SPOC模式下一流課程建設
----以“概率論與數理統計”為例

孫 欣, 王 雪, 李浩銘

(沈陽師范大學 數學與系統科學學院, 沈陽 110034)

2020年初,一場突如其來的新冠肺炎疫情打亂了高校線下教學的正常運轉秩序,疫情使學生無法在學校進行課堂學習,直播課、錄播課、慕課、遠程指導等線上教學成為學習的主要模式,課堂教學被遠程教學取代,高校傳統的課堂教學面臨新的挑戰。在這種背景下,將現代信息技術與教學深度融合勢在必行。筆者通過在線教學結合網絡教學平臺等智慧教學工具,打破時間和空間的約束,打破傳統課堂一次性教學的約束,從教學理念、教學內容、教學策略、學情分析、資源建設等維度進行了新的思考與實踐。經過3年“線上”+“線下”教學實踐,形成了新的教學模式,這對已經到來的后疫情時代的高校教學有著深遠的影響。本文以數學專業必修課“概率論與數理統計”為例,從疫情前的傳統教學模式,歷經異步教學、同步直播,發展到后疫情時代的線上線下混合式教學,采用多種信息技術手段,利用超星泛雅網絡學習平臺,面對校內學生采用小規模限制性在線課程(small private online course, SPOC)教學模式,圍繞目標達成、構建學習環境、設計教學活動和實施多元評價[1]等方面對課程進行整體規劃,落地實施,持續改進,經過3年的實踐,將課程建設成為省級一流課程。

圖1 教學模式的發展歷程Fig.1 The development course of the teaching mode

1 課程建設歷程

1.1 分析學情,明確教學目標

沈陽師范大學數學與系統科學學院的“概率論與數理統計”課程是數學與應用數學專業大學三年級開設的必修課程,通過研究隨機現象的客觀規律,引導學生從傳統的確定性思維模式進入隨機性思維模式,用隨機數學的思想和方法去觀察并分析隨機事件,處理隨機數據,培養學生運用概率方法分析解決實際問題的能力。大學三年級的學生已經具備一定的數學思維和數學素養,而課程內容與生產生活聯系緊密,如果處在線下課堂的教學環境,就學習內容本身而言,學生應該饒有興趣,但是由于疫情期間的在線教學缺少面對面的交流、互動,學生參與教學活動受到制約,因而學習效果受到影響。這就要求教師要遵循在線教學規律,了解學生在線學習特點。當疫情結束后,筆者將線上教學和線下教學有機結合,以學生為中心,繼續發揮線上教學的資源與環境優勢,基于SPOC平臺,開展混合式教學,力爭創建優質課程。

1.2 設計、開發、應用教學資源,構建網絡學習環境

傳統課堂的教學資源通常包括教材、配套習題解答、PPT課件等。疫情期間開展線上教學,采用的教學方式有異步教學、直播教學、“直播+異步”教學等多種教學方式,因而教學資源建設也應運而生。

在線上教學初期,“概率論與數理統計”課程采取異步教學法。教師將電子教材、配套的習題解答、手寫教案、PPT和慕課的網頁鏈接地址等教學資源發布到網絡學習平臺,根據教學內容,錄制了音頻,也一并發布出去。異步教學的優點是為學習者提供了不受時間、空間約束的教學資源,方便學習;缺點是缺少了激勵性與互動性的社會情境,學習者并沒有直接參與建構意義和知識,主觀能動性沒有被積極調動起來,與面對面交流互動相比,在一定程度上影響了學習效果。

