基于“雨课堂+SPOC”的结构力学大班混合教学探索与实践

摘 要：该文基于教学实践探讨结构力学大班教学采用“雨课堂+SPOC”的线上线下混合式教学模式的教学设计及教学效果。通过对2个学期多个教学班的统计数据分析表明，采用了混合式教学模式的班级及格率高、高分段人数占比大、课程满意度高，其中雨课堂及SPOC参与度高的学生成绩更佳。雨课堂的课堂互动与期末成绩的相关性最高，纸质作业的成绩与期末成绩也呈现出较高的相关性，表明传统教学手段与现代化的信息手段同等重要。对于大班教学中混合式教学信息化技术手段的合理应用，提出教学对策与设计建议。

关键词：雨课堂;SPOC;结构力学;混合教学;大班教学

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）27-0118-04

Abstract： Based on the teaching practice， this paper discusses the teaching design and teaching effect of the online and offline blended teaching mode of "Rain classroom+SPOC" for the large class teaching of Structural Mechanics. Through the tracking and statistical data analysis of multiple parallel classes in two semesters， it is shown that the class adopting the blended teaching mode has a high pass rate， a large proportion of high segmented students， and a high degree of curriculum satisfaction， among which the students with high participation in the Rain classroom and SPOC have better scores. The classroom interaction in the Rain classroom has the highest correlation with the final results， and the paper homework results also show a high correlation with the final results， indicating that traditional teaching methods and modern information methods are equally important. At the same time， some students put forward different opinions on the additional burden brought by multi platform learning. We put forward teaching countermeasures and design suggestions for the reasonable application of blended teaching information technology in large class teaching.

Keywords： Rain classroom; SPOC; Structural Mechanics; blended teaching; large class teaching

结构力学是土木工程专业一门重要的专业基础课，其主要任务是掌握杆件结构分析计算的基本概念、基本原理和基本方法，了解各类结构的受力性能，培养学生结构分析与计算的能力，为学习专业课程及进行结构设计和科学研究打好力学基础[1]。作为土木工程专业学生本科阶段学分最多的课程之一，该课程具有基本概念多、计算方法复杂和理解难度大等特点。由于教育资源的限制，目前大班教学仍是西南交通大学（简称“我校”）结构力学课程普遍采用的组织形式，班容量约为100人/班，庞大的班级规模对“以学生为中心”的高质量教学和高效的互动提出了更高的要求[2]。在大班教学中，由于很难兼顾到所有同学，同时师生沟通互动少，导致部分学生的学习兴趣减退，教学效果不佳。为此，对试点班采用混合式教学，其余平行班仍采用传统教学，对比研究结构力学线上线下混合式教学模式设计，实践大班教学的效果。

一 雨课堂及SPOC应用

雨课堂智慧教学集成于PowerPoint和微信，是近年来高校应用较大的网络学习管理平台，可以在课前预习、课堂教学、课后复习各环节建立师生沟通通道，学生通过智能手机在线学习、查看， 特别是课堂小测、课堂签到以及弹幕，明显地提升课堂的互动效率[3]，契合了“互联网+教育”时代的需求，在实际教学中已取得了较好的实践效果[4]。雨课堂教学的优势主要体现在课堂授课阶段，根据艾宾浩斯记忆曲线，仅靠课堂授课无法实现学生的周期性复习，因此在教学中多与其他教学手 段相结合。小规模限制性在线课程（SPOC）使用在线方式对真实在校注册的学生实施教育，与MOOC相比 （图1），SPOC通过限定课程的准入条件和学生规模，为学生提供了有区别的、针对性强的支持，避免了MOOC的高辍课率和低完成率。比起纯MOOC，SPOC通过定制化和个性化，给予学生更多主动学习的可能，有效地调动学生的学习积极性[5]。混合式教学将传统的教学手段和“互联网+教育”相结合，将各项教学要素进行组合优化。针对目前结构力学教学模式存在的不足，结合大班教学特点，将SPOC与雨课堂进行整合，重点通过教学设计优化，将多元素灵活运用于教学设计中，形成结构力学大班教学的“多元混合模式”。

二 “雨课堂+SPOC”混合式教学设计

混合式教学将传统的教学手段和“互联网+教育”相结合，将各项教学要素进行组合优化。针对目前结构力学大班教学特点，将SPOC与雨课堂进行整合，重点通过教学设计优化，将多元素灵活运用于教学设计中，形成结构力学大班教学的“多元混合模式”。依托我校自建的国家级优质在线开放课程结构力学MOOC和雨课堂，建设了我校更具有交通土建特色的SPOC线上教学平台，通过优化教学内容采用雨课堂开展线下教学（图2）。

