基于SPOCs模式的“UML建模工具”课程改革＊

陈晓丹 李思明 张君雁

(1.成都学院 四川成都 610106;2.成都理工大学 四川成都 610051)

2012年，MOOCs(Massive Open Online Courses)即大规模开放在线课程(慕课)，在国际教育界掀起了一场在线教育模式的变革，带来了教育教学方法的革新。各国政府和教育机构都对MOOCs寄予厚望。MOOCs平台(网站)迅速建立，由美国知名大学和教授创立的edX、Udacity和Coursera是其中的代表，清华大学也顺势建立了名为“学堂在线”的MOOCs中文平台。这些平台提供的课程都出自于名校或名师，可以在世界范围内传播大学教学与科研成果，使得更多的年轻人有机会接受高等教育，获得优质教学资源。MOOCs易于激发学生学习主动性和创新性，利于学生回溯学习，能监控和分析学生的学习过程和学习效果，避免了教师在答疑、批改作业和试卷方面的重复性劳动，也将课程教学从一名教师的单打独斗变成教学团队的集体活动，并提供了一条新的课程建设的思路［1］。

但是，MOOCs的发展还没有显现出明确的战略目标，世界各个大学对MOOCs的研究还不完善，有很多问题需要思考，比如:MOOCs是否有利于提升大学教育质量?MOOCs的建设是为了服务本校还是为了服务大众?MOOCs如何保证收支平衡，进而可持续发展?无论如何，建设MOOCs首先要能提高本校的教学质量，这是教师参与的根本动力，也是建设经费基本且稳定的来源，在此之后才是服务大众。MOOCs已出现了一些必须面对的问题。比如MOOCs是无门槛教学，任何人都将可以在线学习，由于不设置先修课程，对于专业性比较强的学科知识，学生学起来费力，造成MOOCs注册率高而课程完成率低的现象，进而盈亏失衡，不利于其持续发展。此外，MOOCs学生规模没有限制，生师比过大，学生得到教师直接指导的机会少。因此，哈佛大学等国际名校开始跨越MOOCs，尝试一种小而精的课程类型——SPOCs［2］。

一、SPOCs简介

(一)什么是SPOCs

SPOCs(Small Private Online Courses)，即小规模限制性在线课程。Small指相对于MOOCs的Massive而言，规模小，一般有几十人到几百人参与。SPOCs平台的“小”也为它大大节约了存储和带宽成本［3］。Private是SPOCs不同于 MOOCs的最大特点，指课程生源有限制，不是所有申请者都能最终参与课程的学习。SPOCs平台通过统计学习者参与度(如在线研讨的时间或次数)及达到的学习水平(如通过作业或小论文的完成情况评定)筛选申请学习者，然后对通过筛选的学习者有针对性地开展各种学习活动。Online即在线，学习者可以通过Internet访问课程资源进行学习，但是在线教学并不是SPOCs的唯一教学途径，学生和教师还可以在实体课堂进行交流，这点有别于MOOCs。

(二)OCW、MOOCs和SPOCs

中国现有的在线课程多是OCW(Open Course Ware)即开放课件的形式。OCW是由美国麻省理工学院(MIT)发起，通过公布课程的教学材料和课件使全世界的学习者和教育者们免费学习各类课程。学生可根据自己的进度来反复多次学习教学材料，也有充足的时间思考预设的问题，但OCW缺少学习过程管理和教学互动，无法评估学习效果。而之后出现的MOOCs可设置进度安排和小测试，并增加了线上或线下的交流，弥补了OCW缺陷，还可为学习合格者颁发证书，进而提升了学习者的学习目标和学习效果。但是二者都存在以下两个方面的缺陷:一是研究型教学的开展，即是教师对个人已完成或进行中的研究内容的传授、讨论、答疑、指导等，不可能通过在线课程及时有效进行［4］，因为课程视频的录制和发布有时间周期，造成对新技术新理论的传播有时间延迟，而且师生间的双向研讨，采用面对面的方式更为直接有效;二是校园生活的经历、校园文化的熏陶无法通过虚拟的网络学习环境得到。

如今出现的SPOCs既有MOOCs的优点，又弥补了实体课堂的不足。相对于 MOOCs三个要素——课程视频、嵌入式测试与评估、在线交流等之外，SPOCs多了课堂教学和讨论的环节。简单地说，SPOCs=classroom+MOOCs。具体来讲，在备课阶段教师要根据课程的教学大纲，将课程内容分为若干知识模块，每个知识模块包括若干知识点，若干知识模块构成一次教学内容。每个知识点录制10分钟左右的教学视频，一次教学内容的视频总时长为2小时左右。所有视频和教学资料放在网络上，供学生在网上学习。为了节省建设成本，教师也可搜集与本单元知识模块或知识点相匹配的MOOCs视频和教学资料供学生们学习。每个模块中，教师可选择设置的课程活动有:课程视频、嵌入视频的测验、课后考试、作业、在线讨论等。当学生根据自己的学习速度完成当前模块后，走进课堂，进行师生之间、生生之间交流，答疑解惑和知识运用;最后，教师可以根据学生的学习情况和教学要求控制课程进度和学生成绩评分规则。

