基于MOOCs的程序类课程混合教学模式探究

刘 君， 刘 洋， 张 玲， 王政霞， 冯 敏

(重庆交通大学 信息科学与工程学院，重庆 400074)

基于MOOCs的程序类课程混合教学模式探究

刘 君， 刘 洋， 张 玲， 王政霞， 冯 敏

(重庆交通大学 信息科学与工程学院，重庆 400074)

MOOCs的快速发展引发教育改革浪潮，传统大学课堂教育如何充分利用MOOCs资源，高效地实施混合模式教学，成为新兴研究方向。目前对基于MOOCs的混合高等教学研究还很少，本文提出基于MOOCs的程序类课程混合教学模式，并于2015年春基于“学堂在线”的MOOC课程“数据结构”相关资源，在重庆交通大学的《数据结构》教学中实施混合教学实践。通过问卷调查表明，基于MOOCs的混合教学模式极大地提高了学生的编程能力。

大型开放式网络课程； 混合学习； 行为分析

一、引言

2012年至今，MOOCs在中国快速发展，大型MOOCs学习平台，如清华大学学堂在线、网易云课堂、中国大学MOOC等已经开设了大量的优秀课程，注册人数飞速增长。MOOCs发展的迅猛势头给传统大学带来了强烈的冲击，并引发了研究者的讨论，同时，MOOCs学习行为研究也发现MOOCs学习现状仍然不能代替传统课堂教学。维基百科(2013) 统计数据显示，Coursera上的课程完成率只有7%～9%;乔丹(Jordan，2013)对部分高校主流MOOCs平台的数据统计显示，虽然有的MOOCs完成率达到40%，但大部分MOOCs的完成率不到10%[1]。MOOCs在教学设计上将课程的知识点按教学大纲进行碎片化，结合最新的网络技术，通过视频、在线评测、答疑论坛等完成教学。这要求授课教师按照MOOCs的特点进行重新教学设计和编排，将知识点打散，再进行串联[2]。但是对于初学者来说，碎片化的知识容易让学生知识架构不清晰，从而学习深度不够。此外，在线教学使课程的学术严谨性不足，没有课堂讨论因而难有思维的深度碰撞，无法产生师生面对面交流才能产生的微妙教育效果等缺陷[2]。

MOOCs的创新在于其随处学习的方便性、快捷性以及学生受众的规模和发展潜力。作为信息技术发展的前沿，在校的高等教育必须充分发挥MOOCs 教学模式的方便性和快捷性优势，借助网络资源的共享，结合传统课堂教学的研讨型优势，探索建立混合型教育模式。目前国内对基于MOOCs的混合高等教学研究还很少，本文提出基于MOOCs的混合教学模式，并于2015年春，基于“学堂在线”的MOOC课程“数据结构”相关资源，在重庆交通大学的“数据结构”教学中实施混合教学实践，并分析学习者的MOOC学习行为。

二、MOOCs的特点分析

针对目前国外的主流MOOCs 平台如Udacity、Coursera以及国内的“学堂在线”等相关计算机程序类课程进行试验学习，分析MOOCs的特点。

MOOCs的创新性。网络教育并非新生事物，针对非在校学生的成人网络课程以及高校学生的精品课程建设，已经发展了10多年。MOOCs同以往的网络教育存在根本性的变革。传统的网络公开课采用课堂教学的时间长度、视频长度多为三四十分钟，没有互动，教学方式沉闷。这是导致网络教育一直没有发展起来的原因之一。MOOCs根据课程教学大纲，将知识点做成10多分钟的短视频，中间穿插互动提问和练习，教学符合学习者的记忆和思维曲线。同时，MOOCs结合快速发展的移动网络，将答疑、讨论、课程大作业、在线测试、行为管理等多种教学行为同网络社交模式紧密结合，达到了对学习者细致入微的个性化辅导，某些方面甚至超过了传统的课堂教学。

