基于異步SPOC +慕課堂的線上線下混合式教學(xué)研究與實(shí)踐
——以工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)課程為例

李 芳，徐 偉，戈曉嵐

(三江學(xué)院，江蘇 南京 210012)

工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)是一門專業(yè)性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的核心課程。該課程在三江學(xué)院主要教學(xué)對象為機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生，課程內(nèi)容是生產(chǎn)制造的核心環(huán)節(jié)。隨著計算機(jī)、通信技術(shù)和各種移動終端的飛速發(fā)展及普及，以移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算為代表的先進(jìn)信息技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，線上線下混合式教學(xué)也隨著現(xiàn)代教育信息技術(shù)的發(fā)展得到了大力推進(jìn)。在這樣的背景下，工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式需要適應(yīng)時代，將傳統(tǒng)教學(xué)與在線學(xué)習(xí)相結(jié)合，推出全新的課程形態(tài)、教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式，提升教學(xué)質(zhì)量。

中國大學(xué)MOOC 平臺開通SPOC 服務(wù)至今已有7年歷史，在此期間我國上百所學(xué)校參與了SPOC 網(wǎng)絡(luò)平臺的課程建設(shè)，總計開設(shè)了千余門SPOC 課程，課程類型包括同步SPOC 和異步SPOC 兩類。異步SPOC(Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程)是使用已經(jīng)結(jié)課的MOOC 課程作為源課程的一種線上教學(xué)方式，它既能夠借助已有的優(yōu)質(zhì)精品教學(xué)資源，又能夠根據(jù)各高校實(shí)際課程教學(xué)進(jìn)行靈活的調(diào)整與建設(shè)，深受各高校師生們的歡迎。SPOC 在普通高等教育的教學(xué)過程中，有助于教師實(shí)行針對性更強(qiáng)的個性化教學(xué)活動，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的顯著提高。慕課堂微信小程序是中國大學(xué)MOOC 平臺研發(fā)的智慧教學(xué)工具，能夠與SPOC 平臺在用戶賬號、管理后臺、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)等方面結(jié)合，幫助教師統(tǒng)籌線上與線下課堂，提升教學(xué)效率?；谠诰€網(wǎng)絡(luò)平臺+智慧課堂的教學(xué)應(yīng)用，已經(jīng)成為現(xiàn)在及未來高校教學(xué)研究與改革領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

一、課程特點(diǎn)與教學(xué)現(xiàn)狀

工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)課程主要研究工程材料種類、應(yīng)用及熱處理工藝、機(jī)械零件毛坯制造方法等內(nèi)容。該課程通常安排在制圖、工程力學(xué)、機(jī)械設(shè)計等基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)和工程訓(xùn)練之后，是后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，也是機(jī)械工程人員必備的知識與技能。通過多年的傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該課程線下教學(xué)存在以下亟待解決的問題。

1.內(nèi)容多課時少。該課程涉及的材料、成形工藝種類繁多，傳統(tǒng)線下教學(xué)課堂時間是有限的，教師的知識教授過程無法回放，部分學(xué)生存在不能及時消化課堂知識的問題。

2.課前預(yù)習(xí)不足。傳統(tǒng)線下教學(xué)模式中，大部分學(xué)生在上課之前不會進(jìn)行預(yù)習(xí)，上課時以教師的講授為主，不利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和思考能力。

3.師生互動交流不足。傳統(tǒng)線下教學(xué)模式中，師生交流的時間和方式都受到很大限制，學(xué)生學(xué)習(xí)中的疑問得不到及時解答，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性就會受挫。

4.考核方式單一。傳統(tǒng)線下教學(xué)的考核方式相對比較單一，成績的構(gòu)成主要包括課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況和期末考試成績，無法很好地注重過程性考核，無法建立全面的課程成績評價。

