基于异步SPOC +慕课堂的线上线下混合式教学研究与实践——以工程材料与成型技术基础课程为例

李 芳，徐 伟，戈晓岚

(三江学院，江苏 南京 210012)

工程材料与成型技术基础是一门专业性和实践性都非常强的核心课程。该课程在三江学院主要教学对象为机械设计制造及其自动化专业学生，课程内容是生产制造的核心环节。随着计算机、通信技术和各种移动终端的飞速发展及普及，以移动互联网、物联网、大数据和云计算为代表的先进信息技术颠覆了传统的教学方式和学习方式，线上线下混合式教学也随着现代教育信息技术的发展得到了大力推进。在这样的背景下，工程材料与成型技术基础课程教学模式需要适应时代，将传统教学与在线学习相结合，推出全新的课程形态、教学模式和学习方式，提升教学质量。

中国大学MOOC 平台开通SPOC 服务至今已有7年历史，在此期间我国上百所学校参与了SPOC 网络平台的课程建设，总计开设了千余门SPOC 课程，课程类型包括同步SPOC 和异步SPOC 两类。异步SPOC(Small Private Online Course，小规模限制性在线课程)是使用已经结课的MOOC 课程作为源课程的一种线上教学方式，它既能够借助已有的优质精品教学资源，又能够根据各高校实际课程教学进行灵活的调整与建设，深受各高校师生们的欢迎。SPOC 在普通高等教育的教学过程中，有助于教师实行针对性更强的个性化教学活动，从而实现教学质量的显著提高。慕课堂微信小程序是中国大学MOOC 平台研发的智慧教学工具，能够与SPOC 平台在用户账号、管理后台、学习数据等方面结合，帮助教师统筹线上与线下课堂，提升教学效率。基于在线网络平台+智慧课堂的教学应用，已经成为现在及未来高校教学研究与改革领域的热点之一。

一、课程特点与教学现状

工程材料与成型技术基础课程主要研究工程材料种类、应用及热处理工艺、机械零件毛坯制造方法等内容。该课程通常安排在制图、工程力学、机械设计等基础课程学习和工程训练之后，是后续专业课程的学习基础，也是机械工程人员必备的知识与技能。通过多年的传统教学实践发现，该课程线下教学存在以下亟待解决的问题。

1.内容多课时少。该课程涉及的材料、成形工艺种类繁多，传统线下教学课堂时间是有限的，教师的知识教授过程无法回放，部分学生存在不能及时消化课堂知识的问题。

2.课前预习不足。传统线下教学模式中，大部分学生在上课之前不会进行预习，上课时以教师的讲授为主，不利于培养学生自主学习能力和思考能力。

3.师生互动交流不足。传统线下教学模式中，师生交流的时间和方式都受到很大限制，学生学习中的疑问得不到及时解答，学生学习该课程的积极性就会受挫。

4.考核方式单一。传统线下教学的考核方式相对比较单一，成绩的构成主要包括课堂表现、作业完成情况和期末考试成绩，无法很好地注重过程性考核，无法建立全面的课程成绩评价。

二、采用线上线下混合式教学的必要性

传统的线下教学模式以教师课堂讲授为主，学生个体的能力和基础存在差异，统一的课程学习进度无法兼顾每一位同学。基于SPOC+慕课堂的混合式教学拓展了教学的时间、空间、教学手段，正好弥补了这一缺陷。线上，学生可以反复观看SPOC 在线学习视频，不受时间和空间的限制，教师可以通过SPOC 平台分享丰富的教学资源(视频、文献、习题、课件等)。根据SPOC 在线教学平台的统计数据，教师可以及时得到学生在线学习过程和学习结果的反馈，开展更高效的线下教学设计，提升教学质量。教师可以充分利用SPOC 网络平台及慕课堂功能，开展实时、多样、趣味的线上线下相结合的教学互动，创造具有吸引力的课堂，激发学生学习的主动性，提升课程的教学质量。

三、基于异步SPOC 的线上线下混合式教学设计与实施

(一)线上线下混合式教学设计思路

由于大部分SPOC 的研究及建设停留在为学习者提供课程资源的阶段，缺少系统性、可操作性的SPOC教学设计模式及教学活动设计模型、学习监控和评价方式。为改善以上问题，本文对工程材料与成型技术基础课程混合式教学进行如下设计，如图1 所示。教学分为前期准备、知识传递、知识运用、知识拓展、评价和反馈改进六个环节。