MOOCs学习者的身份。分析在MOOCs论坛中明确表明身份的学习者，发现参与计算机类MOOCs的学习者主要有两类：一类是在校大学生,这类学习者的比例在逐渐增加。比如“学堂在线”的“数据结构”课程，参与其中学习的多是在校大学生。部分大学生通过MOOCs的实验视频来弥补实验技能的不足，以及利用在线测评平台来测试自己的编程能力。第二类是从事该行业的青年从业者。计算机本身是更新换代特别快的学科，新的技术迫使从事IT行业的从业者必须时时学习。计算机业界顶级教授的MOOCs课程更是难得的学习机会和平台。比如反响巨大的“Machine Learning”课程，学习的主流都是从事机器学习的计算机从业者，主讲教授Andrew Ng.是机器学习的领军人物。研究同时发现，对于计算机类课程，在校大学生对MOOCs的学习效果不如已经参加工作的从业者。比如“数据结构”课程，在多个MOOCs平台都有开设，依据论坛中的提问情况来看，初学者通过有限的MOOCs提供的视频资源，无法搞懂很多实践性的东西，学生问题多，最后学习者流失率高。

MOOCs的教育要求。MOOCs对受教育者要求比较高。尽管MOOCs是让学习者们欣喜的新知识传播方式，但是统计研究结果发现，MOOCs对学习者们的要求远远高于传统教育。在校大学生学习MOOCs的完成率极低。首先，大学阶段的学生普遍处于渴望课外活动、喜欢交往的心理阶段，而完全虚拟的MOOCs教学弱化了人与人的实际交流，压制了学习者在情感上与人共鸣的需求。其次，大量的工科专业课程需要在实践中强化所学的理论和技能，而快捷的MOOCs容易让学生快捷地看实验，而不是在实验课中自我摸索。所以，MOOCs全面代替传统高等教育是不可能的，这也是网络教育多年来的掣肘所在。

MOOCs的学习方式。MOOCs实现了以兴趣为导向的学习。以MOOCs为场景的学习方式，特点是资源的多样性、学习终端的可选性及学习者的差异管理[2]。相对于传统的大学教学，MOOCs从学习之初就体现了学习者的自我意志，更体现了以兴趣导向为主的学习。目前，大多数MOOCs都是将教学资源放到网络平台，辅以答疑、互动，学习者可以通过网上注册参与完成学习。借助信息技术的高速发展，全球的学习者都有公平的机会享受最优质的高等教学资源。目前，很多特别优秀的教授将课程公开到MOOCs平台，让以前无法接触优质教学资源的广大学习者有了高涨的学习热情。这是传统大学教育应当反思的问题。

MOOCs的教师团队有别于传统大学教育。由于目前的MOOCs都是由世界顶级的教授团队制作，制作精良，教学方式新颖，引发了学习者的广泛学习热情和赞誉。比如“Machine Learnig”课程由Standford的人工智能专家Andrew Ng.领衔讲授和制作，教学方式明白易懂，教学内容细致生动，把人工智能的艰深理论算法同实际结合，深入浅出，循序渐进，让人受益良多。有了这样制作精良的课程，MOOCs的学习者们尤其是在校大学生普遍对课堂授课诟病较多。目前，我国高校的师资力量虽然有了长足进展，但仍显薄弱。很多专业课程没有足够的师资进行精品课建设，单凭授课教师的单打独斗，不能满足学生日益提高的学习要求和时代要求，迫切需要改革传统的大学教育模式。

MOOCs实现了“随处可及”的学习。随着移动互联网的快速发展，随处可以连接网络成为目前互联网生活的一个重要特征。伴随互联网成长起来的新一代年轻人更是熟稔网络使用。MOOCs将精良的教学资料放于共享平台，学习者可以随时随地地学习，这符合碎片化时间利用原则。同时，学习者可以选择回放或快进，即可以根据自己的学习进度来听课,这是现场教学办不到的。目前，较多在校大学生学习学校课程时，搜索相关的MOOCs进行比较学习或者复习。此外，MOOCs课程论坛等交流模型让来自全世界的学习者之间可以随时讨论问题，来自整个课题组的教师团队都可以对学生进行指导。这样的设计模式使学生有了广阔的学习视野，享有顺畅的交流平台，让学习回归了讨论性、探索性的本质。