二、采用線上線下混合式教學(xué)的必要性

傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式以教師課堂講授為主，學(xué)生個體的能力和基礎(chǔ)存在差異，統(tǒng)一的課程學(xué)習(xí)進(jìn)度無法兼顧每一位同學(xué)。基于SPOC+慕課堂的混合式教學(xué)拓展了教學(xué)的時間、空間、教學(xué)手段，正好彌補(bǔ)了這一缺陷。線上，學(xué)生可以反復(fù)觀看SPOC 在線學(xué)習(xí)視頻，不受時間和空間的限制，教師可以通過SPOC 平臺分享豐富的教學(xué)資源(視頻、文獻(xiàn)、習(xí)題、課件等)。根據(jù)SPOC 在線教學(xué)平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，教師可以及時得到學(xué)生在線學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果的反饋，開展更高效的線下教學(xué)設(shè)計，提升教學(xué)質(zhì)量。教師可以充分利用SPOC 網(wǎng)絡(luò)平臺及慕課堂功能，開展實(shí)時、多樣、趣味的線上線下相結(jié)合的教學(xué)互動，創(chuàng)造具有吸引力的課堂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提升課程的教學(xué)質(zhì)量。

三、基于異步SPOC 的線上線下混合式教學(xué)設(shè)計與實(shí)施

(一)線上線下混合式教學(xué)設(shè)計思路

由于大部分SPOC 的研究及建設(shè)停留在為學(xué)習(xí)者提供課程資源的階段，缺少系統(tǒng)性、可操作性的SPOC教學(xué)設(shè)計模式及教學(xué)活動設(shè)計模型、學(xué)習(xí)監(jiān)控和評價方式。為改善以上問題，本文對工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)進(jìn)行如下設(shè)計，如圖1 所示。教學(xué)分為前期準(zhǔn)備、知識傳遞、知識運(yùn)用、知識拓展、評價和反饋改進(jìn)六個環(huán)節(jié)。

圖1 基于異步SPOC+慕課堂的混合教學(xué)模式設(shè)計

首先，教師根據(jù)課程內(nèi)容及教學(xué)對象的特點(diǎn)，制定教學(xué)目標(biāo)(包括知識能力目標(biāo)、思政目標(biāo))，根據(jù)線上側(cè)重基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、線下注重能力培養(yǎng)的原則，重新構(gòu)建線上和線下教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)準(zhǔn)備階段，教師和學(xué)生學(xué)習(xí)熟悉SPOC 平臺操作功能以及慕課堂小程序的使用功能。教師要做好學(xué)習(xí)資源(課程導(dǎo)學(xué)、視頻資源、線上測試、主題討論、作業(yè))的準(zhǔn)備工作。課前，教師發(fā)布課程公告、推送學(xué)習(xí)資源，學(xué)生接受任務(wù)完成線上視頻學(xué)習(xí)和相關(guān)測試題。教師根據(jù)SPOC 平臺線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)反饋，了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀況、學(xué)習(xí)難點(diǎn)，調(diào)整線下教學(xué)。課上，教師采用翻轉(zhuǎn)課堂組織課程項(xiàng)目化教學(xué)，利用慕課堂組織教學(xué)活動，學(xué)生作為主體自主完成項(xiàng)目方案，師生互動完成研討。課后，教師通過SPOC 平臺發(fā)布單元測試或拓展作業(yè)，互動答疑。課程評價采用線上和線下相結(jié)合的評價機(jī)制進(jìn)行，并將評價結(jié)果進(jìn)行反思和反饋，進(jìn)一步調(diào)整改進(jìn)教學(xué)各環(huán)節(jié)，形成教學(xué)閉環(huán)。

