SPOC數(shù)據(jù)支持的線上線下混合教學(xué)探索與實(shí)踐

李建平， 宋伊萍， 羅 永

(國防科技大學(xué) 理學(xué)院，長沙 410073)

1 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，信息技術(shù)向教育領(lǐng)域的快速融合引發(fā)了一場教育革命.MOOC(Massive Open Online Course大規(guī)模在線課程)拉開了這場革命的序幕，正深刻地推動(dòng)教與學(xué)的變革.2013年以來，中國MOOC從起步走向繁榮，逐步建成世界最大規(guī)模MOOC體系.截止2021年11月，我國已建設(shè)4.75萬門MOOC課程，教育部首批認(rèn)定1875門國家級(jí)線上金課、868門國家線上線下混合式金課.《教育部高等教育司 2022 年工作要點(diǎn)》指出，“推動(dòng)高等教育課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革……啟動(dòng)第三批國家級(jí)一流課程建設(shè)，推出一批線上、線下、線上線下混合、虛擬仿真、社會(huì)實(shí)踐‘金課’.”由此可見，探索切實(shí)有效的線上線下混合教學(xué)模式和評(píng)價(jià)體系，對(duì)推動(dòng)高等教育改革具有重要意義.

隨著混合式教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，各高校為踐行混合式教學(xué)都進(jìn)行了有益的探索與實(shí)踐.國內(nèi)高校如浙江理工大學(xué)、燕山大學(xué)、山東師范大學(xué)等，以“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”“高等數(shù)學(xué)”等數(shù)學(xué)公共課程為研究對(duì)象[1-5]，初步探索基于SPOC(Small Private Online Course小規(guī)模限制性在線課程)的線上線下混合式教學(xué)模式，并發(fā)現(xiàn)混合式教學(xué)方式比傳統(tǒng)教學(xué)方式更能提高教學(xué)效果.然而，現(xiàn)有成果涉及的課程數(shù)量和類型較少，鮮有探討混合式教學(xué)模式與課程類型、特點(diǎn)的關(guān)系；大多以定性研究為主，缺乏對(duì)線上線下學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的定量分析.

探索混合式教學(xué)的有效模式需要數(shù)據(jù)支持，SPOC提供了良好的數(shù)據(jù)來源.SPOC具有自動(dòng)化、過程化、及時(shí)性和完備性等特點(diǎn)，教師可以全過程掌握學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，相較于MOOC具有明顯優(yōu)勢.因?yàn)閷W(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的多樣性，完全自由選課學(xué)習(xí)的MOOC面臨嚴(yán)重的用戶流失問題，導(dǎo)致用戶學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)不完備、不準(zhǔn)確.以 Coursera 為例，僅有50%-60%的學(xué)生在注冊(cè)課程后，回到課程中瀏覽了第一講內(nèi)容；在需要編程和同伴評(píng)閱的課程中，提交作業(yè)的人數(shù)僅占瀏覽課程的總?cè)藬?shù)的15%-20%[6].文獻(xiàn)[7]將MOOC用戶分為游客、題客、看客、慕客四類[7].游客指注冊(cè)但極少學(xué)習(xí)的用戶，題客指以做題為主極少看視頻的用戶，看客指以看視頻極少做題的用戶，慕客指按照課程要求完成學(xué)習(xí)目標(biāo)的用戶，如圖1所示.而SPOC是利用MOOC資源構(gòu)建的用于小規(guī)模特殊群體的在線教學(xué)，采用班級(jí)管理的無監(jiān)督學(xué)習(xí)方式，有效避免了用戶流失問題，其學(xué)習(xí)者屬于用戶質(zhì)量最高的“慕客”類.另外，SPOC平臺(tái)支持教師同時(shí)掌握學(xué)生線上學(xué)習(xí)詳細(xì)數(shù)據(jù)與線下教學(xué)實(shí)際情況.根據(jù)線上線下綜合研判，教師可以對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，并快速做出教學(xué)設(shè)計(jì)調(diào)整.