图1 基于异步SPOC+慕课堂的混合教学模式设计

首先，教师根据课程内容及教学对象的特点，制定教学目标(包括知识能力目标、思政目标)，根据线上侧重基础学习、线下注重能力培养的原则，重新构建线上和线下教学内容。在教学准备阶段，教师和学生学习熟悉SPOC 平台操作功能以及慕课堂小程序的使用功能。教师要做好学习资源(课程导学、视频资源、线上测试、主题讨论、作业)的准备工作。课前，教师发布课程公告、推送学习资源，学生接受任务完成线上视频学习和相关测试题。教师根据SPOC 平台线上学习数据反馈，了解学生学习状况、学习难点，调整线下教学。课上，教师采用翻转课堂组织课程项目化教学，利用慕课堂组织教学活动，学生作为主体自主完成项目方案，师生互动完成研讨。课后，教师通过SPOC 平台发布单元测试或拓展作业，互动答疑。课程评价采用线上和线下相结合的评价机制进行，并将评价结果进行反思和反馈，进一步调整改进教学各环节，形成教学闭环。

(二)线上线下混合式教学实施

1.线上重基础、线下重应用，重构线上线下教学内容

工程材料与成型技术基础课程既有理论知识又有实践内容，教师要结合本专业人才培养方案、教学计划和教材，对课程内容进行重新梳理。本次改革采用线上辅助教学模式(线上学习不影响线下教学学时)，安排线上自学32 学时、线下学习60 学时、实践4 学时。根据工程材料与成型技术基础课程内容特点，可以将课程内容分为基础概念、性能规律、实践性内容、综合问题分析内容，其中基础概念和性能规律这两部分内容适合开展在线教学，而综合性能分析、实践难度较大，宜开展线上引导+线下项目化教学。

2.创建优质的异步SPOC 课程网，备好线上线下教学资源

教学资源是开展混合式教学的基础，根据工程材料与成型技术基础课程的教学大纲以及授课计划，课程教师团队通过多次研讨确定采用山东大学工程材料与机械制造基础课程作为异步SPOC 配套课程资源。在SPOC 平台复制源课程学期内容，并根据教学大纲对该线上资源进行删改、增补和整合。任课教师可以在SPOC平台进行学生管理、教学单元内容发布(公告、视频、文档、作业与练习、测验、讨论等)、成绩管理等操作，在后台监控学生在线学习情况。在线教学需要准备的资源可分为以下三类：(1)引导性资源，如教学方案、教学计划、教材、教学设计、教案等；(2)内容性资源，如多媒体教学课件、微课、电子教材、习题、拓展性资源等；(3)反馈性资源，如学生的学习反馈问题记录、学员的课后作业、讨论区的问题解答等。

3.充分利用SPOC 平台及慕课堂功能，高效组织线上线下混合式教学

(1)课前(线上)，教师导学+学生自学。教师课前利用SPOC 平台发布公告，明确课程学习要求，推送学习任务单以及辅助学习资源，引导学生进行自主学习。例如，在工程材料与成型技术基础课程中，钢的热处理部分，教师将知识点进行分解，为学生的线上学习设定问题清单，见表1。学生在接收到学习任务之后，随时可以登录SPOC 平台，观看教学视频，并完成相应的测试题。SPOC 平台会对学生测试题的回答情况进行统计处理，教师根据线上平台学生自主学习数据反馈情况，针对在线学习中存在的共性问题，调整线下学习的重点，更有针对性地设计教学内容。

表1 钢的热处理导学任务单

(2)课中(线下)，教师引导+学生研学。利用慕课堂教学辅助工具，根据学生掌握的知识点，在慕课堂中创建课堂练习、问卷、讨论等教学活动，起到双重检测学生学习的效果。以学生为主体，实施翻转课堂将课堂交还给学生，以问题为导向组织学生分组讨论共性的综合性问题。学生自由分组分工对问题进行探讨、分析和总结，教师对小组表现进行点评、答疑、拓展和评分，并作为过程性考核指标之一。最后，教师对本节课内容归纳总结，指出重点、难点。以铁碳合金相图学习为例，让学生从课前导学任务单的逐一解决到完整掌握铁碳相图的原理，最终能朝着铁碳合金“成分-组织-性能”的设计与实现发展。学生通过教师的协助和小组的合作，彻底解决了预先设定的学习问题，达成了学习目标，提高了研学能力，培养团队合作精神。