(二)線上線下混合式教學(xué)實(shí)施

1.線上重基礎(chǔ)、線下重應(yīng)用，重構(gòu)線上線下教學(xué)內(nèi)容

工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)課程既有理論知識又有實(shí)踐內(nèi)容，教師要結(jié)合本專業(yè)人才培養(yǎng)方案、教學(xué)計劃和教材，對課程內(nèi)容進(jìn)行重新梳理。本次改革采用線上輔助教學(xué)模式(線上學(xué)習(xí)不影響線下教學(xué)學(xué)時)，安排線上自學(xué)32 學(xué)時、線下學(xué)習(xí)60 學(xué)時、實(shí)踐4 學(xué)時。根據(jù)工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容特點(diǎn)，可以將課程內(nèi)容分為基礎(chǔ)概念、性能規(guī)律、實(shí)踐性內(nèi)容、綜合問題分析內(nèi)容，其中基礎(chǔ)概念和性能規(guī)律這兩部分內(nèi)容適合開展在線教學(xué)，而綜合性能分析、實(shí)踐難度較大，宜開展線上引導(dǎo)+線下項(xiàng)目化教學(xué)。

2.創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)的異步SPOC 課程網(wǎng)，備好線上線下教學(xué)資源

教學(xué)資源是開展混合式教學(xué)的基礎(chǔ)，根據(jù)工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)大綱以及授課計劃，課程教師團(tuán)隊(duì)通過多次研討確定采用山東大學(xué)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)課程作為異步SPOC 配套課程資源。在SPOC 平臺復(fù)制源課程學(xué)期內(nèi)容，并根據(jù)教學(xué)大綱對該線上資源進(jìn)行刪改、增補(bǔ)和整合。任課教師可以在SPOC平臺進(jìn)行學(xué)生管理、教學(xué)單元內(nèi)容發(fā)布(公告、視頻、文檔、作業(yè)與練習(xí)、測驗(yàn)、討論等)、成績管理等操作，在后臺監(jiān)控學(xué)生在線學(xué)習(xí)情況。在線教學(xué)需要準(zhǔn)備的資源可分為以下三類：(1)引導(dǎo)性資源，如教學(xué)方案、教學(xué)計劃、教材、教學(xué)設(shè)計、教案等；(2)內(nèi)容性資源，如多媒體教學(xué)課件、微課、電子教材、習(xí)題、拓展性資源等；(3)反饋性資源，如學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋問題記錄、學(xué)員的課后作業(yè)、討論區(qū)的問題解答等。

3.充分利用SPOC 平臺及慕課堂功能，高效組織線上線下混合式教學(xué)

(1)課前(線上)，教師導(dǎo)學(xué)+學(xué)生自學(xué)。教師課前利用SPOC 平臺發(fā)布公告，明確課程學(xué)習(xí)要求，推送學(xué)習(xí)任務(wù)單以及輔助學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。例如，在工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)課程中，鋼的熱處理部分，教師將知識點(diǎn)進(jìn)行分解，為學(xué)生的線上學(xué)習(xí)設(shè)定問題清單，見表1。學(xué)生在接收到學(xué)習(xí)任務(wù)之后，隨時可以登錄SPOC 平臺，觀看教學(xué)視頻，并完成相應(yīng)的測試題。SPOC 平臺會對學(xué)生測試題的回答情況進(jìn)行統(tǒng)計處理，教師根據(jù)線上平臺學(xué)生自主學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)反饋情況，針對在線學(xué)習(xí)中存在的共性問題，調(diào)整線下學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，更有針對性地設(shè)計教學(xué)內(nèi)容。

