SPOC的混合式教學(xué)在統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用研究

賈小寧 周林華 張文丹

摘 ?要：統(tǒng)計(jì)計(jì)算是一門(mén)理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系的課程，當(dāng)前教育形勢(shì)下，該課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)內(nèi)容多、課時(shí)少、指導(dǎo)教師人手緊缺等問(wèn)題。SPOC混合式教學(xué)結(jié)合了面對(duì)面的實(shí)體課堂教學(xué)與在線(xiàn)教育，使得學(xué)生既能夠利用豐富的線(xiàn)上學(xué)習(xí)資源，又能夠利用課堂優(yōu)勢(shì)，增加面對(duì)面的交流，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力?；诖耍恼率紫群?jiǎn)要介紹了統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀和基于 SPOC 的混合教學(xué)模式的概念意義，然后詳細(xì)探討了基于 SPOC 的混合式教學(xué)在長(zhǎng)春理工大學(xué)統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用。實(shí)踐表明，應(yīng)用SPOC混合式教學(xué)可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，但課程內(nèi)容和考核評(píng)價(jià)體系仍須進(jìn)一步優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：統(tǒng)計(jì)計(jì)算;SPOC混合式教學(xué);教學(xué)流程;教學(xué)平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.423 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1673-7164（2021）47-0046-03

統(tǒng)計(jì)計(jì)算課程是統(tǒng)計(jì)方法和實(shí)際計(jì)算的結(jié)合，主要解決統(tǒng)計(jì)學(xué)本身中的計(jì)算問(wèn)題，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的思想方法解決科學(xué)中的計(jì)算問(wèn)題。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)可強(qiáng)化學(xué)生的統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，并應(yīng)用于實(shí)際數(shù)據(jù)的建模和分析，使學(xué)生能夠把統(tǒng)計(jì)建模過(guò)程變成適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)算法，并通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的理論與方法解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)與能力和利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析與數(shù)值模擬計(jì)算的能力。對(duì)于統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多、實(shí)驗(yàn)課時(shí)少、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師緊缺的教育形勢(shì)下，需進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革，才能進(jìn)一步提高教學(xué)效果[1-5]。

一、基于SPOC的混合教學(xué)模式的概念意義

SPOC是小規(guī)模限制性在線(xiàn)課程（Small Private Online Course）的縮寫(xiě)，區(qū)別于開(kāi)放性的大規(guī)模的MOOC（Massive Open Online Courses），SPOC的開(kāi)放具有一定的限制性，課程的管理者會(huì)在學(xué)校內(nèi)部對(duì)學(xué)生的選擇設(shè)定限制，這也正體現(xiàn)了SPOC在課程的“限制性”和平臺(tái)的“開(kāi)放性”上的兼容。SPOC混合式教學(xué)是一類(lèi)結(jié)合了面對(duì)面的實(shí)體課堂教學(xué)與在線(xiàn)教育的混合教學(xué)方式，針對(duì)性強(qiáng)，更適合高等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求。SPOC混合式教學(xué)不僅能有效利用豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，降低教學(xué)成本，而且能夠提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而取得好的教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

（一）增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)習(xí)效率

SPOC混合式教學(xué)可使學(xué)生們選擇性增強(qiáng)，比如課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)地點(diǎn)等可以自由選擇，進(jìn)而采用主動(dòng)學(xué)習(xí)的方式。學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、平時(shí)的作業(yè)完成情況或?qū)W習(xí)難度，選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式。學(xué)生可更加合理地安排自己的空閑時(shí)間，如中午、晚上和周末節(jié)假日等時(shí)間，讓學(xué)生始終處于一種積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，逐步鍛煉自主學(xué)習(xí)能力，穩(wěn)步提高學(xué)習(xí)的效率。

（二）完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，提高實(shí)驗(yàn)室使用效能

通過(guò)制作統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程的網(wǎng)絡(luò)授課視頻和單元練習(xí)題，可以提高學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的利用率，完善學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自主預(yù)約實(shí)驗(yàn)室的上機(jī)操作和上機(jī)單元測(cè)試以及上機(jī)期末考試，在這個(gè)過(guò)程中可以使實(shí)驗(yàn)室資源得到更合理的配置，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)室的使用效能，使實(shí)驗(yàn)室更好地發(fā)揮在高校教學(xué)和科研中的重要保障作用。

（三）促進(jìn)教師自身發(fā)展，加強(qiáng)教學(xué)創(chuàng)新

開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)授課平臺(tái)對(duì)教師來(lái)說(shuō)也是個(gè)不斷學(xué)習(xí)的平臺(tái)，教師可在這種開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)授課平堂上完善充實(shí)自己的現(xiàn)有知識(shí)水平，利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高教學(xué)水平，從而使自己能夠不斷跟上時(shí)代的步伐，以提供給學(xué)生更高層次的教學(xué)。

