互联网+背景下SPOC模式电类实验教学

郝建新, 郭晓静

(中国民航大学 a. 基础实验中心；b. 航空自动化学院，天津 300300)



互联网+背景下SPOC模式电类实验教学

郝建新a, 郭晓静b

(中国民航大学 a. 基础实验中心；b. 航空自动化学院，天津 300300)

小规模限制性在线课程SPOC是对MOOC的继承、完善与超越，具有小规模、特定人群和在线开放的特点。在“互联网+”背景下，基础实验中心在电类实验教学课程中引入SPOC，以云平台移动终端为载体，完成课堂教学、MOOC以及翻转课堂相结合的混合式教学，引导学生学习和解决问题。借鉴SPOC的教育模式与资源，以翻转课堂作为纽带，将线上学习与课堂学习两部分进行有机的结合。其中，线上学习以自学、自测与讨论答疑为主；课堂学习则以引导学生操作实践和解决实际问题为主。论文以电工学实验课程为例，以基于云平台的SPOC教学模式对课程进行详细设计，实践表明，该教学模式对于电类实验教学与改革具有较好的适应性和促进性。

SPOC； MOOC； 云平台； 翻转课堂； 混合式教学

0 引 言

大规模开放在线课程(Massive Open Online Courses,MOOC或“慕课”)[1-3]是基于课程与教育论及网络和移动智能技术发展起来的新兴在线课程形式，学习者可以根据自己的需求选择课程进行学习，其最显著的三大特征是知识单元化、富媒体化和学习行为的管理[4]。但由于MOOC课程模式存在数量不足、课程设计不适合学生、教学过程缺乏监督以及教学模式不具备普遍性等缺陷[5]，继这股潮流之后哈佛大学等全球顶尖学府又在尝试一种更为精致的网络课程类型——小规模限制性在线课程(Small Private Online Course，SPOC)[6-9]。small是指学生规模一般在几十人到几百人；private是指学生设置限制性准入条件，达到要求的申请者才能被纳入进来。SPOC融合了MOOC的优势，将传统的“课堂听课—课下答疑”翻转为“课堂讨论—线上学习”，实现了MOOC的本地化，是一种更适合在校学生学习的课程模式。

翻转课堂[10-11]是指教育者把知识传授的过程放在教室外，让大家选择最适合自己的方式接受新知识，而把知识内化的过程放在教室内，以便同学之间、同学和老师之间有更多的沟通和交流，从而赋予学生更多的自主学习时间。翻转课堂的中心思想是将学习知识的过程转移到课外，使其可以根据自己的实际情况进行必要的思考过程，从而灵活决定自己的学习进度，可以在课堂中提出有效的见解供大家分享。

在“互联网+”这样的大背景下，以云平台作为载体，以基础实验中心开设的电类课程“电工学实验”作为试验课，按照SPOC的教学模式进行规划分解，设计一种将课堂教学、MOOC和翻转课堂相结合的混合式教学模式[12]。这种通过网络平台将正式学习和非正式学习相结合的方法对促进大学课堂的改革、提高学习者的学习质量有着积极的意义。

1 实验课程与平台选择

1.1 课程选择

本文之所以选择电工学实验作为实验课程，一是因为电工学是典型的电工电子类实验课程，具有代表性，是其他电工电子实验课程改革的基础[13]；二是因为该课程对于学生系统地掌握学科知识，培养学生实践动手能力、创新能力和科学素质等方面具有不可替代的作用。通过教学实践发现，学生初步接触到电类实验课程，理论与实践结合的能力较弱；另外，该实验还涉及到新仪器的使用，操作步骤较多且容器遗忘，因此，利用课堂相对较短的时间要求学生达到熟练掌握的程度存在较大困难。对学生而言，对知识的掌握程度不够巩固；对教师而言，基础性实验授课的班级以及学生众多，每次上课人数在40人左右，导致在实验过程中教师不可能兼顾到每个学生；实验教学还受到课堂时间和实验地点的制约，师生交流时间少，教学质量检查难；学生实验进度不统一，重复性的问题解答耗费了宝贵的课堂讨论以及实践时间，降低了课堂效率，限制了实验教学质量的提高。

“互联网+”背景下云平台的出现，给电类实验课程的教学改革带来了新的契机。本文以云平台作为载体，在SPOC模式下对电类实验课程进行重新设计，将课堂教学、MOOC和翻转课堂相结合的混合式教学融入电工学实验课程之中。

1.2 网络平台构建

云班课是在移动网络环境下，利用移动智能设备开展课堂内外即时反馈互动教学的云服务平台。平台以教师在云端创建的班群和班课空间为基础，为学生提供移动设备上的课程订阅、消息推送、作业、课件、视频和资料服务。

