后MOOC时代SPOC物理化学实验混合教学模式探索与实践

孙宝珍 华彪

摘  要：SPOC（Small Private Online Course）是后MOOC时代一种典型的课程教学模式，具有局限性、集约化和小众化的特点，其目标是最大限度地实现MOOC与传统课堂教学的深度融合。该文积极探索并构建基于SPOC的物理化学实验“线上+线下”混合教学新模式，以期为SPOC在高校的应用和物理化学实验教学改革提供参考。实践结果表明，混合教学新模式能够更好地培养学生的自主学习能力、团队合作意识和科研创新能力，优化实验教学。

关键词：SPOC；物理化学实验；线上；线下；混合教学

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）15-0120-04

Abstract： SPOC（Small Private Online Course） is a typical curriculum teaching mode in the post-MOOC era. It is characterized by its anti-popularization， restriction， and intensification， aiming to maximize the deep integration between MOOC and traditional classroom teaching. This paper actively explores and establishes a hybrid teaching mode for Physical Chemistry Experiment based on SPOC， online， and offline classroom. It is hoped to provide a reference for the application of SPOC in universities and for the reform of Physical Chemistry Experiment teaching. Practices show that the hybrid teaching mode improves students' abilities in self-learning， teamwork， and scientific research innovation. It can also help optimizing the experimental teaching.

Keywords： SPOC; Physical Chemistry Experiment; online classroom; offline classroom; hybrid teaching mode

随着智能信息技术的不断发展，相关技术在一定程度上推动了高校教学方法的进一步改革。在线教育逐渐成为一种前沿方式，使传统课堂教学更具前瞻性和创新性，在某些方面与传统教学方法相比具有明显优势。因此，为了努力引导全民教育和素质教育，应使原有的教育模式向线上线下融合的方向发展[1]。物理化学实验是许多师范院校、理工科院校和高职院校设置的专业基础实验，涵盖化学、应用化学、化学工程、材料科学、生命科学和食品科学等专业。物理化学实验与物理化学理论课程的结合，是物理化学理论课程中必不可少的实践、应用和扩展联系。通过实验操作，学生不仅可以巩固物理化学的基本理论知识，而且还可以接受科学实验研究方法的培训，从而培养出严谨的科学思维和科学风格，并为将来的工作或进一步的学习做准备[2]。因此，物理化学实验课在培养化学及其他相关专业人才方面发挥着非常重要的作用。面对新的教学模式，物理化学实验课程需要在传统面对面教学的基础上进行整体布局，充分利用现有的技术手段和方法，探索适应网络教学的新方案[3]。

传统线下物理化学实验课程的基本教学模式一般分为经典的四步走：学生首先自己通过观看课本，进行预习，了解实验的基本原理、实验目标以及撰写预习报告；教师检查实验预习报告，而后讲解实验的原理并从头到尾演示一遍实验过程；学生相互之间多人组队，记录实验数据并完成实验；最后撰写个人的实验报告，老师再对实验报告的完成情况进行打分。

很显然，传统的线下物理化学实验课程的教学模式会带来几个普遍的问题：首先，每次实验的课前预习报告，学生基本都是千篇一律地抄写课本上的实验原理，根本没有看到预习的效果，使得预习反而成为了学生们的“累赘”；其次，传统的线下课堂教学模式采用的是老师单方面讲课的方式，学生并没有成为课堂的主人，这极大地打击了学生的学习兴趣；最后，每次实验课堂上学生都是按照老师的实验演示，机械地操作一遍实验，这一过程中，学生没有带着自己创新的想法去进行，这严重阻碍了对学生学习自主性的培养。

由此可见，传统、单一的线下教学模式不仅课堂效率低下，而且对学生们的培养没有达到应有的目标。为了改变这一现状，本物理化学实验教学团队基于目前较为流行的SPOC平台，探索并实践了“线上+线下”这一混合教学新模式。

一  基于SPOC的混合教学模式

MOOC（Massive Open Online Course）即我们常说的“慕课”，其译文全称是“大规模开放的在线课程”。慕课模式，自2011年以来便流行于国际教育领域，目前我国各个网络平台上有大量的种类繁多的在线网络慕课课程。但其有着许多的缺点：如需要高额的运营成本、不考虑受众群体的单一的教学模式、固定的学习方式以及极高的中途退课率等。不同于MOOC的教学模式，SPOC（Small Private Online Course，小规模私有的在线课程）的受众人群相对少了很多，一般仅有几十人左右，这些人均是课程发布者所限制的，因此其不需要高昂的维护成本；同时由于其可以设置一定的学习目标以及完成条件，可以在一定程度上解决MOOC所面临的问题，可以说SPOC这一教学新模式对MOOC的劣势与不足方面作了有益探索，最大程度地實现了慕课与传统课堂教学的深度融合，而不仅仅只限于传统的线下课程或者单一的线上课程[4]。

