新工科背景下高校SPOC+PBL混合式教學(xué)模式研究

柯姜岑 王林 鄭亞紅

[摘 要] 在新工科背景下，信息技術(shù)的迅速發(fā)展對交通運(yùn)輸行業(yè)人才培養(yǎng)提出了新要求，作為人才輸出源頭的高校人才培養(yǎng)模式與課程教學(xué)方法隨之發(fā)生了變化。以交通運(yùn)輸專業(yè)“交通管理信息系統(tǒng)”課程為例，分析現(xiàn)有課程存在的不足，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)和行業(yè)定位，引入“SPOC+PBL”教學(xué)模式對課程展開改革，設(shè)計(jì)“三階段”教學(xué)模式和全過程形成性評價方法，融合新思路，提出新的課程教學(xué)模式及實(shí)現(xiàn)方法。

[關(guān)鍵詞] 交通運(yùn)輸;新工科;SPOC;PBL;教學(xué)模式

[基金項(xiàng)目] 2017年度武漢理工大學(xué)校級教研項(xiàng)目“基于SPOC的交通運(yùn)輸專業(yè)科教結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究——以‘公路運(yùn)輸管理模擬綜合實(shí)驗(yàn)’為例”（W2017026）

[作者簡介] 柯姜岑（1982—），女，湖北黃石人，博士，武漢理工大學(xué)交通與物流工程學(xué)院講師，主要從事交通系統(tǒng)優(yōu)化與仿真研究;王 林（1966—），女，湖北武漢人，碩士，武漢理工大學(xué)交通與物流工程學(xué)院副教授，主要從事物流管理信息系統(tǒng)研究;鄭亞紅（1984—），女，湖北麻城人，博士，武漢理工大學(xué)交通與物流工程學(xué)院講師（通信作者），主要從事物流系統(tǒng)規(guī)劃研究。

[中圖分類號] G642.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）15-0117-04 [收稿日期] 2021-07-01

引言

以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等為代表的新興信息技術(shù)是人類社會向信息時代轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)變量，與此同時，信息通信、電子控制、軟件設(shè)計(jì)等新技術(shù)對傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的滲透也對行業(yè)發(fā)展和人才需求提出了新要求。新工科的概念應(yīng)運(yùn)而生，相對于傳統(tǒng)工科而言，它是以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景的一個動態(tài)概念，更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉性與綜合性。那么，作為行業(yè)專門人才“蓄水池”的高校，應(yīng)該以培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才為最終目標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)科與專業(yè)課程，助力新工科高質(zhì)量發(fā)展[1]。

“交通管理信息系統(tǒng)”課程是一門面向交通運(yùn)輸專業(yè)學(xué)生開設(shè)的理論結(jié)合實(shí)踐的專業(yè)課程，綜合了計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、運(yùn)籌學(xué)等學(xué)科知識來輔助管理決策，教學(xué)內(nèi)容包括管理信息系統(tǒng)規(guī)劃、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施和評價的基本方法，也涵蓋了管理信息系統(tǒng)在交通運(yùn)輸與物流領(lǐng)域的應(yīng)用。該課程所具有的多學(xué)科交叉、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)雖然與新工科“繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享”的內(nèi)涵相契合，但其多元化知識融合、信息化技術(shù)要求高的特點(diǎn)也具有“雙刃劍”效應(yīng)，使得“交通管理信息系統(tǒng)”課程在交通運(yùn)輸工程教學(xué)體系中成為一個相對獨(dú)立的存在，與其他課程的銜接性較差。因此，針對非計(jì)算機(jī)和信息管理專業(yè)的“交通管理信息系統(tǒng)”課程進(jìn)行教學(xué)改革創(chuàng)新，有利于實(shí)現(xiàn)多學(xué)科交叉匯聚與多技術(shù)跨界融合的落地。