云班课平台具有以下关键特性：

(1)任何移动设备或 PC 上，教师都可以轻松管理自己的班课，管理学生、发送通知、分享资源、布置批改作业、组织讨论答疑、开展教学互动。

(2)任何普通教室的课堂现场或课外，都可以随即开展投票问卷、头脑风暴、作品分享、计时答题等互动教学活动。即刻反馈，即刻点评。

(3)教师发布的所有课程信息、学习要求、课件、微视频等学习资源都可以即时传递到学生的移动设备上，从而让学生的移动设备从此变成学习工具，不再只是社交、游戏。

(4)配套移动交互式数字教材,可以实现对每位学生学习进度跟踪和学习成效评价，学期末教师可以得到每位学生的数字教材学习评估报告。

(5)面向移动体验的体验设计，iPhone、iPad、Android 手机和平板电脑都有专属应用，兼有 PC 版。对教师和学生全部免费。

综合以上特点可知，该平台功能完全符合SPOC教学模式下所需要的课程网络平台特点，可以作为SPOC课程模式下课堂教学、MOOC和翻转课堂相结合的混合式教学的优秀载体。

2 SPOC模式电工学课程设计

传统教学模式中，通常首节课由教师对课程进行介绍、分发资料并且布置学生进行课下预习；以后每节课，学生按照教材进行实验预习，教师依据教学大纲内容进行实验讲解。但依据目前的实际情况分析， 教师第一次分发的资料从内容到形式都比较零散，很难达到优质资源的标准，不易激发学生的学习兴趣。教师对于学生课下的自习状况无从了解，更无法监督指导，难以确保每次课的预习内容保质保量完成，学习监督管理难以保证。另外，选课人数较多(本科40人，高职80人)，且不同的学生对于知识的掌握程度以及接受程度也存在差异，传统的“满堂灌”教学模式已经无法满足目前的实际教学任务。

针对传统实验课程中存在的问题，在SPOC背景下，以云班课平台为载体，将传统实验教学分为线上学习与课堂学习两大模块，以翻转课堂方式作为连接桥梁，对电工学实验课程进行重新设计。设计框图如图1所示。

图1 SPOC教学模式设计框图

2.1 线上学习

以云平台作为载体，由资源模块、在线评估模块、交流与讨论模块组成“线上学习”部分。

2.1.1 课程资源

课程资源主要是指与课堂学习内容相关的资源，包括教学微视频、教学课件以及相关拓展知识网站链接等。

微视频的录制以知识单元为主体，并且将与该知识单元相关的文字资料、网站链接等拓展资源通过云班课平台进行发布，学生可以通过智能移动终端在任何时间、任何地点获取学习资料。

课程资源是按照课程知识点体系进行碎片化整合后进行发布的，杜绝了课程资源的松散罗列，形成一个系统的、有机的整体。这样的资源组织方式在SPOC模式探索中极大地提高了学生自学的学习效率，也能帮助教师更好的进行课程管理。

以“电工学实验”课程中重难点—示波器使用教学为例，对课程资源的整合进行详细说明。依据往年的教学反馈，在示波器使用教学过程中，教师讲解内容多，占用课程时间长，学生动手实践的时间被压缩。如果降低细致讲解比重，学生无法正确且熟练使用仪器，实验课程难以推进。为解决该难点，教师针对实验使用的两类示波器，针对每个使用知识点以及典型使用事例，录制知识点与典型事例的教学微视频。

利用云平台，学生可利用手机终端下载该视频进行学习。对重难点部分，学生可以多次反复进行学习。同时，在云平台教师发布相应教学课件、示波器的相关网站链接，拓展学习资源。如图2所示。

利用上述模式整合与发布学习资源，首先，可以避免课程资源的松散罗列，并形成系统且有机的整体，将碎片化学习时间集中起来，实现了随时随地学习，极大地提高了学生学习效率；其次，给学生提供了一个知识提高的平台，了解最前沿的科技发展，让学习者自由选择自己想要学习的知识；最后，教师可以通过资源下载量对学生的学习进度进行有效教学统计，从而达到较好的教学效果。

图2 微视频及课件资源模块

2.1.2 在线考核与评估

通过云平台完成学习后，可以立刻使用在线考核与评估模块来检验自己的学习效果与存在的问题。

在线考核与评估模块是由任课教师提前通过对原始试题资料的录入，生成多题型可混合题库，包括单选、多选、判断正误、匹配、填空和简答题，也可以包括多媒体或其他带有评定问题的附件。测评试卷由题库自动生成，自动开放或关闭测验，并可以得到即时的结果反馈。教师依据反馈结果，创建统计学生答案的数据报告。在线考核与评估模块如图3所示。