表1 鋼的熱處理導(dǎo)學(xué)任務(wù)單

(2)課中(線下)，教師引導(dǎo)+學(xué)生研學(xué)。利用慕課堂教學(xué)輔助工具，根據(jù)學(xué)生掌握的知識點(diǎn)，在慕課堂中創(chuàng)建課堂練習(xí)、問卷、討論等教學(xué)活動，起到雙重檢測學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。以學(xué)生為主體，實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂將課堂交還給學(xué)生，以問題為導(dǎo)向組織學(xué)生分組討論共性的綜合性問題。學(xué)生自由分組分工對問題進(jìn)行探討、分析和總結(jié)，教師對小組表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評、答疑、拓展和評分，并作為過程性考核指標(biāo)之一。最后，教師對本節(jié)課內(nèi)容歸納總結(jié)，指出重點(diǎn)、難點(diǎn)。以鐵碳合金相圖學(xué)習(xí)為例，讓學(xué)生從課前導(dǎo)學(xué)任務(wù)單的逐一解決到完整掌握鐵碳相圖的原理，最終能朝著鐵碳合金“成分-組織-性能”的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)發(fā)展。學(xué)生通過教師的協(xié)助和小組的合作，徹底解決了預(yù)先設(shè)定的學(xué)習(xí)問題，達(dá)成了學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高了研學(xué)能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。

(3)課后(線上+線下)，師生互動+鞏固拓展。教師課后及時在線上向?qū)W生推送所學(xué)知識的梳理與總結(jié)、輔導(dǎo)及拓展資源。學(xué)生課后仍可以通過SPOC 平臺反復(fù)觀看復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容，并在規(guī)定時間內(nèi)完成線上課后測試及作業(yè)，這樣可以讓學(xué)生鞏固和加深所學(xué)的知識。學(xué)生在線提交作業(yè)后，SPOC 平臺系統(tǒng)可以對于客觀題自動進(jìn)行評分，主觀題由教師在線上進(jìn)行評分，教師可以通過SPOC 平臺數(shù)據(jù)分析及時跟蹤了解學(xué)生作業(yè)完成情況。在平臺的討論區(qū)，教師根據(jù)課程內(nèi)容發(fā)布主題討論，營造積極的課程學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)生可以發(fā)表自己的看法與觀點(diǎn)和教師進(jìn)行互動。如學(xué)生課后遇到問題，教師還可以根據(jù)學(xué)生課后遇到的問題組織在線QQ 討論、答疑。學(xué)有余力的學(xué)生根據(jù)教師推送的拓展資源進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，從而更加便捷地進(jìn)入到下一階段的學(xué)習(xí)。例如在掌握了鐵碳相圖的原理后，如何實(shí)現(xiàn)獲得所需的性能和組織成了學(xué)生接下去的學(xué)習(xí)目標(biāo)。工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)線上線下混合式教學(xué)實(shí)施案例，見表2。

表2 工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)線上線下混合式教學(xué)實(shí)施案例

4.制定線上線下相結(jié)合、注重學(xué)習(xí)過程的多元化教學(xué)評價體系

基于SPOC 的混合教學(xué)改變以往以期末考試為主的終結(jié)性評價轉(zhuǎn)向側(cè)重于知識考核、能力考核、思維方式培養(yǎng)為主的形成性評價，更加注重教學(xué)過程中的過程性評價。與傳統(tǒng)線下教學(xué)相比，SPOC 在線教學(xué)平臺具備強(qiáng)大的統(tǒng)計功能與數(shù)據(jù)資源，教師可以及時跟蹤考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。線上線下混合式教學(xué)考核構(gòu)成表，見表3。

表3 線上線下混合式教學(xué)考核構(gòu)成表

具體來說，本課程考核評價分為線上考核評價和線下考核評價兩個模塊，其中在線考核評價模塊總占比20%，線下考核評價模塊占比80%。線上考核模塊包括SPOC 在線學(xué)習(xí)10%(視頻觀看數(shù)量、時長、主題討論等)，在線考核10%(包括在線測試和作業(yè))。線下考核評價模塊包括實(shí)踐內(nèi)容占比10%，線下平時成績20%(包括課堂表現(xiàn)和小組合作項(xiàng)目成績)，終結(jié)性考試占比50%。與原考核評價系統(tǒng)相比，改革后的評價加大了對學(xué)生學(xué)習(xí)投入度的考核比重，更加強(qiáng)調(diào)過程性考核。制定多元化的評價方式，細(xì)則化的評價內(nèi)容，可以強(qiáng)化對混合式學(xué)習(xí)過程的有效監(jiān)控，達(dá)到以評促學(xué)的效果。