二、統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

統(tǒng)計(jì)計(jì)算課程是長(zhǎng)春理工大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院數(shù)學(xué)系“數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)”專(zhuān)業(yè)和“信息與計(jì)算科學(xué)”專(zhuān)業(yè)的特色專(zhuān)業(yè)選修課，也是面向其他專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的特色（大光電）選修課程，是統(tǒng)計(jì)方法和實(shí)際計(jì)算的結(jié)合，是統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉學(xué)科，主要包括以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是把統(tǒng)計(jì)理論與方法變成高效、可靠的算法，并編程實(shí)現(xiàn)，如分布函數(shù)值和分位數(shù)函數(shù)值的計(jì)算、線(xiàn)性回歸參數(shù)的估計(jì)和檢驗(yàn)、最大似然估計(jì)求解等;二是借助于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大處理能力，發(fā)展新的統(tǒng)計(jì)方法，如用隨機(jī)模擬方法求解貝葉斯模型、Bootstrap置信區(qū)間等[6]。

隨著長(zhǎng)春理工大學(xué)“光電”理論研究與實(shí)驗(yàn)條件的不斷進(jìn)步和完善，“光電”數(shù)據(jù)的獲取越來(lái)越精準(zhǔn)廣泛，在這些數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著前所未知的現(xiàn)象和規(guī)律，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行合理搜集、整理、建模和分析。因此，本課程在凝練和完善學(xué)?！按蠊怆姟睂W(xué)科體系的內(nèi)涵和體系結(jié)構(gòu)中具有不可或缺的地位，對(duì)發(fā)展和建設(shè)學(xué)校特色“大光電”課程體系具有重要的推動(dòng)作用。

現(xiàn)階段，統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要采用集中授課的教學(xué)模式和上機(jī)操作的期末考試考核方式，這種集中式、被動(dòng)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和考核方式的弊端顯而易見(jiàn)。首先，學(xué)生積極性不高。實(shí)驗(yàn)類(lèi)課程尤其需要學(xué)生自主地多學(xué)多練，但這種固定時(shí)間、固定地點(diǎn)的學(xué)習(xí)模式很容易讓學(xué)生產(chǎn)生逆反和抵觸心理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生“出人不出力”的現(xiàn)象，部分學(xué)生只是機(jī)械式地“依葫蘆畫(huà)瓢”完成操作，缺乏積極主動(dòng)的思考，遑論創(chuàng)新。其次，難以做到因材施教。統(tǒng)一集中授課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，教師的講授和演示往往沒(méi)辦法做到多次重復(fù)進(jìn)行，這使得部分動(dòng)手能力不足的學(xué)生落下某節(jié)課或某個(gè)步驟后，后續(xù)的課程或操作可能就無(wú)法進(jìn)行下去。最后，統(tǒng)一集中期末上機(jī)考試方式不能夠很好地考察學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，部分學(xué)生往往采取“臨時(shí)突擊”的形式應(yīng)付考試。

三、基于SPOC的統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革

（一）基于SPOC的統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程

基于SPOC的混合式教學(xué)模式的主要教學(xué)過(guò)程為：課程教師根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)方案和課程教學(xué)大綱，按課程安排提前在網(wǎng)絡(luò)授課平臺(tái)發(fā)布網(wǎng)絡(luò)教學(xué)材料，如教學(xué)視頻、教學(xué)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用等，并布置相應(yīng)的練習(xí)和作業(yè)，也可開(kāi)展適當(dāng)?shù)木W(wǎng)上討論。學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)授課平臺(tái)上根據(jù)教師的引導(dǎo)按時(shí)完成教學(xué)視頻的觀(guān)看、完成作業(yè)和參加討論。在面對(duì)面的實(shí)體課堂上，教師可進(jìn)行課堂補(bǔ)充授課，尤其是網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上學(xué)生集中出現(xiàn)的問(wèn)題，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)課程答疑課堂測(cè)試等。

1.教師采用網(wǎng)絡(luò)授課和預(yù)約實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)相結(jié)合的授課方式

首先，授課教師需要根據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)的課程目標(biāo)和具體的教學(xué)單元目標(biāo)制作相應(yīng)的電子課件，以實(shí)際問(wèn)題導(dǎo)入，建立統(tǒng)計(jì)計(jì)算模型，設(shè)計(jì)算法，應(yīng)用R語(yǔ)言編寫(xiě)程序，并分析結(jié)果檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?。教師需要根?jù)相應(yīng)的授課環(huán)節(jié)，設(shè)置對(duì)應(yīng)的練習(xí)題，供學(xué)生練習(xí)和測(cè)試。

其次，選擇錄播室進(jìn)行多媒體授課，并錄制授課視頻。在這個(gè)過(guò)程中，需要教師能夠在講授基本統(tǒng)計(jì)計(jì)算理論知識(shí)的同時(shí)，在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用R-Studio軟件進(jìn)行實(shí)際演示。在該環(huán)節(jié)需要借助專(zhuān)業(yè)的錄播室，授課計(jì)算機(jī)需要安裝R-Studio軟件，需要專(zhuān)業(yè)的視頻錄制人員指導(dǎo)教師錄課。