图3 在线考核与评估模块

知识的在线考核与评估减少了学习过程中可能出现的抄袭情况，真实反映了学生对于知识点的掌握情况与预习过程中存在的问题。另外，教师可以通过考核与评估数据对学生的学习成绩、知识点掌握情况、学习行为等多个维度进行建模，记录课程内学生学习数据并进行相应分析，进而制定更有针对性的教学计划。

2.1.3 交流与讨论

设计云平台的交流与讨论模块的主要目的在于解决学生预习与测试后存在的学习难点、欠缺知识以及错误概念等问题。

云班课平台为学生提供同步与异步交流工具，教师可以通过投票问卷、头脑风暴、答疑讨论板块对与课程内学生进行交流，完成通知群发、问题反馈、在线答疑与讨论等工作。如图4、图5所示。

图4 通知群发、问题反馈模块

图5 在线答疑与讨论模块

通过课下的在线交流与讨论环节，学生能在第一时间了解课程的动态，把握教师的教学思路，并及时解决自主学习和线上测试与评估时遇到的学习难点、欠缺知识等问题，为课堂学习实践做好充分准备。教师则可以通过该环节，将评判主观题的时候学生的优秀作业答案或者典型错误答案推送到客户端，供学生自主思考、讨论与解决问题。教师通过该环节的及时反馈，了解学生的学习过程、知识点的掌握情况，从而对该课程进行更加科学合理的设计，调动学生的内驱力，提高学生的学习积极性。

2.2 课堂学习

按照SPOC教学模式，课堂学习不再是传统的老师教学生学的“灌鸭式”教学，而是按照翻转课堂的教学模式，从传统的知识传授为主转变为能力培养为主，将以“教”为主转变为以“学”为主，使实验的实践与操作成为课堂学习的主体，并针对实践与操作过程中遇到的实际问题，形成教师和同学共同讨论的课堂学习模式。

2.2.1 操作实践

学生因为已经完成在线课程的学习，具有相应的知识储备，因此，将在线学习的知识转变为相应的动手实践则成为学生在课堂要承担的主要工作。利用手机终端以及云平台，学生随时可以将操作中出现的实际问题与教师共享，此时，教师的角色转变为导师，其主要工作是引导和指导学生去学会如何去分析与解决问题。

2.2.2 重难点分析

理论与实践必然存在一定的差异性，这在实验课中表现的尤其明显。例如，在进行电工学交流电路实验中，需要考虑信号源内阻分压对于电路参数的影响，而该内阻在理论计算中确是被忽略掉的。因此，在课堂学习中，教师利用和学生面对面的机会，重点强调与强调类似的重难点问题，与线上学习形成知识面的互补，提高教学质量。

2.2.3 点拨与讨论

实践操作完成后，学生利用手机终端与云平台，将实践结果以及数据同屏到显示终端。利用该显示终端，教师与所有学生分享该实验结果与数据，依据试验数据所出现的问题，提出相应的思考问题，鼓励学生共同讨论。最后，由教师进行评价，并对讨论结果进行适当点拨。

3 SPOC教学模式影响

本文利用基于云平台的SPOC模式重新设计电工学实验课，参与本次实验课改革的共有三个教学班(40人/班)，该项教学改革的统计结果如表1～3所示。

从表1中可以看出，传统模式下，并没有办法对学生的预习、自测自评以及是否进行课前的交流与讨论进行有效统计，无法及时得到学生课前预习结果。而本文的基于云平台的SPOC教学模式，可以在线统计学生的预习下载、在线评测以及交流讨论情况，为教师后续授课提供了有力的数据。

表1 不同教学模式下课前数据统计

表2 不同教学模式下课中数据统计

表3 不同教学模式下课后数据统计

如表2所示，在课中数据统计环节，我们可以看出，SPOC对于传统模式，大大减少了教师的授课时间，将宝贵的课堂时间交还给学生进行实际操作实验。由于已经进行了较好的课前预习与自测等准备，学生的实操错误率也比传统模式下有近30%的减少。

通过表3的课后统计数据来分析，实验报告合格率、考试通过率以及学生对于实验课的好评率都有一定的提高。

通过数据分析可得出，在高校教学中采用基于云平台的SPOC模式重新设计实验课，对高校的实验课教学将会产生一定的影响，表现在以下两方面：

(1) 对学生的学习方法产生影响。在SPOC教学模式的引导下，学习的方式产生了变革。传统实验教学模式中，教师课堂先讲授相关理论知识，时间紧任务重，学生对于知识的吸收率较低，课下也难以进行再学习。利用云平台技术，给学习者提供了一个良好的课前预习课后巩固的平台。学习者也可以根据自己的掌握情况、学习能力和兴趣利用MOOC课程资源进行更加深入的知识拓展学习。学习者的学习、测试以及答疑讨论环节不再局限于课堂，只要是有智能手机，那么学习者就可以随时随地进行有效的学习。