圖1 MOOC學(xué)習(xí)者分類

2 基于SPOC的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)多門課程開展混合式教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，按線上線下的耦合度不同，可分為三類混合教學(xué)樣式：輔助式、融合式、自主式，如圖2所示.輔助式是以線下教學(xué)為主，提供與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的MOOC和SPOC作為線上學(xué)習(xí)資源供學(xué)員選擇性學(xué)習(xí)，同時(shí)，利用SPOC開展在線測試，其成績作為過程性評(píng)價(jià)點(diǎn).融合式進(jìn)一步分為同步融合與異步融合.同步融合是指教師先進(jìn)行課堂講授，同時(shí)要求學(xué)生完成線上內(nèi)容的學(xué)習(xí)和測試；異步融合是指要求學(xué)生早于線下教學(xué)之前，利用線上資源先進(jìn)行自學(xué)，課堂教學(xué)拓展教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度.自主式是學(xué)生自主學(xué)習(xí)線上課程，線下在教師指導(dǎo)下開展實(shí)踐項(xiàng)目研究.目前，團(tuán)隊(duì)已在“高等數(shù)學(xué)”教學(xué)中實(shí)踐過輔助式和同步融合式混合教學(xué)，在“空間解析幾何”教學(xué)中實(shí)踐了同步和異步融合式混合教學(xué)，在“數(shù)學(xué)與軍事”課程教學(xué)中實(shí)踐了自主式混合教學(xué).

圖2 三類混合式教學(xué)樣式

不同的課程適用于不同的混合式教學(xué)樣式.以“高等數(shù)學(xué)”為例，此類公共必修數(shù)學(xué)類課程難度高、實(shí)踐要求低，需要通過現(xiàn)場互動(dòng)及時(shí)了解學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，更適用于輔助式混合教學(xué)樣式.線下課程承擔(dān)主要的教學(xué)任務(wù)，線上資源多用于課堂補(bǔ)充.目前已在中國大學(xué)MOOC同步開設(shè)高等數(shù)學(xué)、高等數(shù)學(xué)典型例題與解法、Calculus等多門慕課供學(xué)員線上學(xué)習(xí)，同時(shí)開設(shè)SPOC進(jìn)行在線測試與討論答疑.對(duì)于“空間解析幾何”此類專業(yè)必修課程，為了提升學(xué)員能力素質(zhì)，采用融合式混合教學(xué)樣式開展教學(xué)改革創(chuàng)新.線上教學(xué)增強(qiáng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)能力，培育自律自助優(yōu)良品質(zhì)；線下教學(xué)開展研究式、探索式教學(xué)，增加課題研討、分組實(shí)踐，增強(qiáng)課程的高階性、創(chuàng)新性與挑戰(zhàn)度.“數(shù)學(xué)與軍事”此類專業(yè)選修類課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新和解決實(shí)際問題的能力，可以采用自主式混合教學(xué)樣式，自主學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，開展項(xiàng)目研究.由此可見，課程類型、理論難度、練習(xí)頻率、指導(dǎo)需求、課外拓展、實(shí)踐占比等都是教師在選擇混合模式時(shí)應(yīng)該考慮的因素.

3 SPOC數(shù)據(jù)支持的混合式教學(xué)評(píng)價(jià)

線上線下混合式評(píng)價(jià)模式要充分考慮線上線下評(píng)價(jià)手段的特點(diǎn)，充分發(fā)揮SPOC數(shù)據(jù)與線下數(shù)據(jù)綜合分析的優(yōu)勢.目前，在“空間解析幾何”教學(xué)中實(shí)踐了線上線下結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)模式.線上評(píng)價(jià)包括單元測試、發(fā)帖個(gè)數(shù)、參與討論活躍度、視頻觀看個(gè)數(shù)/時(shí)長等，線下評(píng)價(jià)包括課后作業(yè)、講演與面試、期末考試等，最終的課程成績由線上SPOC成績與線下各項(xiàng)目打分加權(quán)而得.

3.1 線上線下教學(xué)評(píng)價(jià)的特點(diǎn)

線上教學(xué)具有自動(dòng)化、自主化和過程化的特點(diǎn).SPOC可以容納大體量優(yōu)質(zhì)試題題庫，客觀題自動(dòng)批改，主觀題同伴互評(píng)，單元測試、研討題等可配合課程進(jìn)行有節(jié)奏的發(fā)布，教師可隨時(shí)查看相應(yīng)數(shù)據(jù).線下教學(xué)評(píng)價(jià)具有可靠性、靈活性和多樣性的特點(diǎn).線下評(píng)價(jià)在教師監(jiān)督下進(jìn)行，有作業(yè)、單元測試、期末測試、講演、問題面試等形式，教師可充分利用教學(xué)經(jīng)驗(yàn)給出綜合評(píng)判.