MOOCs突破时空限制，为学生自主学习提供了极为便利的条件。但是，受教育本身的心理特点限制，MOOCs仍然无法替代传统大学教育。当前形势下，传统教育的改革一定是要借助其本身的内涵与现场组织能力，在信息技术迅速发展的形势下实现全球优质教育资源共享，建立混合式教学模式。

三、基于MOOCs的程序类课程混合教学模式的实践

MOOCs对传统课堂教学教师来说是竞争，同时也是资源库。传统教学同MOOCs的协作应当从转变教学理念开始。“翻转课堂”(flipped classroom)是一种将在线学习与面授教学相结合的教学模式[3]，“翻转”之意体现在对传统的“课上知识吸收、课下知识内化”的教学流程进行了颠倒，变为“课下知识吸收、课上知识内化”[3]。斯坦福大学做了一个实验，采用翻转课堂教学模式后，学生的出勤率从30%激增到80%[4]。

哈佛大学Eric Mazur博士实验的翻转课堂对线上和线下教学的结合做了非常有益的探索。首先，是课堂前的线上学习，学生自行学习视频、广播、文章等相关教学内容，或者完成一些预习习题，为上课做准备。其次，通过预习，对未懂的知识点加以整理，通过多个社交渠道提出问题，比如课程的网站、FACEBOOK等。接下来，课程辅导教师搜集问题，对问题进行归类，制定教学计划，设计教学内容。最后，在实际课堂教学中，教师有针对性地提出问题，利用苏格拉底式教学方法，启发学生讨论，得出问题答案。教学过程中教师从一个传授的角色退位到启发的角色，听学生的讨论对话，必要时参与个人或小组讨论[4-5]。

鉴于翻转课堂取得的良好教育效果，在Eric Mazur博士实验基础上，针对计算机类实践性强的学科，本文提出基于MOOCs的程序类课程混合学习模式，让学生在“数据结构”课程学习中，充分利用“学堂在线”上的MOOC课程视频资源、学习活动、在线测试，进行课前的自主学习，结合课堂教学的重点讲解、示例评讲、编程案例分析、项目小组协作项目大作业完成、在线编程测试等教学活动，建立课堂以实践为主、网络以知识为主、测试多样化的混合学习方式[6]。

基于MOOCs的程序类课程混合学习模式将整个教学分成四个阶段：课前阶段，学生通过MOOC资源，完成知识的初次学习和知识积累，完成MOOC提供的测验和编程作业，并以此为基础，完成老师布置的课前作业；课中阶段，梳理知识架构，整理学生的问题，对难点进行实地调试演示，促进学生知识的内化；课后阶段，教师发布小组编程作业来深化练习；期末阶段，以卷面考试和在线测试等多种测评方式来检查教学结果[7-8]。

结合“学堂在线”的“数据结构”课程教学大纲、视频内容、在线测试，以及重庆交通大学的“数据结构”课程教学大纲，进行课程总体教学设计。设计内容包括：课程内容(线上PPT课件+线下补充PPT课件、线上自学教学视频+线下答疑教学视频、线上测试题库+线下编程项目作业)、设计教学活动(主题任务、分组机制、教学活动安排指南、评价量规等)和教学环境(教学装备、在线平台、网络资源等)。

四、学生问卷调查分析

为了解混合模式学习中学生的真实情况，课程结束后一周，在问卷星平台针对“数据结构”MOOC课程混合学习进行问卷调查。调查获得有效问卷88份，均为2015秋季学期参与“数据结构”课堂教学的学生。问卷从不同侧面反映出学生对混合教学模式的适应程度。

首先，考察学生在完成MOOC的课前学习视频后的作业完成情况，设计了3个选项：能完成MOOC在线编程作业，不能完成MOOC在线编程作业，能完成但是有难度。

调查发现，67.05%的同学能够通过课前学习MOOC对应的视频等资料，完成MOOC课程相应的在线编程作业。其中6.82%的同学完成时觉得没有难度，60.23%的同学感觉有难度，但是通过自己的努力可以完成。88位受访者中，大约1/3的同学(32.95%)不能完成MOOC课前在线编程作业。可以看出，通过MOOC的学习，大多数同学达到了基本知识点的掌握，实现了知识的第一次内化。

