计算机理论课“MOOC+ 雨课堂”混合式教学模式探索——以网络安全技术为例

安晓瑞

（陇南师范高等专科学校数信学院，甘肃 成县，742500）

在“互联网+”背景下，信息技术与教育教学的深度融合，传统教育模式、学习方式与学生学习需要之间的矛盾日益加剧，学生的学习特点呈现出知识信息资源丰富化、知识获取方式多样化、学习需要个性化、学习时间碎片化、学习空间拓展化等特点[1]。课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量，树立课程建设新理念，推进课程改革创新，实施科学课程评价，严格课程管理[2]。

计算机理论课一般为必修课，计算机理论课具有理论性强、内容丰富、专业名称和概念抽象、层次与逻辑关系复杂等特点，本次研究主要针对程序设计语言、算法与数据结构、操作系统、计算机网络以及网络安全等理论性课程，以当前计算机理论课教学现状分析为切入点，在查阅文献和教学实践的基础上，对比MOOC 和雨课堂各自优势与不足，探索构建课前、课中、课后的MOOC 和雨课堂混合式教学，并对这一教学模式的设计、具体实施方法和实施效果进行可行性和实践性研究。通过学堂在线平台贾铁军的网络安全技术课程进行线上线下混合式教学的实践，为同类计算机理论课的教学改革和教学质量提升提供参考依据。

一、计算机理论课教学现状分析

经查阅研究文献及笔者多年教学的观察和访谈，归纳计算机理论课教学存在的主要问题有：（1）课程主要以讲授为主，教师讲学生听，教与学的方式不够灵活，忽视了学生的差异性及个性化需求，使学生失去学习的兴趣和积极性。（2）计算机理论课的教学内容比较抽象，教师的教紧紧围绕教学大纲和教材，主要采用PPT，以图片、动画等方式，重在介绍理论内容，缺乏相关的实践应用，缺乏能力和意识的培养。（3）课程考核方式主要依靠期末考试，学生学习过程情况教师无法跟踪。（4）课堂教学沉闷，讲解和传授占据大量时间，课堂师生互动和讨论时间少。（5）教学设施多为计算机+投影，课程配套的实验室不足，不能满足课程的教学和学生的需求。

二、MOOC 和雨课堂

（一）两者的对比

国内主要的MOOC 平台有：学堂在线、中国大学MOOCs、智慧树、超星MOOCs 等，这些MOOC平台具有资源多元化、课程受众面广、课程参与自主性强等方面的优势，建立丰富且多元化的课程学习资源，形成可供自学参考的数字化资源库，主要有展示课程信息、分章节观看视频及课件、在线进行测试和练习、向教师提问及讨论的论坛区、数据采集和分析等功能[3]。雨课堂是清华大学推出的基于微信和PPT 的智慧教学工具，具有组建教学班级、建立授课课程资源、课件发布、推送教学资源、随机点名、随堂测试、弹幕式课堂讨论、评价反馈、数据采集和分析等功能，可量化显示学生的学习情况[4]。

通过对比，两者都可以展示课程概述、授课目标、课程大纲、参考资料、教学团队、教学视频、教学课件、测验及作业、讨论区、数据采集和分析等优势[5]。不同点主要有：（1）教学对象：MOOC 课程的学习者面向全世界；雨课堂的学习者适合组班，便于教师组织授课班级学生。（2）教学资源：MOOC提供的课件仅供阅读。雨课堂提供的课件不仅可阅读，还可对幻灯片中的某页内容标记“不懂”。MOOC 可提供强大的视频播放支持，无论视频的长短，均可支持在线播放；雨课堂适合短小精悍的微视频。（3）教学内容：MOOC 平台展示的课程内容以结构化逻辑体系为主，同时可以提供拓展教学资源的展示。雨课堂中学生学习内容来源于教师上传的课件内容，对于拓展资源组织和发布存在局限性。教师可以利用MOOC 资源，将讲授知识相关的教学资料和MOOC 资源链接借助雨课堂的PPT 进行展示，以方便学生学习。（4）教学过程：学生通过MOOC 平台学习，教师无法及时监控和管理学生的学习行为和学习进度。学生通过雨课堂学习，便于教师的监督、记录学生学习的过程。（5）教学互动：MOOC 平台提供课程答疑讨论，发布疑问人员多，解答人员少，教师无法及时识别和解答学生疑问。雨课堂利用微信平台，便于师生的实时互动，较好地解决了教师在授课过程中对学生学习情况的及时呼应和调整。（6）评分标准：MOOC平台对学习者学习的考核包括平时学习考核和考试两部分。雨课堂可根据学生的预习情况、预习时间、习题测试、课堂互动、交流反馈及签到等学习行为的过程性数据进行综合分析。

