郭雙冰 陳振坤 陳玉珍

摘 要：本研究針對地方應(yīng)用型本科高校微分方程數(shù)值解課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題，提出MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式，設(shè)計(jì)了線上線下教學(xué)活動，實(shí)行了多元化教學(xué)評價方式。實(shí)踐表明，該模式能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)成效。

關(guān)鍵詞：MOOC;SPOC;翻轉(zhuǎn)課堂;混合式教學(xué);微分方程數(shù)值解

微分方程數(shù)值解課程作為地方應(yīng)用型本科高校信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，在教學(xué)過程中存在內(nèi)容理論性強(qiáng)、難度大、學(xué)時少，學(xué)生基礎(chǔ)水平參差不齊，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性等問題。信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)是河南科技學(xué)院的省級一流本科專業(yè)，教師應(yīng)汲取各種新教育理念，積極探索“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式。近年，針對混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)的應(yīng)用和實(shí)證研究很多，歸納起來，主要是針對MOOC及SPOC學(xué)習(xí)資源研究、混合式教學(xué)策略的實(shí)施等。基于上述問題和研究基礎(chǔ)，筆者探索出MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式。

一、MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)模式

MOOC（Massive Open Online Courses，大規(guī)模在線開放課程）和SPOC（Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程）作為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的產(chǎn)物，給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來了多樣性和便利性，它們雖然改變了傳統(tǒng)的教育形態(tài)和教育方式，但容易導(dǎo)致學(xué)習(xí)過程停留在淺層學(xué)習(xí)層面，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果難以得到提升。翻轉(zhuǎn)課堂是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)，在課堂寶貴的時間內(nèi)師生共同研究解決問題，從而使學(xué)生獲得更深層次的理解。筆者根據(jù)MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式，結(jié)合微分方程數(shù)值解課程的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了線上線下教學(xué)活動，實(shí)行了多元化教學(xué)評價方式。

二、線上線下教學(xué)活動設(shè)計(jì)

線上線下教學(xué)活動設(shè)計(jì)是混合式教學(xué)模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在線教學(xué)活動包括學(xué)生自學(xué)和教師導(dǎo)學(xué)兩個環(huán)節(jié)，同時結(jié)合本專業(yè)的人才培養(yǎng)定位、課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃等，采用多平臺協(xié)作模式開展的教學(xué)活動。教師借助中國大學(xué)MOOC平臺，選取大連理工大學(xué)微分方程數(shù)值解法課程資源，并結(jié)合學(xué)習(xí)通平臺自建SPOC資源，每次課前發(fā)布在線學(xué)習(xí)資源（視頻、PPT等）。網(wǎng)絡(luò)平臺隨時監(jiān)測學(xué)生學(xué)習(xí)情況，將學(xué)生在線學(xué)習(xí)過程中遇到的問題作為翻轉(zhuǎn)課堂資料，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論。這種方式既方便學(xué)生利用碎片化時間學(xué)習(xí)，又可以加強(qiáng)師生、生生間的互動交流，保障線上線下教學(xué)效果。

學(xué)生經(jīng)歷在線學(xué)習(xí)、在線檢測和課前實(shí)踐練習(xí)的過程，并即時與教師討論交流，教師通過指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度、收集學(xué)習(xí)問題等環(huán)節(jié)，隨時調(diào)整課堂教學(xué)活動。這種方式完成的在線教學(xué)，不僅可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，而且能培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識?；旌鲜浇虒W(xué)模式下的課程的特色之處在于教師可以根據(jù)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺討論區(qū)中提出的學(xué)習(xí)難點(diǎn)進(jìn)行有針對性的授課，采用翻轉(zhuǎn)課堂模式引導(dǎo)學(xué)生思考、討論，加深學(xué)生對這些內(nèi)容的理解。以拋物型方程有限差分法內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，拋物型方程的交替方向隱格式的導(dǎo)出是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，傳統(tǒng)教學(xué)方法采用演算的方式，教師在推導(dǎo)公式時要占用大量課堂時間，學(xué)生普遍反映理解困難。在MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式下，學(xué)生可根據(jù)自己的情況調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度，教師針對學(xué)生線上學(xué)習(xí)的疑難問題進(jìn)行重點(diǎn)講解，采用直觀教學(xué)方式，利用MATLAB軟件編程求解相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，將其結(jié)果可視化，并在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解。針對少數(shù)難度較大的內(nèi)容，如Peaceman-Rachford格式、Douglas格式等，教師可以安排小組互動討論，教師進(jìn)行引導(dǎo)補(bǔ)充，直到學(xué)生完全理解為止。

三、教學(xué)評價設(shè)計(jì)

