基于MNSS的“1+X”大规模混合式教学方法研究

李健 孙谦

摘   要： 本文在分析MOOC平台和SPOC平台教学现状的基础上，采用理论与实践相结合、线上与线下相结合的理念，将MNSS与目前的爱慕课、雨课堂、超星泛雅等在线MOOC平台及各个学校自建的SPOC平台相结合，形成完备的“MOOC+MOOP+SPOC”大规模混合教学平台。应用该模式有利于学生进行碎片化学习，有效促进学生实践课程的学习，提高学生的实践动手能力。

关键词： MOOC   SPOC   MOOP   MNSS   混合式教学

1.大规模混合式教学的内涵与建设困难

随着计算机技术和网络技术的飞速发展，基于信息技术的网络在线教学与传统的线下教学相结合形成了混合式教学模式，为教育领域改革提供了新的方向。在国内，混合式教学模式最早由何克抗教授提出。他指出，混合式教学模式将传统教学模式的优势和信息化教学的优势有机结合起来，既发挥了教师在教学过程中的监督、指导、启发作用，又激发了学生的积极性、自主性与创造性，充分体现了学生在学习过程中的主体地位[1]（48-55）。

近年来，随着MOOC（Massive Open Online Course）平台的兴起，赋予混合式教学模式新的内涵，混合式教学模式不再是线下传统教学和线上网络教学的简单叠加。翻转课堂是基于MOOC的新的教学模式，将线上自主学习与线下自由讨论相结合，即教师将录制好的教学视频发布在网络平台上，学生利用课下时间进行碎片化学习，对知识点进行初步了解，再带着问题或疑惑在课堂上讨论学习，极大地提高学生的学习效率。基本思路是：将传统的教学过程进行翻转，让学生利用课外时间完成课本知识点的预学习，课堂上的时间则留给学生与教师互动讨论，达到理想的教学效果。以翻转课堂和线下研讨为主的混合式教学模式是新时代教育教学的主要模式[2]（82-86）。

基于MOOC的混合式教学对文科专业有很大的优势，并不完全适应计算机等工科专业，工科学生无法进行实践能力锻炼。在“新工科”背景下，如何不断深化培养模式改革，培养新型应用型人才，成为当前急需解决的问题，对混合式教学模式的发展提出了更高的要求。MOOP（Massive Open Online Practice）概念被引入现代教育中，理念思路是：充分利用软硬件资源构建一个虚拟实验和远程实验平台，为各类实践课程提供在线实践教学与练习。“MOOC+MOOP+SPOC”三位一体的教学模式是大型混合式教学的发展趋势和难点。

2.MNSS平台的设计理念和技术架构

MNSS平台基于开源软件开发的虚拟仿真实践平台，是MOOP理念的具体实现。MNSS整合了eve-ng、GNS3 GUI、Dynamips、 Dynagen、 QEMU、 GNU Health、 OpenLIS、 OpenSourcePACS等众多优秀的开源底层软件，综合利用云计算、虚拟化、虚拟仿真、linux bridge等技术，构建了一个以云计算技术为基础的“高性能、集中式、开放性”兼具的创新型实验平台。

MNSS利用“云计算”技术将应用程序安装在云端服务器上，有效改变了应用程序在本地安装的传统方式，避免软件版本的反复更新、软件数量的繁多、软件占用系统空间庞大等多种问题而导致的不必要的重復劳动。师生共享“实验室”模式，提高了资源的利用率，降低了维护管理的复杂度[3]（51-53）。同时，在不需要硬件的前提下，MNSS提供了便捷的方法设计和模拟任意规模的网络架构。此外，MNSS具有桥接到真实网络的功能，可作为测试与部署新系统、完成网络改造、快速排查网络故障的有效工具。

MNSS提供了教师全新的教学模式，提供了学生便捷的学习平台。MNSS用户只需通过一个Chrome浏览器，即可以实现在任何时间、任何地点以任何方式学习任何课程的“5A”式线上实践学习。MNSS平台采用“系统虚拟化+应用虚拟化+网络虚拟化”的整体设计理念，可以提供编程类、网络类、系统类、大数据类和算法类五大类上百门课程的实验教学。MNSS平台的总体架构如图1所示，为了提高服务器的访问速度，达到更好的仿真效果，MNSS平台采用单用户独占服务器的方案，这种方案需要较多的服务器资源，传统的物理服务器不仅占用空间，而且资源得不到合理优化，浪费了人力物力。为了解决这个问题，服务器端采用虚拟化作为底层平台，如VMware vSphere、Xen、Hyper-V等虚拟化平台都可以，利用系统级虚拟化技术在较少的服务器上运行多种工作负载，使难以管理的服务器数量剧增现象得到控制，减少对物理服务器的需求，降低数据中心的运营成本。

