SPOC报告：我们的实践与浅见

杜小勇，卢 卫

（1. 中国人民大学 数据工程与知识工程教育部重点实验室，北京100872；2. 中国人民大学 信息学院，北京 100872）

SPOC报告：我们的实践与浅见

杜小勇1,2，卢 卫1,2

（1. 中国人民大学 数据工程与知识工程教育部重点实验室，北京100872；2. 中国人民大学 信息学院，北京 100872）

2016-2017春季学期，中国人民大学数据库系统概论教学小组在一个教学班上开设了SPOC课堂，采用已在爱课网上发布的人大数据库系统教学组开设的MOOC课程。文章介绍这个学期以来该课程团队的所思所为，描述过程、总结经验、提出建议，供开设数据库系统概论SPOC课堂的教师参考。

MOOC；SPOC；课堂教学；数据库系统概论

1 对SPOC的认知

1.1 SPOC简介

SPOC（Small Private Online Course，翻转课堂），顾名思义，是与MOOC（Massive Open Online Course）对应的小班教学，保留了传统的班级概念。SPOC的教学资料、教学进度等既与MOOC有关，又有一定的独立性。可见SPOC是为了改善MOOC某些方面的不足而提出来的。MOOC的优点在于其大规模性上，同选课的学生形成社区，可以互助式学习，相互提问、相互提高；缺点也在其大规模上，千人一面，缺少了个性化，不符合“因材施教”的要求。因此，从某种意义上讲，SPOC保留了传统课堂的教学模式，学生可以使用MOOC的教学资源，教师也可以增加自己的教学材料，融入教师个人的因素。

1.2 使用SPOC的好处

SPOC是为了克服MOOC的不足而提出的，因此分析MOOC的不足，可以了解SPOC的好处。首先，MOOC的教学要求通常会低一些，为了照顾各种背景的学生，在教学内容和考核要求上不可避免地降低要求；其次，MOOC难以做到“以学生为中心”，由于教师制作MOOC时并不知道学生是谁，只能以知识传授为中心；第三，MOOC实验很难实施，理工科课程如果没有设置实验，教学质量难以保障。

SPOC的好处体现在以下几个方面：

（1）SPOC教学有助于促进“以学生为中心”教学理念的实施，改变“教师是课堂的主导者”的状况，让学生成为学习活动的主导者。

（2）SPOC教学要求学生自学而不是预习，有助于促进“终身学习能力”的养成。

（3）有助于课程目标的达成。

1.3 组织SPOC课堂教学

SPOC课堂假设学生可以自主学习，因此改变教学模式和教学内容势在必行。在实践中有3种授课模式，具体运用的时候可以交叉使用。

（1）知识整理型（“授业”型） ：如何帮助学生整理知识？尝试用“研究型”的教学方式帮助学生整理知识，从课堂效果看学生反映较好。以“并发控制”一章为例，正常讲授需要2次课，SPOC教学只需要1次。从定义问题、给出可行解决方案、方案优化3个层次梳理知识，首先应回答什么是“正确”的并发调度，什么是“好”的并发调度？引出“可串行化”调度的概念以及衡量系统吞吐量基准测试TPCC的tpmC（每分钟完成的事务数量）指标。其次，给出可行的解决方案，一个是引入“冲突操作”以及“冲突可串行化”调度的概念，将基于结果比较的定义转化为对调度本身进行判断的定义，另一个是使用封锁机制和2PL协议辅之以死锁检测与消解法。这两种策略获得的调度都是正确的，但是都是整个正确调度的子集（充分条件但不是必要条件）。第三步，介绍几种优化措施，为了提高数据库系统的并发度，或提升tpmC的值，需要采取一些措施。措施之一是增加封锁类型，引入“排它锁和共享锁”概念，让读读操作不阻塞。假如20%是写操作、80%是读操作，那么64%的操作将不会冲突，整个系统的并发度会有极大提高。措施之二是利用数据库对象的天然层次性，可以减少锁表的开销。具体而言，就是引入“意向锁”概念以及基于意向锁的封锁协议。如果有时间还可以介绍通过降低一致性级别达到提高系统并发度的做法。这样的讲法既整理了知识，又有一种新鲜感，学生不会有“重学一遍”的感觉。

