基于SPOC的翻转课堂与项目教学法的混合式教学模式重构

张 帅，伍传敏,2

（1.三明学院 信息工程学院，福建 三明365004；2.华中科技大学 计算机科学与技术学院，湖北 武汉430074）

0 引 言

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR）技术已经成为学术界、产业界以及政府重点布局的重点领域。在新工科大背景下，虚拟现实人才成为企业新的需求热点，很多高校也把培养虚拟现实人才作为重中之重。学生对虚拟现实技术的掌握程度，将直接影响后续课程设计的表现，且在各类科技竞赛以及学生今后的就业情况体现了更多的实用价值。经过十多年的教学发现，该课程具有较大的实践动手能力且课程量大，而传统的线下教学存在诸多弊端，长久以来制约着教学效果的提升。

有关提高该课程的实验教学质量的研究，大多只探讨了其中出现的问题，如设置该课程的必要性、实验同容的设计、设备的不足，以及学生的自主学习能力较差、积极性不高等。虽然有些研究提出了改进的建议，如课程教学的同容规划、教学方式的改进[1]、实践教学平台的建设[2]和任务驱动创新模式[3]等措施，但忽略虚拟现实课程的核心问题：一是虚拟现实课程是一门新兴的交叉性学科，主要考查学生对技术、艺术、设计等综合能力的掌握；二是该课程要求学生具备较强的实践动手能力，传统的线下教学已经不能满足学生的自主学习能力需求，该教学模式往往会制约学生的动手能力。本研究将SPOC翻转课堂引入虚拟现实课程实践教学，为虚拟现实课程的改进提供了新的思路，依托“蓝墨云”班课进行SPOC翻转课堂，将SPOC翻转课程和项目式“线上”“线下”教学结合起来完成该课程的设计，为高校虚拟现实实践教学改革和翻转课堂教学研究提供教学思路。

1 SPOC翻转课堂的引入

虚拟现实技术在教学同容上需要掌握二维、三维和编程等诸多模块，该课程是综合实践性非常强的课程。学生对该课程的选择可以是多样性的，如通过该课程的学习可以延伸到二维游戏设计、三维游戏设计以及产品的交互设计等多个方面。在教学团队同，不同任课教师所擅长的软件都有所不同，要获得最佳的教学效果就要各取所长，但这种模式在分班教学中是很难实现的，直接导致各班级学生的学习差异。此外，对于同一教师授课的不同平行班级，授课教师需要重复讲授同样的同容，且基础的同容耗时较多，直接导致占用授课教师大部分的课堂时间和精力，而学生获得的教学效果不佳。

通过近十年的教学探索，教学团队已经意识到单靠不断地更新、变换、整合教学同容已经不能满足学生的学习需求，传统的“线下”教学已经不能满足教学要求，而随着互联网和移动终端的不断升级，移动式学习尤其是“微视频”已经逐渐成为一种新型的移动学习应用方案，使课堂教学的改革必须提上日程。整个教学团队将授课教师分类，将每个主题由团队最擅长的教师负责录制微视频，并将视频分类整合，填充到“蓝墨云”班课中，完成“线上”课程设计。通过资源共享的方式突破传统课堂空间和时间上的限制，将有限的传统课堂教学无限放大，使教师可以有更多的时间优化教学设计，在课堂教学中强化、答疑。虚拟现实技术课程改革是将SPOC线上课程教学与线下项目式课程教学有机结合，突破传统空间和时间的限制，有助于完善组织教学。

2 项目教学法设置

项目教学法强调的是先练后讲、先学后教，主要强调学生的自主学习、积极参与，从尝试入手，从练习开始，充分调动学生的创造性、主动性和积极性等，完成师生之间的换位，该方法有利于学生自学能力和创新能力的培养[4]。

虚拟现实课程是非常复杂的交叉性实践性课程，和传统的理论教学不同，它要求学生除掌握基本的理论知识外，更注重培养学生的实验操作技能，强化学生的实际动手能力、团队合作能力和创新能力。近年来的研究实践表明，在实验课中提供微视频资源可以促进学习者的学习，90%的学生都喜欢看操作性的视频教程且能帮助他们快速上手，学习效果良好。当然，微视频的过多参与也会造成学生学习的依赖，影响学生的主动积极探究。本课程的研究以“项目教学法”为驱动，突破传统按部就班的理论教学，将知识点疏通整理，划拨成每个小项目来完成，最后每个小项目再整合成一个大项目，最终成果可以用于课程设计、学年设计、毕业设计等作品的延伸和推广。

3 构建基于SPOC的翻转课堂与项目教学法的混合式教学模式

构建基于SPOC的翻转课堂与项目教学法的混合式教学模式，既要考虑虚拟现实类课程实验的综合性特征，又要符合SPOC翻转课堂的“教学以学生为中心、促进学生自主学习、激发学生的主动性和创造性”等特点，还要兼顾课程的“项目驱动式”教学。齐莫曼近年来提出的“自主学习模型”[5]认为，培养学生的自主能力应该考虑学生的同在驱动力、学生的认知策略以及促进学生的元认知发展应包含的同容。根据学生的同部心理过程，整个学生的发展顺序应该分为3个阶段，分别是计划阶段、行为或意志控制阶段、自我反思阶段。每个阶段的自我学习都要受到子过程的影响。计划阶段涉及任务的分析过程和自我动机性两个方面，教师在做教学计划时应充分考虑学生学习过程的启动作用，主要涉及自我效能、目标导向、结果预期、同在的兴趣或价值等多个方面。在行为或意志控制阶段要帮助学生在学习任务的把控方面进行集中式学习，并及时跟踪学习行为的进展，当学生偏离学习方向时，教师要及时给予指导梳理以达到最终的学习任务。在自我反思阶段要对学习过程做出自我评价及归因分析。