3 当前在线MOOC平台与SPOC平台分析

3.1MOOC平台

MOOC是Massive Open Online Course的缩写，即大规模在线开放课程。2012年是MOOC发展元年，美国最先推出了三大MOOC平台Udacity、EdX和coursera，由于首批上线的课程不仅质量和水平非常高，而且完全免费，因此受到了网络学习者的热捧。很快，在中国也兴起了MOOC浪潮，较为著名的MOOC平台有爱慕课、雨课堂和超星泛雅等[4]（172-175））[5]（60-63）。MOOC平台教学的优势与劣势分析如下：

3.1.1MOOC教学的优势

（1）满足大规模学生学习的需求。MOOC是一种开放的在线教学模式，学生可以免费注册使用，人数和条件不受限制，能够满足大规模学习需求。

（2）丰富的教学资源。MOOC平台教学资源丰富，能够充分利用互联网的各类教学资源，丰富学生学习素材。

（3）具有灵活性。MOOC教学依托互联网技术，充分发挥互联网传播快、方式灵活等优势。

（4）教学时间与空间自由。通过使用MOOC，学生可以充分利用碎片化时间进行系统化学习。

3.1.2MOOC教学的劣势

（1）缺乏教学互动。MOOC教学是一种单向网络教学传授模式，在教学过程中不能观察学生的学习情况，缺少传统课堂教学中教师与学生互动交流环节。

（2）实践类课程教学效果不理想。MOOC对于文科类专业起到很好的教学作用，对于计算机等工科专业中实践性比较强的课程教学效果不佳，如网络、编程等课程，学生只能学习一些概念，不利于动手能力的培养。

（3）管理难度大，缺乏监督。MOOC以学生为主体，要求学生根据自身情况选择合适的时间自主学习。但由于学生的自制力较差且缺乏有效监督，导致难以按时完成课程学习，反而增大管理难度。

3.2SPOC平台

SPOC概念由加州大学伯克利分校阿曼多·福克斯（Armando Fox）提出，是一种将MOOC资源用于小规模、特定人群的教学解决方案，基本形式是在传统校园课堂采用MOOC的讲座视频或在线评价等功能辅助课堂教学[6]（114-115）。北大、清华等一些国内高校，近年来开始在实体校园内开展SPOC实践。SPOC平台教学的优势与劣势分析如下：

3.2.1SPOC教学的优势

（1）规模小、精准定位。相对于MOOC而言，SPOC学习规模较小，对于课程学习者的人数及相应的选课条件有一定的要求，对于学生选课学习进行初步筛选，对目标受众进行精準定位，较好地保证学生的课程学习质量与效果。

（2）平台技术、资源、交互等多维支持。SPOC在线教学平台利用各类教学资源，运用在线网络教学的交互功能，能够充分发挥教师的引导作用，获得理想的教学与学习效果。

（3）可持续性学习。通过制定SPOC课程的教学进度，促进学习者可持续学习，使课程学习具有系统性，从而提高学生的课程学习质量，增强效果。

（4）特色课程满足个性化需求。SPOC突出针对适度小规模学习者情况的定制，能够体现学习者的兴趣选择。围绕高职教学的实际情况，注重高职学生学情分析，设计具有个性化的特色高职课程，充分运用多维互动的SPOC混合式教学模式，满足高职学生的个性化学习需求。

3.2.2SPOC教学的劣势

（1）教学互动仍存在不足。SPOC作为线上教学平台，不能很好地进行课堂上的沟通和交流，缺乏有效的教学互动，学习效果不够理想。

（2）实践类课程教学效果不理想。和MOOC相似，对于文科类专业起到很好的教学作用，对于计算机等工科专业中实践性比较强的课程教学效果不佳，如网络、编程等课程。学生只能学习一些概念，缺乏实践环节，不利用培养新型应用型人才。