二、SPOCs模式下的“UML建模工具”课程改革

“UML建模工具”是软件工程专业的必修课，通过该课程培养学生使用Rational Rose完成软件系统分析和设计时的UML建模。而以传授式教学为主的教学模式，不利于学生真正参与到系统建模的过程中，也无法培养学生的团队协作能力。所以，尝试使用SPOCs模式进行教学改革。

(一)确定改革对象

在软件工程专业2011级的学生中鼓励学生选课。通过简单面试了解学生先修课程和专业水平，比如学生应当学习过“软件工程”、“面向对象程序设计”等相关课程，具有基本的软件开发基础、对软件开发有兴趣等等。经过筛选，确定课堂规模为25人。

(二)调整课程结构

一般说来，软件工程专业课的学时分为理论课学时和实验课学时两部分，理论课在教室讲授，实验课在机房开设。用SPOCs的方式教学时，将理论课与实验课完全融合，课程开设地点为机房。课程总周期为10周，每周2学时的教师课堂教学和若干小时的学生在线学习。教师的课堂教学内容为问题答疑、重难点解析、软件操作指导等。学生在校学习若干小时，之所以称为若干小时，因为每个模块2小时左右视频学习是由学生自己控制进度的，当完成了课前作业才能结束。以往课程总学时48学时，教与学的时间多集中在课堂上，不利于学生思考和回溯学习。课堂教学学时表面上的缩短，其实是在教师指导下的学生自主学习时间的增多，而且因为有视频和相关学习管理的控制，学生自主学习的效果也优于以往的闭门造车。

(三)知识模块划分

UML模型中包括的图示有:用例图、类图、序列图、协作图、状态图、活动图、包图、构件图、部署图。建模的难点在于:“什么时候用什么图”和“图中应有哪些元素”。建立用例图是UML建模的起点，也是UML建模的重点［5］。因为建模时，采用用例分析来捕获需求，并由它们驱动软件设计和实现。根据课程内容之间的逻辑关系、内容的重难点和每周教与学的时间安排，对“UML建模工具”课程内容进行知识模块划分，划分结果如表1所示。

表1 课程内容与知识模块划分

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(四)教学过程设计

下面以“用例图”这部分内容的教学为例，介绍如何设计SPOCs的教学过程。教学过程分为课前、课中和课后三个阶段，如表2所示。每节课的项目分析时间大约占总课时的20%-40%左右。最后是实验环节，学生根据项目分析的结果，实现UML建模，并用Rational Rose完成和展示建模结果。

课后，一方面要完成小组作业，为第九周和第十周的学生实践环节的项目展示与答辩作准备;另一方面要完成本周的实验内容，撰写实验报告。设置小组作业可以提升学生的协作能力和动手能力，利于主动发现问题和激发学习热情，是整个课程教学的重要环节，不可或缺。

(五)教学平台运用

UML课程学习平台依托的是学校教学系统，选课学生有权观看视频、查阅资料、提问、参与阶段测试以及提交作业。不足在于没有学习进度控制，不能根据学生的课前和课后任务的完成情况约束其学习的进度，也无法以此为依据决定最终学习成绩。

三、结语

任何教育技术的运用都是为了使教师和学生更容易沉浸于知识本身，更加专注于核心问题。不论是什么样的教育技术最终目标都是为了提升教与学的质量。SPOCs实施翻转课堂(Flipped Classroom)教学，它的出现在一定程度上解决了MOOCs平台的低参与度、低通过率以及不易于持续发展等问题，成为值得关注的模式之一。在实施的过程中，MOOCs和SPOCs两种形式的在线课程的建设应该谁为先，或者两者并行开展?对于普通本科院校，基于建设成本和建设效果的考虑，建议用两年左右的时间在校内建设SPOCs，待其发展成熟后，再将其建设为具有本校特色MOOCs开放给全球。评分系统是SPOCs建设的关键，是对学生学习过程和效果的监督与评价，也是SPOCs建设的难点，是下一步的工作和研究方向。

课前，教师分配阅读教材和观看视频的任务，以及完成指定软件项目的用例图分析，思考预设的问题，尝试使用Rational Rose创建用例图。

课中，主要进行知识点讨论，以学生提出问题为主，教师补充问题为辅，基本涵盖所有主要知识点。平均来说，每周课的教学内容都可以提炼出10-15个知识点，讨论时间大约占总课时的40%-50%左右。其次是项目分析，讨论课前指定项目的软件分析和设计思路、建模方法和建模结果。并在课堂上新给出两三个难度较高的或有实际工程应用背景的项目建模，使学生掌握用例图的作用和建模方法。

［1］李曼丽.MOOCs的特征及其教学设计原理探析［J］.清华大学教育研究，2013，34(4).

［2］康叶钦.在线教育的“后 MOOC时代”——SPOC解析［J］.清华大学教育研究，2014，35(1).

［3］杨竹筠，郑 奇.MOOC等在线教育模式初探［J］.科技与出版，2014，(2).

［4］李明华.MOOCs革命:独立课程市场形成和高等教育世界市场新格局［J］.开放教育研究，2013，19(3).

［5］陈晓丹，李思明，申俊瑛.“UML建模工具”课程教学改革与实践［J］.电脑知识与技术，2012，8(28).