异步SPOC混合式教学模式应用于“电工学”的研究

侯杏娜 陈寿宏 曾丽珍 王金辉 吴姝芹　

异步SPOC混合式教学模式应用于“电工学”的研究

侯杏娜1陈寿宏2曾丽珍3王金辉1吴姝芹1

（1.桂林电子科技大学建筑与交通工程学院，广西 桂林 541004；2.桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西 桂林 541004；3.桂林电子科技大学研究生院，广西 桂林 541004）

文章分析了传统教学模式中“电工学”课程存在的问题，研究一种基于异步SPOC的混合式教学模式。该教学模式克服了MOOC拖延、学生注意力不集中及无法与现有课程相匹配等问题，有效缓解了传统“电工学”课程中“内容多、课时少”的矛盾，将传统的线下课堂在时间上和空间上得到了延伸，为教学改革提供了一个可行的方法。

混合式教学；SPOC；电工学

引言

《中国教育现代化2035》指出，要利用互联网等现代技术加快推动人才培养模式改革[1]。潘懋元教授提出：“在各国的教育改革中，课程改革一向是改革的主战场[2]。”因此，在人才培养中，课程处于核心地位，是实现教育目标的最基本的保证。“电工学”作为高等学校非电类理工科专业的一门专业基础必修课程，也是“三电”课程中唯一的一门面向非电专业学生的课程[3]。通过该课程的学习，让学生掌握相关的电学知识，培养学生电工理论和电子技术的综合分析和设计能力，同时与学生专业背景相结合，对培养交叉性和综合性人才具有重要意义。

1　传统“电工学”课程教学中存在的问题

1.1 “电工学”课程目标分析

布鲁姆等把教育目标分为三个领域：认知领域、情感领域和动作技能领域[4]。其教育目标实质一种教学目标分类，强调指导教学过程和对结果的评价。根据布鲁姆认知领域教育目标分类理论体系，可将认知领域的目标分为记忆、理解、应用、分析、评价和创造六个层次[5]。如图1所示，按该六个层次，可制定“电工学”课程的不同层次的教学目标。然而，由于该课程具有内容多、学时少，面向专业广等特点，目前的传统教学过程中并没有按这六个层次来进行教学设计。

1.2 “电工学”传统教学中存在的问题

（1）教学模式的立体化不足，知识目标和能力目标多以实现低阶认知为主。

图1 布鲁姆教育目标分类理论在“电工学”课程中的表现图

在课程的实际教学过程中，大多数仍然以课堂上教师的讲授为主，称之为“纯线下教学方式”。这种教学模式的优点是很明显的，教师完全掌控课堂，尤其是有丰富经验的教师，能够确保在规定的时间内以高效的方式，系统地完成知识的传授。同时能让授课教师当面观察到学生的听课状态，可以根据学生的实时反应来确定学生是否掌握以及调整授课内容。然而，这种授课方式的缺点也很明显，该种传统教学方式极易形成教师单向灌输，而另一方面学生被动接受的情况。这种授课方式最多可以达到布鲁姆知识目标和能力目标中的低阶认知，即记忆、理解和分析三个层次，而由于课堂时间的限制，对知识目标和能力目标中的高阶认知的教学设计几乎没有。

（2）课堂互动不足，对学情掌握不准确，无法达到好课程和好老师情感目标。

传统课堂教学中多采用大班教学，虽然在课堂上也有一些师生互动，但由于教师一人面对着数量众多的学生，仍显力度不够，师生互动学生受众面不够大，通常为个别少量的学生有机会参与，学生参与课堂的积极性没有得到充分激活，与情感目标中的好课程仍有一定距离。另外，由于传统的课堂教学人数众多，教师很难与每位学生逐一进行有效沟通，对各个学生课程学习情况的了解仅限于部分学生的课堂表现和课后的作业批改情况，不能够全面掌握每位学生的学习状况，因此，教师不能有针对性地根据学生学习情况和课堂教学难度安排教学进度，不能及时地帮助学生掌握和消化知识，也不能对学生进行科学导学和因材施教，达不到布鲁姆教学理论情感目标的好老师和好课程要求。