课前和课后环节主要依托SPOC，课堂环节依托雨课堂。课前推送教学资料，包括异步SPOC资源、案例类的短小视频和动画等，让学生初步形成本讲内容知识框架的构建。课堂上，基于雨课堂实时互动，学生可以匿名提出不懂的问题。老师在屏幕上看到学生提问后，根据课堂实际情况进行解答，如学生不懂的问题较多时，会根据具体的教学计划，实时调整授课内容，做到最大程度满足学生不带旧问题迎接新知识。随堂发布课堂习题，现场限时作答，形成良好的课堂氛围。课后，在SPOC平台开展讨论区答疑及单元测试，定期在学生群中反馈全班的学习数据。通过线上、线下设置多项过程性评测，提高了反馈速度，激发了学生的学习热情，并且提高了学生的自学能力，又采集了教学过程中的数据。教师依据学生数据分析与诊断，量化分析学生的知识掌握度。学生通过学习状况反馈和成绩预警，了解自己的学习进度。这不但为学生改善学习提供帮助，而且能够较为客观地展示每一个学生的学习情况。形成了个性化、智能化的教学评价体系，促进学生的深层次学习。通过课前-课中-课后三个环节来加深学生对知识的掌握，有效提高学生学习的主动性，实现以学生为中心的教学目标。

三 教学成果分析

选取土木工程专业连续2年的结构力学Ⅰ和结构力学Ⅱ的10个教学班，其中2个班采用了混合式教学，其余8个班采用传统式教学。通过对比传统教学和混合式教学班的各项指标及成绩，探讨采用“雨课堂+SPOC”线上线下混合式教学模式的大班教学的实际教学效果。

（一） 成绩比例构成

SPOC与雨课堂相结合，形成了线上、线下的双教学场域，打破了期末考试一考定音的模式，形成了多元分析评价体系（表1），包含了期末卷面成绩、半期卷面成绩、SPOC视频学习、SPOC单元测试、SPOC作业互评、雨课堂答题、雨课堂出勤以及书面作业。其中，期末卷面成绩占40%，占比最多，其他均为过程性考核。

（二） 成绩总体分布

结构力学Ⅰ和结构力学Ⅱ的期末总成绩Gfinal分布如图3所示。在各个分数段，均体现了混合式教学的优势。采用了混合式教学的教学班平均分为73.72分，标准差为13.34;普通教学班的平均分为69.82分，标准差为16.43，采用混合式教学后，平均分提升了5%，同时标准差降低了18.81%。采用混合式教学两个学期的总体及格率约为79.38%，普通班的两个学期的平均通过率为72.87%。通过率也提升了9%。其中，混合教学的结构力学Ⅰ教学效果最为明显，高分段占比大，同时不通过率仅为10.11%。可以看出，采用了混合式教学模式的教学班，成绩分布离散程度小、通过率高，同时高分占比也明显大于其他普通班。

（三） 影响因素分析

为明确各个教学环节对成绩的贡献度，明晰多元化教学环节对成绩的影响，分别以SPOC视频学习、雨课堂互动、书面作业和半期考试成绩为自变量，以期末总成绩Gfinal为因变量，借助Pearson函数[6]（式1），讨论各因变量的相关系数r。

r= 。 （1）

1 各环节教学与期末总成绩Gfinal相关性

通过计算得到各教学环节与期末总成绩Gfinal的相关系数分布见表2，各相关系数均大于0.5，表明各教学环节均达到高度相关。雨课堂互动与期末总成绩Gfinal的相关系数达到了0.845，表明雨课堂教学有效地提升了学生的课堂学习效率。SPOC视频的观看次数与期末总成绩Gfinal的相关系数为0.523，相对较低，表明SPOC视频的观看情况无法完全反映学生的学习情况。同时纸质作业与期末总成绩Gfinal的相关系数为0.672，表明传统的纸质作业对学生的学习效果仍具有较好的促进作用。半期考试后，对成绩不佳的学生进行了提醒，对学生的学习起到了促进作用，从而半期卷面成绩与期末总成绩Gfinal相关系数仅为0.562。从各环节的相关性可以看出，现代化的教育技术手段和传统的教学手段缺一不可。

2 各环节教学与期末卷面成绩Gpaper相关性

为更为清晰地评价学生的学习效果，分析SPOC视频完成度、雨课堂参与度和书面纸质作业质量与期末卷面成绩Gpaper的相关性（图4）。

从图4（a）可以看出，SPOC参与度90%以上的学生，期末卷面成绩Gpaper达到90分以上的占比超过36%。表明能主动视频学习的学生，高分占比较大。同时SPOC参与度低于60%的学生，其期末卷面成绩Gpaper均未超过80分，表明学习习惯较差的学生，SPOC的学习成效也较差。同期与学生的座谈中发现，不同层次的学生对SPOC的需求差异较大，部分学生希望SPOC是课堂内容的拔高与补充，部分学生希望SPOC是重点和难点的总结，部分学生希望SPOC与课堂保持一致具有可替代性。因此，相同SPOC资源难以满足大班中的所有学生。

