“智能+教育”背景下的MOOC+SPOC教學模式改革與探索
——以《土力學》為例

孫林娜，時 偉，郭 棟，白曉宇，楊忠年

(青島理工大學 土木工程學院，山東 青島 266033)

我國著名教育家錢學森在論述未來教育時曾經(jīng)談到：“未來教育=人腦+電腦+網(wǎng)絡(luò)”。MOOC，即大規(guī)模開放在線課程，作為一種現(xiàn)代信息技術(shù)與高等教育相融合的在線教育方式，最早在2007年被提出，于2011年掀起發(fā)展高潮。它具有廣泛性、優(yōu)質(zhì)學習資源共享性、自由開放性及免費等優(yōu)勢，同時也存在課程完成率低、難以實現(xiàn)個性化學習、教學模式單一、評估及認證方式不明確和人文主義、情感價值觀培養(yǎng)缺失等問題[1]。SPOC，即小規(guī)模專有在線課程，具有典型的小眾性和私密性[2]，可以依托已有MOOC平臺，將線上豐富多彩的內(nèi)容與課堂教學有機結(jié)合，為學生提供個性化教學，有效彌補MOOC的不足[3]。國內(nèi)已有部分教學團隊采用SPOC進行教學改革研究，并取得一定成效[4-8]。本論文以《土力學》課程為例，探索“智能+教育”背景下的MOOC+SPOC 教學模式的改革與實踐。

1 課堂教學存在的問題

《土力學》是土木工程專業(yè)必修核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學習基礎(chǔ)工程、地基處理、地下結(jié)構(gòu)等相關(guān)后續(xù)課程和專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。通過該課程的學習，使學生掌握土的強度、變形和滲流特性，培養(yǎng)學生運用《土力學》的基本原理和方法解決實際工程問題的能力，為從事土木工程專業(yè)相關(guān)的工程設(shè)計、施工、管理工作和科學研究打下堅實基礎(chǔ)[9]。該課程具有理論性、實踐性、綜合性強的特點，傳統(tǒng)的《土力學》課程教學模式與現(xiàn)代工程專業(yè)認證教學理念相比存在明顯不足，以教師課堂講授為主的方法不利于學生自學能力的培養(yǎng)，以結(jié)果為主的考核方式無法較全面的反映學生的學習主動性和學習過程。

針對課程教學關(guān)鍵問題進行教學改革主要體現(xiàn)在：(1)科學教學設(shè)計，重塑線上線下教學內(nèi)容。《土力學》課程的課堂授課一般只有32課時，僅可以講完一些基本原理和基本概念，很難有時間進行討論和探究。有些內(nèi)容只能安排學生課下自學，效果很難保證；(2)線上自學與線下課堂討論探究相結(jié)合。課堂教學中板書或PPT只是用文字和圖片進行講述，不夠形象直觀。以講授代替討論和探究，學生往往缺少準備時間，導致喪失了鍛煉創(chuàng)新和表達的機會。學生自主學習的機會偏少，缺少運用理論解決實際問題的機會。受學時所限，傳統(tǒng)教學大多以教師講授為主，學生被動接受，知識內(nèi)化程度低下；(3)教學活動過程實現(xiàn)個性化教學。大班授課模式課堂互動和創(chuàng)新性訓練不足。合堂授課使教師很難在上課的同時兼顧到每個學生，且課堂分組討論互動相對較難開展，無法有效提高學生分析問題解決問題的能力；(4)運用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化手段達成課程教學目標。手機影響課堂專注度。互聯(lián)網(wǎng)時代，學生受手機的影響越來越多，網(wǎng)絡(luò)能夠帶來更多的資源，同時也會影響學生上課的專注程度，如果課堂沒有足夠的吸引力，則學生很容易被手機帶跑，運用雨課堂等現(xiàn)代教學工具有效調(diào)動學生學習的參與度和積極性；(5)應(yīng)用先進質(zhì)量觀，以產(chǎn)出標準為導向，構(gòu)建科學課程考評體系。課程考核由過程性和終結(jié)性評價構(gòu)成，多元、全面、可測量。注重過程性管理，教學評價數(shù)據(jù)指導教學內(nèi)容優(yōu)化，改進教學組織活動。教學活動有評價、有標準、可記錄、可回溯；(6)注重課程思政融入，實現(xiàn)課堂育人目標。學生的職業(yè)素養(yǎng)、社會責任感不夠。由于所處社會大環(huán)境的不同，現(xiàn)在的學生以自我為中心的現(xiàn)象比較嚴重，遇事更多的考慮個人的得失，社會責任感相對較差，職業(yè)素養(yǎng)也有待提高。通過實現(xiàn)課程知識點與德融點深度融合，打造“有溫度、有高度、有深度”一流課程，適應(yīng)新時期課程育才、課堂育人目標。

2 MOOC+SPOC混合式教學模式改革實踐

針對上述《土力學》課程傳統(tǒng)教學過程中存在的問題，本課程組探索“智能+教育”背景下專業(yè)基礎(chǔ)課MOOC+SPOC教學模式，通過建設(shè)線上教學平臺以及虛擬仿真實驗平臺，將以教師傳授為主的課堂教學改革為以學生為中心的線上線下混合式教學，重塑課程內(nèi)容，編制混合式教學知識點大綱，結(jié)合信息化技術(shù)手段，采用翻轉(zhuǎn)課堂、小組討論等多種教學方法，構(gòu)建多元考評體系，實現(xiàn)課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，打造《土力學》一流金課。

