基于SPOC的翻转课堂+PBL的混合式教学的实践

郑　洁， 吴桂峰， 李生权

(扬州大学 水利与能源动力工程学院， 江苏 扬州 225127)

0　引言

近年来正在兴起的将面授教学与在线教学深度融合的混合式教学，以其具有充分利用计算机支持的教学互动和适应性评估、满足学生个性化学习需求、开展协作学习、充分发挥翻转课堂和项目式学习的优势等特点，对于促进学生有效学习行为的长进、培养探究知识的主动性和创新精神、全面提高工程实践能力起到了积极的作用。

2016年春，在清华大学“学堂在线”平台的协助支持下, 我校“数字电子技术基础”课程在测控14级设计并实施了基于SPOC(Small Private Online Course)的翻转课堂+PBL的混合式教学，取得了较好的成效。

1　SPOC+PBL混合式教学设计

翻转课堂(Flipped Classroom)是由美国的两位高中化学教师Berbmann和Sams于2008年首先提出的，目前已经成为全球教育领域研究的一个重点。翻转课堂相较于传统课堂，翻转的是课上和课下学生的行为。在翻转课堂中，学生是课堂的中心，教师的作用是引导和仲裁。学生在课前学习课程内容，而课堂时间留出来致力于讨论和解决问题，学生参与到以学生为中心的学习活动中，基于问题，教师实施以探究为导向的教学策略[1]。翻转课堂在学生的学习自主性、团队协作精神、创新精神、课堂氛围以及知识的内化等方面比传统课堂更有优势[2]。

2013年乔治梅森大学的Noora Hamdan博士和皮尔森教育发展中心的Patrick McKnight博士在《翻转课堂白皮书》中提出翻转课堂的四大支柱是：灵活的学习环境、学习文化的转变、精心策划的教学内容和专业化的教师。可见，实施翻转课堂的核心在于课前的教学资源和课堂的教学策略。

1.1　优质的视频资源

MOOC(Massive Open Online Course)作为信息时代的一种新型传播方式，“打破知名大学围墙，为普通民众学习世界上最优质的教育资源打开大门[3]。”MOOC能在高校课程教学中落脚生根的关键是能充分发挥优质教育资源的作用。

2015年秋“学堂在线”推出了清华大学制作的“数字电子技术基础”MOOC课程，该视频制作精良，线索清晰、讲解精炼、结构紧凑、难度适中，有完整的每小节习题、每周测验。这样的视频资源不但能很好地满足教学需求，更能让我校学生因为能与名校学生共享名师的教育资源而增加学习信心和学习热情。

1.2　 定制化的SPOC平台

后MOOC时期应运而生的SPOC是MOOC与传统校园课堂相融合的产物。相较于MOOC，SPOC的对象是校内学生，可以进行小组教学，小班管理，更加强调赋予学生个性化、完整、深度的学习体验，提升对学生个性化学习的全过程在线辅导[4]。另外，SPOC更增强了数据模块分析的强度与广度，对学生成绩、学习行为等多维度进行全面的记录和分析，对学生进行更严格的认证和评估，提高了课程完成率和学习质量[4]。

2015年秋季“学堂在线”为我校提供的学堂云SPOC“扬州大学慕课平台”专为“以学生为中心”的教学活动量身打造，有灵活的课程编辑功能和完善的学生学习行为统计、学习结果反馈和社区讨论等功能，为实施翻转课堂提供了很好的教学互动和教学管理的支持。

1.3　 PBL是翻转课堂的延伸

课堂教学策略是实施翻转课堂的另一个重要核心。在翻转课堂中，通常以知识点讨论和习题讨论为核心。有时候授课教师可以走得更远一点，教师将课程内容的组织围绕一个或多个项目的完成来进行，学生随着教学内容的进展，逐步完成项目的各个单元乃至整个项目，学生学习一门课的过程就是其完成一个复杂项目的过程，这种基于项目的PBL(Project Based Learning)教学活动对工科学生的职业素质培养有巨大的好处[5]。

