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

（西安工業(yè)大學(xué)光電工程學(xué)院，陜西 西安 710021）

1　SPOC的產(chǎn)生

追溯國內(nèi)外在線課程的發(fā)展，從1989年美國鳳凰城大學(xué)最先推行在線學(xué)位計(jì)劃，成為美國第一批被認(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，即全球化和信息化，中國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“中國大學(xué)MOOC”平臺(tái)全面運(yùn)營。國內(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：問題導(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)測等流程，SPOC教學(xué)模式設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1　SPOC教學(xué)模式設(shè)計(jì)流程圖

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。

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。

【參考文獻(xiàn)】

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