大量的实践表明，单一的线上或线下教学都不是最好的教学模式。将线上与线下教学进行有机结合，可以在一定程度上取长补短，使得两者相得益彰，呈现出“1+1>2”的效果，最终达到提高教学效果以及课堂教学质量这一根本性的目的[5]。在这一方面，SPOC具有灵活的教学模式，教师既是课程资源的整合者和发布者，又是课堂的指导者和推动者，这既保证了线上教学质量，又能进一步提高线下教学的效果。其次就是较高的课程效率，SPOC能够通过限定学生规模，制定线上签到、学习打卡，从而避免以往线上教学的高辍课率和低完成率现象。最后，基于SPOC平台的“线上+线下”教学模式，课前学生可以看教学提前准备好的视频预习，带着问题前往课堂学习，这有助于提高学生的学习兴趣；课中老师不需要从头到尾讲解并演示实验，而是只需要针对学生们预习时提出的几个突出的问题进行讲解并讨论，激发学生们的学习积极性；课后让学生们自主在平台上完成课后作业，过程中有问题可以通过SPOC平台反复观看视频学习或与老师讨论，进一步提高学生们的主观能动性。此外，老师可以通过SPOC平台了解学生课前预习以及课后作业完成情况，并结合课堂表现，多方位多角度地考查学生的学习成果并评分，以此充分提高学生的学习效率[6]。基于此，将SPOC教学模式应用到物理化学实验课程教学中，不仅可以提高学生对知识的掌握情况，充分发挥学生的主观能动性，同时还可以凸显出“以学生为主体”的教学思想，让学生真正成为课堂的主人。此外，通过让同学自行观看慕课学习，还可以使得学生慢慢形成自学的学习习惯。当然在这一过程中，从始至终教师都需要以“引导者”的身份，引领着学生们学习[7]。

二  基于SPOC的混合教学模式探索与实践

物理化学实验教学的目的是培养学生独立学习、独立思考和创新的能力。因此，在基于SPOC的混合教学新模式中，各环节的构建应以充分发挥学生的主动性为基本原则，同时采用有效的情境合作模式，进而促进学生对实验意义的构建[8]。具体实施方案可分为课前、课中和课后三个阶段，具体详情如图1所示。

（一）  学生课前学习

学生课前自主学习是实施混合教学模式极为重要的一环，课前预习效果对学生的课堂理解以及物理化学实验的操作均有着重要影响。因此，每次实验，本教学团队都会记录下实验所用仪器的原理和使用方法，以及数据读取方法、实验步骤和数据处理方法，并上传至SPOC网络平台。学生只需在课前登录SPOC网络平台，便可自主学习，同时该教学视频还能反复观看。在这一过程中，为了提升学生们的学习效果，完成布置的学习任务，我们对SPOC平台作了一系列的限制。首先每个学生在学习之处均需要完成签到，否则视为“未预习”，作扣分处理；其次，视频在看第一遍的时候，视频进度条不可以进行拖拽，视频窗口不能缩小，同时在视频播放过程中随机插入问题，这样能够提高学生的注意力，达到预想的预习效果；最后完成相应实验的预习报告等待老师查阅，带着问题进入课堂，这有利于课堂教学活动的顺利实施。由上可见，SPOC课程的视频可以达到预习的目的，使得学生对实验有着较为充足的了解，开拓学生的思维，为提高学生的创新思维打下坚实的基础。

（二）  教师课中引导

课堂教学活动是混合教学模式的核心。通过学生课前自学，学生对实验项目的目的、原理和过程有了清晰的认识，并已经能够做到。在学生开始之前，老师只需要讲解简单的原理，进行实验操作演示，让学生了解整个实验。同时，在这个过程中，我们有针对性地向学生提出一些有关于实验中的问题，进一步检查学生们课前自主学习的情况。很显然，与传统教学模式相比，混合式教学模式由于学生们课前较好的预习效果，使得老师完全不需要从头到尾仔仔细细地讲解实验原理以及操作流程，这极大地缩短了教师在课堂上讲解的时间，从而增加了学生动手操作的时间，这既提高了学生学习的积极性，又培养了学生的实验操作技能，潜移默化地提高了学生的动手能力以及团队协作能力。在各小组实验操作过程中，教师进行巡视指导，纠正学生在实验中的错误操作，对学生不懂或不理解的实验数据、现象进行解释。值得一提，以防止学生为了获得“标准”的实验结果而篡改或抄袭他人的实验数据，教师要在每个小组的实验数据书上进行签名并填写日期。在实验课程的最后，让学生们对实验中碰到的普适性现象或问题进行小组讨论，激发学生的思维能力，加深学生对这一物理化学实验的认识，同时也是培养学生运用所学的理论知识解释问题和处理问题的能力。

