張秋燕, 牟谷芳, 周鈺謙

(成都信息工程大學(xué) 應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)院,成都 610225)

0 引 言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展,教育信息化逐步深入.2016年6月,在《關(guān)于中央部門所屬高校深化教育教學(xué)改革的指導(dǎo)意見》文件中,教育部在主要任務(wù)的第五部分提出,著力推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合需要推動推動校內(nèi)校際線上線下混合式教學(xué)[1].2018年4月,教育信息化轉(zhuǎn)段升級,從1.0時代進(jìn)入教育信息化2.0時代.緊接著,在《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》的文件中,教育部強(qiáng)調(diào):以學(xué)上發(fā)展為中心,積極推廣混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂,構(gòu)建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式[2].隨后,《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》于2019年4月發(fā)布,該文件提出建設(shè)包括線上線下混合式一流課程在內(nèi)的五類金課[3].而后,新冠疫情的爆發(fā)使課堂教學(xué)受到了很大的挑戰(zhàn),在線教學(xué)廣泛開展.然而,完全的線上教學(xué)脫離了實(shí)際教學(xué)過程中教師的指導(dǎo)和監(jiān)控,學(xué)習(xí)效果受到很大影響.疫情緩解后,更多的學(xué)校開始探索線上線下教學(xué)的融合模式,極大地推進(jìn)了混合式教學(xué)改革的進(jìn)程.在疫情常態(tài)化的背景下,線上線下混合式教學(xué)將是未來一段時期內(nèi)高等教育發(fā)展的一個重要方向.

線上線下混合式教學(xué),是信息技術(shù)與傳統(tǒng)課堂教育相融合的一種全新的教學(xué)模式.那么在一流課程建設(shè)的大背景下,如何讓課堂教學(xué)與線上教學(xué)有機(jī)融合,處理好教與學(xué)的關(guān)系,成為高等教育需要解決的重點(diǎn)問題[4-8].在文獻(xiàn)[4]中,吳巖司長提出建設(shè)中國“金課”,包括五大類型,線上線下混合式“金課”就包括在內(nèi).吳巖司長提出要大力推廣線上線下混合式的“金課”,充分應(yīng)用線上“金課”進(jìn)行本地化改造,探索線上“金課”的多種應(yīng)用模式,打造適合本校學(xué)生特點(diǎn)和培養(yǎng)需要的 “金課”.文獻(xiàn)[5]從翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)平臺資源建設(shè)、課堂教學(xué)方法研究、面向大數(shù)據(jù)的內(nèi)容改革、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及考核方式進(jìn)行探討,為計(jì)算機(jī)課程翻轉(zhuǎn)教學(xué)改革提供了參考.文獻(xiàn)[6]針對高等數(shù)學(xué)課程實(shí)施基于SPOC平臺的混合學(xué)習(xí)的實(shí)踐研究,設(shè)計(jì)了突出個性化學(xué)習(xí)的新型教學(xué)模式,為高校教師開展SPOC教學(xué)提供了可參考的校本案例.文獻(xiàn)[7]探討了在從傳統(tǒng)教育到智慧教育的融合階段計(jì)算數(shù)學(xué)專業(yè)課程教學(xué)改革目的與實(shí)踐,針對數(shù)值分析及偏微分方程數(shù)值解這兩門課程做了探究式教學(xué)方式的探索實(shí)踐.文獻(xiàn)[8]分析了采用“雨課堂”授課方式的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合“雨課堂”授課方式對于大學(xué)數(shù)學(xué)類課程的不足,提出了相應(yīng)改進(jìn)建議,為大學(xué)數(shù)學(xué)類課程的有效課堂教學(xué)提供了針對性的操作方案．

本文以數(shù)據(jù)分析方法課程為例,立足信息與計(jì)算科學(xué)一流專業(yè)建設(shè),從建設(shè)數(shù)字課程、教學(xué)模式、教學(xué)評價等方面進(jìn)行了探索實(shí)踐.