雨课堂的参与度包含了学生的出勤、答题、弹幕等多个环节，在总体指标中可以看出雨课堂的有效互动与期末总成绩Gfinal相关性最高（图3）。期末卷面成绩Gpaper反映得更加明显（图4（b）），当雨课堂的参与度低于60%以后，期末卷面成绩Gpaper不及格率已达到90%。一旦雨课堂参与度低于60%，表明学生本门课程的学习已经与老师脱节，需要进行及时预警。同时也可以看到，在其他分数段，参与度90%以上与75%～90%两个区间，差异较小，表明仅靠课堂学习，无法完全转化为有效的学习成果，还需要其他环节的补充与完善。

书面作业是混合式教学和普通教学均采用的环节。期末卷面成绩Gpaper大于90分的学生作业完成度均大于90%。同时，作业完成度低于60%的学生中，约75%的学生卷面成绩Gpaper不及格（图4（c））。因此，课后作业仍十分必要。同期与学生的座谈和问卷调查中发现，对于书面作业的程度需求差异也较大，部分学生希望书面作业尽可能地是授课知识的提升和扩展，部分学生认为混合式教学中书面作业应减少份额。因此，在下一步的课程设计中，提高作业内容的针对性及覆盖面，做到尽量的精炼、有代表性。

四 问卷调查

期末后开展了线上问卷调查，采用5分制评分。调查结果表明，同学们对混合式教学模式的认可度呈离散分布，平均分3.89，变异系数为0.35，略低于预期，因此对于如何开展深层次混合式教学，还需要进一步研讨。但同时可喜地看到，在混合式教学中，学生与老师的沟通更好，师生关系更为融洽。同时“雨课堂+SPOC”的混合教学模式得到了同学们的认可，平均分均达到了4分以上，变异系数在0.15左右，离散度很小。最后涉及线上线下学习投入时间，差异较大，部分同学还是更习惯纸质作业形式。因此，如何开发更短小精炼、突出重点、吸引注意力的视频是下一步需要开展的工作。

五 结束语

通过“雨课堂+SPOC”混合教学模式设计，把课堂教学延伸到生活情景、行为习惯中，提高学生的积极性、参与度与实践力。连接了线下课堂与线上平台，强化了整体育人效能，为学生提供跨时空即时信息交流服务与自由学习场所，实现了大班教学模式创新。

健全了过程性评价与终结性评价相结合的课程教学评价体系，构建了基于教学数据的混合式教学多元分析评价体系。

通过对比混合式教学班和普通班的总体成绩，“雨课堂+SPOC”混合式教学切实提高了结构力学大班教学的教学质量。

对比各教学环节与卷面成绩的相关性，雨课堂互动与总成绩的相关度相对较6544dd79bc3eea5475123657ff55ebdf37ee5668351d977424fb84d330a8cd62高，但同时，仅靠课堂学习，无法完全转化为有效学习成果，还需要纸质作业相互促进。

SPOC视频的观看次数与总成绩相关度相对较低，表明相同视频资源难以满足大班中的所有不同层次的学生，需要进一步完善视频内容的凝练与改进。

参考文献：

[1] 罗永坤，蔡婧，刘怡，等.结构力学[M].北京：高等教育出版社，2022.

[2] 杨若林，刘坚华.普通高等学校大班教学现状、改进措施与实践[J].高教学刊，2021，7（13）：96-99，103.

[3] 张丙印，于玉贞.在线课堂的过程控制与教学效果分析[J].高等工程教育研究，2020（5）：189-193.

[4] 李倩玮，陈春茂.高校“分子生物学”翻转课堂教学模式的探索[J].教育教学论坛，2022（32）：88-91.

[5] 李思艺.复合型人才培养视角下SPOC教学的有效性研究——以“综合商务英语”课程为例[J].教育教学论坛，2022（10）：161-164.

[6] 徐全智，吕恕.概率论与数理统计[M].北京：高等教育出版社，2021.

基金项目：2019年教育部第一批产学合作协同育人项目“装配式建筑一体化教学实训基地建设”（201901262030）;四川省2021—2023年高等教育人才培养质量和教学改革项目“赛训融合、创新发展，探土木双创人才培养新模式”（JG2021-264）;西南交通大学2024年本科教育教学研究与改革项目“数智融合，提升课程目标达成评价与持续改进实效——以土木类专业基础课为例”（2024082-4）

第一作者简介：齐欣（1981-），女，汉族，河北玉田人，博士，副教授。研究方向为结构工程领域的教学与科研。

*通信作者：余志祥（1976-），男，汉族，四川峨眉人，博士，教授，建筑工程系主任。研究方向为结构工程领域的教学与科研。