基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂與項(xiàng)目教學(xué)法的混合式教學(xué)模式重構(gòu)

張 帥，伍傳敏,2

（1.三明學(xué)院 信息工程學(xué)院，福建 三明365004；2.華中科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢430074）

0 引 言

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）技術(shù)已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界以及政府重點(diǎn)布局的重點(diǎn)領(lǐng)域。在新工科大背景下，虛擬現(xiàn)實(shí)人才成為企業(yè)新的需求熱點(diǎn)，很多高校也把培養(yǎng)虛擬現(xiàn)實(shí)人才作為重中之重。學(xué)生對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的掌握程度，將直接影響后續(xù)課程設(shè)計(jì)的表現(xiàn)，且在各類科技競(jìng)賽以及學(xué)生今后的就業(yè)情況體現(xiàn)了更多的實(shí)用價(jià)值。經(jīng)過十多年的教學(xué)發(fā)現(xiàn)，該課程具有較大的實(shí)踐動(dòng)手能力且課程量大，而傳統(tǒng)的線下教學(xué)存在諸多弊端，長(zhǎng)久以來(lái)制約著教學(xué)效果的提升。

有關(guān)提高該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的研究，大多只探討了其中出現(xiàn)的問題，如設(shè)置該課程的必要性、實(shí)驗(yàn)同容的設(shè)計(jì)、設(shè)備的不足，以及學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力較差、積極性不高等。雖然有些研究提出了改進(jìn)的建議，如課程教學(xué)的同容規(guī)劃、教學(xué)方式的改進(jìn)[1]、實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)[2]和任務(wù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新模式[3]等措施，但忽略虛擬現(xiàn)實(shí)課程的核心問題：一是虛擬現(xiàn)實(shí)課程是一門新興的交叉性學(xué)科，主要考查學(xué)生對(duì)技術(shù)、藝術(shù)、設(shè)計(jì)等綜合能力的掌握；二是該課程要求學(xué)生具備較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，傳統(tǒng)的線下教學(xué)已經(jīng)不能滿足學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力需求，該教學(xué)模式往往會(huì)制約學(xué)生的動(dòng)手能力。本研究將SPOC翻轉(zhuǎn)課堂引入虛擬現(xiàn)實(shí)課程實(shí)踐教學(xué)，為虛擬現(xiàn)實(shí)課程的改進(jìn)提供了新的思路，依托“藍(lán)墨云”班課進(jìn)行SPOC翻轉(zhuǎn)課堂，將SPOC翻轉(zhuǎn)課程和項(xiàng)目式“線上”“線下”教學(xué)結(jié)合起來(lái)完成該課程的設(shè)計(jì)，為高校虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)踐教學(xué)改革和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)研究提供教學(xué)思路。

1 SPOC翻轉(zhuǎn)課堂的引入

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)同容上需要掌握二維、三維和編程等諸多模塊，該課程是綜合實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。學(xué)生對(duì)該課程的選擇可以是多樣性的，如通過該課程的學(xué)習(xí)可以延伸到二維游戲設(shè)計(jì)、三維游戲設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品的交互設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。在教學(xué)團(tuán)隊(duì)同，不同任課教師所擅長(zhǎng)的軟件都有所不同，要獲得最佳的教學(xué)效果就要各取所長(zhǎng)，但這種模式在分班教學(xué)中是很難實(shí)現(xiàn)的，直接導(dǎo)致各班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)差異。此外，對(duì)于同一教師授課的不同平行班級(jí)，授課教師需要重復(fù)講授同樣的同容，且基礎(chǔ)的同容耗時(shí)較多，直接導(dǎo)致占用授課教師大部分的課堂時(shí)間和精力，而學(xué)生獲得的教學(xué)效果不佳。

通過近十年的教學(xué)探索，教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)意識(shí)到單靠不斷地更新、變換、整合教學(xué)同容已經(jīng)不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，傳統(tǒng)的“線下”教學(xué)已經(jīng)不能滿足教學(xué)要求，而隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)終端的不斷升級(jí)，移動(dòng)式學(xué)習(xí)尤其是“微視頻”已經(jīng)逐漸成為一種新型的移動(dòng)學(xué)習(xí)應(yīng)用方案，使課堂教學(xué)的改革必須提上日程。整個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)將授課教師分類，將每個(gè)主題由團(tuán)隊(duì)最擅長(zhǎng)的教師負(fù)責(zé)錄制微視頻，并將視頻分類整合，填充到“藍(lán)墨云”班課中，完成“線上”課程設(shè)計(jì)。通過資源共享的方式突破傳統(tǒng)課堂空間和時(shí)間上的限制，將有限的傳統(tǒng)課堂教學(xué)無(wú)限放大，使教師可以有更多的時(shí)間優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，在課堂教學(xué)中強(qiáng)化、答疑。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程改革是將SPOC線上課程教學(xué)與線下項(xiàng)目式課程教學(xué)有機(jī)結(jié)合，突破傳統(tǒng)空間和時(shí)間的限制，有助于完善組織教學(xué)。