為彌補異步教學的不足,筆者利用釘釘軟件進行直播教學。首先,課前預熱,教師以主播的身份創設課堂教學氛圍,吸引學生,起到課堂組織教學的效果;其次,屏幕分享PPT講授新課。PPT是直播教學中重要的可視化載體,其內容和質量直接影響教學效果。PPT的內容要清晰、準確、精煉,質量精良,注重可視化效果,以最大限度地吸引屏幕另一端的學習者為最佳。從每周的教學質量反饋可以看出,在直播教學中,學生對高質量的PPT認可度較高,為直播帶來良好的教學效果,同時為教學資源的積累奠定了基礎。在一個學期中,“概率論與數理統計”課程利用釘釘直播了29次,總時長2 796 min,課程視頻可回放,彌補了由于時間不同步、網絡不暢通等因素對直播教學造成的影響。

直播教學與課堂教學相比存在不足。一方面,教師成為主體,而作為學習主體的學生受時空等因素的限制,學習缺少現場感,限制了學習活動應有的互動與交流,影響了直接參與知識的建構;另一方面,數學專業課程的直播教學需要準備大量的例題、習題,以彌補學習活動互動不足。但是,學生在實踐練習中如果產生疑問,在直播教學中很難及時進行反饋和解決。

為彌補直播教學在互動、交流方面的不足,“直播+異步”成為“概率論與數理統計”課程開展線上教學的主要方式。一方面,利用網絡學習平臺構建課程問題討論區,引導學生將疑難問題發送至討論區,以問題為驅動,討論協作,會話互動,可以激發學生對于主題問題的內在興趣,參與知識建構;另一方面,持續補充包括媒體素材、試題庫、案例、網絡課程等類型的教學資源。通過構建社會情境、加強學習協作、提供會話機會、參與意義構建等途徑構建網絡教學環境,設計、開發、應用有效的教學資源,使“直播+異步”成為在線教學的有效途徑。

1.3 設計、組織、實施線上和線下的教學活動

隨著疫情的緩和,后疫情時代到來,高校學生重返校園,恢復線下學習,開啟了正常的教學活動。教師開始探索反思對哪些在疫情時期線上教學的資源進行常態化的教學保留或重新改造、設計和應用。這種面對面教學和計算機輔助在線學習的結合稱為混合學習,其特點是學生一部分的學習發生在傳統的課堂教學中,另一部分的學習發生在網絡環境中,學生能在一定程度上對學習時間、地點、路徑和節奏進行控制[1]。

此時學生已經適應線上教學方式,“概率論與數理統計”課程資源建設日趨完備。因此,具備開展SPOC混合教學的基礎。數學專業高度抽象性、嚴密邏輯性的學科特點決定了SPOC的課堂教學更適合面向全體學生講授,而非翻轉課堂的答疑式。

1) 課前線上預習。利用學習通平臺發布任務,重視公告的導學作用。筆者把“概率論與數理統計”課程錄制為34個總時長474 min的視頻,并把配套的PPT、電子教案、習題上傳至網絡平臺。通過觀看視頻,學生可以完成低階學習。這樣就可以用量少質優的練習引導學生達到課前學習要求。提倡學生之間的交流,鼓勵學生將疑難問題在討論區進行專題討論。知識的建構往往在學生間的互動過程中完成,而非學生各自孤立地完成任務。學生可以通過相互探討、互相請教及觀摩他人如何理解、解釋問題進行學習。一方面,通過課程網絡學習平臺提供的數據,可以判斷學生的預習情況,了解學生的學習態度;另一方面,討論區中學習的混淆點、易錯點和難點給教學提供了參考,方便教師了解學生認知程度和基礎。利用學習通平臺可以進行數據分析,備課、備學生,抓住課程的疑難雜癥。

2) 課上解決高階問題。教師有針對性地講解重點問題和學生存在的疑難問題,并組織學生自主討論、探究,借助智慧課堂教育技術工具,實現課堂全員覆蓋,開展課堂有效互動,進一步解決學生沒有解決的問題,用高階學習帶動低階學習。對于學習習慣差、惰性強、課前不預習或者預習效果差的同學,可以通過教師講解、同學間討論完成學習。需要注意的是,不同于答疑式的翻轉課堂,SPOC課堂采取面向全體學生完整授課的方式[2],這是由數學專業課程的學科特點和教學目標決定的----注重對學生的數學思維、方法與技巧的訓練,強調數學素養的培育,科學態度的養成,以形成嚴密的邏輯思維,提升推理、演繹、分析、歸納、綜合等能力。

