“水文地质学基础”慕课与课堂结合的教学实践与反馈

罗明明，梁 杏，郭会荣，孙蓉琳，汪丙国，孟国强

中国地质大学（武汉）环境学院，湖北 武汉 430074

一、引言

慕课（Massive Open Online Courses）和翻转课堂（Flipped Classroom）是指学员通过互联网或移动电子客户端观看教学视频、完成作业、讨论交流等，课堂上以重点知识深化讨论、实践能力和表达能力等综合学习能力培养为主，相比传统课堂上以“教师讲、学生听、实习实验练”为主的教学模式而言，是一种创新学习的教学模式[1-2]。

随着知识更新速度的加快和学习资源信息量的急剧增加，如何培养学生自主学习能力以应对复杂的问题情境成为高校面临的挑战。2007年，由美国一所高中的两位化学教师提出的翻转课堂，因能为学生提供更多个性化和主动学习的机会，得到了许多学校的尝试。2012年，由哈佛大学、斯坦福大学、麻省理工学院等国际顶尖高校掀起的一场教育风暴—慕课，席卷了整个高等教育界[2]。“慕课+翻转课堂”成为时下一种新颖的线上和线下教学融合模式。

2013年起，“慕课+翻转课堂”在国内高校和中小学逐渐开始尝试，至今在我国仍处于快速增长的探索阶段。目前的研究主要聚焦于[3]：（1）“慕课+翻转课堂”的本土化实践；（2）在线学习平台与课程资源建设；（3）在线课程资源的结构化梳理；（4）线上与线下教育融合模式的教学理念与教学管理评价制度改革。

二、“水文地质学基础”慕课设计

中国地质大学（武汉）开设的“水文地质学基础”课程，是水文与水资源工程、地下水科学与工程、环境工程、地质工程等地学相关专业的核心基础课，是中国地质大学（武汉）创立以来最早开设的基础专业课程之一，迄今已有60多年的历史；出版了国家级精品教材和实习实验讲义，是湖北省精品资源共享课程。

中国地质大学（武汉）于2016年开始进行“水文地质学基础”MOOC（慕课）课程建设。2018年3月12日，“水文地质学基础”MOOC和SPOC正式在爱课程网站上线，初次选课人数达2659人。慕课的设计内容如下。

“水文地质学基础”共包含16个章节[4]，慕课中共设置知识点22个，知识点视频时长为9～23分钟不等，平均时长约为16分钟。此外，慕课中录制了实验室演示实验8个和教学辅助演示实验3个，知识点和实验学习共分为8周完成。每一章内容学习完成后，进行单元测验。单元测验由选择题和判断题等客观题型构成，每次单元测验由前期制作的试题库中抽取6～12题进行测试，学生可提交3次，系统自动评分，取最高成绩作为测验成绩。

每章学习结束后，在讨论区设置讨论题2～5个，由学生根据线上教学视频或材料学习之后，在线上交流讨论答案和解析，所有任课教师和选课学生均可以自由参与讨论。

针对课程的实验与实习部分，学生可以在慕课中观看所有实验的演示视频，并可查看原始的实验数据和实习绘图资料附件，供学生完成实验的相关计算和撰写报告，慕课中共设置了6次作业。本校学生的实验数据来源于其在实验室实测的数据。最终学生上传实验与实习的作业，由学生互评给定作业分数。

慕课课程学习结束之后一周，在网上进行慕课期末测试。首先制作慕课期末考试题库，包括判断题80个、单选题70个、多选题66个和填空题69个。学员在网上测试时，系统随机抽取判断题8个、单选题8个、多选题6个和填空题5个作为一套试题进行期末考试，由系统自动评分。

慕课成绩的最终评分标准为：分章单元测验40%，单元作业（实习+实验报告）25%，讨论（回复信息不少于5条）5%，期末考试30%。证书评级：按百分制计分，85分至100分为优秀，60分至84分为合格，低于60分为不合格。

同时，中国地质大学（武汉）环境学院水文与水资源工程、地下水科学与工程、环境工程、环境工程（精英班）等4个专业的5个教学行政班同步进行线上SPOC课程（同源MOOC课程）和线下课堂教学融合模式下的“水文地质学基础”课程学习，同时参与线上与线下学习的总人数为130人，其中男生70人，女生60人。本文即对本次线上慕课与线下课堂学习相融合模式的教学效果和教学反馈进行分析，以期为后续教学方案优化和相关课程教学模式改革提供经验参考。

三、慕课与课堂教学效果对比

“水文地质学基础”是涵盖理论学习、实验、实习等多种教学方式的地学类专业课程，基础概念术语较多，实验与实习要求较高[5]。

在本校的课堂教学和实习实验教学中，共包含了6次实验和2次实习，任课教师基于各次实验和实习报告的完成质量给定平时成绩。在课程结束的两周后，统一进行期末闭卷考试，设置填空题9题（25分）、判断题7题（14分）、作图简答题2题（20分）、综合分析题1题（25分）、论述题3题（可任选2题作答，16分）、附加题（5分）。闭卷考试结束后，由课程组的所有任课老师统一匿名阅卷，最后汇总得出每位学生的期末卷面成绩。

图1 男生和女生成绩累积频率分布曲线

通过130个样本统计（男生70人、女生60人），女生的平时成绩、慕课成绩、期末成绩（闭卷卷面考试成绩）均优于男生。对于女生而言，三类成绩的总体排序是：平时成绩＞慕课成绩＞期末成绩，只有个别女生慕课成绩极低（图1）。对于男生而言，三类成绩的总体排序是：平时成绩＞期末成绩＞慕课成绩，有相当一部分男生的慕课成绩较低，低于60分的男生人数占比较大（图1），反映出男生的慕课学习效果较差。