（3）考核方式多元化不足，不能调动学生创新积极性，无法达到好学生的情感目标。

在传统的教学中，该课程均采用“平时成绩＋期末成绩”的考核方式。其中，平时成绩包括课堂的出勤情况及课后作业完成情况。而教师给出的平时成绩有时候不能客观评价学生的学习水平，如有的学生平时成绩很好，但期末卷面成绩较差，因为平时作业存在抄袭的情况，课后作业不能真实地反映学生的知识掌握情况。还有些学生虽然出勤率很高，但是到课堂上课的时候可能并没有集中精力听课。而且在最终的考核过程中，期末考试成绩通常占比均较大，过程考核学生之间的差异性较小，此种考核方式导致部分学生把该课程的学习只放在期末考试前一两周，对平时课程学习不重视。因此，传统的教学方式达不到布鲁姆教学理论情感目标的好学生要求。

2 基于异步SPOC的线上教学模式分析

随着互联网等现代技术与人才培养模式改革结合，在线教育已成为教育发展的一种趋势。MOOC（Massive Open Online Course）作为在线教育的新形态，提供了开放、灵活的知识传播和学习方法[6]，能够给学生提供更丰富的信息，拓宽视野，而且学习方式灵活，对于像“电工学”这样课时少的一些课程可以得到有效的补充。然而MOOC线上教学也有一定的不足，如网络学习中学生容易拖延，学生的学习是个人在网上单人独自完成的，而且网络学习往往要求在课余时间进行，遇到其他活动或学习繁忙时，就容易忘记或者拖延；再者，基于网络环境的特点，由于学生具有较强的自主性而且环境中信息过多，学生的注意力不太容易集中，很难在较长时间内紧跟教师的授课思路。

SPOC（Small Private Online Course）是MOOC本土化的一种学习模式，通过设置准入条件而形成的小规模私有在线课程[7]，SPOC中可以明确或隐含地给学生形成出勤的压力，可有效克服学生的惰性；SPOC课程通过定期或不定期的线下交流，通常会要求学生在参与线下交流的时间点上应有基本一致的进度，这样在课程讨论区中，较易形成统一集中的热点[8]。因此，SPOC通过即时练习、互动讨论和学习测试等要素，克服了MOOC拖延，注意力不集中，无法与现有课程的教学对象、课程目标、难度相匹配等问题，本文分析异步SPOC线上教学模式和传统的线下教学模式的优缺点，在“电工学”课程教学过程中展开线上线下混合式教学研究，使传统的面对面课堂在时间上和空间上得到有效延伸，将具有先进性、互动性的教学方法应用于高质量的人才培养过程中，提高学生的学习质量和学习效率。

3 基于异步SPOC的“电工学”课程混合式教学模式设计

针对上述“电工学”课程传统教学过程中存在的问题，本文研究了基于异步SPOC的“电工学”课程线上线下混合式教学模式设计，主要包括重塑教学内容、细化混合式教学实施流程和构建科学考评体系三个模块，各模块之间的关系如图2所示。

图2 异步SPOC的“电工学”混合式教学模式设计

3.1 重塑“电工学”教学内容

基于布鲁姆教学知识目标的6个层次，重塑混合式教学知识点，编写符合混合式教学的课程大纲和教学计划，将教学内容分为线上和课堂教学两方面，如图3所示。线上教学以实现低阶知识为目的，帮助学生理解和记忆基本概念和基本方法为主，并实现简单应用。课堂教学为实现高阶性教学内容目的，应用翻转课堂进行探究式讨论教学提高学生对理论的理解程度，激发学生的学习热情[9]。

图3 重塑教学内容结构图

线上内容以学生自主学习为主，包括MOOC课程资源、虚拟仿真实验资源和教师自制视频。MOOC课程资源多选择名校名师讲授，制作水平高，能够给学生提供更全面的高质量信息，拓宽学生的视野；教师自制视频一方面可以针对本专业学生情况，把课程教学的重点和难点细化，系统的录制视频；另一方面，授课教师录制的视频会使学生更有亲切感，观看率也更高。

