| 标题 | 基于CCAI的SPOC模式在信息论与编码课程中的初探 |
| 范文 | 高山 马林华 任宇环 毕笃彦 [摘 要]以云计算（Cloud Computing）为支撑的在线学习，是目前高校适应信息化社会而进行教学改革的一种新形势。SPOC教学是针对高校大学生而实施的一种小规模限制性在線课程的教学方法。为了更好地体现在线教学的优势，保证教学质量，我们提出基于云计算辅助教学（Clouds Computing Assisted Instruction，CCAI）的SPOC 教学模式。基于CCAI的SPOC教学模式在信息论与编码课程教学改革中具有必要性和重要意义。 [关键词]信息论与编码；云计算；SPOC；教学理念 [中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）05-0017-03 信息论与编码课程[1]是我校信息与通信工程专业重要的专业基础课程之一，是一门运用概率论和数理统计等数学工具来研究各类通信系统的一般规律以及通信系统各组成部分统计特性的综合性强、涉及学科广泛的课程。 信息论是现代信息科学的重要组成部分，是现代通信、信息技术飞速发展的理论支撑。信息论与编码课程的学习要求学生具有良好的数学基础。课程涉及积分运算，矩阵运算，群、域、环的概念和理论，数值分析的理论，计算机迭代算法，香农三大定理的证明等，几乎涵盖了理工科学生所学的全部数学知识。同时课程中很多概念非常抽象，比如信息、自信息量、平均互信息等，为教学带来了很大困难。教学过程中学生普遍反映公式定理繁杂、枯燥、难懂，内容、概念抽象，难于理解，学习兴趣不高，因而教学往往达不到预期的效果。 近年来，大型开放式网络课程，即MOOC（massive open online courses）的兴起突破了传统课程时间、空间的限制。同时，随着云计算技术的成熟，依托互联网，学生随时随地就可学习到国内外著名高校课程。然而，目前网络开放课程的应用仍然存在一些问题，比如学习者间缺乏交流协作，由于参与者众多，导致师生互动不足、教学效果考察手段欠缺，传统平台缺乏灵活性，都阻碍了网络开放课程的广泛应用，造成了许多优质教育资源的闲置与浪费。 本教学小组尝试将基于“云计算辅助教学”（ Cloud Computing Assisted Instructions，CCAI）的SPOC（Small Pri？鄄vate Online Course小规模限制性在线课程）教学模式引入信息论与编码课程教学中，积极探索并设计出新的有利于促进学生自主学习，提升其创新思维和工程实践能力的全新教学模式，以提升人才培养质量，实现信息论与编码课程教学管理信息化、资源建设动态化、师生交流常态化、学生学习终身化的可能，使学习无处不在、无时不在。 一、CCAI和SPOC简介 （一）云计算辅助教学 美国国家标准与技术研究院（NIST）[2][3]定义云计算是“一种提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池，这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互的模型”。 CCAI[4]是目前较为前沿的信息化教育技术，是指学校和教师利用云计算支持的教育“云服务”，构建个性化教学的信息化环境，支持教师的有效教学和学生的自主学习，促进学生思维能力和群体智慧发展，提高教育质量的教学模式。CCAI的意义，不是简单的教学方法的转变，而是教育理念上的重大变革，其广泛应用必定开创教育的新时代，加快我国教育信息化的进程。 （二）SPOC教学方法 SPOC即小规模限制性在线课程[5][6][7][8]（ Small Pri？鄄vate Online Course），是混合学习视角下对MOOC 的一种延续和创新。与MOOC使教师有机会服务于全球不同，SPOC让教师更多地回归校园，回归小型在线课堂，将在线教学与传统课堂教学完美结合，真正实现翻转课堂[9][10][11][12]与混合教学。课前，教师是课程资源的学习者和整合者，根据学生需求整合各种线上和实体资源。课堂上，教师是指导者，组织学生分组研讨，随时为他们提供个性化指导，共同解决遇到的难题。与传统课堂相比，SPOC的在线视频教学使学生们的参与度更高，同时可以激发教师的教学热情和课堂活力。 