3) 課后實踐練習。網絡學習平臺的調查問卷數據表明,在諸多的課程資源中最受學生歡迎的就是題庫?！案怕收撆c數理統計”題庫包括7章27節的內容,涵蓋各節習題、各章練習與測試,并配以答案詳解。預習、復習時遇到的問題可以在網絡學習平臺討論區發帖留言,一學期下來,討論區以問題為主題的討論有40多個,這樣就實現了以問題為驅動,引發思考,相互研討,解決問題。因為不受時間、空間的限制,通常參與在線討論解決問題的效果要比課上的解決效果好。通過課后的實踐練習與討論,有助于學生提高技能,拓展能力,達成教學目標。

4) 提交線上作業。線上作業包括學習日志、思維導圖等?！案怕收撆c數理統計”課程共7章內容,以章為單位提交學習日志,包括學習體驗、收獲與不足、課程建議,幫助學生提升元認知水平,成為學習中能夠進行有效自我調節的學習者,在反思自己學習的過程中變得更加深刻、成熟。通過繪制章思維導圖,有助于理解概念、定義、定理,將各章節的內容以可視化的形式進行關聯、對比,有助于將知識系統化,形成對核心知識的深刻理解,能夠在新情境中進行遷移。

1.4 實施線上和線下的多元評價

課程實施線上和線下的多元評價,內容包括對學生的評價和對教師的評價[3]。

在線對學生進行過程性評價。過程性評價以形成性評價為主,形成性評價就是獲取關于學生所學的最佳證據,然后利用這些信息來決定下一步要做的事情[4]。課程以超星泛雅網絡學習平臺提供的數據監測學生的學習過程為主,數據包括視頻任務點完成情況、作業完成情況、討論情況、章節學習次數、簽到、章節測試成績等。這些數據一方面記錄了學生的學習過程,為平時成績的形成提供了依據;另一方面,教師可以利用這些信息實時調整教學,來決定下一步要做的事,以更好地滿足學生的學習需求。

線上問卷對教師教學進行評價。課程開課3周后,設計線上問卷,收集學生對課程的評價和建設性意見,對教學進行早期反饋,旨在幫助老師完善教學、促進學生學習;學期中,再進行問卷調查,結合學習日志,學生反饋對課程的學習體驗,幫助教師對課程后半程調整與改進,促進教學;問卷幫助教師了解學生對課程的需求和學生的個體差異,有利于改善學生對課程和教師的態度,在學期末學生對課程做出的評價中可以體現出問卷的作用與效果。

線下組織期末考試對學生進行總結性評價?！案怕收撆c數理統計”課程于2020年9月至2021年12月的期末考試開展了開放性考試探究。結合課程特點,設置開放性考試題目以能力考查為重點,而非知識的識記能力與一般理解能力。開放性考題一般設置的是非良構問題,著重考查學生深層次理解、運用綜合知識,解決問題以及學習新知識的能力。開放性考試有助于教師全面準確地評價教學活動,不斷改進教學方法。

最終,對學生成績的評價采取形成性評價和總結性評價加權的方式。

2 SPOC模式與傳統教學的比較

SPOC模式不同于大規模在線開放課程(massive open online course, MOOC),更適合小范圍,具有準入條件限制的本?；蚩缧W生學習。近年來,對SPOC的研究已經取得了豐碩的研究成果[5-13]。本文通過3年的教學實踐,對SPOC模式與傳統教學模式進行了梳理、比較,總結出一些規律。與傳統教學模式相比,SPOC模式既有其獨特的優勢,也存在將來需要改進的地方(表1)。

