基于深度学习的MOOC混合式教学设计与实践

何 丽，汤 莉，刘 军

（天津财经大学 理工学院，天津 300222）

0 引 言

传统的课堂教学以教师为中心，学生被动地接受知识，并且，教师和学生之间的互动通常只局限于课间有限的时间，难以实现面向不同学生个体的个性化教学指导，达到深度学习的目标。MOOC因其开放性、易用性、知识体系的完整性、教学元素多元化等优势正影响着高等学校的教育教学改革[1]。

混合式教学旨在突出混合学习与课程教学过程的融合。何克抗教授首次将混合学习概念引入国内，并认为混合学习是传统教学与网络化学习优势的结合，既要体现学生作为学习主体的主动性、积极性与创造性，又要发挥教师对学生的引导、启发和教学过程监控的主导作用[2]。MOOC混合式教学是传统课堂教学与MOOC在线学习混合的一种教学方式。国内外很多学者通过混合式教学的理论和实践研究，证明了MOOC混合学习对深度学习的促进作用[3-5]。

1 深度学习的内涵

深度学习概念最早由美国学者Marton等提出，国内学者也对深度学习的理论、本质和面向深度学习的教学活动进行了研究。文献[6]从理论基础等9个方面对深度学习与浅层学习进行了比较；文献[7]研究英国开放大学深度学习的教学活动，文献[8]对翻转课堂的深度学习知识建构策略进行了研究[8]。

浅层学习和深度学习在学习目标和思维层次等方面都存在明显差异（表1）。

表1 浅层学习与深度学习的比较

2 MOOC混合式教学设计

在MOOC混合式教学过程中，需要综合考虑MOOC在线学习资源和环境的特点，从教学目标、教学内容、教学活动、教学评价等多个方面进行重构和设计，使课程教学能充分发挥MOOC在线学习、交流和实体课堂教学的优势。本文结合文献[9]基于SPOC的深度学习模式，设计了基于MOOC的混合式教学模式，如图1所示。

图1将面向深度学习的MOOC混合式教学过程分为4个主要阶段：教学准备阶段、知识构建阶段、知识迁移与应用阶段、评价与反思阶段。这4个阶段在教学实施过程中形成了一个闭环，不仅可以实现基于不同教学阶段的学习促进和改进，还可以实现教学设计成果和经验在不同教学周期的传递和积累，从而达到不断提升课程教学质量的目标。

图1 MOOC混合式教学模式

2.1 教学目标和教学内容设计

2.1.1 教学目标设计

在MOOC混合式教学中，教学环境主要由MOOC在线平台和实体课堂两部分组成。因此，教学目标设计也分为两部分：在线学习目标设计和课堂教学目标设计。图1显示MOOC混合式教学目标分为两个主要的层次：知识建构和知识迁移应用与创新。根据MOOC知识体系和学习评价方式，将在线学习目标定义为知识建构，主要是基于知识单元的基础理论和知识的记忆、初步理解和应用；将课堂教学目标定义为面向深度学习的知识迁移应用与创新，强调新旧知识之间的关联和学生高阶思维能力的训练。MOOC在线学习以学生的自主学习为主，学生的知识基础、学习习惯和兴趣会对学习效果产生较大影响。因此，在教学目标设计时需要充分了解学生的知识基础、兴趣爱好、学习习惯等，使设计的教学目标更加符合教学实际。

2.1.2 教学内容设计

教学内容设计的主要任务是根据教学目标和MOOC学习资源情况进行教学内容重构，设计和开发教学实施过程中需要的教学资源，具体包括：MOOC在线学习内容筛选与整合、课堂教学案例设计、协作学习项目设计、课堂测试试题开发、知识应用情境设计、教学效果问卷设计等。由于不同MOOC平台的课程在易用性、课程质量、教学目标等方面差异较大，在进行教学内容重构时，需要对MOOC的知识体系、内容深度、在线互动方式、评价方式等进行对比和分析，使选择的MOOC平台及其提供的资源能够与课程的教学目标和内容要求相吻合。