(3)课后(线上+线下)，师生互动+巩固拓展。教师课后及时在线上向学生推送所学知识的梳理与总结、辅导及拓展资源。学生课后仍可以通过SPOC 平台反复观看复习上节课的内容，并在规定时间内完成线上课后测试及作业，这样可以让学生巩固和加深所学的知识。学生在线提交作业后，SPOC 平台系统可以对于客观题自动进行评分，主观题由教师在线上进行评分，教师可以通过SPOC 平台数据分析及时跟踪了解学生作业完成情况。在平台的讨论区，教师根据课程内容发布主题讨论，营造积极的课程学习氛围，学生可以发表自己的看法与观点和教师进行互动。如学生课后遇到问题，教师还可以根据学生课后遇到的问题组织在线QQ 讨论、答疑。学有余力的学生根据教师推送的拓展资源进行深入学习，从而更加便捷地进入到下一阶段的学习。例如在掌握了铁碳相图的原理后，如何实现获得所需的性能和组织成了学生接下去的学习目标。工程材料与成型技术基础线上线下混合式教学实施案例，见表2。

表2 工程材料与成型技术基础线上线下混合式教学实施案例

4.制定线上线下相结合、注重学习过程的多元化教学评价体系

基于SPOC 的混合教学改变以往以期末考试为主的终结性评价转向侧重于知识考核、能力考核、思维方式培养为主的形成性评价，更加注重教学过程中的过程性评价。与传统线下教学相比，SPOC 在线教学平台具备强大的统计功能与数据资源，教师可以及时跟踪考察学生的学习效果。线上线下混合式教学考核构成表，见表3。

表3 线上线下混合式教学考核构成表

具体来说，本课程考核评价分为线上考核评价和线下考核评价两个模块，其中在线考核评价模块总占比20%，线下考核评价模块占比80%。线上考核模块包括SPOC 在线学习10%(视频观看数量、时长、主题讨论等)，在线考核10%(包括在线测试和作业)。线下考核评价模块包括实践内容占比10%，线下平时成绩20%(包括课堂表现和小组合作项目成绩)，终结性考试占比50%。与原考核评价系统相比，改革后的评价加大了对学生学习投入度的考核比重，更加强调过程性考核。制定多元化的评价方式，细则化的评价内容，可以强化对混合式学习过程的有效监控，达到以评促学的效果。

5.线上线下混合式教学效果

(1)混合式教学可以拓宽教学空间、丰富教学资源，促进学生个性化学习。基础和能力差的学生可以反复观看SPOC 在线学习视频，摆脱了时间和空间的限制。学生带着感兴趣的问题和不懂的知识点进入课堂，能够提升学生课堂学习的专注度与积极性。

(2)混合式教学激发学习自主性，促进学习深度、广度。SPOC 平台能够及时并有效地反馈学生学习结果，激发学生的学习兴趣和自主性，让学生树立自主学习意识，提升自主学习能力。学生通过完成与工程实际相关的项目方案确定、优化改进、总结反思，锻炼知识迁移的能力。

(3)混合式教学激励教师教学改革，紧跟时代发展创新课程教学。SPOC 模式中的教师，从单一的知识传授者变为学生学习的推动者、领导者与合作者。SPOC 平台及慕课堂提供了技术支持，教师可以开发多种教学活动形式吸引学生，打造紧跟时代的现代化课堂。通过SPOC 在线教学平台的统计数据，教师可以及时得到学生学习过程和学习结果的反馈，开展更高效的教学设计，提升教学质量。

课程自2020 年春季学期开始开展基于异步SPOC的混合式教学，经过两个学期的实践，采用成绩分析、问卷调查、师生座谈等方式，对教学效果进行了整体分析。在期末考试题题型相同、难度基本一致的前提下，我们对2019、2020 和2021 年机械设计制造及其自动化学生的考试成绩进行了比较分析，如图2 所示。2020、2021年采用了线上线下混合式教学以后，课程不及格率明显降低，优秀及良好的比例明显提高，成效显著。对学生进行问卷调查，结果表明：约90%学生表示混合式教学形式更为自由，活动形式更为多样有趣，参与互动更为积极；约85%的学生认为线上学习能明显改进课堂教学，提升学习效果；也有少部分学生表示，由于自制力较差，线上学习效果欠佳。

图2 2019、2020 和2021 年学生考试成绩统计

四、结束语

基于异步SPOC 的线上线下混合式教学打破了传统教学模式，是对工程材料与成型技术基础课程的一次重要改革。教师通过SPOC 平台将MOOC 的优质资源与传统教学相结合，以学生为主体精心设计教学方案，充分结合线上和线下学习的优势。实践证明，工程材料与成型技术基础课程混合式教学可以应用于不同层次的学生，打造个性化的学习、拓宽学习的广度、加强学习的深度，促进学生学习的积极性和自主性，学生对课程知识点的理解和实践运用能力得到了显著提升。混合式教学模式拓展了教师的视野，作为教育工作者，要借助SPOC 平台和慕课堂的优势，把握好教学改革的方向，在实践中探索和完善多样式多层次的线上线下混合式教学模式，让学生成为最终的受益者。