基于SPOC模式的“测控网络”课程教学改革设计初探

方江雄，刘花香，刘 军，付有瑶，李红星

(1.东华理工大学 地球物理与测控技术学院，江西 南昌 330013; 2.东华理工大学 机械与电子工程学院，江西 南昌 330013)

近年来，随着信息技术和教学模式的深度融合，“互联网+教育”模式应运而生。MOOC(Massive Open Online Course,大规模开放在线课程)教学模式，由于具有规模大、免费开放和在线共享等特点，已广泛应用于各高校的网络教学模式中[1]。在当前疫情防控“停课不停学”的特殊时期，MOOC网络教学平台发挥着重要的作用。然而，MOOC教学模式存在完成率低、互动性差、针对性弱等缺点，从而影响课程的教学效果[2，3]。基于混合式教学模式，通过融合线下面对面教学模式与线上网络教学模式[4，5]，条件性地选择线上和线下两种模式的优势，能有效地提高教学效果。SPOC(Small Private Online Course，小规模限制性在线课程)混合学习模式，通过对线上个性化的学习任务、线下课堂指导和课前预习与课后复习进行设计，实施课前、课中、课后三个阶段的教学工作，能较好地提升教学质量[6-8]。

“测控网络”课程作为测控技术与仪器专业的必修课，具有很强的理论性和实践性，为了能让学生更好地学习该课程，笔者提出基于SPOC模式的“测控网络”课程教学改革模式。通过利用SPOC平台采用线上和线下两种教学模式，对传统的教学模式进行改革，可以锻炼学生测控网络技术实践能力和创新思想。

1 SPOC教学模式与“测控网络”课程教学现状

SPOC由美国加州大学伯克利分校Armando Fox教授于2013年提出，其含义是小众私密在线课程，通过提高准入条件来限制学生人数，以达到为在校学生提供更优质的教学服务。其中，Small是指限制学生人数一般在数十人到数百人之间，有助于提高学生参与度与互动性、教师与学生互动度；Private相对于MOOC中的Open，是指所开发的课程对不满足条件的学生仅开放部分课程，而对满足准入条件的学员完全开放课程。SPOC的基本思路是，在课前，授课教师制作本课程的相关课件，将该教学资源上传至SPOC平台作为学生的课前作业，学生通过网络平台进行线下学习；在课中，授课教师与学生进行交流、讲解课程的重点内容、解答学生提出的疑惑、了解学生对课程知识点的掌握程度；在课后，授课教师通过了解学生的学习情况，调整教学内容的时间分布和教学进度，最终进行考核评价[9]，教学流程如图1所示。

“测控网络”课程是测控技术与仪器专业的一门专业基础课程，注重理论知识与实践能力融会贯通，集理论性、工程性、实践性于一体的综合性课程。本课程要求学生掌握网络通信技术和测控技术，培养学生解决实际网络设计与网络通信问题的能力。“测控网络”课程主要有以下的特点：

第一，教学课时少，教学内容多。以东华理工大学为例，在2018版“测控网络”教学大纲中，本课程只有32学时，课程内容包括计算机网络基础、局域网技术、数据通信技术、测控系统中常用通信方法、现场总线技术和工业以太网技术、网络化测控系统开发与实现等7个模块内容。很明显，教师很难在32个课时内完成7个模块的教学内容。

第二，实践性强，内容多，而且学生层次差异大。本课程实践性非常强且内容多，其内容包括软件编程、通信协议和硬件设计三大模块，涉及嵌入式系统、数字信号处理、传感器技术、计算机程序设计等。此外，学生对软件和硬件的掌握程度又存在一定的差异。

图1 基于SPOC的课堂教学流程

2 “测控网络”课程的SPOC教学模式设计

近年来，随着教育部以及各级学会举办的电子类和物联网类大赛的盛行，“测控网络”课程已成为各高校仪器类专业的基础课程。通过结合SPOC基本理论和“测控网络”课程的特点，从“测控网络”课程个性化教学内容、SPOC模式的教学方式和多元化教学评价方法三个方面进行了设计，教学模式改革框架如图2所示。

图2 基于SPOC模式的“测控网络”课程教学模式

2.1 “测控网络”课程个性化教学内容设计

“测控网络”是一门综合性和实践性非常强的课程，以计算机网络、通信协议和测控技术为基础知识，融合电子技术、嵌入式系统、计算机编程等多学科技术。然而，近年来随着互联网技术迅速发展，各软件系统和硬件设备(包括元器件、开发板)不断更新，而且学生的基础差异大，因此教学单位或授课教师需要依据不同层次的学生设计个性化的教学内容。以东华理工大学为例，结合测控技术与仪器专业学生的情况和教学大纲的要求，从课程教学计划的制定、课程知识内容资料设计和个性化教学活动交互方式三个层面进行了“测控网络”课程个性化教学内容设计，如图3所示。