“数字电子技术基础”课程有很强的实践性，即自成体系，同时又是“电路与电子技术”系列课程的最后落脚点，还是计算机类课程的奠基石，在课程体系中起着重要的承上启下的作用[6]。在“数字电子技术基础”课程中开展基于项目的PBL教学，将理论、实践和创新融为一体，有助于开发学生的高级思维潜能，培养学生创新意识，提高学生整合知识和理论联系实际的能力，PBL教学既注重学习过程，又注重学习结果，帮助学生体验产品开发的构思、设计、实施、运行的全过程，增强学生的自信心和成就感。

2　SPOC+PBL混合式教学实践

2.1　基于SPOC的翻转课堂的实施

我校测控14级有两个各27人的自然班，非常适合小班化教学。每个班分成5个学习小组，方便协作学习。翻转课堂的教学模型如图1所示。

图1　基于SPOC的翻转课堂的教学模型

课程组根据教学大纲对碎片化的视频资源进行“定制”，同时梳理知识点、编制课前任务表。

课前任务表不但可以有效指导学生课外学习视频资源、教材资源，还可以使课堂讨论更有针对性。为此，课程组为学生量身定制了问题充足的课前任务表，每一堂课的课前任务表至少有30个问题，包含要掌握的基本内容、重点问题和相关习题，将这些问题根据知识点均衡分成5组，每个小组成员都要共同思考本组的所有问题。在课堂上，以课前任务表为进展线索，由教师随机抽学生到讲台前以教师的身份为大家讲解问题，每个学生都至少有一次代表本小组“出征”的机会。

除了课前任务表，教师还适时抛出探究性的问题，学生也可以随时提出疑点问题。课堂讨论的形式不限，小组可以课前准备PPT，也可以板书，也可以口述。用加分机制鼓励学生提出质疑、深入讨论。每章结束后，要求每个学生将碎片化的知识点进行整合，以图表的形式总结学习内容、提炼学习思路和学习心得，并提交书面报告。

为了更好地保证教学效果，课程组将原先单独开设的实验课与“数字电路”理论课融合为一体，保证实验课与理论课在时间进度上完全同步。对于中、小规模集成电路实验，在做实验之前，学生先在SPOC平台上交流Multisim的仿真结果，这样大大提高了其线下做硬件实验的效率。对于FPGA/CPLD实验，学生通过线上的视频资源学习QuartusⅡ开发工具，线下实操环节中能完成的实验训练更多、效率更高。对于那些在实验课堂上多出时间的学生，鼓励他们对各小组自定的PBL兴趣课题进行实验探究。每次实验中出现的各种疑问、各种现象还可以在下一次的翻转课堂上进一步讨论解决，真正做到理论与实践的有机结合。

2.2　以翻转课堂为载体的PBL教学实践

课程组在开展翻转课堂的过程中，将基于项目的PBL学习贯穿整个学习过程，充分满足个性化需求，激发学生内在的动机和探究的热情。PBL教学模型如图2所示。

图2　以翻转课堂为载体的PBL教学模型

课程组在开课初布置学生开展以小组为单位的基于项目的PBL学习活动，活动以竞赛的形式开展，最终以小权重计入课程总成绩，这样做的好处是既不增加学生额外的思想负担，同时又激发学生对所学课程的兴趣。“数字电路”理论课共14周，每周一次上4节课。各小组在前4周了解课程、查阅资料，根据小组成员的兴趣意向、结合任课教师的引导，自行确立PBL课题。比如测控1401班的5个小组自定的课题有：数字钟、等精度数字频率计、LED猜盘游戏机、数字计步器、汽车尾灯控制器。

随着课题的开展，各小组做好阶段汇报的PPT，从第五周开始，每次翻转课堂上，随机抽2组进行检查汇报、交流讨论，5个小组经过3周轮一遍，14周下来每组可以轮4遍，分别汇报课题介绍、方案论证、单元电路设计和仿真、整体电路的设计和仿真、硬件搭接和调试情况、出现的问题和解决思路等。