最后，由專(zhuān)業(yè)人員與授課教師合作完成授課視頻的制作與剪輯，將最終的授課視頻和配套的練習(xí)題放到相關(guān)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中。這個(gè)過(guò)程，需要搭建或者利用已有的學(xué)習(xí)平臺(tái)，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2.學(xué)生采取自主學(xué)習(xí)與預(yù)約上機(jī)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式

首先，學(xué)生可根據(jù)自身水平與興趣選擇課程內(nèi)容，利用自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，不受時(shí)空限制地根據(jù)授課視頻學(xué)習(xí)相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算理論知識(shí)，觀(guān)看教師在計(jì)算機(jī)上利用R-Studio軟件的實(shí)際演示。這樣，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，還能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

然后，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度，通過(guò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)預(yù)約實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)，或上機(jī)完成單元測(cè)試題，或預(yù)約教師進(jìn)行面對(duì)面指導(dǎo)。這樣，學(xué)生便可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)規(guī)律和學(xué)習(xí)程度自主完成上機(jī)操作，做到因地制宜、因材施教。

最后，學(xué)生完成所有視頻學(xué)習(xí)、練習(xí)題，預(yù)約完成所有上機(jī)實(shí)驗(yàn)和單元測(cè)試題后，需要再次通過(guò)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，預(yù)約上機(jī)期末考試，獲得最終課程成績(jī)。

（二）優(yōu)選統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程資源，打造多層次的教學(xué)平臺(tái)

優(yōu)選統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程資源，建設(shè)具有多個(gè)層次的統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)是基于SPOC混合教學(xué)模式的核心內(nèi)容。依托學(xué)?！凹质?shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”，主要打造了具備三個(gè)層次并逐層推進(jìn)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)平臺(tái)：“基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”“專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”“綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”。

“基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”主要用于學(xué)生課前自測(cè)課程基礎(chǔ)掌握程度和統(tǒng)計(jì)計(jì)算課程前期學(xué)習(xí)使用。本平臺(tái)以統(tǒng)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)理論與方法教學(xué)為核心，使學(xué)生能夠?qū)W習(xí)和掌握基本的統(tǒng)計(jì)軟件，訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，建立統(tǒng)計(jì)模型，編寫(xiě)算法，學(xué)習(xí)掌握用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法求解實(shí)際問(wèn)題的基本技能。通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)可以幫助學(xué)生更好地了解自己的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，便于后續(xù)課程中更有針對(duì)性地進(jìn)一步學(xué)習(xí)，可以使教師在第一時(shí)間掌握學(xué)生的學(xué)情，根據(jù)學(xué)生的反饋制訂適合學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容。

“專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”主要面向?qū)y(tǒng)計(jì)計(jì)算課程更感興趣和課程后期學(xué)習(xí)使用，開(kāi)展統(tǒng)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)理論與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)層次。主要以統(tǒng)計(jì)計(jì)算理論和統(tǒng)計(jì)軟件為基礎(chǔ)，利用數(shù)學(xué)建模思想與方法，使用MATLAB、SPSS、R等數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件，通過(guò)編寫(xiě)程序解決實(shí)際問(wèn)題，全方位培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能，使學(xué)生掌握各種統(tǒng)計(jì)計(jì)算的方法以及實(shí)際問(wèn)題的處理方法。

“綜合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)”主要面向?qū)y(tǒng)計(jì)計(jì)算課程學(xué)有余力并有進(jìn)一步探索興趣的學(xué)生，主要包括大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，以及基于教師科研項(xiàng)目的“科研小課題”等數(shù)學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力和創(chuàng)新精神。

四、結(jié)語(yǔ)

本文介紹了基于SPOC的混合式教學(xué)在統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用，闡述了統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程采用該教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，制訂了詳細(xì)的SPOC統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)課程混合式教學(xué)的教學(xué)方案及其實(shí)施流程，優(yōu)選統(tǒng)計(jì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程資源，打造多層次的教學(xué)平臺(tái)。實(shí)踐表明，SPOC混合式教學(xué)可以提升教學(xué)質(zhì)量，大部分學(xué)生能夠有效提升學(xué)習(xí)效果，除全面學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)計(jì)算課程知識(shí)之外，還培養(yǎng)了學(xué)生的溝通、實(shí)踐等能力。

為了進(jìn)一步提升SPOC混合式教學(xué)在統(tǒng)計(jì)計(jì)算課程中的教學(xué)效果，仍然需要從如下兩個(gè)方面優(yōu)化該教學(xué)模式。一方面需要教師根據(jù)學(xué)生層次和學(xué)校定位篩選優(yōu)質(zhì)合適的線(xiàn)上學(xué)習(xí)資源，精簡(jiǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容;另一方面，需要完善考核評(píng)價(jià)機(jī)制，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐操作能力的考核，這也是未來(lái)的兩個(gè)重要的研究方向。

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（責(zé)任編輯：淳潔）