1 課程建設(shè)背景

筆者學(xué)校信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)于1999年開辦,2020年獲批國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn).數(shù)據(jù)分析方法課程是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的核心必修課程,主要介紹常用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析的基本內(nèi)容與方法,包括數(shù)據(jù)描述性分析、回歸分析、方差分析、主成分分析與典型相關(guān)性分析、判別分析、聚類分析、Bayes分析等.課程中的許多基本概念抽象難懂,基本理論推導(dǎo)過程冗長, 計(jì)算步驟繁瑣.課程本身的學(xué)科特點(diǎn)自然抬高了學(xué)生學(xué)習(xí)的門檻.而數(shù)據(jù)分析方法的傳統(tǒng)教材過于死板,注重了嚴(yán)密性,缺乏直觀性,使得大部分學(xué)生讀不懂教材,不愿意讀書;課程教學(xué)中,教師更加注重?cái)?shù)理的證明和推導(dǎo),使得學(xué)生因?yàn)閺?fù)雜的推導(dǎo)過程望而生畏;教學(xué)形式較為單一,基本就是多媒體+粉筆,缺乏有效的討論、交流和互動;教學(xué)考核評價以期末考試為主,不能科學(xué)多方位地評估學(xué)生各方面的能力.基于學(xué)科特點(diǎn)以及以上問題,課程組進(jìn)行了線上線下混合式一流課程建設(shè)的探索與實(shí)踐.

2 課程建設(shè)方案

本課程借鑒OBE(Outcomes-Based Education)理念,以學(xué)生發(fā)展為中心,建立“成果導(dǎo)向”教學(xué)體系(如圖1所示),建設(shè)多元化課程資源,開發(fā)制作理論課、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)課件,構(gòu)建多元化資源庫,開展線上線下混合式教學(xué)模式,突出實(shí)踐與應(yīng)用,實(shí)施發(fā)展性教學(xué)評價.

圖1 課程建設(shè)方案

3 具體實(shí)施過程

3.1 改進(jìn)教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)決定著教學(xué)的方向和高度.筆者學(xué)校信息與計(jì)算科學(xué)國家級一流本科專業(yè)建設(shè)的主要舉措包括:落實(shí)立德樹人根本任務(wù),推進(jìn)“課程思政”建設(shè);理工融合,創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式;打造數(shù)據(jù)分析方法等核心專業(yè)課程的高質(zhì)量金課;狠抓實(shí)踐教學(xué),培育創(chuàng)新精神.然而,傳統(tǒng)設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)更多地注重學(xué)生對知識的理解與應(yīng)用,不能滿足一流專業(yè)建設(shè)的新需求.課程組遵循成果導(dǎo)向的教育理念,遵循“由外向內(nèi)”的反向設(shè)計(jì)原則,由內(nèi)外需求確定人才培養(yǎng)目標(biāo),由人才培養(yǎng)目標(biāo)確定畢業(yè)要求,由畢業(yè)要求確定課程目標(biāo).課程組針對數(shù)據(jù)分析方法課程中每一模塊的教學(xué)知識點(diǎn),從價值引領(lǐng)、態(tài)度養(yǎng)成、知識探究、能力建設(shè)等四個方面多維度改進(jìn)教學(xué)目標(biāo).價值引領(lǐng)就是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的、正確的價值觀引導(dǎo)和教育.態(tài)度養(yǎng)成主要包括學(xué)習(xí)態(tài)度、生活態(tài)度以及團(tuán)隊(duì)合作等方面的正確引導(dǎo).知識探究主要設(shè)定對課內(nèi)知識的要求以及課外知識拓展的要求.能力建設(shè)包括應(yīng)用能力、表達(dá)能力、溝通能力、創(chuàng)新能力等多方面綜合能力的要求.比如,在判別分析知識模塊,課程組就從四個維度分別給出了教學(xué)目標(biāo),如表1所示.判別分析知識模塊主要包含的知識點(diǎn)是距離判別和Bayes判別兩種判別的方法.設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)包括四方面:價值引領(lǐng)方面,要求學(xué)生在理解判別分析的主要思想的同時,培養(yǎng)正確的哲學(xué)觀,即絕對與相對的辯證統(tǒng)一;通過設(shè)置地震預(yù)報(bào)研究中砂基液化的判別分析實(shí)驗(yàn)案例,引導(dǎo)學(xué)生形成社會主義核心價值觀;態(tài)度養(yǎng)成方面,通過要求學(xué)生課前預(yù)學(xué)和課后拓展學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的態(tài)度;通過小組完成預(yù)學(xué)任務(wù),培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)和團(tuán)隊(duì)合作的態(tài)度;知識探究主要要求學(xué)生了解常用距離、各種距離的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),理解判別分析的思想,會計(jì)算誤判概率、后驗(yàn)概率和誤判代價,掌握兩種判別方式的聯(lián)系和區(qū)別;能力建設(shè)方面,通過設(shè)置實(shí)驗(yàn)任務(wù),鍛煉學(xué)生針對實(shí)際問題,會選擇合適距離進(jìn)行判別的能力;通過小組實(shí)驗(yàn)匯報(bào)鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力和溝通能力.

