基于五星教学原理的SPOC教学模式研究—以医学院校数据库课程为例

耿 彧，白 涛，许 薇

1 锦州医科大学公共基础学院， 辽宁 锦州 121000；2 辽阳职业技术学院成教分院， 辽宁 辽阳 111004

数据库具有海量信息资源存储与管理功能，与人们的日常活动息息相关。因此，数据库课程是各高校普遍开设的计算机类基础课，是信息化系统开发与实现的重要技术基础。目前，医学院校的数据库课程教学存在以下几个问题[1]：其一，教学目标没有关注学生实践能力与职业能力的培养，知识点间衔接不紧密，学生在整个课程学习结束时无法形成一个完整的知识框架，与专业结合松散；其二，教材内容大都以工科专业为背景阐述其理论及实例教学，而医学院校的学生对相关度不高的实例没有感性认识，无法激发学习积极性，学生普遍反映难懂、难学，教师感到难教；其三，教学模式仍沿用传统课堂教学，学生在被动接受中限制了探究欲；其四，学生的计算机素养水平参差不齐，传统分班模式采用的折中教学进度不仅限制了高素质学生发挥潜质，又使低素质学生学习吃力。因此，医学院校应结合学生特点，站在专业视野的高度对数据库课程进行教学改革与实践，以提高课程教学效果，培养出适应信息时代的医学人才。

目前，国内外各高校正积极探索与实践两种教学模式，即大型开放式网络在线课程MOOC[2-3]和小规模限制性在线课程SPOC[4-5]，这两种教学模式均倡导自主学习的理念。然而，自主学习因人、学习方式和学习目标而异[6]，目前设计开发的MOOC平台并不适合所有类型的高校课程。合理借用MOOC平台实现线上微课，并有效结合线下辅导的小班化SPOC课程混合式学习，是一种切实可行的教学手段[7]。

1 基于五星教学原理的SPOC教学改革实践探究

1.1 五星教学原理

五星教学原理[8]是由美国教育心理学家、教学设计专家梅瑞尔教授于2002年首次提出，主要立足于学生的学习过程，聚焦问题的解决或任务的完成，使学习者介入实际生活问题，并将知识融入真实生活中具体应用，以此促进学习。五星教学原理认为，教学结构以问题解决为目标和中心[9]，将具体的概念、原理和程序置于具体问题情境中层进式完成，“激活旧知—展示新知—具体应用—融会贯通”构成的内层循环圈，分别在“结构—指导—辅导—反思”构成的外层循环圈指导下完成。此教学原理重视教与学两个过程的一致性，遵从学生对事物的认知过程[10]。

1.2 基于五星教学原理创建SPOC教学模式

以五星教学原理为指导，以项目为背景聚集具体问题，突出主题明确、鲜明生动和知识紧凑等特点。课前进行精心的教学设计，制作微视频及相关课件来激活旧知；课中营造一个半结构化、主题式的资源单元应用“小环境”[11]实现具体应用、教师在情境化教学环境中讲解与指导；课后融会贯通、师生共同反思，将课前、中、后三大教学环节有效衔接，科学部署教学内容与对应问题，形成一整条循序渐进的知识体系结构。

1.2.1明确聚集的问题将教学内容融入与实际问题相关的整体项目之中，充分体现五星教学原理的核心理念，使教育教学更加贴近学生专业与行业背景，明确行业发展对该门课程的实际需求与应用状况，激发学生求知欲，从而主动积极地实现协作与探究式学习。随着全球信息化进程的快速发展，各大中小医院及社区门诊都实现了全面自动化的管理及服务，对医学院校所有专业的学生提出了一个基本技能要求，即具有运用医院信息系统实现相关数据的采集、存储和处理等系列操作的能力。因此，设计医学信息管理模拟系统作为数据库课程的专题项目，项目的设置需要具有两个特性：一是整个项目的设定具有一定的复杂性和挑战性，可将项目拆分成几个主要的子系统，然后将每个子系统细化为模块。将学生按照子模块数量划分为小组，以小组为单位实现协作与探究。参照现有医院信息管理系统，保留主要的三大子系统，即门诊信息管理子系统、住院信息管理子系统和药品管理子系统[12]，每个模块间既独立又相互联系。二是子模块中的具体内容设置符合难度梯度性，满足不同学生的需要，逐步培养学生的知识迁移能力。跟随项目的层进式设计模式搭建知识体系并设置教学内容，其合理性决定了教学过程设计与实施的总体效果。教师需要根据教学目标部署课前、课中和课后三个教学环节的具体内容和资源，做到线上与线下内容的衔接。不仅关注教师的教学过程，更加关注学生的学习过程。