(1)重塑《土力學》教學內(nèi)容。基于OBE理念，重塑混合式教學知識點，線上為低階性基礎(chǔ)知識，學生自主學習；課堂為高階性教學內(nèi)容和組織實施，將最新學科前沿知識融入課堂教學，如土工合成材料及加筋土作用機理等；將課程重點難點內(nèi)容，應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂進行探究討論教學，如地基沉降計算、土的強度理論及應(yīng)用、擋墻土壓力分布等。線上虛擬仿真實驗注重基本原理和方法，線下實驗注重學生動手能力、探究能力的培養(yǎng)。本課程共40 學時，其中線下30 學時：課堂24+實驗6 學時；線上10 學時：慕課8+線上實驗2 學時。學生線上自主學習時間占總學時的25%。

(2)逆向設(shè)計法組織教學活動。以學生為中心組織實施教學，教學過程包括課前自主學習、課中合作探究、課后深化拓展三階段。課前發(fā)布學習任務(wù)單，學生觀看課程視頻，完成測試；課中講解重點難點，組織學生討論，再答疑小結(jié)；課后進一步解釋總結(jié)提煉。通過小組合作討論、翻轉(zhuǎn)課堂等教學方法開展復雜工程問題討論探究，培養(yǎng)學生分析解決工程問題的能力。通過“知識點+社會熱點+升華點”的模式，開展課程思政教學。通過工程災(zāi)害的剖析，引導學生了解、分析事故帶來的慘痛和影響，培養(yǎng)學生的職業(yè)責任感和職業(yè)道德；通過優(yōu)秀工程的介紹，讓學生深入了解工程的智慧與情懷，激發(fā)其學習興趣與專業(yè)自豪感；通過行業(yè)人物故事，讓學生對大師追求卓越的工匠精神進行深入的了解，培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)。線上線下教學實現(xiàn)“兩性一度”目標，支撐課程目標達成。

(3)先進信息技術(shù)與課堂教學深度融合。把傳統(tǒng)學習方式和數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化學習結(jié)合優(yōu)勢互補，將雨課堂(見圖1)、超星學習通、智慧樹翻轉(zhuǎn)課堂等等先進信息技術(shù)引入課堂，進行科學合理的教學設(shè)計，加強課內(nèi)課外教學互動。

(4)改進混合式教學方法。線上自學充分利用課程資源庫、討論區(qū)等板塊，線下教學采用案例教學法(見圖2)、問題教學法、啟發(fā)式教學法、探究式教學法、討論式教學法等多種教學手段，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，讓學生在解決問題的過程中，認識問題和知識背后所蘊含的理論思維、方法論和價值判斷，激發(fā)學生的思想碰撞和情感體驗，實現(xiàn)對學生的價值引領(lǐng)。

圖2 線下教學翻轉(zhuǎn)課堂

(5)虛實結(jié)合的實驗教學組織。通過建設(shè)虛擬仿真實驗平臺(見圖3)，對試驗項目進行預習和檢驗，在掌握基本實驗原理的基礎(chǔ)上再進入線下土工實驗室進行實際操作，實驗教學效率得到保證。此外，還可利用虛擬仿真實驗平臺進行綜合性、開放性拓展實驗教學，彌補線下實驗受場地、時間、實驗條件等的限制，更大程度的提高學生分析解決問題的能力。

圖3 自建虛擬仿真試驗平臺

(6)構(gòu)建線上線下相結(jié)合的課程考評體系。課程最終成績由期末考試成績、平時成績、線上成績、線下實驗成績等幾部分組成，其中平時成績包括課堂表現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)課堂、課后作業(yè)測試、考勤等；線上成績包括在線慕課學習和虛擬仿真實驗學習；線下實驗包括操作、數(shù)據(jù)采集與處理、實驗報告成績等；期末考試為總結(jié)性考核，覆蓋全部章節(jié)，綜合考察學生知識點掌握情況。成績評定多元、科學、全面、可量化。

3 改革實施效果

經(jīng)過《土力學》課程教學團隊的不懈努力，通過對教學內(nèi)容的優(yōu)化、教學方法的改革等，逐步形成了完整的《土力學》MOOC+SPOC教學和考核體系，應(yīng)用于2018年—2019年、2019年—2020年、2020年—2021學年的《土力學》教學中，學生課堂表現(xiàn)活躍，課堂教學評價優(yōu)秀，通過對筆者2015級選課班(傳統(tǒng)課堂)與2016級選課班(混合式)進行對比，2015級69人平均73.58分，2016級52人平均80.65分，90分以上人數(shù)百分比增長8%，80分～90分人數(shù)百分比增長14%，不及格人數(shù)百分比明顯下降，課程教學效果明顯提高，教學改革成效顯著(見圖4)。此外，課程組積極指導學生進行課外科技創(chuàng)新活動，申請并授權(quán)發(fā)明專利8項、實用新型專利2項(見圖5)，參加全國大學生加筋土擋墻設(shè)計大賽取得較好成績(見圖6)。課程團隊成員積極踐行價值塑造、能力培養(yǎng)和知識傳授的三位一體育人過程，獲評山東省省級教學團隊、首批課程思政示范團隊，《土力學》課程于2020年獲評首批國家級線上線下混合式一流課程。

圖5 學生參與的授權(quán)發(fā)明專利證書(部分)

圖6 參加全國大學生加筋土擋墻設(shè)計大賽現(xiàn)場

4 結(jié) 論

傳統(tǒng)教學受時空限制，網(wǎng)絡(luò)學習受互動限制，MOOC+SPOC的混合式教學方式能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)學習與網(wǎng)絡(luò)學習的完美結(jié)合，使學生從信息傳遞為主的低階學習轉(zhuǎn)變?yōu)槲諆?nèi)化為主的高階學習，提高了學生的創(chuàng)新能力、問題解決能力等，大大提升了高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量。