将三类成绩进行相关性分析发现，三类成绩两两之间均呈现出正相关关系，但相关性和显著性水平存在明显差别，相关性大小的排序是：平时成绩VS期末成绩＞慕课成绩VS期末成绩＞平时成绩VS慕课成绩（图2）。表明平时成绩好的学生，其期末成绩往往会比较高，而慕课成绩高的可能性则会低一些。平时成绩和慕课成绩均可以反映学生的学习态度和平时的学习效果，但两者之间的相关性较差，说明平时实习实验所反应的学习效果与网上MOOC学习效果存在较大差别。平时成绩更多反映的是实习与实验中的主观题的回答结果和作业完成质量，而慕课成绩更多反映的是客观题测验结果和线上学习的参与度，两者之间有差别，同时也存在互补性。

图2 平时成绩、慕课成绩与期末成绩的相关性

四、慕课学习的教学反馈

“水文地质学基础”课程组一直坚持根据教学效果反馈不断改进和优化教学方案[6]。线上慕课学习结束之后，课程组设计了调查问卷，对5个教学行政班进行问卷调查，了解慕课的学习反馈效果。调查问卷共包括分值题13个、选择题4个和问答题8个，问卷采用无记名方式。

对于慕课课程资源的制作与设计，学生总体评价较高。学生普遍认为慕课知识点安排和知识点视频时长的合理性较高，平均分达到4.5分以上。学生对课程视频讲授效果和文档学习材料的满意度总体较好，分别为4.4分和4.2分（图3、表1）。

图3 调查问卷分值题的评分结果

对于单元讨论题、测验和作业题，学生总体认为设置合理。学生最喜欢的测验题型是单选题和判断题（图4），表明学生比较倾向于便于作答的客观题型，对于需要文字作答和图表作答的题型和作业明显缺乏兴趣。绝大部分学生对作业互评表现出明显的排斥，并且大多数学生认为互评他人作业对自己学习的帮助程度低，平均分仅2.9分（表1）。在互评他人作业过程中，有部分学生为了完成任务，没有认真地对他人的作业进行审阅便随意给出评分。学生总体参与线上讨论的程度较低，平均每周参与网上讨论次数为1～2次的学生占到72%。同时，调查问卷反映，讨论区教师的参与度也相对偏低，这可能也影响了学生参与线上讨论的热情。

表1 调查问卷分值题的统计结果

学生普遍反应单元测验和作业的提交截止日期提醒不够醒目、公告发布的及时性也有待提高，77%的学生认为提交截止日期在单元学习完成之后的一周或两周以内最为合适。学生希望线上测验和作业提交截止日期提醒的形式能更多样化，多数学生表示需要反复的线上和线下同时提醒，表明大部分学生的学习自主性仍然相对缺乏。对于测验的可提交次数，多数学生希望能多次提交，96%的学生希望能提交3次以上（图4）。

图4 调查问卷选择题的统计结果

总体而言，多数学生反映慕课对基础知识学习和实验实习起到了较大的帮助，对于课后重点和难点知识的理解也提供了良好的复习平台，学生希望慕课学习之后，教师能在课堂上多讨论重点和难点知识，并适当地进行知识延伸与拓展，但学生课前主动学习慕课的意愿并不是十分强烈，平均分仅为3.4分（表1）。

五、慕课与课堂教学融合的优化建议

慕课与课堂教学各具优缺点[7]，如何做到充分发挥各自的优点，实现慕课与课堂教学的有机融合，真正促进学生学习效果的提升，仍然值得广大教育工作者去探索。我们通过“水文地质学基础”慕课的运行实践，对今后慕课与课堂教学融合的教学模式优化提出以下几点探讨建议。

（1）以慕课作为基础性知识学习平台，讨论与实践转移至课堂。学生在网上学习慕课课程需要花费一定的时间和精力，他们更倾向于学习方式简单、网上操作便捷、考评机制客观的慕课课程，特别是通过移动电子平台可有效利用碎片化时间。而在集中式课堂授课和实习实验中，教师和学生可以面对面交流，更方便主观性问题的讨论与交流，以及实验操作的现场演示。适当安排一定课时的实习讨论课与现场汇报，有利于深化学生对课程难点的理解，同时可以作为现场考察环节，有助于增进师生之间的课程交流与情感沟通。

（2）慕课测试以客观题为主，平时考察与卷面考试以主观题为主。学生普遍在慕课学习中倾向于客观性的测验方式，对于评价他人的作业显得十分排斥，参与网上讨论的意愿也并不强烈。由于网上选课人数众多，测验与作业评阅的压力较大。在慕课与课堂教学相融合的过程中，慕课的考试可借鉴驾校交通法规的考试形式，主要选用判断题和选择题等客观题来考查学生对慕课的学习掌握情况。而在课堂教学和实习实验教学中，则可以侧重主观题型的考察。由于参与卷面考试的学生人数有限，任课教师则有较充足时间和精力来承担校内学生的阅卷工作，在期末卷面考试中则可多使用主观题来考查学生对知识的掌握情况。如此，在最终的成绩评定时，结合学生的慕课成绩、平时成绩和期末卷面成绩来综合评分，做到慕课与课堂教学在考评考查方式上的有机融合。

致谢：感谢王健和王哲两位研究生助教在实验教学和调查问卷统计工作中的协作与帮助；感谢张人权教授在教学方法讨论中给予的宝贵建议。