基于SPOC+翻转课堂的探究性小班讨论课的探讨与实践

杨晓波，李晓鸿，屈卫兰，骆嘉伟

（湖南大学 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410012）

0 引 言

“大班授课、小班讨论”的教学模式已在我国各高校广泛实施[1-3]，四川大学以“探究式-小班化”课堂教学改革为突破口的教学改革[4]荣获2018年高等教育教学成果特等奖。小班讨论课有利于促进学生学习的主动性，锻炼学生的自学能力、沟通交流能力等，但传统的小班讨论课存在部分学生搭便车的问题、讨论分组的公平性问题和教学管理强度大带来的教学管理效率问题。

随着“互联网+教育”的发展，MOOC（Massive Open Online Course，大规模开放在线课程）、SPOC（Small Private Online Course，小规模限制性在线课程）、微课和手机学习APP等基于互联网的教学模式先后诞生。由于慕课缺少面授环节，存在退学率高、学分难于认证、学习参与度低、难于测评等问题，2013年加州大学伯克利分校的Armando Fox教授提出SPOC[5]并在软件工程课程中采用。浙江大学、天津大学在2014年开始采用SPOC模式。麻省理工学院、斯坦福大学启动的NovoED平台等采用了不同形式的混合学习，如MOOC与SPOC结合。

传统教学模式让学生处于被动学习状态，学生容易学过就忘。近年来的教学改革目标要求知识能力素质有机融合[6]，翻转课堂（Flipped Class）就是其中一种教学模式的改革。为支持多种学习模式，2000年Lage M.J在经济学的课堂中提出并采用翻转课堂[7]。研究表明使用翻转课堂后，学生的学习态度更积极而且学习效果更好，但教师的前期准备开销比较大，大班课可能降低出勤率，对于有难度的教学内容学生只看视频还不够[8]。翻转课堂由课外和课堂组成，课外分发教学材料，而课堂要求学生更主动地开展学习[9]。学生在课外完成知识的学习，而课堂变成了教师与学生之间、学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识运用等，从而达到更好的教学效果。翻转课堂带来教学设计的挑战[9]：如何构建学生的课前作业，如何分发指导材料，如何设计课堂教学活动以识别学生的错误理解并让学生锻炼关键技能，如何组织学生互动等。

SPOC教学模式的出现，为更好地应用翻转课堂提供了新的工具和可能。2016年数据结构课程组开始在超星泛雅平台上建设数据结构课程的SPOC，2017年建成投入使用并持续改进。在小班讨论课中，着力培养学生能力，翻转教师和学生的角色，翻转学习过程，以学生为主体，将线上学习与线下学习有机结合，在教师指导下，引导学生针对若干重点问题进行深入探究。通过使用超星泛雅平台和学习通APP进行小班课的全过程管理和评价，延伸了课堂范围，为学生随时随地学习提供了可能，也为解决搭便车问题、分组公平性问题以及教学管理效率问题进行了一些有益的探索。

1 课程目标与翻转课堂的主题设计

1.1 小班讨论课程目标

数据结构作为计算机类所有专业的核心基础课程，一直受到高度重视。为适应教学要求并满足工程认证要求，数据结构小班讨论课设置了如下课程目标。

1）课程目标1。

具有文献搜索和整理能力、交流能力和团队协作能力，能够就数据结构和算法的相关问题同班级同学与教师进行有效沟通和交流，包括报告撰写、文稿设计、讨论陈述、清晰表达或回应指令。培养对他人方案和工作的评价能力和对自我表现的评价能力。

2）课程目标2。

遵守课程各项管理制度，按要求、有计划地完成课程各项学习任务，尤其是完成综合性的实验任务和前瞻性的讨论任务，培养学生终身学习的习惯和能力，树立严谨的工程态度、科学学术态度。