2.2 教学活动设计

2.2.1 知识建构

在知识建构阶段，教师需要根据教学目标和知识的难易程度，对学生进行必要的学习引导和启发，主要活动包括重点难点的提示与启发、个性化指导等。学生在知识建构阶段的主要任务是学习、理解和领会新知识，具体活动可以包括观看视频、参与在线测试和在线讨论、知识的浅层应用、在线问题反馈等。在该阶段，知识应用只针对新知识的浅层应用，不要求对新旧知识的融会贯通，问题反馈主要是通过MOOC提供的在线讨论、微信和学习社区等网络互动平台，目标是强化对新知识的初步理解和领会。

2.2.2 知识迁移与创新

知识的迁移应用与创新是深度学习的重要特征之一，其目标是将所学知识应用到新的问题情境中，实现知识的应用和创新。在该阶段，不仅要求学生深入理解和领会所学的新知识，还要求学生能够在新旧知识融会贯通的基础上，应用所学的知识解决新情境中的实际问题。为达到此目标，教师需要根据实际应用需求，建立问题情境，并针对性地设计相应的课堂教学活动和学习活动来促进学生进行知识的迁移应用和创新。知识的迁移应用和创新活动设计以引导学生的探究性学习为主，目的提升学生的新旧知识整合、应用和创新能力，相应的教学和学习活动可以包括问题情境设计、案例分析、问题研讨、成果展示与汇报、分组讨论、问题交流与指导等。

2.2.3 评价与反思

本文将问题反馈列入评价与反思阶段，这主要是考虑师生反思通常是在评价和问题反馈的基础上完成的。实际上，在MOOC混合式教学中，由于教与学在时空上的独立性，问题反馈一般贯穿于教学的每个阶段。通过线上和线下的问题反馈，教师可以及时了解学生当前的知识掌握情况和教学设计中存在的问题，这不仅可以为个性化的学习指导提供参考，还可以实现面向各个阶段的教学设计调整，实现基于问题反馈控制的教学设计优化。

学习评价总体上可分为两种：形成性评价和综合性评价。形成性评价主要面向教学过程，MOOC混合式教学的形成性评价一般包括在线评价和课堂评价。由于MOOC通常以知识单元为单位组织教学内容，基于知识单元的在线测试和练习是在线评价的重要组成部分。课堂评价的形式由课堂教学目标和教学活动设计的目标决定，可以是课堂测试、项目评估和小组讨论等，评价方式可以包括学生自评、学生互评、教师评价等。

3 操作系统的MOOC混合式教学实践

为分析MOOC混合式教学设计的有效性，笔者将图1描述的教学设计模式应用于操作系统课程的MOOC混合式教学实践中。本课程于2017年3月开始尝试，有72名计算机科学与技术专业的学生参与本次教学改革。

3.1 MOOC筛选

在教学内容设计方面，首先从知识体系、实验设计、在线测试、评价方式、在线互动等方面对多个MOOC平台的操作系统课程进行比较，最后选择学堂在线MOOC平台上的国家级精品课程——“操作系统”作为在线学习环境。该课程将教学内容分为原理和实验两部分，共计23讲。其中，原理部分占14讲，其余9讲为实验部分，每一讲又划分为4～8个不同的知识单元，每个知识单元有对应的微视频，每一讲和知识单元有对应的在线练习。为建立新旧知识之间的关联，该MOOC在每个知识单元下提供了先修知识和相关知识的问答链接。同时，该MOOC还提供了开放式的“讨论区”和“常见问题及解答”功能，为协作学习提供了有效的支撑环境。此外，该MOOC平台还针对每个学习者提供了“进度”管理功能，通过该功能，学习者可以及时了解自己的学习状态。

3.2 教学内容与教学活动设计

3.2.1 教学内容设计

根据操作系统MOOC的知识体系和本课程的教学目标，将教学内容划分为10个不同的教学单元：操作系统概述、系统启动与中断处理、进程和线程、进程控制、进程同步与通信、处理机调度与死锁、实存管理、虚拟存储、文件系统和I/O子系统，每个教学单元下的知识单元划分参考MOOC的知识单元组织。在教学实施过程中，将面向知识单元的学习定义为浅层学习，目标是掌握相关知识单元的概念和基础理论，这部分学习目标主要通过MOOC在线学习来实现。每个教学单元一般由若干个知识单元组成，知识单元之间的关联性较强，而且不同教学单元，甚至不同课程的教学单元之间也会存在知识关联。因此，在本课程教学中，将面向教学单元的学习定义为深度学习，知识之间的关联建立和迁移应用主要通过课堂教学活动和基于教学单元的实验来实现。因此，在教学活动设计时，每个教学单元至少包含一次促进协作学习的课堂教学活动。

