基于智慧教育生态的SPOC教学模式研究与实践

2020-11-10程美

中国教育技术装备 2020年24期

摘要从MOOC学习存在的问题出发，提出基于智慧教育生态的SPOC教学模式研究。在分析智慧教育和SPOC研究现状的基础上，运用教学相关理论，设计SPOC教学模式，对其“前端分析、课程设计、个性化分组、课程组织、教学评价”的过程进行详细分析，以机械制图，课程为例进行探索性实践。

关键词智慧教育生态;SPOC教学模式;机械制图;混合式教学;微课;MOOC

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）24-0008-06

Research and Practice of SPOC Teaching Mode based on Intelli-gent Education//CHENG MeiAbstract Starting from the problems of MOOC learning， SPOC tea-ching mode based on intelligent education is proposed. The current situation of intelligent education and SPOC research is analyzed.

Using the relevant teaching theories， SPOC teaching mode is designed， “front-end analysis， curriculum design， personalized grouping， curri-culum organization， teaching evaluation” is analyzed. Taking the course of mechanical drawing as an example， the exploratory prac-tice is carried out.

Key words intelligent education ecology; SPOC teaching model; mechanical drawing; blending teaching; micro lecture; MOOC

1 前言

2012年以來，MOOC广泛应用，促进了传统教育理念与方式的深刻变革。然而，慕课平台数据反映，学生在线学习注册率高、完成率低。有学者认为，慕课对学习者的自主学习能力要求较高，很难普遍推广，无法反映智慧教育特征，也不能代表信息化教育发展。对此，国内外学者致力于信息技术与教育深度融合的研究，提出各种模式和方法，SPOC（Small Private Online Course）教学模式便是其中之一。美国edX总裁阿纳特·阿加瓦尔（Anant Agarwal）教授认为SPOC是“Classroom+MOOC”，祝智庭教授称之为私播课。本文基于智慧教育，探讨SPOC教学模式设计，并以机械制图课程为例，以期为职业教育课程教学改革提供参考。

2 研究现状分析

智慧教育研究 2009年，IBM倡导智慧教育，提出智慧教育的五大路标[1]。国内学者祝智庭教授、柯清超教授认为，智慧教育是教育信息化的新境界，是应用新一代信息技术构建学习新生态，培养智慧型人才[2-3]。在此基础上，唐烨伟等人研究了智慧课堂构建方法，提出改变教学模型的核心理念[4];王慧英设计了英语课程的混合式智慧教育模式，重构了教育的新秩序和新动态[5];康伟等人研究了智慧教育背景下的混合式教学模式，并构建了系统性评价体系[5]。

SPOC研究近年来，SPOC引起国内学者和教育实践者的高度关注，截至2019年12月，中国知网收录以SPOC为题的文献1938条。白凤翔等人认为SPOC是高校课程改革的有效模式，开展了课堂教学、MOOCs和颠倒课堂三者混合的教学实践[6]。贺斌对SPOC与MOOC进行对比分析后认为，SPOC能让学生更有紧迫感，也更有获得感和成就感，增强学习动力[7]。张强等人在本科生教学中实施了基于SPOC的翻转课堂教学，学生认为这种模式全方位、多角度地锻炼了自己的能力[8]。田真平引入SPOC混合式教学，构建了“3个平台、4个交互、5个环节”教学生态系统[9]。谢印成为解决实训教学的问题，构建了SPOC环境下的个性化学习实训教学模式[10]。吴春雷基于SPOC创新了综合实践类课程教学模式，构建了“3阶段、4 维度”的混合教学过程[11]。

简要评述近年来，无论是智慧教育还是SPOC教学模式，国内学者都开展了大量研究，形成了一批有代表性的观点和成果，为本研究提供了很好的参考借鉴。但是，基于智慧教育生态的SPOC教学研究较少，因此，本研究具有较大的意义和价值。

3 基于智慧教育生态的SPOC教学模式构建

SPOC教学以“教师主导+学生主体”为原则，以建构主义、行为主义、认知主义等理论为指导，利用“实体环境+虚拟环境”的智慧生态，发挥“传统教学+在线学习”的优势，着力提升学生的学习能力、核心技能、创造能力等关键能力，其模式构建不同于MOOC、传统课堂等形式的教学。