5.線上線下混合式教學(xué)效果

(1)混合式教學(xué)可以拓寬教學(xué)空間、豐富教學(xué)資源，促進(jìn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)?；A(chǔ)和能力差的學(xué)生可以反復(fù)觀看SPOC 在線學(xué)習(xí)視頻，擺脫了時間和空間的限制。學(xué)生帶著感興趣的問題和不懂的知識點(diǎn)進(jìn)入課堂，能夠提升學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的專注度與積極性。

(2)混合式教學(xué)激發(fā)學(xué)習(xí)自主性，促進(jìn)學(xué)習(xí)深度、廣度。SPOC 平臺能夠及時并有效地反饋學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主性，讓學(xué)生樹立自主學(xué)習(xí)意識，提升自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生通過完成與工程實(shí)際相關(guān)的項(xiàng)目方案確定、優(yōu)化改進(jìn)、總結(jié)反思，鍛煉知識遷移的能力。

(3)混合式教學(xué)激勵教師教學(xué)改革，緊跟時代發(fā)展創(chuàng)新課程教學(xué)。SPOC 模式中的教師，從單一的知識傳授者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的推動者、領(lǐng)導(dǎo)者與合作者。SPOC 平臺及慕課堂提供了技術(shù)支持，教師可以開發(fā)多種教學(xué)活動形式吸引學(xué)生，打造緊跟時代的現(xiàn)代化課堂。通過SPOC 在線教學(xué)平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，教師可以及時得到學(xué)生學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果的反饋，開展更高效的教學(xué)設(shè)計，提升教學(xué)質(zhì)量。

課程自2020 年春季學(xué)期開始開展基于異步SPOC的混合式教學(xué)，經(jīng)過兩個學(xué)期的實(shí)踐，采用成績分析、問卷調(diào)查、師生座談等方式，對教學(xué)效果進(jìn)行了整體分析。在期末考試題題型相同、難度基本一致的前提下，我們對2019、2020 和2021 年機(jī)械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生的考試成績進(jìn)行了比較分析，如圖2 所示。2020、2021年采用了線上線下混合式教學(xué)以后，課程不及格率明顯降低，優(yōu)秀及良好的比例明顯提高，成效顯著。對學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，結(jié)果表明：約90%學(xué)生表示混合式教學(xué)形式更為自由，活動形式更為多樣有趣，參與互動更為積極；約85%的學(xué)生認(rèn)為線上學(xué)習(xí)能明顯改進(jìn)課堂教學(xué)，提升學(xué)習(xí)效果；也有少部分學(xué)生表示，由于自制力較差，線上學(xué)習(xí)效果欠佳。

圖2 2019、2020 和2021 年學(xué)生考試成績統(tǒng)計

四、結(jié)束語

基于異步SPOC 的線上線下混合式教學(xué)打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，是對工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)課程的一次重要改革。教師通過SPOC 平臺將MOOC 的優(yōu)質(zhì)資源與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，以學(xué)生為主體精心設(shè)計教學(xué)方案，充分結(jié)合線上和線下學(xué)習(xí)的優(yōu)勢。實(shí)踐證明，工程材料與成型技術(shù)基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)可以應(yīng)用于不同層次的學(xué)生，打造個性化的學(xué)習(xí)、拓寬學(xué)習(xí)的廣度、加強(qiáng)學(xué)習(xí)的深度，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，學(xué)生對課程知識點(diǎn)的理解和實(shí)踐運(yùn)用能力得到了顯著提升?；旌鲜浇虒W(xué)模式拓展了教師的視野，作為教育工作者，要借助SPOC 平臺和慕課堂的優(yōu)勢，把握好教學(xué)改革的方向，在實(shí)踐中探索和完善多樣式多層次的線上線下混合式教學(xué)模式，讓學(xué)生成為最終的受益者。