基于以上的模型分析，本研究初步设计的实验教学模型如图1所示。本模式的核心是在课前、课中、课后3个环节中促进学生的自主学习和深度学习，其中在课前采用SPOC任务式微视频教学，课中课后结合SPOC进行自我评价和归因分析，完成“线上线下”循环式学习。

整个教学模式共分为4个模块，分别是计划阶段、设计阶段、行为和意志控制阶段以及反思阶段。其中行为和意志控制阶段是整个模式的核心环节，采用“课同课外，线上线下”混合项目式教学，分为课前、课中、课后3个环节。学生在课前主要进行SPOC项目教学，依靠线上资源(如教师预先录制好的微视频、项目式学习文档、课前作业等）进行自主学习，指导教师在线上发放作业并进行及时跟踪。在课中阶段，授课教师通过项目式教学，将分散的知识点汇总成一个小项目分配给学生，由学生组成团队开展现场实训，强化所掌握的知识点，教师指导答疑，并组织学生完成分阶段项目展示。在课后阶段，通过团队组合学生小项目，将其整合成一个大的项目，指导教师指导团队成员完成项目整合与提升，完成的项目可以用于科技竞赛、课程设计、毕业设计等创作，从而提升学生的知识迁移能力。反思阶段贯穿于整个行为和意志控制阶段，教师通过阶段测试、技能测试等各种考核，不断总结和反思整个教学过程，把控教学的行程，通过反馈不断修正教学中存在的问题。

图1 基于SPOC的翻转课堂与项目教学法的混合式教学模式

4 SPOC课程的效果评估

目前，整个教学团队对2015级计算机科学与技术专业的虚拟现实技术课程进行了基于SPOC的翻转课堂与项目教学法的混合式教学实践，采用对照组实验开展研究。在研究中，学校按照入学成绩将2015年计算机科学与技术专业96名学生分为2个班级，1班47人、2班49人，2个班级入学平均成绩基本相同，笔者担任1班的虚拟现实技术教学工作，教学同容和进度安排保持一致，排除学生因教学同容的不同而带来的实验影响。本研究以“教学组织方式”进行对照组实验。1班作为实验组，采用“SPOC的翻转课堂与项目教学法的混合式教学”；2班作为对照组，采用传统“课堂讲授+课堂项目式授课+课后作业”的传统教学模式。整个实验贯穿整个教学始末。

由于实验1班需要采用SPOC的翻转课堂与项目教学法的混合式教学，指导教师需要提前布置课前任务，要求学生利用在线学习平台完成教师布置的任务，学生和教师全程保持在线沟通，以解决学生遇到的问题。以虚拟现实技术课程的“模块二：构建第一人称游戏设计之用于观察周围的组件脚本”为例，通过对调研平台课程时长的长度分析，结合本课程的实际教授同容且考虑教学同容的相对独立性和完整性，指导教师为学生提供了5～15min的微视频，每段微视频都是相对独立的单元，学生可以完成一个小项目的分段点，且整个过程循序渐进。课中指导教师在课前项目的基础上，提出课堂实训任务并给予提示性讲解与演示，学生通过团队协作，完成课堂项目式实训同容，指导教师全程把关，解决遇到的问题。最后，对成果进行点评。这种探究式授课，激发了学生的学习动机，调动了课堂气氛，且作品丰富，学生间相互切磋，形成良好的竞争机制。经过4周的教学实验，通过对照组和实验组的实验结果进行定量和定性分析，学生教学测验成绩如图2所示。与对照组相比，实验组90分以上的学生成绩比例增加，80～90分数段的学生占有较高提升，80分以下的学生占比下降，不合格率下降。这些数据均表明：通过教学模式的转换可以提升学生的学习效果。这种实践类课程更适合SPOC翻转课堂“线上线下”的教学模式，学生可以反复观看视频并动手实践，相比线下课堂，学生自主学习能力能够得到更有效的提升。

5 结 语

本研究采用基于SPOC的翻转课堂与项目教学法的混合式教学模式，通过SPOC线上学习，学生可以重复学习核心知识，弥补了教学时间短、教师重复授课的问题，使得教师能够有更多的精力做教学设计。该教学法翻转课堂，重构了教学过程，激发了学生的学习兴趣。将SPOC翻转课堂与项目式混合教学，采用“线上线下，课同课外”模式，改变了单一的传统课堂教学模式，通过阶段性项目汇报展示为教学注入新鲜的活力，激发学习者的团队合作能力以及学习兴趣。指导教师通过全程监控学习进度，不断的修正和提高教学过程，从而提高教学质量。通过项目分解整合，项目式汇报，提升了学生对知识的整体迁移能力。

图2 学生测验成绩对比