基本架构 SPOC教学不是将传统教学和在线学习简单相加，而是在遵循科学性、系统性、可行性、开放性、灵活性、趣味性等基础上，更注重以人为本、融合创新和协同合作：以人为本是指以学生能力提升、个性成长为根本目标，设计课程和实施教学;融合创新是指充分发挥智慧教育生态优势，将现代信息技术深度融合教学设计与实施;协同合作是指从多维度出发，注重师生交流、同伴交流，提升协作意识和能力。基于此，构建图1所示智慧教育背景下的SPOC教学模式框架。

主要内容 SPOC教学是混合式教学的一种范式，是线上学习与线下学习混合、课内学习与课外学习混合、自主学习与引导学习混合，内容涉及比较广，相互关联度高。

1）前端分析。依据智慧教育生态的“云物大智移”等技术，开展能力需求、学习对象、学习内容、学习环境等要素分析，具体为：①能力需求分析是依托产教融合平台，分析产业未来发展、企业岗位能力和素质需求;②学习对象分析是依托学籍数据、学生管理信息、数字档案等，分析学生个性特点、学习基础和成长需求;③学习内容分析是对岗位工作任务、教学标准以及前续课程学习情况等开展分析;④学习环境是SPOC教学开展的重要因素，包括学习平台、智慧教室、虚拟实训、教学资源等。

2）课程设计。课程设计是SPOC教学重要环节，包括科学设计目标和内容、合理组织各类资源、优化设计教学评价等，具体为：①教学目标设计是依据前端的能力分析进行科学设计，培养学生理想信念、实践技能、学习能力、创新能力、团队协作、沟通交流等;②SPOC教学应遵循“先练会、再弄懂”的职业教育教学规律，以项目任务承载相关知识，强调理论和实践相统一，让学生在享受成就感的前提下，兴味盎然地构建知识体系、达成学习目标;③學习资源决定SPOC教学能否顺利开展，应做到内容丰富、安排有序、形式多样，充分体现可读性、艺术性和趣味性，切忌冗余无效，给学生带来压力;④为保证SPOC教学质量，应建立科学的评价机制，实施多元评价，突出过程性评价和终结性评价相结合，提升学生参与度，提高教学质量。

3）个性化分组。SPOC教学是在MOOC的基础上设置一定的门槛，遴选具有一定基础、符合相关要求的学生开展深度学习。在实际的班级制教学中，通过个性化分组，实施个性化教学、差异化教学。其中，学情分析不同于前端分析的学习对象分析，更注重学生相关知识和技能水平、学习风格以及在线学习效果，作为异质分组的重要依据。针对不同学习小组和对象，推送任务和资源，实施分层分类教学安排。

4）教学实施。教学实施包括课前、课中和课后三个环节。

①课前，学生登录学习平台，依据智能系统推介的微课视频、动画、AR/VR模型、电子书等资源开展自主学习，完成在线自测和自主训练，学习中积极参与互动交流，加强协作学习，提高交流沟通能力。

②课中，教师依据大数据技术统计分析结果，以问题为导向，针对共性问题开展指导，对个性问题开展辅导。学生应用各类智能工具，分组开展项目训练并展示项目作品。

③课后，师生开展互动反思，分享学习收获、讨论存在的问题，开展拓展训练和创新应用。

5）学习评价。依据课程设计，采取在线学习评价、实践训练评价、项目成果评价、考试测试评价等多元评价：在线学习评价是通过学习平台自动统计，包括学习行为分析和学习效果检查;实践训练评价是对学生实践训练过程和作品开展评价，虚拟实训以平台自动记录为主，实际操作训练为多种方式组合，以成果导向开展评价;考试测试评价通常开展在线考试，系统自动评分。

4 基于智慧教育生态的SPOC教学实践

近年来，湖南汽车工程职业学院持续推进智慧校园建设，加快推动大数据、云计算、物联网和人工智能等技术在教育教学和管理服务中的应用，构建了学生成长可视化、教师发展可视化、办学水平可视化和管理服务精准化的“三可视一精准”智慧教育新生态，为学生、教师和管理者提供适合、精准、便捷的智能服务。本研究基于智慧教育生态，选取制造类专业机械制图课程，在两个班级中开展实证检验。

前端分析

1）能力需求分析。我国正由“制造大国”向“制造强国”迈进，未来制造业对人才的需求由“大量”向“高质”转变。学校智慧教育生态中的校企协同数据显示，本地区龙头制造企业近五年对技术技能人才需求的总数增幅不大，对能力要求可以概括为有理想信念、有工匠精神、有精湛技艺、有创新本领等四个方面。随着智能制造技术的发展和广泛应用，对制图和识图技能要求更高，数字化技术的广泛应用对三维技术能力要求提高，“二维”升“三维”和“三维”降“二维”的空间想象力是从业人员最基本的能力，也是机械制图课程教学改革的重点之一。