课堂教学以学生为主体，教师引导学生组织教学。课堂教学内容包括提炼重难点，选择分组教学的课程内容和适当的引入虚拟仿真实验。由于“电工学”课程面向的专业广，不同专业的学生知识体系和知识目标都有所不同，根据专业特点，提炼重难点，并在课堂上展开相应的教学，是课堂教学的一个重要内容。由于传统教学中理论与实验的脱节，可能会使某些理论知识不能形象化理解，针对这一部分内容可以引入虚拟仿真实验，帮助将抽象内容具体化、生动化。

3.2 细化异步SPOC的线上线下混合式教学实施流程

在重塑课程内容基础上，实施基于异步SPOC的混合式教学，细化的教学实施流程如图4所示，主要包括课前准备、课堂教学和课后巩固三个环节。

图4 基于异步SPOC的“电工学”课程混合式教学模式设计

（1）课前准备环节：教师梳理知识点－任务指标－教学目标三者之间的关系，利用SPOC平台建立在线课程，提供每章节的视频，课前预习自测题和讨论模块，按时在上课前发布内容；学生在课堂教学前完成教学视频的观看后完成老师发布的预习自测题，并在异步SPOC里的讨论区参与相关知识点的讨论；教师跟踪学生学习情况，初步判断学生的预习情况和困惑点，及时调整教学计划，有针对性地组织课堂教学。

（2）课堂教学环节：课堂的主体为学生，而教师的任务是引导课堂内容逐项进行。课堂教学环节利用基于异步SPOC分组讨论的模式，发布分组任务，协助分组成员完成任务分配，在这个过程中主导是学生，充分调动他们的积极主动性，以学生为中心，加强同学之间的互动交流，教师实时查看各组完成情况，形成良好的课堂氛围；增加课堂测试，从而及时把握学生课堂上知识点的掌握程度；在课堂教学采用现代化教学手段如慕课堂、雨课堂等，使学生的课堂表现可以量化。

（3）课后巩固环节：教师布置课后作业，组织线上讨论和疑难解答；学生根据课堂内容总结知识点之间的关系，使散乱知识系统化；按时完成课后习题和作业，参与讨论，加深巩固理解；通过学生之间作业互批的方式，让学生明白正确的解题答案和借鉴解题方式。课后部分内容的设计能极大地调动他们学习的积极性，可以督促学生们自主地完成课后作业。

3.3 构建科学课程评价体系

考核评价是教学活动的重要环节，也是保证教学质量、促进教学改革的基本手段。基于异步SPOC“电工学”混合式教学效果的评价包括过程性考核和终结性评价两部分，终结性评价即为期末考试，按卷面评分标准即可。过程性考核包括线上成绩和课堂表现，线上成绩通过SPOC的统计和积分系统进行积分，课堂表现通过慕课堂等教学APP方式评价，使得整个教学活动有评价、有标准、可记录、可回溯、可测量。各部分的考核指标及分配系数如表1所示，线下考试仍然占考核评价的主要部分，主要原因是线下考试可以防止学生抄袭等作弊行为，更能客观地反映学生知识掌握情况。

表1 异步SPOC“电工学”混合式教学效果的评价指标表

4 “电工学”课程混合式教学模式实践效果

4.1 线上课程数据

根据课程考查依据，线上课程内容主要包括观看视频时长、线上测试和参与讨论次数。以2018级建筑环境与能源应用工程专业72名学生的异步SPOC课程的观看视频数据为例，本学期共发布教学知识点视频19次，从图5可以看出，学生的参与度比较高。

图6折线图描述了人均观看时长比，人均观看时长比是指视频人均观看时长与视频本身时长的比例，第1个视频为电路的基本概念，第19个视频为三相电路的基本概念，内容相对比较简单，部分学生没有完整观看视频，从图中可以看出，这两个视频人均观看时长比小于1，其余视频的人均观看时长比都大于等于1。视频10～15的人均观看时长比其他视频都要高，这几部分的知识点正好对应本课程中最难的部分——正弦稳态交流电分析，因此学生的观看时长都大于1.5。