一、“交通管理信息系統(tǒng)”課程的作用及存在問題

交通運(yùn)輸專業(yè)的“交通管理信息系統(tǒng)”課程雖然不是該專業(yè)的核心課程，但5G數(shù)字時代與交通運(yùn)輸?shù)葌鹘y(tǒng)學(xué)科的融合勢不可當(dāng)。不論是港口碼頭調(diào)度還是集裝箱堆場管理，物流貨運(yùn)線路規(guī)劃還是倉儲設(shè)計(jì)，抑或是公路、鐵路、民航運(yùn)輸?shù)龋茧x不開信息技術(shù)的支持，而管理信息系統(tǒng)作為企業(yè)信息化最基礎(chǔ)最普遍的工具，是交通運(yùn)輸、物流企業(yè)提高企業(yè)管理效能和經(jīng)濟(jì)效益的有力生產(chǎn)工具。因此，交通運(yùn)輸類專業(yè)開設(shè)“交通管理信息系統(tǒng)”課程是非常必要的。但是學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程中存在以下幾個問題。

（一）對課程性質(zhì)認(rèn)識存在偏差，學(xué)習(xí)興趣較弱

在執(zhí)教的幾年中，交通運(yùn)輸專業(yè)學(xué)生普遍對該課程認(rèn)識不夠準(zhǔn)確。由于該門課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)和信息系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)核心課，涉及大量編程工具的應(yīng)用，被歸為計(jì)算機(jī)類課程，且沒有專門交通類管理信息系統(tǒng)書籍，在授課內(nèi)容上，沿用用計(jì)算機(jī)類的授課方式，因此被認(rèn)為與交通運(yùn)輸專業(yè)關(guān)系不大。學(xué)生對其學(xué)習(xí)興趣不高，普遍認(rèn)為該門課程難度較大。

（二）先導(dǎo)課程掌握不扎實(shí)，導(dǎo)致能力脫節(jié)

不同類型的學(xué)生思維方式各異，因此對計(jì)算機(jī)的理解和認(rèn)知不同，導(dǎo)致同一個班的學(xué)生對交通管理信息系統(tǒng)所需要的先導(dǎo)課程如“C語言”“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”等內(nèi)容掌握程度差異很大。且不同專業(yè)對計(jì)算機(jī)需求不同，但交通運(yùn)輸專業(yè)的學(xué)生仍然由計(jì)算機(jī)學(xué)院的教師授課，其普遍在具體教學(xué)過程中并沒有針對學(xué)生的理解能力和程度制定教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容，使得計(jì)算機(jī)課程教學(xué)與交通運(yùn)輸專業(yè)學(xué)科相關(guān)性較低，課堂上學(xué)生的主動性和積極性很難被調(diào)動。交通運(yùn)輸專業(yè)學(xué)生對計(jì)算機(jī)類課程學(xué)習(xí)驅(qū)動情況如圖1所示。

（三）教學(xué)內(nèi)容多，課時少

交通管理信息系統(tǒng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，但與計(jì)算機(jī)專業(yè)不同的是，交通運(yùn)輸類專業(yè)理論學(xué)時大幅度壓縮（24學(xué)時），與之配套的實(shí)驗(yàn)學(xué)時更少（8學(xué)時）。因此，僅依靠課堂上講授，學(xué)生無法對管理信息系統(tǒng)的規(guī)劃、分析、設(shè)計(jì)產(chǎn)生感性認(rèn)識，實(shí)驗(yàn)學(xué)時的減少和學(xué)生編程能力的短板導(dǎo)致學(xué)生對管理信息系統(tǒng)的理解僅停留在表面，至于與工程實(shí)際的結(jié)合更是“紙上談兵”。

二、多維度“交通管理信息系統(tǒng)”課程目標(biāo)設(shè)計(jì)

課程目標(biāo)是指課程在人才培養(yǎng)方面的具體質(zhì)量規(guī)格和要求，是對學(xué)完該門課程的學(xué)生應(yīng)該具備的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)期設(shè)定，也是該課程教學(xué)活動開展圍繞的核心，在課程的推進(jìn)過程中發(fā)揮著重要的導(dǎo)向作用。