表1 判別分析教學(xué)目標(biāo)

3.2 建設(shè)數(shù)字課程

數(shù)字課程,是高等教育出版社積極探索將信息技術(shù)與教育出版深度融合,率先提出的教育出版新模式[9].關(guān)于數(shù)字課程的定義,目前還沒有統(tǒng)一的說法.通過查閱大量文獻(xiàn),筆者認(rèn)為文獻(xiàn)[10]中給出的定義相對比較科學(xué),即:數(shù)字課程是在信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,一門學(xué)科(教學(xué)科目)的數(shù)字教學(xué)內(nèi)容,以及在數(shù)字教學(xué)內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺基礎(chǔ)上學(xué)生在教師指導(dǎo)下各種活動的總和.可以說,數(shù)字課程將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動和教學(xué)環(huán)境有機(jī)結(jié)合,具有豐富的內(nèi)容呈現(xiàn)方式, 可以開展實(shí)際的教學(xué)活動, 能夠支撐形成性評價[9].因此,為使傳統(tǒng)教學(xué)能在時間、空間上進(jìn)行延伸,創(chuàng)新教學(xué)環(huán)境,課程組依托高等教育出版社ICC平臺,構(gòu)建“微課視頻、應(yīng)用案例、特色項(xiàng)目、成果擴(kuò)展”的多元化資源庫,建設(shè)數(shù)字課程.

數(shù)字課程的框架設(shè)計(jì)了教學(xué)視頻、課程通知、案例庫、前沿鏈接等十個模塊(如圖2所示).課程介紹與教學(xué)大綱兩個模塊主要向?qū)W生展示教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、電子教參等基本的課程資料,讓學(xué)生清楚了解教學(xué)的要求與安排.教學(xué)視頻是數(shù)字課程的核心內(nèi)容.為滿足線上線下混合式教學(xué)的需求,教學(xué)視頻主要是微課視頻,以課程知識點(diǎn)為單元進(jìn)行劃分,每個教學(xué)視頻時長控制在 15 分鐘以內(nèi),便于學(xué)生進(jìn)行個性化、碎片化的學(xué)習(xí).教學(xué)課件對應(yīng)于教學(xué)視頻,是視頻相應(yīng)配套的教學(xué)演示文稿,便于學(xué)生自主學(xué)習(xí).課程通知模塊主要發(fā)放通知,根據(jù)每節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì),課前通知學(xué)生預(yù)學(xué)任務(wù)清單,包括需要觀看的教學(xué)視頻、參與的小組討論、完成的作業(yè)、作業(yè)完成的方式以及時間節(jié)點(diǎn).習(xí)題庫主要集成了每個章節(jié)所有知識點(diǎn)的客觀題及少部分主觀題,便于學(xué)生隨時檢測,鞏固所學(xué)知識點(diǎn);便于教師授課中根據(jù)課程教學(xué)需求實(shí)時推送測驗(yàn).案例庫主要搜集大量的應(yīng)用案例,便于學(xué)生隨時學(xué)習(xí).作品展示主要展出學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告優(yōu)秀作品,方便學(xué)生互相學(xué)習(xí),共同進(jìn)步.前沿鏈接主要集合與課程相關(guān)的科研前沿文章,便于學(xué)生課外拓展學(xué)習(xí).教學(xué)互動主要提供師生、生生互動交流的一個平臺,彌補(bǔ)個性化學(xué)習(xí)的差異.

圖2 數(shù)字課程框架設(shè)計(jì)

3.3 開展線上線下混合式教學(xué)

結(jié)合所建設(shè)的數(shù)字課程以及其他優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,篩選適合線上線下混合教學(xué)的知識點(diǎn),在教學(xué)過程中將線上線下相結(jié)合,使整個教學(xué)環(huán)節(jié)形成閉環(huán),如圖3所示.