其次，调查“数据结构”MOOC学习对学生的编程提高程度发现，60.23%的同学认为MOOC的在线课前学习对自己的编程提高大，5.68%的同学认为提高特别大，34.09%的同学认为不大。这个比例同完成MOOC在线学习在线编程的完成度调查一致。可以认为，认真完成了MOOC课前学习和编程作业的同学，通过自我的知识内化，有一个明显的编程认识和编程能力的提高，而没有完成这次知识内化的部分同学感受就不大。

最后，在课堂教学的开设方式上，85.23%的同学支持混合教学模式，即课堂教学结合MOOC教学的方式。结果表明，学生对基于MOOCs的混合教学模式适应度比较好，85.23%的学生支持这种学习模式，超过60%的学生在编程能力上有极大提高。这表明，MOOC的自我学习加强了学生的知识内化，结合课堂教师的难点讲解和演示，学生的编程能力得到极大提高。

五、结语

目前国内外对基于MOOCs的混合高等教学研究还很少，本文提出基于MOOCs的程序类课程混合教学模式，在重庆交通大学“数据结构”课程教学中进行实践，课程结束后的问卷调查表明基于MOOCs的混合教学模式极大地提高了学生的编程能力。

[1] 方旭.MOOC学习行为影响因素研究[J].开放教育研究, 2015,21(3):46-54.

[2] 曹新亮,杨红霞,李建新.MOOCs环境下工科大学生工程素质培养方式的反思[J]，现代教育科学，2014(4)：167-170.

[3] 黎静.在线教育来潮:教师的困境与出路[J].高教探索,2013(5):151-155.

[4] 罗少华.中美翻转课堂实践案例比较研究[D].西安：陕西师范大学,2014.

[5] 崔娟.回应对翻转学习常见的五种批评[EB/OL].(2013-03-29)[2016-03-01].http://eqilai,com/i/17970, 2013-03-29.

[6] 陈怡.基于混合学习的翻转课堂教学设计与应用研究[D].武汉：华中师范大学,2014.

[7] 王敏.国外不同MOOC的教学设计比较研究[D].西安：陕西师范大学,2014.

[8] 明娟.信息技术支持下的“翻转课堂”教学过程特征分析[D].武汉：华中师范大学，2014.

(责任编辑：张 杰)

A Design and Application of Blended Classroom Teaching Model Based on MOOCs about Programming Courses

LIU Jun, LIU Yang, ZHANG Ling, WANG Zhengxia, FENG Min

(College of Information Science and Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

Along with the rapid development of MOOCs, how to make use of the free MOOCs on the Internet efficiently and how to combine MOOCs with traditional classroom teaching have become a new research topic. Nowadays few papers discuss this topic, so a blended classroom teaching model based on MOOCs about programming courses is proposed, which has been applied in the course’s design of Data Structure in the spring semester of 2015 in Chongqing Jiaotong University. The MOOC is Data Stucture on “Xuetang Zaixian”. After the course, the questionnaire survey shows that this method has greatly improved the students’ ability of programming.

massive open online courses; blended learning; behavior analysis

2016-03-14

重庆市教育科学“十二五”规划2015年度高等教育质量提升专项课题“基于MOOC的混合教育模式及其在《面向对象程序设计》课程中的教学实践研究”(2015-GX-057)；重庆市教委科学技术研究项目“MOOC教学模式在程序设计类课程中的辅助教学应用研究与实践”(152025);重庆交通大学教育教学改革研究项目“‘慕课’在高级程序设计课程中的辅助教学应用研究与实践”(14020013)

刘君(1977—)，女，重庆交通大学信息科学与工程学院讲师，博士,研究方向:机器学习。

G434

A

1674-0297(2016)06-0121-04