大班教學環境下基于SPOC的混合教學設計與效果分析

吳寧　房琛琛　任燕飛

摘要：“翻轉課堂”教學模式在國外已興起數年，但多應用于小規模班級。結合國內計算機基礎課程教學現狀和學生特點，在“大學計算機”MOOC建設基礎上，面向本科一年級新生，開展大規模班級教學環境下混合教學探索，將SPOC、翻轉課堂、傳統教學模式進行有機融合。歷經一個完整教學環節的實踐，證明了在大班教學環境下采用混合教學的可行性，以及混合教學在促進學生綜合能力提升方面的顯著效果。

關鍵詞：大規模班級；SPOC；混合教學；大學計算機；本科新生；能力培養；MOOC

2012年起，隨著大規模開放在線課程（Massive Open Online Course，MOOC）在國內外的興起，己有學者開始研究如何更好地利用MOOC的優勢來改變傳統的課堂教學模式。由此，“翻轉課堂”“混合教學”成為近年來的一項研究熱點。

“翻轉課堂”（Flipped Classroom）教學模式是一種混合使用技術和親自動手活動的教學環境，原本的課堂由實驗和課內討論等活動代替，而講授則以視頻等其他媒介形式由學生在課外活動時間完成。這種教學模式2007年開始在美國大學中投入實踐，并取得了較好的效果。

因文化背景、教學管理體制等多方面原因，國內大學教學，特別是基礎課程教學，與國外大學相比主要存在以下一些差異。

（1）統計數據表明，國外大學的班級規模多數在20人以下；而國內大學教學，特別是計算機基礎課程教學，授課班級規模通常都在百人以上。這種規模上的差異，為翻轉教學帶來了一定的挑戰。比如：如何保證學習效果、激發學習熱情、促進學生自主學習等，都成為值得研究的問題。

（2）根據筆者自身的體驗，歐美大學生通常對自身未來的發展方向（至少在一段時間內）比較明確，學習主動性相對較高；而國內大學生，特別是一年級新生，對自身的專業定位和未來發展大多比較模糊，這在一定程度上影響了其學習的主動性和熱情。而翻轉課堂的精髓卻正是主動學習。

（3）“大學計算機”是國內絕大多數高校本科生的必修課程。與其他基礎課相比，除了“大規?！蓖?，該課程還具有如下特點：一是面向的是一年級新生，二是學生基礎存在較大差異。

基于以上分析，我們認為在“大學計算機”課程中完全照搬國外的翻轉教學模式并不現實，必須考慮到自身課程的特點。

2015年秋季學期，我們在現有“大學計算機”MOOC基礎上，將MOOC資源轉化為面向校內學生的“大學計算機”SPOC（SmallPrivate Online Course），開展了大規模班級環境下基于SPOC的混合教學試點。通過教學內容重構性設計、學生學習行為跟蹤、過程管理等方式，來保證學習效果，促進學習熱情和自主學習能力。并在學期結束后，對學習效果進行了對比分析研究。

一、混合教學的總體設計

混合教學（Blended Teaching and Learning）是翻轉教學與傳統教學相結合的一種教學模式，也可以說是兩種教學模式的折中。即：在保持一定傳統課堂教學的基礎上，將部分內容采用翻轉式教學。實踐證明，這樣的設計思路，更符合現有基礎課程教學的實際需求，更加“接地氣”。

1.教學環節設計

混合教學并不是簡單地將部分課堂授課內容移到課堂之外，它需要精心地對現有教學內容進行重構性設計。比如：哪些內容適合于學生在線學習，哪些內容需要課堂講授；課堂討論的組織與評價方式；設計什么樣的討論主題能夠既結合課程內容又有利于促進學生的能力提升；課堂講授與在線學習在時間上的銜接與安排；如何利于在線論壇進行交流；在線自測練習和作業安排。

除此之外，整個混合教學模式在設計時還要綜合考慮在線學習對學生課業負擔的影響等。我們設計了“大學計算機”課程混合教學模式（如下圖所示）。整個教學環節包括“傳統教學”和“翻轉教學”兩部分?！胺D教學”又分為“虛擬課堂”和“實體課堂”兩種形式?！疤摂M課堂”是指基于SPOC的在線學習環境，包括教學視頻、自測練習、作業、論壇交流與答疑等。雖然傳統教學模式都是實體課堂，但“翻轉教學”中的實體課堂與傳統教學模式下的實體課堂在功能和含義上完全不同?！皞鹘y教學”是教師在課堂上“唱獨角戲”，學生只是被動地接收教師所傳授的知識，聽講時是否專心，理解了多少，都因人而異，教師很難有時間去判斷，更談不上個性化的指導?！胺D教學”的實體課堂是以“討論”“答疑解惑”為主題，所以學生成為了課堂的中心。這不僅在一定程度上“迫使”學生去思考、去表達，也使教師為學生提供“個性化服務”成為可能。為敘述方便，以下所說的“實體課堂”特指翻轉教學模式下的實體課堂，而用“傳統課堂”來表示傳統教學模式下的實體課堂。

2.混合教學實施計劃

如上所述，在混合教學模式下，教師不再是完全的中心，有若干環節都要以學生為主，需要有助教輔助，從而就形成了“多中心”的學習環境。表1給出了混合教學模式下的角色和每個角色所承擔的任務，表2為我們實際的混合教學計劃（限于篇幅，表中略去了具體時間及上機實驗）。