圖3 線上線下混合式教學(xué)流程

課前通過課程通知或者雨課堂推送多層次知識結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)課程資源,發(fā)送學(xué)生預(yù)學(xué)任務(wù)清單、需要閱讀的教材內(nèi)容、需要觀看的視頻以及完成測試,引導(dǎo)學(xué)生預(yù)學(xué)、自測、體驗(yàn)探究.課堂以學(xué)生為中心,教師為主導(dǎo),針對不同的教學(xué)內(nèi)容,聚焦重難點(diǎn),選擇合適的講授式、討論式、翻轉(zhuǎn)式等方式進(jìn)行教學(xué),開展課堂活動,組織學(xué)生講解研討、師生共同提出問題、小組協(xié)作學(xué)習(xí)探究、展示學(xué)生應(yīng)用作品、測試反饋、教師點(diǎn)評總結(jié)等.課后,教師通過平臺推送課后任務(wù)與延伸資源,師生、生生可以通過平臺互動交流,教師通過學(xué)情反饋進(jìn)行總結(jié)反思.比如針對主成分分析這一內(nèi)容,由于有部分學(xué)生對主成分分析有一些了解,筆者就選取這一節(jié)進(jìn)行線上線下混合式教學(xué).課前布置的分組預(yù)學(xué)任務(wù)為:理解主成分分析的主要思想,了解總體主成分和樣本主成分以及兩者的區(qū)別與聯(lián)系,選取具體案例進(jìn)行主成分分析,以組為單位完成匯報(bào)PPT.課前推送的資源為中國慕課網(wǎng)站上國家級精品課程上海財(cái)經(jīng)大學(xué)多元統(tǒng)計(jì)分析第五章內(nèi)容和廈門大學(xué)多元統(tǒng)計(jì)分析第六章內(nèi)容.課堂采取翻轉(zhuǎn)式,由選出的優(yōu)秀組匯報(bào)預(yù)學(xué)情況,組織學(xué)生提問探討,最后教師總結(jié)點(diǎn)評.課后教師通過高等教育出版社ICC教學(xué)平臺推送課后任務(wù),完成平臺上的自測題,以及課后拓展任務(wù),網(wǎng)上搜集資料歸納總結(jié)主成分分析的應(yīng)用領(lǐng)域.

課堂教學(xué)的組織要堅(jiān)持“以學(xué)為中心”,以學(xué)生為主體,發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與自覺性.教學(xué)過程中,需要教師綜合運(yùn)用靈活多樣的教學(xué)方式.課程組根據(jù)每一個知識點(diǎn)的特點(diǎn),探討確定合適的教學(xué)方式.對于基本理論類型的知識點(diǎn),主要采用啟發(fā)式教學(xué)、設(shè)問以及分組討論等多種方法調(diào)動學(xué)生進(jìn)行積極思考.對于方法與應(yīng)用類型的知識點(diǎn),主要采用案例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)教學(xué)等方法,讓學(xué)生通過主動探究,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情以及內(nèi)在學(xué)習(xí)潛質(zhì).對于實(shí)驗(yàn)類型的知識點(diǎn),主要采用合作研討和項(xiàng)目化等方法,由學(xué)生組隊(duì)合作完成,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力、表達(dá)能力以及創(chuàng)新意識.

3.4 實(shí)施發(fā)展性教學(xué)評價

系統(tǒng)化、科學(xué)化的的教學(xué)評價可保障混合式教學(xué)可持續(xù)發(fā)展.傳統(tǒng)單一靜態(tài)的評價模式,重在考查學(xué)生對知識的記憶、理論計(jì)算與推導(dǎo),不能全方位科學(xué)評價學(xué)生各方面的能力,不利于學(xué)生的全面發(fā)展.構(gòu)建了多維發(fā)展性評價體系,如表2所示,分為平時考核、期末考核、競賽附加三部分.其中平時考核占40%,期末考核占60%,競賽附加主要針對參與學(xué)科相關(guān)競賽的學(xué)生給予添加學(xué)分,根據(jù)競賽層次、獲獎等級等情況對應(yīng)換算成學(xué)分.平時考核分為課前預(yù)學(xué)、課堂參與、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和團(tuán)隊(duì)答辯四個環(huán)節(jié),分別占10%,5%,15%,10%.課前預(yù)學(xué)分由線上自動生成,主要評價學(xué)生預(yù)學(xué)情況和學(xué)習(xí)態(tài)度.課堂參與由教師根據(jù)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)活動過程中的表現(xiàn)給分,要求每位學(xué)生至少參與課堂討論2次.實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要評價學(xué)生對給定實(shí)驗(yàn)任務(wù)的完成情況,以團(tuán)隊(duì)為單位提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告2個,按團(tuán)隊(duì)給分占比10%;個人提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告1個,按個人給分占5%.團(tuán)隊(duì)答辯主要考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力、歸納總結(jié)能力以及口頭表達(dá)能力,拆分成4項(xiàng)打分,具體為:實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、PPT制作、答辯、回答問題,分別占30%,30%,30%,10%.期末考核主要就是理論考查,以開卷筆試的形式考查學(xué)生對基本知識、基本理論、基本方法掌握的程度.