表1 SPOC模式與傳統教學對比Table 1 Comparing the SPOC mode with the traditional teaching

2.1 SPOC概念

SPOC是在MOOC基礎上,針對MOOC的不足而提出的。2013年,美國加利福尼亞大學伯克利分校的阿曼德·?？私淌谔岢鲂∫幠Ｏ拗菩栽诰€課程(small private online course, SPOC)的概念。相對于MOOC中的massive(大規模)和open(開放)而言,small是指學生規模一般在幾十人到幾百人,private是指對學生設置限制性準入條件,達到要求的申請者才能被納入SPOC課程[2]。

2.2 SPOC模式與傳統教學對比

1) SPOC模式與傳統教學相比,課程具有回溯性。一般地,教師將微課視頻上傳到學習平臺供學生預習或復習使用;特別地,教師可以把課程中尚未完全解決的課程重點、難點制作成視頻、音頻、圖像、文件或者網頁鏈接等傳至學習平臺。這些內容可以供學生反復學習,學習方式可回溯,是傳統教學無法實現的。如果學生基礎差,課上不能全聽懂或者跟不上課程節奏,或者因事因病請假,無法正常上課,那么在傳統課堂,這些缺失是無法彌補的,而SPOC模式借助網絡學習平臺就可以解決在傳統課堂無法解決的問題。

2) 數字化一代作為互聯網的“原住民”,對線上學習充滿好奇?！?0后”屬于數字化一代,成長于萬物互聯的多媒體時代,習慣于通過網絡獲得信息[15]。手機、電腦等數字化設備實現學習不受時空的限制,這與傳統課堂形成了鮮明的對比:與其由教師對知識進行事無巨細的講解,不如讓學生自己探究,保持對學習的新奇感。與傳統課堂相比,學生更喜歡SPOC模式提供的線上學習方式。

3) SPOC模式打破傳統課堂學習時間、空間的限制,課程容量變大,智慧教學平臺使學習更具個性化。學習資源上傳至智慧教學平臺,學生可以隨時隨地獲取學習資料進行學習。低階內容課前完成,高階內容課上解決,與傳統教學中忙于趕課程進度相比,SPOC模式使教學節奏舒緩許多,而課程容量卻變大了。這種個性化的學習能夠提供多樣化的學習資源、學業輔導策略,以滿足不同學生的不同學習需求和興趣。

4) 在SPOC模式提供的課程資源中,最受學生歡迎的是線上題庫。與傳統教學課堂上教師講解知識、板演例題相比,課前、課后利用線上題庫對所學的知識進行探究、應用是學生更樂于做的事情。習題設置的各種闖關模式可以激發學生好奇心,驅動他們的學習需求,進而在實踐練習中運用知識,加深理解。而在傳統教學中,習題的處理占用上課時間,學生的實踐練習不充分,顯得被動而倉促。

5) 盡管SPOC模式與傳統教學相比有其獨特的優勢,但網絡虛擬學習環境對于面對面的討論與交流不夠方便,實時性和現場感都不盡如人意。與SPOC模式相比,傳統教學的最大優勢在于課堂中教師與學生、學生與學生可以進行面對面討論,現場互動,臨場交流,增強感染力,傳遞情感。因此,在網絡虛擬學習環境下,激發并維持學生參與討論、互動是SPOC模式未來需要改進的方向。

3 結 語

新冠肺炎疫情的發生對高等教育的傳統教學提出了新的挑戰,數字化時代為現代信息技術與教學的深度融合提供了技術支持與保障。筆者經過3年的實踐教學,應用智慧教學平臺,將數學專業“概率論與數理統計”課程由傳統教學模式下的線下課程改造建設成了SPOC模式下的線上線下混合式省級一流課程,完成了課程資源建設,構建了網絡教學環境。在此基礎上,課程將不斷持續改進,未來將完成包括課程思政、數學建模應用等各種案例庫的建設。