（二）两者融合的混合式教学

MOOC 平台中视频是学习内容资源呈现的最主要的方式，还可提供音频、PPT、动画、图片、WORD 文档等资源。教师可把MOOC 平台当作课程的资源池，运用雨课堂组织教学内容、教学过程和监控学生学习过程。建立课程信息和组建教学班级。课前教师把MOOC 视频链接、微视频嵌入到教学内容的PPT，教学资源、测试题、教学任务等运用雨课堂推送到微信端，学生可进行课前预习。教师可掌握学生课前预习情况，反馈的问题。课中侧重于讲解重难点和学生不懂的问题，进行实时答题、弹幕讨论、随堂测验、提问及签到等，同时可掌握学生理解情况。课后推送练习题、师生沟通。雨课堂记录学生学习过程数据便于分析学生和教学情况。

MOOC 与雨课堂结合的混合教学模式，其将线上线下教学与传统的课堂教学相结合，突显以学生为中心和教师主导地位，充分发挥学生作为学习主体的积极性、主动性、创造性，并借助在线教育资源与信息技术促进课程教学，以达到更加有效的学习效果[6]。MOOC 与雨课堂结合的混合教学模式有助于让学习能力较强的学生开展自主学习的同时学到更多的内容，有助于帮助基础较弱的学生通过反复学习弥补不足以及改善和获取更好的教学效果。

三、基于MOOC 和雨课堂混合式教学模式的构建

（一）教学内容

结合MOOC 的特点和课程教学目标，结合本校教学条件、教学实情和学生情况，合理与优质凝练课程内容。MOOC 的课程框架和知识体系建立完整，教师需要结合最新的教材内容、新学科技术、前沿研究等重组教学内容。教师按照自己组织的教学内容体系进行科学的梳理和合理的分解，先组建章吗，再将每章分解成短小精炼的具体知识点。分解后的知识点可以组合成一个完整课程知识网络，不会影响教学内容的系统性和体系特征。然后完成课程的PPT 制作和取舍MOOC 视频资源以及补充课程视频，建立适合本校学生的课程体系。这样有助于学生利用课余时间，在短时间内、灵活的、有针对性地进行自主学习。新知识的补充有助于学生了解和掌握最新的研究，促进学生对未来岗位需求的技能衔接。

基于以上要求，网络安全技术课程可从12 章内容选取11 章，分为三大块，增加和删除部分章节内容，每个章节下分若干子标题。网络安全基础（网络安全概述、网络安全技术基础、网络安全体系及管理）、网络安全攻防（黑客攻防及检测防御、密码及加密技术、身份认证和访问控制、计算机病毒防范、防火墙技术）、网络安全应用（操作系统及WEB 安全、数据库及数据安全、网络安全新技术和解决方案）。网络安全概述分为四小节（信息安全、网络安全、网络空间安全、网络安全技术），网络安全体系及管理分为四小节（网络协议安全概述、TCP/IP 模型的安全性、IPv6 的安全性概述、VPN 技术）。