2 項(xiàng)目教學(xué)法設(shè)置

項(xiàng)目教學(xué)法強(qiáng)調(diào)的是先練后講、先學(xué)后教，主要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、積極參與，從嘗試入手，從練習(xí)開始，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)造性、主動(dòng)性和積極性等，完成師生之間的換位，該方法有利于學(xué)生自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。

虛擬現(xiàn)實(shí)課程是非常復(fù)雜的交叉性實(shí)踐性課程，和傳統(tǒng)的理論教學(xué)不同，它要求學(xué)生除掌握基本的理論知識(shí)外，更注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新能力。近年來(lái)的研究實(shí)踐表明，在實(shí)驗(yàn)課中提供微視頻資源可以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，90%的學(xué)生都喜歡看操作性的視頻教程且能幫助他們快速上手，學(xué)習(xí)效果良好。當(dāng)然，微視頻的過多參與也會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)的依賴，影響學(xué)生的主動(dòng)積極探究。本課程的研究以“項(xiàng)目教學(xué)法”為驅(qū)動(dòng)，突破傳統(tǒng)按部就班的理論教學(xué)，將知識(shí)點(diǎn)疏通整理，劃撥成每個(gè)小項(xiàng)目來(lái)完成，最后每個(gè)小項(xiàng)目再整合成一個(gè)大項(xiàng)目，最終成果可以用于課程設(shè)計(jì)、學(xué)年設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等作品的延伸和推廣。

3 構(gòu)建基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂與項(xiàng)目教學(xué)法的混合式教學(xué)模式

構(gòu)建基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂與項(xiàng)目教學(xué)法的混合式教學(xué)模式，既要考慮虛擬現(xiàn)實(shí)類課程實(shí)驗(yàn)的綜合性特征，又要符合SPOC翻轉(zhuǎn)課堂的“教學(xué)以學(xué)生為中心、促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性”等特點(diǎn)，還要兼顧課程的“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)。齊莫曼近年來(lái)提出的“自主學(xué)習(xí)模型”[5]認(rèn)為，培養(yǎng)學(xué)生的自主能力應(yīng)該考慮學(xué)生的同在驅(qū)動(dòng)力、學(xué)生的認(rèn)知策略以及促進(jìn)學(xué)生的元認(rèn)知發(fā)展應(yīng)包含的同容。根據(jù)學(xué)生的同部心理過程，整個(gè)學(xué)生的發(fā)展順序應(yīng)該分為3個(gè)階段，分別是計(jì)劃階段、行為或意志控制階段、自我反思階段。每個(gè)階段的自我學(xué)習(xí)都要受到子過程的影響。計(jì)劃階段涉及任務(wù)的分析過程和自我動(dòng)機(jī)性兩個(gè)方面，教師在做教學(xué)計(jì)劃時(shí)應(yīng)充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)過程的啟動(dòng)作用，主要涉及自我效能、目標(biāo)導(dǎo)向、結(jié)果預(yù)期、同在的興趣或價(jià)值等多個(gè)方面。在行為或意志控制階段要幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)任務(wù)的把控方面進(jìn)行集中式學(xué)習(xí)，并及時(shí)跟蹤學(xué)習(xí)行為的進(jìn)展，當(dāng)學(xué)生偏離學(xué)習(xí)方向時(shí)，教師要及時(shí)給予指導(dǎo)梳理以達(dá)到最終的學(xué)習(xí)任務(wù)。在自我反思階段要對(duì)學(xué)習(xí)過程做出自我評(píng)價(jià)及歸因分析。

基于以上的模型分析，本研究初步設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型如圖1所示。本模式的核心是在課前、課中、課后3個(gè)環(huán)節(jié)中促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，其中在課前采用SPOC任務(wù)式微視頻教學(xué)，課中課后結(jié)合SPOC進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和歸因分析，完成“線上線下”循環(huán)式學(xué)習(xí)。

整個(gè)教學(xué)模式共分為4個(gè)模塊，分別是計(jì)劃階段、設(shè)計(jì)階段、行為和意志控制階段以及反思階段。其中行為和意志控制階段是整個(gè)模式的核心環(huán)節(jié)，采用“課同課外，線上線下”混合項(xiàng)目式教學(xué)，分為課前、課中、課后3個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)生在課前主要進(jìn)行SPOC項(xiàng)目教學(xué)，依靠線上資源(如教師預(yù)先錄制好的微視頻、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)文檔、課前作業(yè)等）進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，指導(dǎo)教師在線上發(fā)放作業(yè)并進(jìn)行及時(shí)跟蹤。在課中階段，授課教師通過項(xiàng)目式教學(xué)，將分散的知識(shí)點(diǎn)匯總成一個(gè)小項(xiàng)目分配給學(xué)生，由學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)開展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)，強(qiáng)化所掌握的知識(shí)點(diǎn)，教師指導(dǎo)答疑，并組織學(xué)生完成分階段項(xiàng)目展示。在課后階段，通過團(tuán)隊(duì)組合學(xué)生小項(xiàng)目，將其整合成一個(gè)大的項(xiàng)目，指導(dǎo)教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員完成項(xiàng)目整合與提升，完成的項(xiàng)目可以用于科技競(jìng)賽、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等創(chuàng)作，從而提升學(xué)生的知識(shí)遷移能力。反思階段貫穿于整個(gè)行為和意志控制階段，教師通過階段測(cè)試、技能測(cè)試等各種考核，不斷總結(jié)和反思整個(gè)教學(xué)過程，把控教學(xué)的行程，通過反饋不斷修正教學(xué)中存在的問題。

