或缺。

(五)教學(xué)平臺運用

UML課程學(xué)習(xí)平臺依托的是學(xué)校教學(xué)系統(tǒng)，選課學(xué)生有權(quán)觀看視頻、查閱資料、提問、參與階段測試以及提交作業(yè)。不足在于沒有學(xué)習(xí)進度控制，不能根據(jù)學(xué)生的課前和課后任務(wù)的完成情況約束其學(xué)習(xí)的進度，也無法以此為依據(jù)決定最終學(xué)習(xí)成績。

三、結(jié)語

任何教育技術(shù)的運用都是為了使教師和學(xué)生更容易沉浸于知識本身，更加專注于核心問題。不論是什么樣的教育技術(shù)最終目標(biāo)都是為了提升教與學(xué)的質(zhì)量。SPOCs實施翻轉(zhuǎn)課堂(Flipped Classroom)教學(xué)，它的出現(xiàn)在一定程度上解決了MOOCs平臺的低參與度、低通過率以及不易于持續(xù)發(fā)展等問題，成為值得關(guān)注的模式之一。在實施的過程中，MOOCs和SPOCs兩種形式的在線課程的建設(shè)應(yīng)該誰為先，或者兩者并行開展?對于普通本科院校，基于建設(shè)成本和建設(shè)效果的考慮，建議用兩年左右的時間在校內(nèi)建設(shè)SPOCs，待其發(fā)展成熟后，再將其建設(shè)為具有本校特色MOOCs開放給全球。評分系統(tǒng)是SPOCs建設(shè)的關(guān)鍵，是對學(xué)生學(xué)習(xí)過程和效果的監(jiān)督與評價，也是SPOCs建設(shè)的難點，是下一步的工作和研究方向。

課前，教師分配閱讀教材和觀看視頻的任務(wù)，以及完成指定軟件項目的用例圖分析，思考預(yù)設(shè)的問題，嘗試使用Rational Rose創(chuàng)建用例圖。

課中，主要進行知識點討論，以學(xué)生提出問題為主，教師補充問題為輔，基本涵蓋所有主要知識點。平均來說，每周課的教學(xué)內(nèi)容都可以提煉出10-15個知識點，討論時間大約占總課時的40%-50%左右。其次是項目分析，討論課前指定項目的軟件分析和設(shè)計思路、建模方法和建模結(jié)果。并在課堂上新給出兩三個難度較高的或有實際工程應(yīng)用背景的項目建模，使學(xué)生掌握用例圖的作用和建模方法。

［1］李曼麗.MOOCs的特征及其教學(xué)設(shè)計原理探析［J］.清華大學(xué)教育研究，2013，34(4).

［2］康葉欽.在線教育的“后 MOOC時代”——SPOC解析［J］.清華大學(xué)教育研究，2014，35(1).

［3］楊竹筠，鄭 奇.MOOC等在線教育模式初探［J］.科技與出版，2014，(2).

［4］李明華.MOOCs革命:獨立課程市場形成和高等教育世界市場新格局［J］.開放教育研究，2013，19(3).

［5］陳曉丹，李思明，申俊瑛.“UML建模工具”課程教學(xué)改革與實踐［J］.電腦知識與技術(shù)，2012，8(28).