1.2 翻转课堂的探究性讨论主题设计

学生课前作业的构建是翻转课堂的一个挑战，在翻转课堂的资料下发前需要精心准备好讨论的主题。探究性学习，即Hands-on Inquiry Based Learning（HIBL），指学生在学科领域内或现实生活情境中选取某个问题作为突破点，通过质疑，发现问题；调查研究，分析研讨，解决问题；表达与交流等探究学习活动，获得知识，掌握方法[10]。为夯实学生的基础、提高学习能力和拓广视野，小班讨论课需要设计有深度、有难度和有挑战的主题，积极引导学生开展有效的探究性学习。数据结构小班讨论课的讨论主题按照“高阶性、创新性、挑战度”[6]要求进行了精心设计，注重知识与能力素质相结合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，所有讨论课都着力培养学生的文献搜索和整理能力、表达与交流能力和团队协作能力等，各探究性讨论主题及对应的其他能力目标见表1。

表1 探究性讨论主题设计

讨论课主题设计时考虑挑战度，以大班课内容为基础，但又有一定提高。以“高级树结构”这个主题为例，下发的讨论课指导书中给出的4个小主题包括查找树（Search trees）、堆（Heaps）、特里树（Tries）和空间数据分割树（Spatial data partitioning trees），其中前两个主题学生学习过二叉查找树和堆树，但讨论课要求学生选择不同于课堂讲授内容的其他查找树和堆树进行研讨，而特里树和空间数据分割树则是课堂未讲授但实际应用较多的高级数据结构。学生面临的是新问题，需要在每类树中选择一个树作为研究对象，通过调查研究搜集相关资料，最后撰写一份调研资料文档。由于该主题具有创新性和挑战性，学生在分组讨论时还需要通过沟通交流进行团队合作，在教师指导下结合具体实例通过分析讨论才能完成小组报告。现场报告中则要考虑怎样介绍才能让学生对一种不太熟悉的高级树从概述、数据结构、基本操作的实现到应用都能获得一个基本的认识和了解。报告时通过生生互动和师生互动，对于一些问题可以进行深入的探讨。在SPOC上进行的期末调查问卷中，对于讨论课主题的难度，34.7%的学生选择“难”，61.1%的学生选择“一般”，只有4%的学生选择“容易”。

2 基于SPOC+翻转课堂的小班讨论课教学环节设计与评价设计

2.1 基于SPOC+翻转课堂的教学环节设计

小班讨论课采用翻转课堂模式，翻转教师和学生角色，以学生为主体；翻转学习过程，改“教而后学”为“学后研讨”。整个小班讨论课过程包括：资料下发、个人资料上交与互评、分组讨论、现场报告和回答问题与互评等环节。

（1）资料下发。课程组每期提前发布小班讨论课指导书、提交要求与评分标准、评分软件等教学资料到SPOC上。学生可以通过随时SPOC或者学习通APP下载资料，其中通过使用学习通APP可以做到随地获取资料。

（2）个人资料上交与互评。学生在课外需完成文献搜集和整理并上传个人资料，并在超星泛雅平台完成生生互评。

（3）分组讨论。课内在教师指导下的学生为主体开展分组讨论，通过沟通交流和团队协作现场制作小组报告。由于讨论主题有一定难度，教师应巡视并参与各组的分组讨论，做到早发现问题早指正，提高后一教学环节现场报告的质量。为避免少数学生搭便车的情况，分组讨论环节中增加了学生组内互评，对每位学生在小组内的贡献予以评价，互相督促，激励每位学生积极参与分组讨论。以往讨论课分组采用过学生自由组合的固定分组或者教师随堂指定分组的方式，某种情况下可能会形成强强联合、弱弱凑合等情况，各组学生的实力不均衡。而利用超星学习通的随机分组，可以实现在课堂现场随机分组，每次分组结果不同，尽可能让整个学期所有学生的机会均等，提高公平性。

（4）现场报告。现场报告是师生互动和生生互动环节。每组报告人由随机抽取或者用学习通的选人活动完成。原则上，每位学生在一个学期至少要做一次讨论报告，使所有学生的沟通交流能力都得到锻炼。每组现场报告过程中或之后，学生或教师可以现场提问，要求报告人回答或同组其他学生补充。教师应对学生的一些错误予以纠正，并根据小组报告PPT制作情况、报告人宣讲情况以及回答问题情况给出小组报告成绩。