表2 多維發(fā)展性評價細(xì)則

4 實(shí)施效果分析

4.1 線上線下混合式教學(xué)改革效果分析

通過混合式教學(xué)改革實(shí)踐,試點(diǎn)班與非試點(diǎn)班的理論考查成績比對如表3所示.從表3可看出,試點(diǎn)班級的平均分為86.01分,高出非試點(diǎn)班級近4分;90分以上的比例,試點(diǎn)班級為53.62%,遠(yuǎn)高于非試點(diǎn)班級的39.66%;試點(diǎn)班級的不及格率為4.35%,是非試點(diǎn)班級的二分之一.可見,混合式教學(xué)改革試點(diǎn)成效顯著.當(dāng)然,我們也看到,試點(diǎn)班級的標(biāo)準(zhǔn)差為8.58,要略高于非試點(diǎn)班級,說明試點(diǎn)班級的成績差距更大.而且,通過統(tǒng)計(jì)學(xué)生參與競賽以及獲獎人數(shù),試點(diǎn)班占比43%, 也明顯高于非試點(diǎn)班級的18%.這說明,混合式教學(xué)改革不僅提升了學(xué)生的理論考查成績,也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與參與競賽的熱情.

表3 理論考查成績對比

另一方面,對試點(diǎn)班學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查.對于線上線下混合式教學(xué)模式,問卷調(diào)查顯示,97.06% 的學(xué)生對于此次教學(xué)改革滿意.78% 的學(xué)生認(rèn)為:混合式課堂教學(xué)的內(nèi)容比以往教學(xué)有區(qū)別,自己的參與度更強(qiáng),更能刺激自己積極思考.針對“您認(rèn)為線上線下混合式教學(xué)的顯著優(yōu)勢是什么?”這一問題,學(xué)生們的選擇如圖4所示.71.57%的學(xué)生認(rèn)為是,課后復(fù)習(xí)的方式多、效率高,可以通過下載課件、觀看課程回放等方式復(fù)習(xí);68.05%的學(xué)生認(rèn)為是,上課的時間、地點(diǎn)靈活方便;65.81%的學(xué)生認(rèn)為是,有很多其他學(xué)校、其他老師的資源的可以給共享、共用;64.54%的學(xué)生認(rèn)為是,老師知識展示的方式多樣化,不僅限于板書與PPT;作業(yè)完成方式也很新穎.

圖4 線上線下混合式教學(xué)優(yōu)勢問卷調(diào)查結(jié)果

4.2 教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度效果分析

表4 教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度

5 結(jié) 論

針對數(shù)據(jù)分析方法課程,課程組開展的線上線下混合式教學(xué)探索與實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)了以教為主向以學(xué)為主的轉(zhuǎn)變,增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了教師授課效率.通過多元化的發(fā)展性教學(xué)評價,不僅提高了學(xué)生的專業(yè)理論與實(shí)踐水平,而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力以及正確的核心價值觀.

5G時代的到來使得線上線下混合式教學(xué)成為必然趨勢.課程組的改革實(shí)踐為更加深入地研究混合式教學(xué)模式與教學(xué)方法積累了一些經(jīng)驗(yàn),但也提出了一些新的問題:如線上課程學(xué)習(xí)氛圍弱導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳,個別同學(xué)在項(xiàng)目合作過程中參與度不高.因此,混合式教學(xué)是一個持續(xù)改進(jìn)的過程,還需要不斷完善,不斷優(yōu)化.課程組也會持續(xù)探索,使線上線下混合式教學(xué)的全過程更規(guī)范化、細(xì)則化,改善與鞏固教學(xué)改革的成果,并加以推廣.

致謝作者非常感謝相關(guān)文獻(xiàn)對本文的啟發(fā)以及審稿專家提出的寶貴意見.