（三）  学生课后考核

传统的考核体系更多地是把重点放在实验报告的撰写上，从而忽略了课前预习以及课中操作的重要性，这样不利于学生整体科学素养的提升，更加不利于学生养成一个严谨的科学态度[9]。而我们对学生在整个实验过程中的综合表现（课前预习、课堂操作、课后实验报告等）进行综合评分，提高评价分数的客观性。首先是課前预习，根据学生们的签到情况、问题解答情况及预习报告完成情况，给学生们的课前预习环节进行打分，该部分分数占总成绩的30%（即满分30分）；而后是课堂操作部分，主要是在课堂巡视过程中，观看每个学生对实验的熟练程度以及完成情况评分，由于本课程是以动手能力为主的课程，因此该部分占总成绩的40%（即满分40分）；最后是实验报告的撰写，实验报告作为物理化学实验的一个非常重要的组成部分，主要是对实验数据进行科学的处理，得到所需的实验结果和物理量，达到实验目的，该部分分数占总成绩的30%（即满分30分）。完整的实验报告必须包括数据处理过程、结果分析、误差来源、经验体会和课后思考题等内容。根据以上三个部分得分，相加最后得到一个总分，这便是这一个实验学生的最后得分。如此考核的目的是能更综合地评析每一位学生的表现，规范评分细则，以过程性的考核代替以往的结果性考核，让学生重视实验过程中的每一个环节，有利于提高每一位学生学习的积极性及主动性。

三  基于SPOC混合教学的实践成效、特征与反思

目前，基于SPOC的物理化学实验课程混合教学模式已应用于2022—2023级多个专业的学生，课程改革初见成效，与此同时也发现了一些不足之处。下面将对混合教学的实践成效、特征及反思进行阐述。

（一）  实践成效

首先是大幅提高了学生实验操作技能。其中，线下实验可以让学生亲自动手操作仪器、设备，培养实际操作技能，而线上实验学习则提供了更详细更精确的实验操作，增强了学生对实验的理解和熟悉度。相较于传统教学时期的学生，我们惊喜地发现，在混合教学模式下的学生不论是对于实验的知识点还是操作要点，均更加地熟悉。

然后是增强了学生的自主学习能力。传统教学模式下的学生只能通过课前的书本预习以及课上的教师演示了解并重复实验，缺少了对实验的思考与理解。但是通过在线教学平台，学生既可以自主选择学习时间和地点，还可以根据自己的学习进度和理解程度进行学习，这种自主学习的方式激发了学生的学习兴趣和主动性，增强了学生的自主学习能力。

最后是加强了师生之间的交流，提高了教学质量。在实际教学的过程中，每一个环节均有老师扮演引导者的角色，不论是线下课堂还是在线学习平台上，学生可以随时以留言或当面询问的方式向老师提出问题或讨论实验现象，老师也可以随时回答或引导学生深入思考；经过2019—2021年的教学实践，我们发现这种互动方式可以加强师生之间的沟通和理解，提高学生对于实验的掌握程度。另外，我们丰富了考核方案，使得考核结果更直观更全面地反映学生的学习质量。由表1可以直观地看到混合教学模式的考核体系更加科学更加全面。

此外，为了进一步了解学生对于SPOC混合教学这一模式的看法，我们对2019—2021年上过基于SPOC混合教学的物理化学实验课程的部分专业学生作了一个有关教学效果的问卷调查，有效问卷数为688份。调查结果显示，99%的学生认为SPOC混合教学是非常有必要的，是有助于课程学习的；87%的学生认为这一模式更利于自主学习，随时随地观看视频并完成预习报告；92%的学生表明能及时快速地从在线平台解决所遇到的问题。这表明学生们对SPOC混合教学模式的认可度还是很高的。

综上所述，不论是从教师教学质量，还是学生反馈情况来看，均说明这一教学模式的可行性。

（二）  实践特征

具有灵活性：线上线下相结合的教学模式具有较强的适应性，可以根据实验内容和学生需求进行灵活调整。例如，对于一些具有安全隐患、操作复杂或需要大规模实验的内容，可以先以录播的形式，让学生们了解实验中需要格外注意的点，而后再让学生在课堂中进行操作；而对于一些要求学生实地感受和着重观察现象的内容，则主要是以线下实验为主，让学生们切身去感受实验现象。