2）学习对象分析。对学籍管理数据、学习档案数据分析显示，两个实验班级的92名学生中，11名学生（对口升学生源）有一定基础，约40%的学生学习能力较强（本文称为“快跑学生”），约60%的学生学习能力不够（本文称为“跟跑学生”），总体差异比较大。机械制图传统教学通常没有注重差异化学习。因此，兼顾“快跑学生”与“跟跑学生”，体现教育公平，是教学改革的另一个重点。

3）学习内容分析。机械制图传统教学都是“先讲后练”，注重知识逻辑严密、体系完整，对学情特点重视不够，以“补线多”“画视图”“看局部”为主，技能训练不够，学完后存在“画不出”“读不懂”“习惯差”等问题。对此，本研究以项目驱动，突出训练任务，以任务实施所需知识为依据，遵循国家专业教学标准，采用最新颁布的《技术制图》《机械制图》及国家相关制图标准。

4）学习环境分析。学校智慧教育生态的“智课堂”是针对混合式教学开发的在线学习平台，包括互动交流、自主学习、在线作业与测试等，支持提供实时和非实时的服务，具有学习行为分析、学习资源推介、学习小组管理等功能，帮助教师和管理者掌控各种学习活动进展、学生学习效果。同时，学校制图实训室为智慧教室，通过物理空间与数字空间的结合、本地与远程的结合，为线下教学活动提供人性化、智能化的互动空间，促进个性化学习和开放式学习。

课程设计

1）目标设计。本课程教学目标为以学生发展为本，遵循国家高等职业学校专业教学标准，坚持弘扬专业精神、职业精神和工匠精神，对接岗位能力需求和工作任务，融入制图最新标准和院校教改成果，以学习项目为驱动，以企业实际任务为载体，引导学生在绘制完整图纸和识读企业一线图纸中构建知识体系，重视体验感、获得感和成就感，培养“能识图，会画图”的关键能力，培养未来制造业所需的技术技能和综合素质。

2）内容设计。本课程在对中车、北汽等龙头企业开展深度调研的基础上精心设计了九个项目（表1），每个项目精心安排源自生产一线的项目任务、拓展任务和课后任务等三类任务：项目任务提供操作步骤，确保每个学生“跟得上”;拓展任务提供操作提示，大部分学生“够得着”;课后任务难度大一点儿，也没有提示，主要是让学有余力的学生“吃得饱”。这样的安排兼顾“快跑学生”与“跟跑学生”，体现了教育公平，保证“人人都有人生出彩的机会”。

3）资源设计。本课程在“智课堂”学习平台建设了在线开放课，所有投影图都配有与其对应的三维立体图，开发了60多个AR特色资源（图2），实现手机“扫一扫”、三维形状看得到，帮助学生突破空间想象和思维局限;每一个项目任务和拓展任务都录制操作视频，供学生训练时参考。同时，配套开发习题集，每一个教学任务都设计了难度适中的练习题，由浅入深、循序渐进，力求让学生扎实掌握制图的基本技能及绘图、读图的基本方法。

4）评价设计。传统机械制图课程教学评价评主要由平时作业和期末考试两部分构成，作业和考试都是考查学生知识掌握和具备的基本技能，没有绘制或较少绘制和识读完整图纸，很难评价学生全局思维、精益求精的精神等。本次改革利用“智课堂”学习平台对在线学习的统计分析功能，评价学生自主学习能力;对学生完整图纸绘制和识读开展多元评价，分析学生综合能力;开展期末考试，评价学生知识掌握情况。评价构成如图3所示。

个性化分组学情分析发现，两个实验班级的92名学生中，11名对口升学的学生在中职阶段已经学习机械制图，基础较好;43名学生空间想象能力欠佳，12名学生缺乏三维空间概念;37名学生不具备基本的工程实践意识，10名学生严谨态度欠佳。按照异质分组原则设定四人为一学习小组，每两个组任命一个对口升学学生为大组长，在小组协同学习的前提下实施分层教学。

