SPOC环境下混合教学模式研究——以“工业机器人编程与操作”课程为例

沈 玲，刘甘霖

(1.湖北工业职业技术学院 发展规划处；2.湖北工业职业技术学院 智能工程学院，湖北 十堰 442000)

一、在工业机器人技术专业中进行教学模式研究的重要性

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》指出：“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。与此同时，《国家“十二五”规划扶贫开发纲要》指出：应“启动集中连片特殊困难地区扶贫开发攻坚工程，加快贫困地区脱贫致富步伐。”十堰市坐落于湖北省的西北部，是一所因车而建、因车而兴的城市，具有年产25万辆车的产能，对智能化、自动化、精准化程度要求很高，工业机器人技术在此的应用十分广泛。因此，根据国家发展战略，本着服务区域发展，助推产业升级的目标，加快工业机器人技术专业建设，提高专业教学质量势在必行。

通过对兄弟院校调研，目前大多数院校的教学方式仍然比较陈旧，就工业机器人技术专业学生的学习现状来看，还存在以下问题：

1.工业机器人本体及相关成套硬件设备价格昂贵，一些用于特殊场合的工业机器人工作站，比如柔性生产线、喷涂工作站则价格更高。因此，综合资金投入、场地及使用安全性等系列因素，大部分学校在工业机器人应用实践环节上的设备配置还不足。

2.信息化水平相对较低，工业机器人技术类课程的教学模式主要以线下课堂讲授的传统教学模式，微课、可视化课程、翻转课堂的应用度较低。

3.工业机器人技术专业对学生的实践动手能力要求高，但因课时有限，对于课本内容的每一个知识点，教师无法详尽在课堂进行讲解和练习，使得基础较弱的学生无法一次性掌握课程要点，加之设备有限，动手能力无法得到充足训练。

因此，在新时代发展要求下，亟须结合信息化手段让工业机器人技术专业课程更具时代性、引领性，满足需求性，积极探索出一种既适合学生发展又满足企业需求，且具有长久发展潜力的信息化教学模式。

二、基于Spoc的混合式教学

SPOC主要是针对MOOC提出的，MOOC( Massive Open Online Course)即慕课(大规模的公开线上课程)，这一术语是2008年由加拿大两位学者戴夫·科米尔及布赖恩·亚历山大提出的。随着MOOC的应用，线上课程数量越来越多，学生规模也越来越大，从而引起交流互动困难、学分学时难以认定，学生管理不便等问题，于是，美国加州大学的伯克利分校Armando Fox教授于2013年提出了新的混合式学习模式SPOC(Small Private Online Course)，即私播客(“小规模限制性在线课程)”。其规模小、成本低、授课时空广，学习节奏相对灵活，互动交互性好。因此，针对工业机器人技术专业的目前存在的问题，在工业机器人技术专业的核心课程中引入spoc混合式教学，更有利于进行学生管理、根据学生学习基础有针对性的进行课程设计和教学实施，从而不断提高教学质量及学习效果。

三、spoc混合式教学实施

(一)学情调研

我们在2017级工业机器人技术专业中抽取44名学生进行了调研，发出问卷44份，回收问卷44份。主要问题涉及学生基本信息，对专业核心课程的认识、课程实施中存在的问题及意见建议等共计10个问题。选取其中最有代表性的3个问题，分别为：“你认为工业机器人人技术专业核心课程有哪些？工业机器人技术专业核心课程存在哪些不足？你认为如何改进提高教学效果?”

通过调研，70%以上的学生认为工业机器人编程与操作、工业机器人自动线安装与调试、工业机器人离线仿真、工业控制网络系统运行与调试课程非常重要；69%以上的同学认为目前工业机器人技术专业课程实训条件有待完善、实践动手训练还不够；针对这些问题，50%以上的同学认为应增加模拟操作训练时间、采用线上，线下相结合的方式，提升信息化授课程度。

针对该调研结果，我们在工业机器人技术专业中选取一个教学班，对其所学习的一门专业核心课程“工业机器人编程与操作”进行教学试点，采用spoc混合式教学模式进行教学。

(二)spoc混合式教学设计

1.总体设计

spoc混合式教学设计，即围绕课程教学目标，将线上教学与线下教学融合起来，取长补短、相互协调。其中，线上教学主要通过信息化手段，利用网络，使学生通过观看视频、微课、网上练习等对知识点有一个整体的了解，重点为知识学习及训练；线下课堂主要进行知识的传授和疑难的解答，重点为操作技巧及学习方法的讲授。该教学模式的总体设计如表1所示：