2.1.1 “测控网络”课程教学计划的制定

“测控网络”课程教学大纲是课程教学的总体要求，是专业任课教师组经过多次讨论而制定的，经学校审核后执行。教学大纲只列出了课程的基本纲要，包括课程教学目标、教学要求、课程知识点和考核方式等。通过SPOC平台掌握学生的层次差异，可以根据教学大纲制定个性化的课程教学计划。由于电子类课程和编程类课程是“测控网络”课程的基础，如单片机技术、C/C++程序设计，因此教学计划应设计不同学生层次的电子设计和程序设计方面的内容。

图3 “测控网络”课程个性化教学内容设计

2.1.2 “测控网络”课程知识内容资料设计

“测控网络”课程内容包括软件编程、通信协议和硬件设计三方面知识，主要涉及电路技术、计算机测控技术、信号处理、编程技术等。其课程的特点是理论和实践并重，其中理论知识以记忆为主而实践知识以知识结构梳理为主。由于“测控网络”课程具有内容多、知识点杂、课时紧等特点，在传统的教学模式下根本无法完成教学计划。对于实践教学内容，学生很难在课堂有限的时间里完全掌握所学内容。教师通过制作视频资料(网络优质教学视频、微课或自己制作的视频)上传到SPOC平台，让学生在课后能够自主地学习。同时，结合近年来各类电子和物联网大赛试题，教师要紧扣教学大纲设计符合学生兴趣的内容，并根据学生在实践过程中存在的问题，有针对性地答疑解惑，从而提升学生的学习能力。

2.1.3 个性化教学活动交互方式设计

个性化教学设计的目的是有效促进学生调控学习的积极性并对知识进行加工整理，以便帮助学生高效建立学习知识库。个性化教学活动交互方式是指学生和教师之间采用线上和线下两种交互式交流的方式。其中，线上交互方式包括在SPOC平台中的在线实时交互(腾讯会议、视频、钉钉教学等)和非在线交互(讨论版、QQ群等)；线下交互方式是指在课堂上师生面对面深度交互授课方式。同时，根据学生在学习中提出的问题提供针对性和个性化的指导，引导教师与学生和学生与学生之间的交流。

2.2 SPOC模式的教学活动过程设计

教学活动过程是教学者为达到特定的教学目标或教学效果而进行的学习总和[10]。从教师和学生两个角度设计具体教学单元，完成相应的教学任务。其中，教学活动过程包括课前准备阶段、课中教学阶段和课后内化阶段三个过程，如图4所示。

2.2.1 课前准备阶段

课前准备阶段包括两个方面的内容，以“教师”为中心的课前资料准备和以“学生”为主体的课前预习阶段。在课前准备阶段，教师是课程内容及教学进度的设计者，教师需要依据“测控网络”教学大纲要求，设计各教学单元的教学目标，制作各知识点的视频，针对不同层次的学生设计辅助开发例程，包括设计思路与原理、设计电路和编程实现等。其中，准备的资料包括知识结构导图、教学视频、微课的制作、学生的跟踪练习、资源的发布和任务的布置等。以学生为主的课前预习阶段是知识吸收阶段，预习的内容包括基于 SPOC 平台的预习课程内容、教师提供的视频、随堂测验和在线讨论等。

图4 基于SPOC“测控网络”课程教学模式

图5 SPOC教学模式的多元化评价方法

2.2.2 课中教学阶段

在课中教学阶段，教师是知识解惑者，主要教学内容包括讲解重点内容、解答学生的疑惑、控制教学过程，完成知识技能内化。在课中教学阶段，学生是知识的掌舵者，在老师的指导下进行学习，包括课堂知识的巩固练习、提问解答、小组讨论、个性化问题的探讨和学生之间的交流等。通过学生与教师的交流以及课堂的教学实践操作，使知识得到内化，提高学习的质量。

2.2.3 课后内化阶段

在课后内化阶段，学生要完成 SPOC 平台上教师设计的习题作业和测验，之后教师针对正确率低的问题进行辅导直至巩固。通过组建小组讨论的方式，使知识得到升华。

2.3 SPOC教学模式的多元化评价方法

“测控网络”课程教学模式评价的方法采用多元化体系[11]，即采用形成性评价和总结性评价两种方式相结合。其中，形成性评价是对学生学习本课程整个学习过程的评价方法，又称过程性评价，包括对学生的课前预习、学生的作业、课堂表现、课后复习四个方面的评估，占50%。总结性评价为传统评价方式，包括期末考试和实验作品两个方面，占50%。因此，多元化教学评价方法包括教师评价、学生互评、SPOC 平台自评和期末测试四个部分构成，如图5所示。

3 结语

基于SPOC模式的“测控网络”教学改革设计，可以解决“测控网络”课程教学内容多、课时少、实践性强、学生差异大等问题。利用SPOC平台进行理论教学和实践教学，并根据学生的层次设计个性化的教学内容，不但可以充分发挥学生的积极性，还可以推广到本校其他实践类课程。但是，基于SPOC的教学改革模型仍存在许多问题，比如评价方法的合理性等。因此，如何设计引领式SPOC教学模式，进一步提高学习效果仍是未来研究的方向。