（二）实践内容

通过对MOOC 平台课程分析，实践内容设置实验项目少，建设相对薄弱。可根据网络安全技术课程的内容、学生未来岗位的能力需求，设计完整合理科学的实验题目，分为验证性实验、综合性实验和拓展性实验。比如防火墙技术一章，验证性实验为Windows 2008 R2 系统防火墙和天网防火墙应用；综合性实验为服务器安全狗和网站安全狗应用；拓展性实验演示学校出口防火墙和WEB 防火墙的应用，替换原教材中实验。实验遵循从简单到复杂的过程，加深对理论知识的理解和增强学生实践动手能力，激发学生的学习兴趣。

（三）作业及测验

按照重难点内容及学生不懂的问题设置课程课后作业，同时每章需要提交一份完整思维导图。课后作业既要让学生重视课程学习的各环节，还要能帮助学生深刻理解和掌握课程的核心内容。测试题覆盖章节的全部知识点，以单选和填空题型为主，判断、多选题型为辅。思维导图帮助学生建立本章节的知识点的层次与逻辑关系，便于学生回顾和复习。

（四）教学方法

在传统授课的基础上，结合新的教学方法和手段，引入情景化教学和思维导图实施教学。

1.情景化教学

按照课程的知识体系和单元模块，并将课程的重难点内容问题化与应用场景或工作问题相结合，循序渐进地组织和规划案例。以真实工作案例为依托，描述工作中发生的场景，编写问题背景描述、工作需求、解决目的及原理、解决方法及过程。帮助学生理解理论知识、掌握相关技术、懂得实际操作方法，了解实施过程和需要积累的经验，以便在实际工作中恰当地运用相关技术，解决实际工作中遇到的各种问题，培养学生分析与解决问题的能力。根据理论知识选择合适教学工具，有助于学生感受过程和实施效果。比如在网络安全技术授课过程中使用网络嗅探器抓取数据包来展现协议之间的相互协作。

2.思维导图

思维导图是发散性思维的表达，因此也是人类思维的自然功能，这是一种非常有用的图形技术，应用于生活的各个方面，思维导图可提高学生学习能力，思维导图清晰的思维方式会改善人的行为表现[7]。思维导图具有四个基本特征，思维导图可以把各级主题的关系用隶属关系与相关层级用图表示出来，主题作为分支从中央图像向四周放射，分支由一个关键图像或者印在相关线条上的关键词构成，各分支形成一个相互连接的节点结构[8]。由于MOOC 和雨课堂的教学将整个计算机理论课的内容分解成具体知识点，课程概念多、内容丰富，为了帮助学生准确而清晰地把握整体理论框架，不要造成对具体知识点认识的混乱。教师和学生可通过提取具体知识点的关键字，运用思维导图构建自己的认知模型，厘清知识点之间的内在联系，章节之间的逻辑关系，梳理知识脉络，构建完整、系统化的课程知识体系结构，激发学生发散思维和创造思维能力的培养。

（五）课程考核

本研究采用过程性评价和期末考试评价相结合的方式。过程性评价为50%，依据雨课堂数据包括：PPT 预习时长、测验成绩、视频观看次数、互动及签到情况。学生思维导图和作业的完成质量计入过程性评价。期末成绩为50%，主要包括学生的期末测验。雨课堂的课内限时习题、“不懂”按键、“弹幕式”讨论、推送“手机课件”等功能可以自动采集学生在学习过程中产生的所有学习行为，辅助教师改进自己的教学过程、学生改进自己的学习过程，对学生进行合理科学的评价[9]。

（六）教学过程

基于MOOC 和雨课堂构建课前、课中、课后三个阶段的混合教学模式见表1。

表1 混合式教学模式设计

1.课前

新课准备。教师确定新课教学内容、教学目标、重难点、教学资源。选取MOOC 中适合新课的教学资源，包括课件、视频、小节测试题。若没有合适资源，则教师录制短视频、编辑课件及测试题等。抽取具体知识点关键字形成本章节知识体系的思维导图。预习阶段。教师通过雨课堂发布预习任务，包括PPT、微视频、测试习题。学生查阅任务，自主预习新课，阅读PPT 和观看视频，完成测试和问题反馈，学生可自行构建本章节的思维导图。反馈阶段。教师查阅学生预习情况，掌握学生不懂的地方，确定课堂教学的侧重点，并设置随机测试题、讨论题。