3.2.2 教学活动设计

教学活动设计包括两个部分：面向浅层学习的在线学习活动设计和面向深度学习的课堂教学活动设计。在线学习活动设计以MOOC平台提供的功能为主，学生参与的主要活动包括视频观看、在线练习、参与在线讨论和问题交流，而教师的主要任务是进行学习引导和参与在线问题交流。课堂教学活动设计的目标是促进新旧知识的融会贯通和知识的迁移应用及创新，主要教学活动包括重点难点问题深化与引导、案例分析、课堂分组讨论、实验成果展示与评价、个性化指导、阶段性问题总结、存在的问题反馈等。课堂讨论采用分组的形式，每组3～4人，设一名流动组长，组成员不变，组长轮流，并由组长负责整理和总结小组讨论的问题和成员参与情况。为调动每位同学参与讨论的积极性，在课堂交流活动评分时设置组长奖励加分。同时，在分组讨论和实验成果评价环节，引入了学生自评、小组互评和教师评价3种方式，并将它们融入到最终的学习效果评价指标体系。

为了更好地促进教学改进，在每个教学单元后设计了“反思”活动。为了及时掌握学生的学习状态，每个教学单元后，要求学生提交自己当前的学习进度，并对存在的问题进行分析、总结和反思。同时，教师也需要根据学生反馈的问题，从教学内容、教学活动等多个层面进行反思，找出存在问题的原因并加以改进，以达到不断完善教学设计的目标，提升学生的学习状态。

3.3 学习效果评价设计

在教学评价方面，设计包含在线学习、课堂互动与期末考试三位一体的学习效果综合评价指标体系，见表2。

表2 MOOC混合式教学的学习效果评价指标

根据表2设计的指标体系，学生在本课程上的综合评价成绩L定义为3个一级指标上的加权平均，即

3.4 教学效果分析

为了分析MOOC混合式教学设计的有效性，课程组通过问卷和学生“进度”数据分析，对参与本次教学实践所有学生的在线学习行为进行统计，结果显示：学生在视频学习上的平均完成率达97.6%，且60%以上的学生有多次重复观看视频的经历；100%完成在线随堂练习的学生比例达到91.2%，并且，65%以上的学生有多次重复参与随堂练习的经历。但是，我们也发现，学生参与在线提交问题的积极性不高，参与率不到40%，分析原因可能与本项在学习效果评价中的权重和在线互动得不到及时回复有关。

为了进一步分析MOOC混合式教学的效果，我们对同一专业学生在本课程上的期末考试成绩进行了对比。由于在本次MOOC混合式教学实践前，本课程的学习效果评价只包含平时成绩和期末成绩两部分，而且，平时成绩与表2中的各项指标之间没有直接的对应关系。因此，为使结果具有可比性，本文仅使用本课程在两种不同教学模式下的期末考试成绩进行比较。对比发现，本次期末成绩的优秀率上升了3.81%，不及格率下降了9.43%，平均分提升了4.62分。根据分析结果可以得出结论，MOOC混合式教学能够提升本课程的教学水平。

4 结 语

从操作系统MOOC混合式教学的学习效果对比可以看出，本文提出的MOOC混合式教学设计能够促进教学质量的提升，达到了预期的深度学习目标，但是在教学实践中，我们也发现，由于MOOC的大规模性，使其提供的在线讨论和问题交互功能还难以满足学生的在线及时互动需要，使得学生参与在线问题交流的积极性不高；同时，由于受传统教学管理理念的约束，混合式教学的优势目前还没有得到充分发挥。因此，为更好地利用MOOC优质资源，我们还需要在教学理念上实现新的创新，以期获得更好的混合式教学效果。