通過觀察SPOC平臺(tái)過程化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以捕捉學(xué)生線上學(xué)習(xí)的一般規(guī)律.例如，隨著課程的進(jìn)行，學(xué)生線上學(xué)習(xí)的熱情逐步降低，不再主動(dòng)自覺地完成視頻觀看、文檔瀏覽等；隨著課程的深入，與課程知識(shí)內(nèi)容相關(guān)的討論逐步上升，如圖3所示.

圖3 視頻觀看人數(shù)(上)和參與討論人數(shù)(下)隨課程進(jìn)行的變化趨勢

對(duì)于學(xué)習(xí)效果而言，線上評(píng)估結(jié)果受到多方面因素干擾.據(jù)統(tǒng)計(jì)，在所有的線上測試中，包括作業(yè)、單元測試、期末測試等，82.33%的測試為滿分.其中，期末成績90分以上的學(xué)生測試滿分率為75.57%，而期末成績90分以下的同學(xué)測試滿分率高達(dá)86.77%.因此，線上測驗(yàn)相對(duì)而言不能夠準(zhǔn)確反應(yīng)學(xué)情，而有教師監(jiān)督的線下評(píng)估結(jié)果相對(duì)可靠.

3.2 線上線下評(píng)價(jià)指標(biāo)的一致性與互補(bǔ)性

線上線下評(píng)價(jià)指標(biāo)不一定具有一致性[3].表1展示了線上綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)(SPOC成績)、線下作業(yè)成績、線下講演成績與線下期末成績的相關(guān)性.其中，SPOC成績是線上測驗(yàn)的綜合評(píng)分，不包含視頻觀看時(shí)長和頻次等指標(biāo)；線下作業(yè)是助教根據(jù)題目正確率、認(rèn)真程度給出的打分的平均值，線下講演是教師根據(jù)課堂內(nèi)容設(shè)置的實(shí)踐項(xiàng)目分組講演匯報(bào)成果的得分；期末成績是教師自主命題的閉卷考試，注重從知識(shí)掌握、綜合運(yùn)用、創(chuàng)新思維三個(gè)角度考察教學(xué)效果.可以看到，SPOC成績與期末成績的相關(guān)性極低，這與線上考核不可靠有一定關(guān)聯(lián).同時(shí)，期末成績與講演成績的一致性較高，與線下作業(yè)的一致性也較低.

表1 線上指標(biāo)與期末考試成績一致性評(píng)判

為了進(jìn)一步分析此現(xiàn)象，圖4給出了“空間解析幾何”班級(jí)內(nèi)27名學(xué)生線下作業(yè)成績、線下項(xiàng)目講演成績與其期末閉卷考試的趨勢.一般學(xué)者認(rèn)為，作業(yè)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效果(假定用期末成績作為基準(zhǔn))呈較強(qiáng)的正相關(guān)性.然而數(shù)據(jù)顯示，線下項(xiàng)目講演的成績與期末考試成績的正相關(guān)系數(shù)更高.這說明，講演相較于其他評(píng)估手段，其對(duì)學(xué)生能力考察更具備全面性與準(zhǔn)確性，能夠反應(yīng)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)效果，而作業(yè)更多反應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)真程度或階段性學(xué)習(xí)效果.

圖4 作業(yè)(左)和講演(右)分別與期末成績的相關(guān)性

由此可見，除了線上評(píng)估結(jié)果受多因素影響外，線上線下的不一致性也說明兩者分別側(cè)重衡量學(xué)生的不同能力.線上教學(xué)評(píng)估側(cè)重反映學(xué)生的自律能力、時(shí)間管理能力、自主學(xué)習(xí)能力等；線下教學(xué)側(cè)重反應(yīng)學(xué)生知識(shí)掌握程度、實(shí)踐應(yīng)用能力、表達(dá)能力與創(chuàng)新思維等.在設(shè)計(jì)混合式教學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)，教師需要綜合利用線上線下過程性評(píng)價(jià)和線下終結(jié)性評(píng)價(jià)的優(yōu)勢，從對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)促進(jìn)程度、評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性、評(píng)價(jià)結(jié)果可靠度、時(shí)間消耗、重要性等多個(gè)角度，衡量各類評(píng)價(jià)手段的優(yōu)缺點(diǎn).