课程组在学期末针对PBL活动组织数字电子技术技能比赛，以此进行PBL课题成果验收和汇报答辩，由答辩组教师和全班同学按一定的权重共同进行等级评定。实践证明这样的竞赛和奖励机制激发了学生开展课题的热情，挖掘了学生的学习潜能，确保了PBL活动的有序并且有效地进行。

各小组的PBL课题均采用中、小规模集成电路设计实现，这不但加强了学生对集成电路电气特性的掌握，而且有利于培养学生搭接电路、调试电路、制版、焊接等工程实践能力，同时弥补了由于“数字电路”课程设计环节因更着重于FPGA/CPLD的开发应用，而使得中小规模集成电路的应用略显不足的缺憾。

开放的线上视频资源可以让学生着重学习甚至提前学习与PBL课题有关的理论课知识，便捷的SPOC讨论区为学生提供个性化的指导平台和协作式的互动交流平台，基于翻转课堂的阶段性的汇报讨论机制不仅可以相互督促课题开展的进度，还能激发和培养学生自主探究的热情、团结协作的精神，更能充分锻炼学生的总结、表达、沟通以及自我展示等综合能力。

2.3　考核评价

翻转课堂+PBL的教学模式在考核评价上注重过程评价，注重学生能力的培养。课程组综合考虑学生线上学习、课堂互动、实验、PBL课题、期末理论考试等各个环节的学习情况，制定了如图3所示的考核评价体系。

视频学习成绩、周测成绩由SPOC平台数据统计提供；讨论区参与成绩由课程组教师根据学生参与提问、讨论、解答的频次进行评定；课堂讨论成绩根据学生讲解问题、交流互动、积极主动等综合表现由教师评价和组内成员互评共同决定；由于课内习题大都在翻转课堂上得以讨论，课后布置了每章总结的作业，以考察学生的复习情况和对知识的总结归纳能力；实践环节主要是指平时实验和PBL课题实践，为不增加学生过多压力，PBL课题实践所占权重较小，PBL课题成绩由最后竞赛评定的等级折算；理论成绩取决于期末考试成绩。实施翻转课堂的教学模式既要强调学习过程也要注重学习效果，全方位、多角度评价学生的学习成绩。

图3　课程考核体系

3　结语

“数字电路”课程组在我校测控14级实施了基于SPOC的翻转课堂+PBL的混合式教学实践，并进行了过程与效果相结合的综合评价。相较于测控13级和12级，测控14级学生在学习过程中表现出的学习热情、主动参与意识、主动探究精神普遍较高，学生的团结协作、沟通表达、自我展示、探究创新、工程实践等能力均有上乘表现，期末考试成绩的平均分、及格率、高分比例均有所提高，申报校级、院级创新课题的人数也明显增多。

由于线上视频资源的学习和课外PBL项目的开展占用学生大量的时间资源，学生的学习负担较重，因此不建议在一个学期内有多门课程同时实施这样的教学模式；另外，由于线上学习的自觉性无法有效监督和保证，容易出现两极分化的现象，因此翻转课堂+PBL的教学模式不但要求教师要从整体化设计的角度充分思考学习资源的组织、教学策略的设计等，更要求教师引入情感教育模式，以帮助学生塑造个人价值导向，针对不同的学生个体，多鼓励、多表扬，多创造让学生体会成就感的机会，真正激发学生的内在动力和学习热情，避免翻转课堂的进行流于外在形式。

参考文献:

[1]马红亮，白雪梅，张立国.翻转课堂在中国面临的问题与应对之道[J]，哈尔滨：现代远程教育.2016年第4期:3-9.

[2]何朝阳.美国大学翻转课堂教学模式的启示[J]，武汉：,高等工程教育研究.2014年第2期:88-91.

[3]李红美，陆国栋，张剑平.后MOOC时期高等学校教学新模式探索[J], 武汉：高等工程教育研究.2014年第6期:58-67 .

[4]周佩.SPOC的本土化探索及启示[J]，北京：教育与教学研究.2016年第5期：108-112.

[5]于歆杰.以学生为中心的教与学[M].北京：高等教育出版社，2015年8月.

[6]郑洁.数字电子技术课程实施研究性教学的探索[J]，南京：电气电子教学学报.2007.