1.2.2构建基于五星教学原理的SPOC教学模式将五星教学原理中的激活旧知、展示新知、具体应用和融会贯通四个循环贯穿于SPOC整个教学过程。知识经过同化和顺应两个过程，实现新旧知识关联，达到实践巩固和完善知识体系的教学目标(如表1所示)。

将数据库课程按照内容体系拆分成五大模块，每个模块又包含若干个知识点。围绕表1中基于五星教学原理的SPOC教学模式对课程的总体内容进行教学设计和学时分配，如表2所示。课前与课后的线上学习课时占1/3，其中观看视频与实践操作各约占线上学时的1/3；课堂学时占1/3，其中内容讲解约占课堂学时的1/2。通过课时分配，课程的整体教学更加侧重于自主学习和实践能力的培养。在课堂与线上均有互动学时，可以促进师生交流，取长补短，强化重、难点内容。

1.2.3 SPOC教学平台在MOOC的开放式在线课程中，教师对学生的学习过程存在组织、管理、指导和监管不利的缺陷[13]。针对在校生特定范围的授课对象，SPOC可以克服MOOC的不足[14]，针对选课学生的学习能力、专业特点和专业目标进行因材施教。SP- OC可被理解为“Classroom+MOOC”，即通过翻转课堂实施教学，将课程分为课前、课中及课后三个教学环节，缩减线下课堂的理论授课学时，增加线上课外的自学学时。不仅可以将线上学习的疑问带到课堂上进行解答与强化，还可以将课上没有及时消化理解的内容通过线上视频反复观看，如此实现课上与线上的优势互补及学时分配优化。此外，借用SPOC平台，教师可对所授课程实现发布公告、进行课程导学、发布课程资源和课程学习评估等功能，如图1所示。

表1 基于五星教学原理的SPOC教学模式

表2 数据库课程内容学时分配表

图1 数据库课程SPOC线上平台界面示意图

SPOC平台主要加强了教师对学习行为的总体掌控能力，通过课程学习评估可以更加明确学生学习特点，进一步指导课程理论内容和实践内容的设计。对学生的学习行为分别按天、星期和时间进行访问次数统计[分别如图2(a)、2(b)和2(c)所示]。

2 教学案例设计

查询功能是数据库系统的核心，结构化查询语言SQL是关系型数据库进行组织、管理和检索的标准化操作语言。由此，在学生已掌握数据库、数据表、表单的创建与应用的基础上，以“SQL查询语言”知识点为例，基于五星教学原理开展SPOC教学课程设计，具体信息如表3所示。

3 教学效果评价

针对医学院校的学生特点与专业需求，实现了基于五星教学原理的医学院校数据库课程SPOC教学模式改革实践，并对教学效果进行了评估。教学效果评价包括教师评学和学生评教两部分。其中，学生评教主要采用问卷调查法，对2018级动物医学、护理、眼视光、食品工程4个专业、5个班级的131名学生发放调查问卷，其中男生与女生比例为23.66%和76.34%。

调查问卷将具有一定普适性和代表性的“一般性学生评教指标体系”[15]作为基础量表，依据五星式教学原理与SPOC教学模式相结合的改革内容修改相应指标，分为线上教学、线下教学、学生反馈和实验操作四个层面，具体的评价打分如图3～图6所示，量表中的每个类别按“同意度”分为五个等级，分值越高表明学生对此项的认可度越高。从图3可见，视频长度设置为8～10 min比较适合学生的接受能力，聚焦问题的五星教学模式具有以项目问题为基础易于实现知识拓展的优势，但也存在一定的局限性，包括师生在线时间不统一，造成讨论交流的及时性受到限制；医学院校的学生相对计算机素养较低，独立在线学习难度加大，从而影响了该教学模式的喜欢度。当带着线上学习的疑问回归传统课堂后(如图4所示)，不仅增加了学生的知识归纳能力，促进了师生间与学生间的交流，而且在解答中更易于实现问题拓展，在讨论中激发了学生学习积极性与教师讲解的激情。从图5学生反馈评价打分和图6实验操作评价打分情况中可以看出，学生对医院模拟管理系统的整体项目设置认知度较高，基于项目的课程内容设计实现各个知识点分解，使学生更易于理解数据库原理并较为轻松地与现实模拟系统相统一，实用性促进了学习积极性，从而达到良好的教学效果。