（2）答疑解惑型（“解惑”型） ：SPOC讲课之前，需要了解学生的学习情况，可以为此设计一个支持SPOC教学的系统，要求学生在上课前完成自习和定制练习。系统将记录学生的成绩以及出现错误的统计信息和具体错误信息。根据这些数据，可以有针对性地对学生在学习过程中普遍存在的问题进行重点讲解或课堂练习。例如，在发现学生对空值（NULL）概念理解不是很全面后，在课堂上安排关于NULL如何参与运算（以计算班级学生平均分数为例）的讨论，学生经过思考提出了3种解决办法，即忽略NULL的方案、考虑NULL的方案（将其视作0）以及结果为NULL的方案。然后安排对3种方案的投票。从投票情况看，一半学生支持将其视作0的方案。在此基础上，总结两种解决方案，即“理论完美型”（结果为NULL的方案）和“现实可行型”（忽略NULL的方案），分析这两种方案的优缺点。

（3）解决问题型（“传道”型） ：SPOC教学容易造成知识碎片化，因而不成体系，这给教师授课带来困难。以一个实际信息系统应用为抓手，让碎片化的知识整体化，让不连续的教学过程体系化，是一个不错的选择。知识的作用在于应用知识解决实际问题。由于从一开始就布置了实际信息系统开发的任务，因此，结合实际问题进行分析讲解就更加生动。例如，结合科研项目管理的任务，可以帮助学生分析并画出ER图。由于大作业包括了需求分析、概要设计、逻辑设计、物理设计、系统实施等环节，每个环节都可以安排这样的讲解，这对提高学生解决问题的能力有很大帮助。

此外，不仅限于上课时间，教师平时也应安排形式多样的答疑解惑，包括但不限于邮件、微信群、讨论区，甚至面对面方式。

当然，上述3种教学模式完全可以混合使用。目的就是一个，让学生有更大的热情主动参与课程的学习[12]。

2 我们的实践

根据上面对SPOC特点的思考与分析，笔者将SPOC学习总结为3D（3个维度）学习法：第一维度是学生自习，通过自主看MOOC视频和教科书等掌握基本知识；第二维度是教师课堂讲解并与学生讨论；第三维度是通过一个实际项目将所学的知识和技能用起来，在干中学，在学中干。

本学期的课程安排上，除了前两周全部讲授以外（补充一些数据库历史以及中国数据库发展方面的内容），基本上每周安排一次讲课和一次课题研究。

（1）准备：决定开设SPOC以后，笔者向爱课网[2]进行了申请，爱课网准备了SPOC课堂，这样笔者就可以在自己的SPOC空间发布讲课视频和提交作业了。事后发现，目前的爱课网对SPOC的支持还不足，除了发布视频外，不支持反馈SPOC学生学习情况的功能，例如，无法了解学生上课前观看视频的情况、无法统计学生在线作业的情况等。因此SPOC上课前，教师是聋子瞎子，无法有针对性地备课。尽管笔者及时组织力量开发了一个为SPOC服务的教学支持系统，但由于边开发边应用，效果也不理想。

（2）项目：笔者选择了3个校园信息化的项目为抓手，考虑到资源的可控性，选择了信息学院第二课堂管理、重点实验室办公自动化、科研项目统计与管理3个有实际背景的项目。项目选择的基本原则是：难度适中，有数据库需求，有一定的独立性。学生按照自己的意愿组队，每个队伍不超过4人，共12支队伍，每个项目4支队伍。这样既能方便讨论又有一定的团队竞争性。

（3）学期中间调查：在教学进展到1/3的时候，笔者想了解一下SPOC的实施情况和教学效果，因此进行了一次问卷调查。笔者想知道：学生对MOOC/SPOC的态度和评价如何？ 学生的学习效果如何？学生有什么建议？调查对象为参与SPOC课堂的48名学生。调查问卷共有12题，其中1—11题为单选题，第12题为多选题。同时，笔者进行了课堂测验, 出了5道题，要求用SQL完成。

问题1，学生自学情况。SPOC的前提就是学生自学。如果没有自学，SPOC就失去了意义。笔者设置了3个问题：①每次上课前，你是否做到提前学习MOOC课程；②和其他类似的课程相比，花在这门课上的时间是多少；③每周在SPOC上花的时间多少。图1～图3是统计结果。

从调查结果看，绝大部分的学生都能自觉在上课前自学视频，学习的时间在1～3小时，与一周课堂教学的时间类似。尽管比传统的课堂花更多的时间，但是也在合理范围内。

问题2，对MOOC的认可程度。笔者问了3个问题：①是否重复看MOOC视频；②参与MOOC讨论区的情况；③对MOOC的认可度。图4—图6展示的是统计结果。

从调查情况看，学生极少参与MOOC讨论区的交流，这与笔者期望的情景有差距。为什么学生不愿意在讨论区交流还值得进一步讨论。

问题3：对SPOC学习的认可度。笔者问了两个问题：①SPOC带来的收获；②对SPOC的态度。调查结果见图7—图8。

问题4，对SPOC的建议。笔者设置了两个问题，一个是选择题，一个是开放题。图9是选择题的统计结果。

学生的建议包括：对本堂课涉及相关视频内容做一个回顾与梳理；由于SPOC视频内容按照碎片化的知识点组织，梳理知识点与其他知识点之间的关系；能否像高中应试教育那样，多出一些习题，上课时进行练习、讲解等。