资源共享与互动：线上线下教学相结合，可以充分利用互联网和信息技术平台，加强师生与学生间的互动和资源共享。教师可以通过线上平台提供教学资源、实验案例和指导，学生可以通过线上平台学习和互相交流[10]。

教学内容全面化：线上线下教学相结合，能够丰富和拓宽教学内容。传统实验难以展现的微观和宏观实验现象，可以通过线上模拟实验等方式呈现给学生，从而提高学生的实验认知能力和创造力。

（三）  实践反思

尽管基于SPOC的混合教学模式取得了一定的成效以及师生们的认可，但是仍然存在着许多的不足以及挑战。下面将从学生以及教师两个方面阐述目前所面临或者待解决的主要问题。

对于学生而言。以课前预习为例，不同于传统教学模式，基于SPOC混合教学的物理化学实验课程的教学以及考核方式均有所改变，学生们在线下实验课前不仅需要预习实验，还需要观看在线平台的实验讲解视频并回答教师设置的相应问题，并完成实验预习报告。这无疑增加了学生的学习量以及工作量，部分学生会产生抵触的情绪。对于这一问题，我们认为后期主要应该从两个方面进行解决。一方面是对于课程的设置还需要进一步优化，合理地配置教学上的内容，增加各环节学习的趣味性，尽量让学生们学在其中、乐在其中；另一方面教师应该在平常的交流中引导并鼓励学生，激发学生们对学习的积极性。另一问题是报告抄袭问题，在撰写实验报告过程中，部分学生不经思考直接拿其他同学的实验报告抄袭。这一问题也可从两方面处理。对抄袭的同学作思想工作以及该次实验课程低分，让完成报告的学生勿将报告借于他人抄袭。

对于教师而言。教师身为整个教学活动过程的设计者和引导者，新的教学模式也是一个极大的挑战。例如，在线平台上的课程录制，既要求教师所录制的内容无任何差错，又要求内容要有一定的创新性和趣味性，同时还需要考虑如何更好地锻炼学生们的思维。这意味着教师不仅需要在课堂上进行实验指导，还需要教师花费大量的时间和精力在课前以及课后，这一转变需要教师们适应。另外，教学模式的改变，意味着教师们需要学习新的教学手段——SPOC平台的使用[11]。

四  结束语

基于SPOC的混合教学新模式为传统线下物理化学实验教学改革提供了新的思路和方法。我们的实践结果表明，混合式教学模式有利于提高物理化学实验的教学效果，加深学生对每个实验理论知识的理解程度，提高学生们的动手操作能力以及学习的积极性，营造良好的课堂氛围。我们将继续对SPOC在高校物理化学实验教学中的应用进行深入研究，不断地修正和完善。

参考文献：

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[2] 贾雪平，葛明，张跃华，等.基于SPOC和慕课堂的物理化学实验混合式教学改革实践[J].大学化学，2021，36（7）：204-212.

[3] 李千，丁晓红，张永亮.机械设计课程线上线下混合教学思考与实践[J].现代制造技术与装备，2023，59（2）：216-218.

[4] 张爱勤，肖元化，王诗文，等.高校工科专业课程SPOC线上线下混合教学模式的问题与对策[J].中国信息技术教育，2021（6）：94-96.

[5] 朱遠征，曲松，马杰，等.混合式教学模式在物理化学实验教学中的应用探索[J].广东化工，2020，47（21）：165-166.

[6] 凌玉，李念兵，罗红群.慕课和虚拟仿真在物理化学实验教学中的作用[J].西南师范大学学报（自然科学版），2020，45（5）：174-177．

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[8] 谢爱娟，姜艳，罗士平，等.后MOOC时代SPOC物理化学实验混合教学模式[J].实验技术与管理，2016，33（8）：173-176.

[9] 利明，杜甫佑.物理化学实验教学中培养学生的自主思考和创新实践能力[J].高教学刊，2018（7）：23-25.

[10] 胡晓静，刘士喜，于春燕，等.基于SPOC的混合教学模式设计及学习行为与效果研究[J].巢湖学院学报，2018，20（6）：138-143.

[11] 罗洁，徐亚兰，岳素伟.“金课”背景下SPOC线上线下混合教学模式应用——以“宝石鉴定原理与方法”课程为例[J].宝石和宝石学杂志（中英文），2023，25（3）：107-144.