3.大規模班級實體課堂的組織

翻轉教學模式下，實體課堂的“主題”是討論和答疑解惑?！坝懻摗笔谴龠M學生自主思考、協作研究和交流表達的有效手段，是以學生為主，需要學生事先對某一主題知識進行研究，然后進行講述和交流?！按鹨山饣蟆笔轻槍δ承╇y點問題開展的師生間的互動。這類任務在大規模班級中很難有效果。為此，我們采用了規模切分的組織模式，將大班分為若干個小規模班級。以下是我們對“討論”這一翻轉教學重要環節的組織方式。

我們設計每次討論課規模為30人，由助教組織、學生主持，每4～5人為1個研究小組。教師提前2周發布若干下一次討論課主題，每小組從中自主選擇1道（但不能重復）進行協作研究。每次討論課時，每小組由1人主講本組的研究結果，組內其他成員負責回答其他同學的提問，并對主講人的講解進行必要的補充。要求每次討論課每位學生必須發言。討論課成績由助教和學生共同打分。表3為我們第一次討論課的主題，表4為討論課成績評價原則。

二、如何保證混合教學的學習效果

除了教學設計外，翻轉教學還需關注的一個重要問題是如何保證學生的學習效果。傳統課堂有教師現場講授，對學生的到課形成了一種無形的督促。而翻轉課堂則是要學生自己找時間在線學習，練習和作業都是在線完成。學生會認真看視頻嗎？作業和自測存在抄襲嗎？為保證混合教學的效果，我們加強了學習過程的管理，利用自主研發的學習管理系統，對學生在線學習行為進行全程跟蹤，按周匯總每位學生的學習情況，并給出必要的提示。最終成績不僅是期末考試，還包含了學習過程各個環節。

1.學習行為跟蹤與提示

SPOC平臺對學生的在線學習行為有完整的記錄，我們可以從平臺上獲取每位學生每天的學習行為，通過數據分析，并結合課程知識體系和教學計劃，對每位學生每周自身的學習狀況、在整個班級中的占位、與教學要求的差距等，給出個性化的評價，以達到督促的目的。

2.過程管理與考核

我們將整個教學內容重新設計，按周組織和管理。包括：

（1）每周發布學習內容和學習要求，并向每位學生發布其當周學習情況。如視頻觀看、測驗成績等。

（2）每周安排在線單元測驗。單元測驗為客觀型題目，主要目的是幫助學生自測對知識點的掌握程度。

（3）加強編程練習。進入程序設計內容學習后，每周布置編程作業，平均每周編寫10段以上程序。

培養學生“利用計算機求解問題”的能力是計算機基礎教學的主要目標。計算機的工作就是執行程序，要利用計算機求解問題，必須要編寫程序。反過來，只有親自編寫過程序，也才能在一定程度上理解計算機的工作原理。多年一線教學的體會，對絕大多數從未涉及程序語言的大學新生，因相關基礎和學習方法上的不適應等原因，會將很多計算機理論和原理都當做概念去背而不是去理解。為了克服這一問題，我們加強了學生的編程訓練，最終的課程考核結果證明，通過大量的實際編程練習，不僅提升了學生的實際編程能力，也提升了學生對計算機基礎理論的認知。

（4）在線交流。MOOC平臺提供了良好的在線交流環境。為使學生利用論壇交流促進對所學知識的理解，我們規定了“論壇活躍度”作為考核的指標之一。這不僅促使學生去交流、去探究別人提出的問題，也使能夠回答別人提問的學生產生成就感，為解決了問題的學生帶來收獲感。最終都提升了學生對課程的學習興趣和自信心。

（5）增加過程考核。課程最終成績由多個環節構成，包括在線學習成績和線下成績兩大部分。成績構成如表5所示。

三、混合教學效果分析

我校本學期選修“大學計算機”課程的理工類專業學生共計1064人，分為11個大班，涉及6個專業大類。我們從選課學生中隨機抽取了一個教學大班共124人參與混合教學試點，人員未經選拔，為完全自然班。整個教學環節結束后，我們對參與混合教學的學生進行了問卷調查，并對混合教學與傳統教學模式的教學效果進行了對比分析。

1.學生問卷結果匯總

在期末考試前，我們對參與混合教學試點的學生進行了網上問卷調查，共收集119份調查結果，表6給出了對部分調查結果的統計值。由結果可知，學生對混合教學特別是論壇與線下討論環節的認可度是比較高的。

2.與傳統教學模式的效果對比

在學生問卷調查結果的基礎上，為了進一步研究混合教學模式與傳統教學模式在教學效果上可能存在的差異，我們針對相同課程、完全相同的教學內容和考核標準，以線下考試成績為參照，選擇了相同專業和入校平均錄取成績相差8分的兩個不同專業進行了對比分析，特別對能夠在一定程度上反映計算機問題求解能力和分析能力的主觀型題目（算法分析與編程）的考核結果進行了統計。表7給出了對比結果，表示混合教學相對于傳統教學模式的效果。

混合教學和翻轉教學在全世界范圍內早已有眾多研究和嘗試，但針對大班環境下的基礎課程特別是入?；A相差較大的一年級本科新生，采用混合教學的嘗試并不多見。事實上，在我們的試點過程中，也不斷聽到擔心和質疑的聲音。借助于學校的支持和我們的堅持，首次試點教學終于完成。問卷統計及學習數據分析結果表明了在上述條件下開展混合教學的可行性和效果。這種教學模式，不僅提升了學生對課程本身的學習興趣（由此也可能奠定了學生對計算機知識的學習興趣），更有助于促進學生在自主學習、獨立思考、協作研究、交流表達以及自信心等方面的能力提升。