教學(xué)評價指教師在教學(xué)過程中對學(xué)生學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)效果的監(jiān)測評估。傳統(tǒng)的教學(xué)評價多以考試結(jié)果來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，往往會忽略學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的動態(tài)表現(xiàn)，如課前自主學(xué)習(xí)、課堂互動和課后反思等。而線上教學(xué)平臺可以統(tǒng)計(jì)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)習(xí)慣、課間練習(xí)等數(shù)據(jù)，生成個性化數(shù)據(jù)資源，教師和學(xué)生可以清晰地看到目標(biāo)是否完成、知識技能是否真正掌握。由于線上、線下教學(xué)相融合，教師可從學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、單元測試、學(xué)習(xí)反饋等方面進(jìn)行評價?；趯W(xué)者李逢慶構(gòu)建的混合式教學(xué)評價框架，本研究初步厘定各個評價指標(biāo)要素的占比，得到以下混合式模式教學(xué)質(zhì)量評價指標(biāo)（如表1所示）。

筆者將該混合式教學(xué)模式應(yīng)用于2017級信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)學(xué)生的課程教學(xué)，并將其與2016級同專業(yè)學(xué)生的傳統(tǒng)課堂教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行對比分析。按照表1的框架，統(tǒng)計(jì)兩種教學(xué)模式的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，其中，2017級混合式數(shù)據(jù)來自學(xué)習(xí)通SPOC平臺和教師手中實(shí)時成績記錄表，2016級學(xué)生的指標(biāo)數(shù)據(jù)來自教師手中的學(xué)生綜合成績表，對比分析如下：

學(xué)習(xí)成效對比分析——在課前學(xué)習(xí)評價4個指標(biāo)方面，傳統(tǒng)教學(xué)模式分別為4.65分、2.67分、1.48分、2.03分，混合式教學(xué)模式為4.48分、4.63分、2.47分、4.31分，后者學(xué)生的成績顯著提升;課堂活動評價中，傳統(tǒng)教學(xué)模式與混合式教學(xué)模式的2項(xiàng)指標(biāo)分?jǐn)?shù)分別為8.79分、9.51分和9.86分、7.64分，需要注意的是協(xié)作學(xué)習(xí)成果指標(biāo)則是傳統(tǒng)教學(xué)模式分?jǐn)?shù)高;在課后學(xué)習(xí)評價2個指標(biāo)方面，傳統(tǒng)教學(xué)為7.64分、9.26分，均低于混合式教學(xué)模式的8.14分、9.50分;在期末評價方面兩種模式差距不明顯?？偡址矫妫旌鲜浇虒W(xué)模式分?jǐn)?shù)的73.56分比傳統(tǒng)教學(xué)模式的70.60分要高2.96分?？傊?，混合式教學(xué)模式有效提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率。

學(xué)習(xí)行為對比分析——學(xué)生的課前在線學(xué)習(xí)時間、線上和課堂表現(xiàn)、課后練習(xí)等與期末成績正相關(guān)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，混合式教學(xué)模式的學(xué)生課前學(xué)習(xí)評價分?jǐn)?shù)明顯高于傳統(tǒng)模式，說明混合式教學(xué)模式有助于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，在提高成績方面起到積極作用。一方面，傳統(tǒng)課堂教學(xué)的課前預(yù)習(xí)和課后練習(xí)環(huán)節(jié)缺乏教師的監(jiān)督，學(xué)生完成效率不高;另一方面，混合式教學(xué)模式借助網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)資源彌補(bǔ)了課前學(xué)習(xí)的不足，同時提高了學(xué)生的探索興趣。值得注意的是，協(xié)作學(xué)習(xí)評價指標(biāo)方面混合式教學(xué)模式低于傳統(tǒng)教學(xué)模式，說明混合式教學(xué)模式在促進(jìn)學(xué)生的課堂協(xié)作學(xué)習(xí)方面略顯不足。

筆者探索并實(shí)踐了MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式。實(shí)踐表明，該模式對提高學(xué)生學(xué)習(xí)成效和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性具有積極作用。MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式為信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)教學(xué)提供了新的手段，但也存在一些問題，如教學(xué)環(huán)節(jié)互動質(zhì)量難以保證，個別學(xué)生的交流需求不能完全得到滿足等。此外，如何指導(dǎo)學(xué)生合理利用MOOC平臺資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師如何更好地在線輔導(dǎo)學(xué)生，如何監(jiān)督學(xué)生在線討論、協(xié)作學(xué)習(xí)等問題，不是單靠平臺的技術(shù)支持就能實(shí)現(xiàn)的，還需要教師在以后的教學(xué)工作中深入研究，對該模式進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)與完善，從而為地方應(yīng)用型本科高?；旌鲜浇虒W(xué)模式的推進(jìn)提供更好的參考。

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責(zé)編：初 心