教学实施

1）课前。教师通过学习平台发布项目任务、拓展任务和训练任务，推送微课视频为主的多样化、个性化学习资源，供学生个人或团队协作完成。微课视频不是将教学课件简单地录制上传到网络，而是对教学内容进行重构，时长通常为10～20分钟，便于学生随时随地碎片化学习。同时，向学生推送项目任务操作的示范视频等资源，为学生开展自主训练提供指导。如图4所示，学生接受任务、明确学习目标后，开展微课学习和在线测验，进行个人或小组自主训练;学生在自主学习和训练过程中随时可以与教师和同伴进行交流;大数据分析系统实时收集学生在线学习行为数据，分析形成个性化、可视化报告，为教师教学决策提供依据，供学生完善学习方案、改进学习行为。

2）课中。课中在智慧教室开展，充分发挥其资源推送、录播与回放、虚实结合互动等功能，教师主导、学生主体，开展基于数据的高效的合作探究。如图5所示，教学活动分为三个阶段。第一阶段，教师根据学生课前在线学习的大数据分析报告，针对学生学习难点开展疑难解答，为学生破解重点、化解难点;遴选学生课前自主实践的作品开展案例研讨，分析作品的优势和存在的问题;在此基础上进一步分析项目任务，针对瓶颈问题开展探讨，达成共识。第二阶段，学生结合自身基础、在线学习成效，小组开展协作学习、合作训练，完成项目任务，“跑得快”的学生则可以进行拓展训练。第三阶段，教师组织开展归纳分析，帮助学生总结经验教训，系统构建知识体系。

3）课后。根据课前自主学习和课中互动学习效果，指导学生开展拓展训练和课后训练，不断拓宽知识面，提高技能水平。以项目一为例，部分学生学习效果好，向他们推送资源，为其“加餐”训练任务;部分学生学习进展慢一点儿，组织他们自主完成课后训练任务;还有一部分学生学习效果欠佳，要求他们提高项目任务和拓展训练的作品质量，固化学习效果。

5 基于智慧教育生态的SPOC教学反思

教学实验后，为了验证SPOC教学模式的有效性，开展问卷调查、开放式访谈、成绩测试等调查活动。结果表明，认为SPOC教学能增强自己学习动力的占89.1%，能帮助自己自主学习的占92.3%，有利于自己分配学习时间的占84.7%，能增强与教师沟通的占91.3%，加强了自己与同学交流的占88%，提升了自身综合能力的占90.2%。在此基础上，从学生学习效果、教学改革经验、后续改进方向等三个方面开展反思。

学生学习效果从纵向和横向开展学生学习效果分析，纵向与前两届学生比较期末考试成绩，横向与平行的非实验班比较制图作品质量。结果表明，实验班学生在制图与识图能力、综合素质、学习主动性等方面都优势明显。

1）制图与识图能力突出。在项目任务训练、在线学习、互动交流等活动中促进学习的有效发生，学生通过思考、重构，最终内化为专业知识和实践能力。纵向比较发现，期末考试试卷难度相当，实验班平均分高出上届班级9分。横向比较发现，统一试卷期末考试，实验班高出平行班级6.7分;组织制图竞赛，实验班占获奖数的90%。

2）综合素质评价得分较高。SPOC教学促进了学生深度学习，通过项目训练、互动交流等，学生能够认识到机械制图课程学习不仅仅是培养技能，還能提升思维能力、空间想象力、精益求精的意识，以及创新意识和思维，学习借鉴好的思路，营造良好的学习氛围。

3）学习主观能动性明显增强。SPOC教学将学习由课堂延伸到课外，实现线上和线下混合学习，学生通过互动交流获得正面反馈，促进自我调整、深度学习和思考反馈，养成良好学习习惯，解决了机械制图课时少、内容多、学习难等问题。大数据分析反映，学生的自主学习状态和效果明显增强。

教学改革经验

1）以学生发展为本的教学理念。本课程为解决传统教学“讲授+训练”的结构问题，突出“用户思维”，从学习特点和需求出发，以培养学生未来发展能力为目标，设计知识够用和适度、实践训练为主的内容体系，以学生自主学得会、教师支持学得好为原则，设计学习活动和配置学习资源，以及突出过程学习成果为主的评价策略，能够有效发挥学生学习主体作用，提升学习效率，提高教学质量。

2）以未来岗位能力需求确定目标。本课程是在分析未來制造从业人员的专业技能、学习能力、创新能力等方面要求的基础上设计教学目标，实现三个方面的突破：一是采取全程完整图纸绘制与识读训练，培养学生全局思维、专注精神;二是任务训练提供操作步骤和演示视频，拓展训练提供参考步骤，既让学生画得出，又留有提升空间，培养学生自主学习能力和创新能力;三是提供三维模型、AR模型等特色资源，培养学生空间想象能力和结构思维能力。