(2) 对高校教学方式的影响。目前，高校的教学面临巨大的改革，但改革中不可避免存在不少的问题，其中一个主要的问题就是如何完成教学结构的改革。所谓教学结构，是指在一定的教育思想、教育理论以及学习理论指导下，在某种环境中展开教学活动进程的

稳定结构形式[14]。本文引入的SPOC教学模式，以翻转课堂教学模式为枢纽，有机结合线上学习与课堂学习，是高校实验课程进行结构改革的一种有效方法。

4 结 语

本文尝试在电类实验课课程改革中引入SPOC教学模式，该模式不仅对于教师的教学思想、学习者的学习方式以及高校实验课程的变革都产生了相当正面的影响，同时也体现了“互联网+教育”的思想在教学中的应用。

实践表明，以云平台为载体，将SPOC教学模式引入高校实验教学中，对于电类实验教学以及改革具有较好的适应性和促进性，对于“互联网+”环境下的实验教学改革有着十分重要且积极的意义。

[1] 崔贯勋. 基于云计算技术的MOOC实践教学平台[J]. 实验室研究与探索, 2015, 34(8):119-123.

[2] 王永固, 张 庆. MOOC:特征与学习机制[J]. 教育研究, 2014(9):112-120.

[3] 李红美, 陆国栋, 张剑平. 后MOOC时期高等学校教学新模式探索[J]. 高等工程教育研究, 2014(6):58-67.

[4] 刘继斌, 赵晓宇, 黄纪军,等. MOOC对我国大学课程教学改革的启示[J]. 高等教育研究学报, 2013,36(4):7-9.

[5] 沈景凤, 石云霞, 吕方梅. SPOC背景下设计方法学教学改革与对策[J]. 教育教学论坛, 2015(1)：260-261.

[6] 郑 奇, 杨竹筠. SPOC：结合高校教学的融合创新[J]. 物理与工程, 2014, 24(1):15-18.

[7] 贺 斌, 曹 阳. SPOC:基于MOOC的教学流程创新[J]. 中国电化教育, 2015(3):22-29.

[8] 陈 然, 杨 成. SPOC混合学习模式设计研究[J]. 中国远程教育:综合版, 2015(5):42-47.

[9] 张 强, 张海峰, 唐 岩,等. 电路原理基于 SPOC翻转课堂教学模式的反馈及思考[J]. 实验技术与管理, 2015(9):179-182.

[10] 张金磊, 王 颖, 张宝辉. 翻转课堂教学模式研究[J]. 远程教育杂志, 2012, 30(4):46-51.

[11] 林青松. 基于翻转课堂的“现代教育技术”实验课程设计[J]. 实验室研究与探索, 2014, 33(1):194-198.

[12] 康叶钦. 在线教育的“后MOOC时代”——SPOC解析[J]. 清华大学教育研究, 2014,35(1):85-93.

[13] 王留芳, 董德礼, 周拓宇,等. 多模式、多层次电子电工实践教学改革的探索与实践[J]. 实验室研究与探索, 2011, 30(3):94-96.

[14] 白凤翔, 郭晓英, 林 芸,等. SPOC教学模式在高校课程教学中的应用[J].云南大学学报(自然科学版), 2014, 36(S2):146-149.

Study on Electronic Experiment Teaching in SPOC Mode Based on Internet+

HAOJian-xina，GUOXiaojingb

(a. Basic Experiment Center, b. Aviation Institute of Automation, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China)

Although evolved from MOOC (Massive Open Online Course), SPOC (Small Private Online Course) with its small-scale, certain-audience-oriented and open-online characteristics, has already perfected and surpassed MOOC. The authors have applied SPOC mode in all the electronic experiments teachings of basic experimental center through cloud mobile terminals based on MOOC and alternately connected the teachings by flipped classroom method. In this article, referring to the education modes and resources of SPOC, the online and in-class learning, connected by flipped classroom method, have been efficiently combined. The online learning mainly focuses on students’ self-learning, self-checking and question-answering. And the in-class learning aims to guide the students how to practice experiment and solve practical issues. Finally, it is concluded from authors’ teaching outcomes from electronic experiments in basic experimental center, during which all classes designed in Cloud SPOC form, that Cloud SPOC mode could both fit and promote the electronic experiment teaching and reforming better.

SPOC; MOOC; cloud platform; flipped classroom; hybrid teaching

2015-11-26

中国民航大学科研及教改项(CAUC-ETRN-2015-62)

郝建新(1986-)，男，天津人，硕士，助教，研究方向：电工电子、自动控制、模式识别方向。

Tel.：13821262297;E-mail:zuizuiaiyanzi@163.com

G 642.0

A

1006-7167(2016)09-0209-05