（3）教学管理有待加强。由于SPOC是在线教学平台，对学生的自主性有很高的要求，因此教学管理效果欠佳，教学管理有待加强。

4.“1+X”大规模混合式教学方法研究

单纯使用MOOC和SPOC进行教学无法满足学生的学习需求，需要构建一种理论与实践相结合、线上与线下相结合的大规模混合式教学模式。MNSS平台是MOOP理念的具体实现，可以通过Chrome浏览器实现对编程类、网络类、系统类、大数据类和算法类等课程的在线实践教学，由于MNSS平台采用“虚拟系统+虚拟应用+虚拟网络”的整体设计理念，可以实现几乎所有课程的在线实践教学。与目前的爱慕课、雨课堂、超星泛雅等在线MOOC平台及各个学校自建的SPOC平台相结合可以形成完备的“MOOC+MOOP+SPOC”线上教学平台，实现理论与实践相结合。采用翻转课堂的形式，实现线上自主学习与线下自由讨论相结合。

“计算机网络”是一门实践性比较强的学科，以“计算机网络”课程为例展开混合式教学研究。学生可以利用MOOC平台或者学校自建的SPOC平台进行课程相关理论的学习，了解常用的概念及知识点。在学生掌握了一定知识点的基础上，利用MNSS平台进行计算机网络的仿真练习，MNSS平台提供虚拟的路由器、交换机等设备，可以一比一真实还原网络环境。通过在线实践操作，避免线下操作中实验环境有限的弊端，让每个学生都能操作，由于是虚拟环境，不用担心设备损坏等情况，可以反复实验，大大提高了学生的实践动手能力，实现了理论与实践的结合。

采用翻转课堂模式实现线上与线下相结合，教师将录制好的教学视频发布在MOOC平台或SPOC平台上，学生利用课下时间进行碎片化学习，对知识点进行初步了解，再带着问题或疑惑在课堂上讨论学习，极大地提高学生的学习效率。将传统的教学过程进行翻转，让学生利用课外时间完成课本知识点的预学习，课堂上的时间则留给学生与教师互动讨论，从而达到理想的教学效果。在翻转课堂中，教师起到引导作用，而学生则起到主体作用。在翻转课堂实施过程中，教师要适当地进行指导和组织，保证线下教学过程有序开展，避免课堂混乱。学生作为主体，要把更多的时间留给学生，学生进行课程学习的分享，有利于调动学习积极性。

大规模混合式教学流程如图2所示，课前学生在MOOC平台或者SPOC平台进行在线学习，课堂通过翻转课堂进行互动交流，课后运用MNSS平台进行实践操作练习，形成一个从课前预习到课堂讨论再到课后实践练习的全流程。

5 结语

本文阐述了目前大规模混合式教学模式的内涵及建设困难，介绍了MNSS平台的设计理念及技术架构，分析了MOOC和SPOC的优势和劣势。为了达到更好的教学效果，研究了一种基于MNSS的大型混合式教学模式，将MNSS与目前的爱慕课、雨课堂、超星泛雅等在线MOOC平台及各个学校自建的SPOC平台相结合形成完备的“MOOC+MOOP+SPOC”线上教学平台，实现了理论与实践相结合。采用翻转课堂的形式，实现线上自主学习与线下自由讨论相结合。实践表明该教学模式具有一定的推广价值。

参考文献：

[1]罗映红.高校混合式教学模式构建与实践探索[J].高教探索，2019（12）.

[2]谭永平，唐春生，刘逸.高职院校混合式课程教学设计的要素与策略[J].教育与职业，2019（23）.

[3]程国，刘亚亚，李会荣.应用型本科院校大学数学课程混合式教学模式探索[J].微型电脑应用，2019，35（11）.

[4]张彦琦，易东，刘岭，等.基于SPOC的混合式教学模式的构建与实践[J].重庆医学，2019，48（21）.

[5]刘焕，王爽，郭玉芳，等.基于雨课堂的混合式教学在病理生理学教学中的应用[J].中国医药导报，2019，16（31）.

[6]李然.基于MOOP模式的软件应用技术系列课实践教学改革研究[J].教育教学论坛，2018（20）.

基金项目：国家自然基金（6522000057）;江苏省高校自然科学基金（18KJB520049）。