4 混合教學(xué)評(píng)價(jià)反饋改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)評(píng)價(jià)主要以提升教學(xué)效果為目標(biāo)，教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果可以指導(dǎo)教學(xué)策略的改進(jìn)[4].改進(jìn)方式可有短期策略調(diào)整和長期策略優(yōu)化，如圖5所示.短期策略調(diào)整以各類教學(xué)設(shè)計(jì)的增減調(diào)整為主，由授課教師主導(dǎo).教師以上次授課的教學(xué)效果為監(jiān)督信號(hào)，結(jié)合當(dāng)次授課的學(xué)情快速調(diào)整本輪授課的教學(xué)設(shè)計(jì)，例如學(xué)生基礎(chǔ)較好可適當(dāng)增加自主學(xué)習(xí)任務(wù)和講演項(xiàng)目個(gè)數(shù).長期模式優(yōu)化以增刪不同教學(xué)設(shè)計(jì)類別為主，由授課教師發(fā)起向?qū)W校教務(wù)和SPOC平臺(tái)反饋.教師以長期積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)為指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)教務(wù)設(shè)置或SPOC平臺(tái)需要進(jìn)一步調(diào)整之處，例如，增加線上學(xué)分轉(zhuǎn)化為線下學(xué)分的學(xué)生激勵(lì)機(jī)制，或者共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)案例的教師激勵(lì)制度等.目前，根據(jù)“空間解析幾何”的教學(xué)效果反饋，教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)普通班學(xué)生和強(qiáng)基班學(xué)生的教學(xué)模式分別進(jìn)行了短期策略調(diào)整.

圖5 混合式教學(xué)的長短期策略調(diào)整

混合式教學(xué)策略改進(jìn)有助于促進(jìn)教學(xué)效果的不斷提升.以“空間解析幾何”為例，通過教學(xué)試點(diǎn)，分析學(xué)習(xí)效果與學(xué)生學(xué)習(xí)能力和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)線上線下同步融合的方式適合普通班級(jí)學(xué)生，學(xué)生可在線下課程講授后及時(shí)利用線上學(xué)習(xí)資源進(jìn)行復(fù)習(xí)和查漏補(bǔ)缺；線上線下異步融合的方式更適合拔尖人才培養(yǎng)(如強(qiáng)基班)，學(xué)生通過提前自學(xué)便可掌握大部分學(xué)習(xí)內(nèi)容，線下課堂開展探究式、研究式、項(xiàng)目式教學(xué)，適當(dāng)拓展教學(xué)內(nèi)容深度和廣度，注重重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容的講解，開展項(xiàng)目研討與講演，著力培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)悟構(gòu)建知識(shí)的思維方法，實(shí)現(xiàn)從學(xué)會(huì)到會(huì)學(xué)的跨越.

5 結(jié) 論

文中介紹了在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中開展線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐中，探索輔助式、融合式、自主式三種有效模式的經(jīng)驗(yàn).尤其是，在“空間解析幾何”課程教學(xué)中，充分利用SPOC學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，考察其對(duì)線下學(xué)習(xí)成效的相關(guān)性，分析了線上和線下學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，并提出混合式教學(xué)改進(jìn)策略.如何充分利用線上線下學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)開展學(xué)習(xí)行為分析和有效性評(píng)價(jià)，為改善混合式教學(xué)策略、提升混合式教學(xué)效果具有積極意義，這些研究和實(shí)踐為信息化條件下智慧教學(xué)提供了應(yīng)用實(shí)例，有助于推動(dòng)教與學(xué)的深刻改變，切實(shí)提高人才培養(yǎng)水平.此外，本文開展“教學(xué)評(píng)價(jià)反饋改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)”研究的課程僅開課四期，而“長期策略優(yōu)化”還需要樣本量更大、周期更長的數(shù)據(jù)支持；本文未探討混合式教學(xué)實(shí)踐中的個(gè)性化、適應(yīng)性學(xué)習(xí)指導(dǎo)方案.以上問題是研究者未來努力的方向.

致謝作者非常感謝相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)本文的啟發(fā)以及審稿專家提出的寶貴意見.