二、开展基于CCAI的SPOC教学模式在信息论与编码课程教学改革的必要性和意义 信息论与编码课程是我校电子信息与通信工程专业一门重要的专业基础课程，具有课程内容抽象，涉及数学基础知识广泛，公式复杂、众多及数学推导繁杂的特点。学生学习兴趣不高，使教学达不到预期的效果。 目前，以学生为主导的个人学习环境成为网络学习发展的必然趋势。[13][14][15][16]CCAI和SPOC的新理念和新方法，可根据学生不同学习风格和水平提供个性化学习的支持服务，将促进教育信息化的发展和教育观念的改变。 基于CCAI的SPOC教学模式具有以下优势： （一）学习方式不受时空限制 采用线上线下相结合的混合式教学模式。首先教师将学习内容、相关参考资料和教学视频等存放在云计算平台中，学生根据自己的时间利用终端访问所需的学习内容。 教师在课外对线上自主学习环节，应给出本次课的重点和难点、关键问题，为学生查询相关资料提供指导，降低学生自主学习的盲目性，从而提高翻转课堂的教学效果。 （二）自主学习和互动学习相结合 在基于CCAI的SPOC教学模式下，学生可根据自己的基础知识掌握情况自主选择相应的学习模式进行学习。学生可通过虚拟社区，与教师、同学进行互动交流，解决学习中遇到的困难。知识讲解环节不再是传统的灌输模式，而是针对学生自主学习时的盲点或理解不正确的地方进行详细、重点的讲解，自主和互动式学习将提高学生学习课程的积极性和主动性。 （三）提高学习兴趣 以“教”为中心的教学，缺乏自主创新意识，难以调动学生学习的能动性，学生无法感受学习的乐趣以及解决问题的成就感。而以学生为中心的教学，能够充分发挥学生的自主能力和创新能力。将全新的技术引入教学中，能够激发学生的学习热情，变被动学习为主动作为。 （四）实现学习资源共享 各级教育机构、高校和教育企业建设了大量的教育信息资源，我们正在实现传统教育资源库向云服务环境的转变。[13]学生不仅可以使用本校的教学资源，还可通过云平台使用其他高校的资源，从而提高资源的利用率。比如，我校可提供上海交通大学、西安电子科技大学、国防科技大学的信息论国家精品课程，MIT 开放课程，Stanford 的信息论课程等。 坚持以“培养能力为导向”，以“服务学生为核心”的基本原则，课堂教学模式正从以教师讲授为主，逐步转变为以学生自主获取知识为主导。每个学生可根据自己的学习情况选择有针对性的在线学习，以更好地实现“因材施教”。这正是我们提出基于CCAI的SPOC教学模式的意义和目的所在。 三、开展基于CCAI的SPOC教学模式在信息论与编码课程教学改革中的基本思路 在CCAI的基础上采用SPOC教学方法，首先需要建设优质的教学视频资源，其次要设计在线运行系统和课堂运行系统，并设置配套的考核体系。在对CCAI和SPOC 进行深入了解之后， 本教学小组结合信息论与编码这门课程的特点，提出了基于CCAI的SPOC教学模式在信息论与编码课程教学改革的基本思路， 具体阐述如下： 从信息论与编码课程的内容来看，其强调基础性和实用性，包括信息论基础知识（理论）和香农三大定理（实践）两大部分内容。SPOC建设也是围绕这两方面展开，如图1。 （一）基础知识——通过基于CCAI的SPOC实现混合教学[7] 学生在课前自主学习阶段以观看教学视频为主。优质的视频教材是激发学生自主学习的重要因素，通过观看教学视频学生完成知识的第一次内化。教学视频的制作则成为一个非常重要而且艰巨的任务。 制作教学视频时，需要注意以下几个方面：①教学内容，应针对某一个特定的问题，不宜过于深奥。② 时间长度的安排控制在学生注意力比较集中的时间范围内，一般为5-10 分钟。③ 录制形式多样化。④在视频中融入问题、任务、作业等元素，以督促学生学习，确保学习质量。 以往的教学经验显示，学生对基础理论知识的掌握并不理想，这部分内容应采用“课前预习—课堂讲授（研讨）—课后练习”方式进行教学。在线教学视频提供课前预习的知识要点，结合小组讨论，帮助学生明确课程的重、难点。由于做了课前预习，在课堂讲授中，学生的听课效率会明显提高，开展课堂讨论也更为容易。 （二）香农三大编码定理（实践）——通过基于CCAI的SPOC实现翻转课堂[8][9][10][11][12] 在完成基础理论学习的基础上，通过SPOC 教学方法来实现翻转课堂，进一步调动起学生自主学习、自我探索的激情。 SPOC的翻转课堂采用的是线上线下相结合的混合式教学模式。在线教学要起到指引的作用，教师在在线教学中依据教学内容设置具有针对性，能暴露学生知识的漏洞，引发学生的创新思考，引导学生学会学习，帮助学生思考的问题。