從專業(yè)工程認(rèn)證的角度來說，采用OBE（Outcome-Based Education， OBE）模式就意味著必須從產(chǎn)出導(dǎo)向逆向思考課程對人才培養(yǎng)的方向性選擇，需要結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)方案、畢業(yè)要求及對關(guān)聯(lián)課程的支撐作用等，從知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)、情感發(fā)展、思維模式及持續(xù)學(xué)習(xí)等多角度重構(gòu)課程目標(biāo)，充分體現(xiàn)新工科要求的“培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才”的教學(xué)理念。

交通運(yùn)輸類專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)能在交通運(yùn)輸及物流等相關(guān)工程領(lǐng)域從事科學(xué)研究、項(xiàng)目策劃與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)營與組織及經(jīng)營管理等工作的高級復(fù)合型專業(yè)人才。因此，對于該專業(yè)的學(xué)生來說，交通管理信息系統(tǒng)的重點(diǎn)不是程序的開發(fā)和實(shí)施，更多的是強(qiáng)調(diào)如何將運(yùn)輸和物流的基礎(chǔ)知識與信息化關(guān)聯(lián)起來，通過實(shí)踐應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的知識運(yùn)用能力，并與實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)配合，強(qiáng)化學(xué)生建立管理信息系統(tǒng)工具和方法的能力。

三、基于SPOC+PBL混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

（一）SPOC和PBL的內(nèi)涵

SPOC（Small Private Online Course）即小規(guī)模限制性在線課程，通常對參與課程的學(xué)生設(shè)置相關(guān)的專業(yè)條件，并且有一定的人數(shù)控制，具有較強(qiáng)的私密性。這種教學(xué)模式在融合MOOC教育理念的同時，彌補(bǔ)了學(xué)生參與度不夠、輟學(xué)率高和不利于專業(yè)程度較高課程的個性化教學(xué)的不足[2]。

PBL（Problem-Based Learning）是以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，它將學(xué)習(xí)與更大的任務(wù)或問題掛鉤，使學(xué)習(xí)者投入問題中;它設(shè)計(jì)真實(shí)性任務(wù)，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題情境中，通過學(xué)習(xí)者的自主探究和合作來解決問題，從而學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力[3]。

（二）SPOC+PBL翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

SPOC+PBL的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式將SPOC和PBL兩種教學(xué)方法結(jié)合，以交通運(yùn)輸專業(yè)兩個人才培養(yǎng)方向——水路運(yùn)輸和物流管理——拓展案例庫，以貫穿始終的項(xiàng)目為學(xué)習(xí)切入點(diǎn)，通過課前預(yù)習(xí)，使學(xué)生提前通過視頻講解熟悉的知識點(diǎn)，并帶著問題回到課堂，突出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力;通過翻轉(zhuǎn)課堂，使SPOC在線學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)深度融合，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;通過知識拓展，彌補(bǔ)學(xué)生在計(jì)算機(jī)編程語言和數(shù)據(jù)庫等計(jì)算機(jī)方面知識的短板;通過課后評價，使學(xué)生復(fù)習(xí)重要知識點(diǎn)，并反饋課程學(xué)習(xí)效果，為再次循環(huán)改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。

（三）翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方案設(shè)計(jì)

我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，使得各領(lǐng)域面臨的重大現(xiàn)實(shí)問題都需要多學(xué)科力量協(xié)同解決，多學(xué)科交叉匯聚與多技術(shù)跨界融合將成為常態(tài)，并不斷催生新學(xué)科前沿、新科技領(lǐng)域和新創(chuàng)新形態(tài)[4]。在新工科背景下，本課程以PBL項(xiàng)目為依托，形成課程體系知識鏈，對交通管理信息系統(tǒng)課堂教學(xué)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)?！敖煌ü芾硇畔⑾到y(tǒng)”面向的是大二學(xué)生，學(xué)生僅接受了大一通識課程的學(xué)習(xí)，而對交通運(yùn)輸專業(yè)知識知之甚少。另外，除了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和C語言（C語言不是面向?qū)ο笳Z言，無法直接用于管理信息系統(tǒng)平臺開發(fā)）外，其他計(jì)算機(jī)類課程如類似于管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫均為選修課，無法對管理信息系統(tǒng)起到課程支撐作用。這就形成了“交通管理信息系統(tǒng)”這門課單獨(dú)存在的問題。學(xué)生由于缺乏相關(guān)基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)過程中非常吃力，很難實(shí)現(xiàn)該技術(shù)能力的達(dá)成。因此，本論文以PBL項(xiàng)目為案例，為“交通管理信息系統(tǒng)”課程搭建與其他課程連接的橋梁，形成一系列的前后知識鏈條。