（5）回答问题。为避免学生在其他组做报告时注意力不集中，同时为了提高学生参与度，讨论课还添加了问答和互评环节，该环节也属于师生互动和生生互动环节。在讨论课最后，教师将发布若干问题，由学生在电脑或者学习通APP上回答，并进行生生互评，在教师监督下产生回答问题分。

2.2 基于SPOC的评价设计

数据结构小班讨论课的评价与教学各环节有机结合，针对部分学生分组讨论搭便车、现场报告注意力不够集中等问题，改教师为主体为学生为主体的评价，将个人资料改为生生互评，增加组内互评分和问答问题分等以学生为主体的评价。每位学生的每次讨论课分数由个人资料分、组内互评分、小组报告分和回答问题分4个部分构成。为了保证评分的客观性，课程组制定了详细评分规则和分数标准，并利用超星泛雅平台的评分量表功能打分和生成评语。

（1）个人资料分。改教师评价为生生互评，学生采用超星泛雅平台按照评分量表进行生生互评。

（2）组内互评分。组内互评分是为了提高学生参与小组讨论的积极性，防止学生搭便车而增设。由同组学生根据小组成员在小组讨论中承担的工作内容（例如制作PPT、提供素材、报告等）和贡献度给予评定。

（3）小组报告分。小组报告分体现了分组讨论和现场报告的情况，由任课教师依据小组报告表现和报告录音评定，同组成员分数相同。 由于同组学生报告分数相同，学生需加强学生团队合作，通过展示、交流与讨论，现场分工合作，共同完成小组报告，促进学生“做中学”。

（4）回答问题分。由于少数学生在其他组作报告时存在注意力不够集中的问题，为提高学生参与度，督促学生认真听讲与讨论，促进学生的学习效果，小班讨论的评价增设了回答问题分。每位学生在听各个小组报告时，需在网络学习平台回答相关问题并对回答情况进行生生互评。

基于SPOC的全过程管理与评价融合将小班讨论课的评价与教学的各环节有机结合，提高了学生参与度，有效提高了教学管理效率。

3 实践效果

利用超星泛雅平台的调查表，数据结构课程在2017秋-2018秋每学期期中和期末分别对学生发布调查问卷，其中包含小班讨论课的到课率、学生能力培养、培养目标达成等相关调查，调查结果如下。

（1）学生小班课到课率。小班讨论课从未缺席的学生达到96%以上，几乎没有学生经常缺席小班课。小班课上课时，教师的抽查情况与调查结果基本一致。

（2）学生能力培养的自评。学生能力培养自评结果见图1，其中77.1%的学生认为培养了分析问题能力；67.3%的学生认为训练了评价与自我评价能力；66.1%的学生认为训练了沟通与交流能力；49.2%的学生认为培养了终身学习能力。

图1 学生能力培养自评

（3）培养目标的达成。课程达成度评价目标1达成占32.5%，基本达成占64.1%，未达成占2%；课程达成度评价目标2达成占38.5%，基本达成占57.9%，未达成占2.7%。

4 结 语

数据结构课程利用SPOC和学习通APP等教学手段，采用翻转课堂模式，形成以学生为主体、教学各环节与评价融合的探究性小班讨论课。教学实践中发现学生参与积极性明显提高，分组讨论更投入，现场报告中听讲更认真，学生认真回答问题，积极讨论。由于学生互评环节的引入和教学各环节管评融合，教学管理效率获得有效提高。实际操作中也发现学生在互评时，存在一定程度的人情分，所以对于学生的互评仍需教师的监督，对学生加以正确引导，通过合适的工具使他们正确地进行评价和自我评价。另外，对互评环节的引入，学生也需要一个适应过程。同时，学习平台提供的互评功能也需要进一步优化。