学生预先对教学核心内容进行自主学习，查阅参考文献，撰写阅读笔记，进行初步的小组研讨。 在师生互动方面，可以在学习本课程的学生中建立一个讨论群，教师发布讨论问题，让学生随时参与讨论。教师可以通过云空间平台布置作业，建立试题库，发布试卷，学生在规定时间内完成所有作业和试卷。 在这种模式下，学生可以随时登录平台进行学习，也可在交流区进行在线讨论，教师在线答疑解惑，突破了传统课程时间、空间的限制[5][6][7][8]，但这需要学习者具有较强的自律性和自主学习能力才能按时完成课程学习内容。 课堂上教师不再以“讲授知识”为主，而是将更多的时间与精力用于有针对性地答疑解惑、组织深度研讨等。 （三）考核体系设计 为了提高教学质量，达到较好的教学效果，教师需要设置严格的考核体系。 根据信息论与编码课程的特点设计相应的考核体系，包括线上考核（教学视频的观看率、习题完成的正确率、讨论交流的发言率），课堂考核（考勤、课堂提问、小组研讨），论文撰写（阅读笔记、专业论文写作），期末考试（课堂测试、在线测试）等方面。 总之，基于CCAI的SPOC 教学方法需要充分运用云空间技术建设丰富的视频资源，设置合理可行的课堂内外运行系统和严格的考核体系。[14][15][16] 四、结语 以往的教学实践和相关文献显示，信息论与编码课程的教学中存在两个核心问题：一是课程内容抽象枯燥，教学手段单一，难以调动学生学习的主观能动性；二是现行的考核方式单一，导致学生在理论知识掌握与工程实践能力上失衡。 针对这些问题，本教学小组提出基于CCAI的SPOC 教学模式，并应用于信息论与编码课程教学中；牢牢把握SPOC教学的精髓，构建自主学习和交互学习的课堂，坚持以“能力为导向”，以“服务学生为核心”的基本原则；注重学生综合实践能力和创新能力的培养，强调学生自主学习能力的培养，以期最终达到提高教学质量的目的。 [ 参 考 文 献 ] [1] 傅祖芸.信息论——基础理论与应用[M].北京：電子工业出版社，2001. [2] 云计算定义 [EB/OL].[2012-11-19].http：//baike. baidu. cora/view/1316082. htm. [3] 美国国家标准与技术研究院——云计算定义[EB/OL]. [2012-11-13].http：//www. nist. gov/itl/cloud/index. cfm. [4] 黎加厚主编.云计算辅助教学[M].上海：上海教育出版社，2010. [5] 康叶钦.在线教育的“后MOOC时代”——SPOC解析[J].清华大学教育研究，2014（1）：85-93. [6] 任莺.论基于MOOC的“SPOC”教学新模式——以广告设计基础课程为例[J].亚太教育，2015（34）：100-101. [7] 韩万江，张笑燕，陆天波，孙艺.基于SPOC的混合式教学模式课程建设初探——以“软件项目管理”课程为例[J].工业和信息化教育，2015（11）：38-42. [8] 韦昌法，刘惠娜.基于SPOC的“离散数学”翻转课堂教学改革初探[J].新课程研究（旬刊），2015（5）：39-40. [9] 邹景平. 翻转课堂的起源与成功[J].中国远程教育，2012（14）：81-82. [10] 杨刚，杨文正，陈立.十大“翻转课堂”精彩案例[J].中小学信息技术教育，2012（3）：11-13. [11] 金陵.“翻转课堂”翻转了什么[J].中国信息技术教育，2012（9）：18-19. [12] 马秀麟，赵国庆，邬彤.大学信息技术公共课翻转课堂教学的实证研究[J].远程教育杂志，2013（1）：79-85. [13] 徐苑苑.云计算环境下的开放课程应用研究[D].上海：华东师范大学，2013. [14] 闫娜.基于百会云平台的云计算辅助教学在高职教育中的应用[D].西安：长安大学，2013. [15] 闫娜.云计算辅助教学在高职教育中的应用研究[J].办公自动化（综合版），2015（8）：61-62. [16] 李娟，汪冰峰.高校基于云空间的SPOC教学方法创新研究[J].创新与创业教育，2015（5）：53-55. [17] 陈璐.探析基于信息化平台下物流专业核心课程数字化教学资源库的开发[J].大学教育，2012（6）：122. [责任编辑：钟 岚] |
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