2.课中

课堂教学采取传统的面对面教学和雨课堂结合的形式，首先，运用雨课堂完成点名，进入新课导入环节，展示上节课的思维导图，可选取学生思维导图，帮助学生温习和巩固已有知识，解决学生课后反馈和存在的问题。然后过渡到新课情景，学生反思和更深刻理解已有知识，并了解新课要讲授内容背景、应用场景。其次，开始新课内容的讲授，侧重于重难点与学生反馈的问题，在教师的引导下，学生深入学习理论知识，即概念含义及作用、各知识点的层次逻辑关系。教师讲完一个知识点，及时发一到两道习题，查看学生的掌握情况。教师查看幻灯片的“不懂”标注情况，对知识点进行收集分类整理。讲授完成后，依据教学的重难点发布讨论问题，由学生通过“弹幕”进行研讨。同时针对性地对标注“不懂”的内容及问题予以重点讲解及提问。学生听讲，标注“不懂”，参与讨论。最后，在教师的引导下，学生对本节知识点构建思维导图，并将本节课的思维导图融入本章的思维导图中。在这个过程中，学生反思哪些内容不清楚，并向教师提问或反馈。教师查阅学生的思维导图，解释遇到的问题，并总结本节授课内容。依据教学重难点及学生“不懂”内容的频次，设置课后作业。

（3）课后

教师向学生推送作业题，收集学生的作业和思维导图。教师导出雨课堂数据分析学生学习情况，调整教学进度和总结学生学习的困难问题。依托雨课堂及时解决学生遇到的问题。学生完成课程作业和完善本章节思维导图，并提交给教师。学生可以利用课余时间在雨课堂和MOOC 进行自主学习，归纳不懂问题，及时反馈给教师。

四、教学效果分析

笔者以信息安全与管理专业学生为实验对象进行混合式教学实践，2019年和2018年成绩为对照，2017 级的成绩作为基准，见表2。

表2 期末成绩统计对比表

通过表2 对比发现，实验班优秀率、及格率、低分率和平均分高于对照班，进一步表明基于MOOC 和雨课堂混合教学模式对改善课程教学质量和帮助学生更好的学习，教学效果的提升是明显的。

五、总结与反思

结合MOOC 和雨课堂各自优势，构建了适合“课前-课中-课后”混合式。本研究在网络安全技术案例研究中发现：将传统课堂与新的教学模式融合，形成各自优势互补。通过学生的反馈数据和实践改革研究，可以改善学生能力与意识的培养，提高理论性知识的掌握和理解，激发学生的兴趣，督促学生完成教学的任务，提升教学效果。整个教学过程以学生为主体，以教师为主导，结合情景化教学和思维导图，将思维导图的方法贯穿于整个课程教学，帮助学生建立学科知识体系，把每个具体知识点联系起来，把章与章之间的知识关联起来，形成科学系统的课程知识体系。思维导图可很好的解决教学内容繁杂、层次与逻辑关系复杂的问题，解决缺乏思维和能力培养的问题。雨课堂自动采集课内外学生所有的学习行为数据，方便教师跟踪监测、实时评估并量化了解学生的学习效果，促进教学从经验驱动转变为数据驱动[10]。雨课堂不仅有助于提高学生学习参与度，培养学生课程学习兴趣、提高学生学习效率并加强师生互动，也有助于教师深入了解学生的学习行为特征来提高教学质量[11]。MOOC 为课程提供丰富的课程资源和测试习题，方便学生随时随地进行自主学习。依托MOOC 和雨课堂的混合式教学模式，便于师生互动，便于教师运用多种形式调动学生的学习积极性，学生可在MOOC 和雨课堂自主学习和温习。课堂上课堂气氛不再沉闷，师生可实时互动交流，让学生也动起来了。学生的学习不再枯燥、能力和意识培养得到加强。