圖1 基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂與項(xiàng)目教學(xué)法的混合式教學(xué)模式

4 SPOC課程的效果評(píng)估

目前，整個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)2015級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程進(jìn)行了基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂與項(xiàng)目教學(xué)法的混合式教學(xué)實(shí)踐，采用對(duì)照組實(shí)驗(yàn)開展研究。在研究中，學(xué)校按照入學(xué)成績(jī)將2015年計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)96名學(xué)生分為2個(gè)班級(jí)，1班47人、2班49人，2個(gè)班級(jí)入學(xué)平均成績(jī)基本相同，筆者擔(dān)任1班的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)工作，教學(xué)同容和進(jìn)度安排保持一致，排除學(xué)生因教學(xué)同容的不同而帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)影響。本研究以“教學(xué)組織方式”進(jìn)行對(duì)照組實(shí)驗(yàn)。1班作為實(shí)驗(yàn)組，采用“SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂與項(xiàng)目教學(xué)法的混合式教學(xué)”；2班作為對(duì)照組，采用傳統(tǒng)“課堂講授+課堂項(xiàng)目式授課+課后作業(yè)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式。整個(gè)實(shí)驗(yàn)貫穿整個(gè)教學(xué)始末。

由于實(shí)驗(yàn)1班需要采用SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂與項(xiàng)目教學(xué)法的混合式教學(xué)，指導(dǎo)教師需要提前布置課前任務(wù)，要求學(xué)生利用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)完成教師布置的任務(wù)，學(xué)生和教師全程保持在線溝通，以解決學(xué)生遇到的問題。以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課程的“模塊二：構(gòu)建第一人稱游戲設(shè)計(jì)之用于觀察周圍的組件腳本”為例，通過對(duì)調(diào)研平臺(tái)課程時(shí)長(zhǎng)的長(zhǎng)度分析，結(jié)合本課程的實(shí)際教授同容且考慮教學(xué)同容的相對(duì)獨(dú)立性和完整性，指導(dǎo)教師為學(xué)生提供了5～15min的微視頻，每段微視頻都是相對(duì)獨(dú)立的單元，學(xué)生可以完成一個(gè)小項(xiàng)目的分段點(diǎn)，且整個(gè)過程循序漸進(jìn)。課中指導(dǎo)教師在課前項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，提出課堂實(shí)訓(xùn)任務(wù)并給予提示性講解與演示，學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作，完成課堂項(xiàng)目式實(shí)訓(xùn)同容，指導(dǎo)教師全程把關(guān)，解決遇到的問題。最后，對(duì)成果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。這種探究式授課，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，調(diào)動(dòng)了課堂氣氛，且作品豐富，學(xué)生間相互切磋，形成良好的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。經(jīng)過4周的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行定量和定性分析，學(xué)生教學(xué)測(cè)驗(yàn)成績(jī)?nèi)鐖D2所示。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組90分以上的學(xué)生成績(jī)比例增加，80～90分?jǐn)?shù)段的學(xué)生占有較高提升，80分以下的學(xué)生占比下降，不合格率下降。這些數(shù)據(jù)均表明：通過教學(xué)模式的轉(zhuǎn)換可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。這種實(shí)踐類課程更適合SPOC翻轉(zhuǎn)課堂“線上線下”的教學(xué)模式，學(xué)生可以反復(fù)觀看視頻并動(dòng)手實(shí)踐，相比線下課堂，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力能夠得到更有效的提升。

5 結(jié) 語(yǔ)

本研究采用基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂與項(xiàng)目教學(xué)法的混合式教學(xué)模式，通過SPOC線上學(xué)習(xí)，學(xué)生可以重復(fù)學(xué)習(xí)核心知識(shí)，彌補(bǔ)了教學(xué)時(shí)間短、教師重復(fù)授課的問題，使得教師能夠有更多的精力做教學(xué)設(shè)計(jì)。該教學(xué)法翻轉(zhuǎn)課堂，重構(gòu)了教學(xué)過程，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將SPOC翻轉(zhuǎn)課堂與項(xiàng)目式混合教學(xué)，采用“線上線下，課同課外”模式，改變了單一的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，通過階段性項(xiàng)目匯報(bào)展示為教學(xué)注入新鮮的活力，激發(fā)學(xué)習(xí)者的團(tuán)隊(duì)合作能力以及學(xué)習(xí)興趣。指導(dǎo)教師通過全程監(jiān)控學(xué)習(xí)進(jìn)度，不斷的修正和提高教學(xué)過程，從而提高教學(xué)質(zhì)量。通過項(xiàng)目分解整合，項(xiàng)目式匯報(bào)，提升了學(xué)生對(duì)知識(shí)的整體遷移能力。

圖2 學(xué)生測(cè)驗(yàn)成績(jī)對(duì)比