（四）PBL項(xiàng)目導(dǎo)入設(shè)計(jì)

本PBL項(xiàng)目為武漢航科物流有限公司物流倉儲管理項(xiàng)目，該公司以租賃建筑項(xiàng)目（橋梁、地鐵等）周轉(zhuǎn)材料為主營業(yè)務(wù)有別于傳統(tǒng)物流倉儲管理信息系統(tǒng)，航科物流堆場存儲的周轉(zhuǎn)材料存在種類多樣、數(shù)量繁雜、盤點(diǎn)困難、租賃與回收周期不定等問題。針對該項(xiàng)目進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方案設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)、教學(xué)環(huán)節(jié)和復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)。

1.預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。（1）教師上傳物流堆場入庫、盤點(diǎn)、堆存、數(shù)據(jù)整理、出庫全流程現(xiàn)場業(yè)務(wù)處理流程視頻;（2）學(xué)生學(xué)習(xí)視頻材料進(jìn)行課程導(dǎo)學(xué)，對要學(xué)習(xí)的項(xiàng)目有感性認(rèn)識;（3）要求查閱文獻(xiàn)，掌握周轉(zhuǎn)材料的類型，了解貝雷片、大型鋼管、盤扣系列、型材系列、鋼支撐系列的差異和特點(diǎn);（4）參與在線討論，該項(xiàng)目周轉(zhuǎn)材料的物流管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)，討論角度可從以下幾個方面展開：倉儲管理運(yùn)作效率的要求差異性、客戶需求差異化的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)、回收材料產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測實(shí)現(xiàn)信息化方法、企業(yè)內(nèi)外部管理系統(tǒng)的信息流轉(zhuǎn)等。

2.教學(xué)環(huán)節(jié)。（1）線上學(xué)生學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)流程圖、數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)字典等系統(tǒng)分析方法視頻;（2）線下與教師一同梳理該項(xiàng)目入庫流程、盤點(diǎn)流程、出庫流程并根據(jù)線上學(xué)習(xí)的業(yè)務(wù)流程圖和數(shù)據(jù)流程圖繪制方法，對業(yè)務(wù)流程圖和數(shù)據(jù)流程圖的工具進(jìn)行知識點(diǎn)提問，完成課堂作業(yè)——繪制該項(xiàng)目業(yè)務(wù)流程圖和數(shù)據(jù)流程圖，并通過隨機(jī)抽簽形式進(jìn)行展示;（3）討論該項(xiàng)目存在問題和信息化實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)，學(xué)生利用PPT展示的形式闡述改進(jìn)思路與提出新系統(tǒng)邏輯模型;（4）討論管理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能對周轉(zhuǎn)材料的管理做到哪些改進(jìn)，是否實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時共享、降低了倉庫業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)出錯率等問題，是否還有改進(jìn)空間。

3.復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)。（1）完成在線習(xí)題，復(fù)習(xí)系統(tǒng)調(diào)查方法、業(yè)務(wù)流程分析、數(shù)據(jù)流程分析和新邏輯系統(tǒng)提出方法等關(guān)鍵知識點(diǎn);（2）討論基于這節(jié)課的系統(tǒng)分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)如何展開，初步構(gòu)想數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中需要哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)及彼此關(guān)系;（3）在線學(xué)習(xí)拓展知識：RFID射頻技術(shù)對物流倉儲管理的促進(jìn)作用與實(shí)現(xiàn)方法;（4）上傳本章課程筆記進(jìn)行學(xué)生互評，為形成性評價提供支撐。