表1 工业机器人编程与操作课程基于spoc混合教学模式总体设计

其中，对于spoc线上教学，在教学内容的设计和制作上，可根据工业机器人编程与操作的教学知识点进行规划和设计，在借鉴网络优秀课程视频及其他教学素材的基础上，配合课程的指定教材，设计制作不超过15分钟的工业机器人编程原理及操作步骤的教学视频，同时保证教学内容高度集中、图文并茂、简明扼要；操作示范动作清晰准确、完整，教学重点、难点明确，互动性强[1]。

2.教学过程设计

将基于SPOC环境的混合式教学应用于工业机器人编程与操作课程中，就是将原有的线上网络教学和线下课堂教学相结合，其整个教学过程设计为：线上课前预习、线下课堂教学与答疑、课后互动分析、课余训练提高、学习评价等五个部分。

(1)课前预习。课前预习主要通过线上完成学习，借助的平台有：学习通、QQ、腾讯课堂等网络媒介；教师根据每次课程要达到的课程目标，来设置课程导入内容，包括学习目标、教学重点、难点、学习任务书、PPT、知识点教学视频、操作视频、课前训练、讨论互动等环节，并将相关内容提前上传到共享平台。

学生通过在线上学习课程任务书，了解本次课程的教学目标，重点难点，通过观看教学PPT及操作视频，进行知识点学习，通过课前训练、模拟操作等，检查自身学习掌握知识的情况，并通过网络与老师及时交流互动，从而解决疑难问题、加深知识理解。

(2)线下课堂。线下课堂教学主要对教学中的知识点和重难点进行强化讲解，对机器人操作步骤进行详细演示 ，有针对性地对该学生群体在预习时出现的典型问题进行分析和解答；同时设计课堂训练，如知识点练习、分组操作练习，通过理论与实践训练，来检验学生知识的掌握情况。

(3)课后互动。该环节实际上贯彻于授课的整个过程中，学生在课前预习、课中学习、课后复习时遇到的问题，都可通过网络与老师进行实时沟通交流、答疑解惑；教师在几个环节的授课中，对存在问题进行梳理，亦可与学生在课堂之余进行及时反馈与指导，从而构建起一种人人、时时、处处的学习环境，以达到更好的学习效果。

(4)课余训练。课余训练是老师根据学生学习情况，有针对性地在网络平台布置对知识点归纳及强化的巩固性练习，包括重点难点及操作能力。其中，线下操作，主要通过机器人模拟仿真软件来实现，学生通过录屏的方式完成操作任务，并将课业通过学习通、QQ、钉钉等网络平台进行提交，老师对课业完成情况进行评价，同时，根据学生掌握情况调整、完善下一次授课内容。

(5)学习评价。学习评价主要包括两部分内容：过程性评价和水平性评价。其中过程性评价及水平性评价各占50%，过程性考核的内容包括Spoc线上自学评价(15%)、线下课堂评价(15%)、课业评价(15%)、综合素养评价(5%)等，评价的方式包括自我评价(15%)、小组评价(25%)、教师评价(60%)等。水平性考核，通过期终水平性测试完成，主要考核学生知识点掌握情况及实践动手操作能力。最终的成绩组成如表2：

表2 spoc混合式教学学习评价

四、spoc混合式教学效果

经过对工业机器人技术专业中的工业机器人编程与操作课程，实施一个学期的spoc混合式教学，我们对2017级工业机器人的学生再次进行抽样调查，发布问卷46份，回收45份，内容涉及态度调研、参与调研、情感调研、满意度调研、意见建议等共计25个问题，通过调研发现，经过spoc混合式教学模式的实施，95.83%的同学认为其教学效果明显高于传统课堂教学，同时100%的同学认为该教学模式，有利于提高自身学习能力。此外调研中还收集了对spoc混合式教学模式的建议，如知识点联系实际案例、增加创新设计、加强学生技能培训等内容，为下一轮课程及其他课程的spoc混合式教学模式实施提供了很好的参考和借鉴。

此外，通过将该班级的考核成绩与平行班中未实施spoc混合式教学的班级进行对照，发现其综合成绩评定结果明显优于未实施班级，如图1所示：实验班不及格人数为3人(对照班为5人)，成绩曲线符合正态分布，其中70-89分人数分布较多(对照班60-79分人数分布较多)，90分以上人数5人(对照班为0人)。说明基于spoc环境下教学模式的学习较为有效。

图1a实验班

图1b对照班

五、结语

本文以工业机器人编程与加工课程为例，对在工业机器人技术专业中引入spoc环境下的混合式教学模式进行研究。通过对学生学习前调研、spoc混合式教学设计、spoc混合式教学实施及实施效果、反馈建议等内容进行介绍，为提升工业机器人技术专业信息化教学水平及教学质量提供了依据，也为spoc混合式教学在其他专业中的应用提供了参考。