图1 问题1①统计结果

图2 问题1②统计结果

图3 问题1③统计结果

图4 问题2①统计结果

图5 问题2②统计结果

图6 问题2③统计结果

图7 问题3①统计结果

图8 问题3②统计结果

图9 问题4统计结果

期末考试笔者在两个班级进行了对比。每个班级分别由不同的教师讲授，讲课的教材都是王珊教授编写的《数据库系统概论》[1]，考试范围在课程开始之初就告知了学生。考试内容由两个班级的教师共同拟定，期末考试试卷由6道大题组成。为了公平起见，每道题的得分点也在改卷之前，由两位教师共同拟定，并在同一时间和地点一起批改。笔者把成绩划分成5个区域（[90,100],[80,90),[70,80), [60,70),[0,60)），并统计每个班级学生在各个区域的比例，结果见图10。

从图10可以看到，在优秀率上（成绩≥90），SPOC课堂比传统课堂高7.64个百分点，且学生的不及格率为0，而传统课堂的不及格率为8.33%。为了进一步了解两种教学模式的区别，笔者在图11中分别列出了两个教学班学生的平均成绩和成绩标准差。从图11中可以看到，在平均成绩上，SPOC课堂比传统课堂高4分，而描述学生之间成绩差异的标准差，传统课堂是82，而SPOC课堂只有58。

图10 教学班成绩分布情况统计图

图11 教学班学生的平均成绩和成绩标准差统计图

以上分析在一定程度上说明，与传统课堂教学相比，SPOC课堂教学在提高学生成绩优秀率、降低成绩不及格率、提高平均成绩、减少学生之间的成绩差异方面，确实有比较明显的效果。

3 结 语

3.1 使用SPOC的好处

SPOC要求学生有很强的自学能力和自我管控能力，这正是终身学习需要的素质。因此，选择一些课程按照SPOC方式进行教学，可以训练学生终身学习的意识和能力。

SPOC将重心从知识点的学习转移到能力的训练，从单一的课堂学习到综合性的学习上。这种教学理念和教学方式的变化，正是OBE教育思想的核心要求。

SPOC让师生从单一的课堂教学中解放出来，可以开展更加灵活多样的教学形式。

3.2 SPOC需要强有力技术平台的支持

SPOC是否能取得理想的效果，很大程度上取决于学生的学习状况：是否看了视频？测试成绩如何？社区中有什么典型的问题？本次笔者采用中国大学MOOC在线的平台（爱课网）进行SPOC教学，这个平台提供的SPOC教学功能无法参与MOOC讨论，与MOOC互动不够！也就是说SPOC是一个相对封闭的社区，与MOOC社区没有通道，这对MOOC发展不利。

3.3 SPOC需要学校鼓励的政策支持

SPOC教学要花更多的时间去准备。这个学期，笔者团队投入这门课的师资包括：两位主讲教师、1位高访和1位助教，这还不算投入系统开发的团队。SPOC的讲课PPT都需要重新制作，不能与MOOC视频使用的PPT相同，因此，教师需要花更多精力。

3.4 需要加强对SPOC的研究

SPOC是新生事物，SPOC的实际教学效果还需要时间去评价，SPOC的最佳教学模式还需要探索和总结。因此，需要大家对此进行深入研究和实践。

致 谢

中国人民大学数据库系统概论教学小组的王珊老师、陈红老师参与了SPOC讨论，博士生王童童全程参与了本课程的助教工作，负责调查问卷的统计，高访学者吉林大学计算机系黄晶副教授参与了实践项目的指导，理工处石源博士、信息学院张国富书记和王晓彤老师、教育部重点实验室胡婷老师等参与了实践项目的需求凝练和项目成果汇报验收环节。

[1] 王珊, 萨师煊. 数据库系统概论[M]. 北京: 高等教育出版社, 2014: 9.

[2] 中国大学MOOC. 首页[EB/OL]. [2017-08-28]. http://www.icourse163.org/.

1672-5913(2017)11-0005-05

G642

教育部2016年课程教材改革研究项目“在线开放课程大数据研究项目（一期）”；中国人民大学教师教学发展改革项目“基于数据库MOOC教学的在线实验平台研究”。

杜小勇，男，教授，研究方向为数据库，duyong@ruc.edu.cn。

杜小勇

（编辑：孙怡铭）