四、基于SPOC+PBL的形成性評價方法

課程評價是研究課程價值的過程，也是評估課程計(jì)劃及教學(xué)方案合理性的有效途徑。形成性評價最早見于1967年Scriven的《評價方法論》，后由Bloom引入教學(xué)領(lǐng)域，認(rèn)為是為教和學(xué)提供反饋和糾正的評價[5]，2018年，F(xiàn)AST（Formative assessment for students and teachers）界定形成性評價是學(xué)習(xí)和教學(xué)中計(jì)劃性的進(jìn)行過程，以提高學(xué)生對知識的掌握程度為目的，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力[6]。

SPOC+PBL教學(xué)模式將線上教學(xué)與線下教學(xué)相融合，將學(xué)習(xí)過程分成若干相對獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的階段，與形成性評價的特點(diǎn)切合，在學(xué)生自主學(xué)習(xí)和教師講授式教學(xué)階段都能夠有效評估學(xué)生學(xué)習(xí)效果并及時反饋，避免了終結(jié)性評價中存在的教學(xué)反饋不及時、評價方式相對單一的弊端，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，增強(qiáng)了學(xué)生的融入感。另外，形成性評價改變了側(cè)重考核的傳統(tǒng)評估方式，將評估過程貫穿于教學(xué)的整個進(jìn)程中，增加課程教學(xué)的延展性，使教師能夠及時調(diào)整下個階段的教學(xué)方式與知識重點(diǎn)，通過量化評價能更好地反映教學(xué)成果。

SPOC+PBL的教學(xué)評價采用全過程形成性評價方式，包括線上預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)評價、線下課堂學(xué)習(xí)評價和課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)評價三個部分。預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)包括自主學(xué)習(xí)完成線上課程與課后問題及準(zhǔn)備線下課程問題等;線下課堂環(huán)節(jié)包括學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)及上節(jié)課知識點(diǎn)PPT展示等實(shí)踐項(xiàng)目，還包括課堂表現(xiàn)及課堂反思;復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)包括網(wǎng)絡(luò)平臺的課后作業(yè)和拓展知識學(xué)習(xí)，并根據(jù)本次課程參與話題討論及問題總結(jié)等。教師結(jié)合線上線下資源，對課堂的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評估，并依據(jù)結(jié)果進(jìn)行階段性教學(xué)評價，最后根據(jù)評價結(jié)果對教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行調(diào)整。

結(jié)語

通過搭建SPOC與PBL融合的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，將課程教學(xué)視頻、微課、紀(jì)錄片、習(xí)題集等多種資源匯聚在一起，實(shí)現(xiàn)完備的線上集學(xué)習(xí)、教授、評估為一體的教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生不受環(huán)境與時間的限制，將知識點(diǎn)通過碎片化的教學(xué)方式分階段、分場景傳授給學(xué)生，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性;將從前單一課堂教學(xué)延展為課前預(yù)習(xí)、課堂翻轉(zhuǎn)和課后復(fù)習(xí)的“三階段”教學(xué)模式，并結(jié)合分階段全過程形成性評價方式，及時有效地對教學(xué)情況進(jìn)行反饋，并以此為依據(jù)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，對提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平具有關(guān)鍵性的作用。

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Research on the Mixed Teaching Mode of? SPOC + PBL? in Colleges and Universities under the Background of New Engineering： Taking the Course of “Traffic Management Information System” as an Example

KE Jiang-cen， WANG Lin， ZHENG Ya-hong

（School of Transportation and Logistics Engineering， Wuhan University of Technology， Wuhan， Hubei 430063， China）

Abstract： Under the background of new engineering， the rapid development of information technology puts forward new requirements for talents in the transportation industry. As the source of talent output， the talent training mode and curriculum teaching methods should be changed correspondingly. Taking the course of Transportation Management Information System as an example， by analyzing the current situation and the main problems existing， the paper introduces SPOC + PBL teaching mode to reform the course， and proposes the three-stage’s teaching mode and the whole process formative evaluation method， in order to have a new course teaching mode and implementation method with new ideas.

Key words： transportation; “emerging engineering education”; SPOC; PBL; teaching mode