图6 人均观看时长比折线图

4.2 线下课程数据

根据课程考查依据，线下课程内容主要包括课堂表现即参与课堂讨论情况和课堂测试两部分。仍以2018级建筑环境与能源应用工程专业学生为例，“电工学”课时数为40学时，一次课为2学时共计20次课堂，其中课堂测试14次，课堂讨论6次。课堂活动类型占比统计如图7所示。

图7 课堂活动类型占比统计图

图8描述了线下学生参与情况，其中参与率＝参与学生数量/总课堂人数，参与度为0代表本次课堂没有设置课堂测试或课堂讨论。从图8可以看出，课堂测试学生参与度较高，而课堂讨论学生参与度较低。因为课堂测试只需要学生在手机上提交作业，而课堂讨论需要学生发言，由于课堂时间的限制和部分学生性格比较内向不善于表达，因此课堂讨论学生参与度不高，因此线上的热点讨论板块正好可以弥补线下课堂的缺点。

图8 线下课堂参与度统计图

4.3 课程的总体评价

在2018级、2019级建筑环境与能源应用工程专业学生中开展基于异步SPOC混合式教学，课程为大班教学模式，以2017级同专业的学生成绩作为对照，各项成绩结果如表2所示。从表中可以看出，2018级和2019级学生的平均分比2017级高10多分，优秀（成绩≥90分），良好（80分≤成绩≤89分），中等（70分≤成绩≤79分）和及格（60分≤成绩≤69分）的百分比都明显高于2017级，2019级的优秀率也明显高于2017级。

表2 近三年学生成绩对比表

根据数据得出三个年级的平均分和及格率的柱状图，如图9所示，桂林电子科技大学建筑与交通工程学院建筑环境与能源应用工程专业2018级和2019级课程的平均分都比2017级高，说明学生的总体水平还是有所提升的。从及格率图上可以看出，2018级和2019级都实施了混合式教学，但2019级的及格率明显高于2018级，是因为课题组针对2018级混合课程的实施效果，对网上资源进行了调整，增加了教师录制视频，因此2019级学生的总体效果要更好一些。

图9 近三年“电工学”课程平均分和及格率对比图

5 结束语

近几年来，大规模开放式在线课程的迅猛发展，让人们看到了信息技术与高等教育深度融合的端倪。基于异步SPOC是MOOC课程的本土化体现，克服了MOOC拖延，注意力不集中及无法与现有课程相匹配等问题，将传统的线下课堂在时间上和空间上得到了延伸，有效缓解了传统“电工学”课程中“内容多，课时少”的矛盾。从实施效果来看，学生的成绩都有了明显提升。当然，基于异步SPOC混合式教学也要求教师在教学中投入更多的精力，才能取得较好的效果。

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Research on the Application of Asynchronous SPOC Blended Teaching Mode to "Electrical Engineering"

This article analyzes the problems in the traditional teaching mode of "Electrical Engineering" course and studies a blended teaching mode based on asynchronous SPOC. This teaching model overcomes the problems of MOOC procrastination, students' lack of concentration, and inability to match existing courses, effectively alleviating the contradiction of "more content and less class hours" in traditional "electrical engineering" courses, extending the traditional offline classroom in time and space, and providing a feasible method for teaching reform.

blended teaching; SPOC; electrical engineering

G642

A

1008-1151(2023)09-0145-05

2022-10-14

广西高等教育本科教学改革工程项目（2022JGA182、2022JGZ125）；测控技术与仪器国家级实验教学示范中心（桂林电子科技大学）（202101、202201）；广西研究生教育创新计划项目（JGY2022116、JGY2022128、JGY2022131）；2020年桂林电子科技大学校级“线上线下混合式课程建设项目”（JWM00JZ13）；桂林电子科技大学教育教学改革项目（JGS202048、JGC202005、JGS202146）。

侯杏娜（1982－），女，桂林电子科技大学建筑与交通工程学院教师，硕士研究生导师，高级实验师，研究方向为机器学习、电路可靠性测试。

陈寿宏（1981－），男，桂林电子科技大学电子工程与自动化学院实验中心主任，硕士研究生导师，正高级实验师，博士，研究方向为神经网络与机器学习、集成电路测试。