3）以项目和任务承载学习内容。在对龙头企业开展深度调研的基础上，以企业实际任务为载体，以任务实施所需知识为依据，遵循国家专业教学标准，采用最新颁布的《技术制图》《机械制图》及国家相关制图标准，纳入产业发展的新技术、新工艺、新规范。

4）开发丰富多样的学习资源。课程开发了AR模型、演示视频、二维动画、三维动画等在线学习资源，支持学生学习改革，支持项目学习、案例学习、模块化学习等活动的开展。

后续改进方向为突出SPOC教学的价值，促进教育教学改革、提升课程质量和教学成效、实现资源共享，今后应在学习资源、教学方式方法、优化平台功能等方面继续努力。

1）丰富学习资源，满足学生的个性需求。学习资源反刍比表明，学习资源科学性、实效性和趣味性对学生自主学习有较大影响。发挥人工智能技术作用，基于学生个性化需求，差异性地推荐学习资源，能够有效提高学生学习体验，激发学习兴趣，增强学习动力。

2）优化平台功能，增强学生学习体验。学习平台的感知包括有用性和易用性，对学生的有效学习都具有明显的积极影响，相比而言，感知易用性的影响相对显著。因此，后续在平台优化中更加重视其功能的实用性、有效性和易用性，增强学生的学习体验。

3）创新方式方法，提升学生学习质量。智慧教育生态为学生学习提供了更便利的条件，尤其是自主学习。但是，并不是完全不需要“教”，没有“教”的学习成为自我导向学习，对学习者的学习能力要求极高，往往容易缺乏目标感和方向感。因此，教的环节不仅不能省，还要充分发挥智慧教育的优势，不断创新方式方法，增强学生与教师的交互、学生与学生的交互、学生与资源的交互，通过教的行为促进学的行为，提升学生学习质量。

6 结论

SPOC教学是在智慧教育生态支持下，突破时空限制，统筹考虑课前、课中、课后的学习活动;突破传统教学思维限制，设计丰富多样的教学资源，创设线上与线下相结合的学习环境，让学习者以自主学习、自主探究为起点，根据个人需求开展拓展性、深层次和研究性学习，不断提升学习质量。本文设计的SPOC教学模式，经实践表明，符合高职学生需求，利于其有效学习和能力提升，能够为同类教学研究和实践提供参考。需要指出的是，本研究仍存在较大局限性，教学实验样本有限，有待深入研究和实践改进。

参考文献

[1]Rudd J， Sullivan P， King M， et al. Education for a Smarter Planet： The Future of Learning[EB/OL].[2012-09-09].http：//www.red-books.ibm.com/redpapers/pdfs/redp4564.pdf.

[2]祝智庭，贺斌.智慧教育教育信息化的新境界[J].电化教育研究，2012（5）：5-13.

[3]柯清超.大数据与智慧教育[J].中国教育信息化，2013（12）：8-11.

[4]唐烨伟，庞敬文，钟绍春，等.信息技术环境下智慧课堂构建方法及案例研究[J].中国电化教育，2014（11）：23-29，34.

[5]康伟，赵鹏飞，龚新.智慧教育背景下混合式教学模式的研究[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2018（12）：1-4.

[6]白凤翔，郭晓英，林芸，等.SPOC教学模式在高校课程教学中的应用[J].云南大学学报（自然科学版），2014（S2）：146-149.

[7]贺斌，曹阳.SPOC：基于MOOC的教学流程创新[J].中国电化教育，2015（3）：22-29.

[8]张强，张海峰，唐岩，等.电路原理基于SPOC翻转课堂教学模式的反馈及思考[J].实验技术与管理，2015（9）：179-182，186.

[9]田真平，张小萍.基于SPOC的中职混合式教学生态系统设计与实践[J].中国职业技术教育，2019（5）：88-92.

[10]谢印成，马建富，戴荣俊.基于SPOC面向个性化学习的课程实训模式研究[J].中国职业技术教育，2019（2）：93-96.

[11]吴春雷，王雷全，张俊三，等.SPOC混合教学模式在综合实践课程中的应用[J].实验室研究与探索，2019（1）：153-157.

[12]余胜泉，马宁.论教学结构：答邱崇光先生[J].电化教育研究，2003（6）：3-8.

[13]程美.论职业教育教学观念变革与教学改革[J].科教文汇，2016（3）：64-65.