图2 学生学习行为分统计图

教学题目:关系型数据库标准语言SQL教学案例:医院信息管理模拟系统—患者自助查询功能教学目标:掌握SQL查询命令,实现多表数据整合教学重点:Select-From-Where查询模块的运用教学难点:嵌套查询、具有特殊运算符的查询、超连接查询知识进阶:能够灵活运用查询命令实现复杂查询条件下的查询功能教学资源:SPOC线上资源(课件、视频、测试等);线下课堂资源(多媒体、计算机)聚集问题根据模块功能不同分别设置查询问题,具体问题描述:模块1:查询挂号信息(包括挂号单号、患者编号、医师编号、科室、挂号时间、是否退号)模块2:查询医护人员信息(包括医师编号、医师姓名、性别、职称、出诊时间、科室)模块3:查询患者费用明细(包括患者编号、收费项目、金额、收费时间)模块4:查询患者出入院记录信息模块5:查询患者病理信息模块6:查询药品使用情况(包括药品库存、各科室用药情况)模块7:查询患者处方内容模块8:查询药品的入、出、存库信息划分小组教师根据学生的学习行为及班级人数进行分组,每组3～4人。要求:每组学生的学习能力具有层次性。教学过程教学形式教学阶段教学内容与方法时间分配(min)课前线上学习激活旧知依据本知识点的教学内容回顾涉猎的旧知识,利用微视频设计回顾性问题,并进行引导解答:问1:数据表的创建方法?问2:字段变量与常量的书写规则?问3:逻辑运算符有哪些?如何把要求描述成逻辑表达式?问4:表单的创建及命令按钮设计方法? 5展示新知通过设计合理的问题情境和对上次课程实践内容的评教中导入新课,抛出本知识点要解决的问题:如何实现表单中“查询”按钮功能,显示查询结果?教师以“患者自助查询功能”为例进行操作演示;总结SELECT-FROM-WHERE命令。学生观看视频与课件;在了解本知识点的基础上分组对该模块进行初步设计实现;相互交流;汇总疑问。25课堂线下教学具体应用教师总结SPOC线上学习情况;以讲授形式强调SQL语言命令中的重难点;以演示的教学方式进行问题答疑。学生继续以小组为单位展开讨论,解决在课前线上学习中初步设计遇到的问题。100融会贯通教师利用启发引导形式讲解复杂查询条件下的查询功能,包括嵌套查询、特殊字符查询和超连接查询。实现简单查询命令到复杂查询的知识迁移,并深化理解查询语言的语法规则。15课堂评价每个小组选出一名组员讲解本模块中查询功能的实现命令,对每组实践作品进行教师评价和学生互评,在相互演示中增长知识。35课后线上学习知识测验对所学知识进行测验,通过测验了解对知识的掌握程度。10线上评价学生对模块中的查询功能进一步优化和完善,在线上提交作品。教师根据SPOC线上学习行为记录及作品实现效果,给出综合评分。35总结反思学生总结SQL语言命令的使用方法;教师总结易错点,提炼学生在项目实践中发生的共性与个性问题。10

图3 线上教学指标体系打分 图4 线下教学指标体系打分

图5 学生反馈指标体系打分 图6 实验操作指标体系打分

教师评学主要采用观察法和访谈法。参照已有的“MOOC+SPOC模式的学习效果评价指标体系”[16]对学习过程进行评价，如图7所示。SPOC教学模式的核心在于学生自主学习能力，而对于普通高等医学院校来说，一部分学生缺乏学习主动性，不能合理有效地安排课下时间，另一部分学生虽有主动学习意识，但计算机基础薄弱，无法完成线上视频课程的前导学习任务，从而影响了学习兴趣。在分组实验中，由于采取了分层次的成员分组，在相互交流与探讨中，可以共同提高学生的学习能力、知识发展能力和创新能力，而且在项目实施中提高了合作沟通能力。因此，必须注重学生自主学习能力的培养，才能让线上与线下学习过程得到完美衔接。

图7 教师评学指标体系打分

4 总结

SPOC教学模式是教育领域正在积极实践与探索的一种教学模式，如何应用网络平台充分利用学生的课后时间培养学生自主学习能力，极大地发挥学生的潜质，通过线上平台与传统课堂优势互补的教学模式显著提高教学效果是各类学校共同追求的目标。五星教学原理提出聚集问题的核心思想，教师根据课程内容设置一个必须完成的项目案例，然后，通过项目实施步骤的分解，将每个知识点融入其中，使学生真正解决与该专业或该行业息息相关的实际问题，教师通过学生对实际问题的解决情况来检验知识点学习的掌握程度，并通过激发旧识、展示新知、具体应用和融会贯通4个循环教学环节使学生对知识达到隐形记忆效果，进一步拓展学生自身的知识架构。