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基于SPOC的“自动控制元件”翻转课堂实践研究

范文

张敬南　姚绪梁　彭辉

摘 ? ?要：文章依托小规模在线教学资源平台对“自动控制元件”课程进行了翻转课堂的实践研究。在线教学资源的设计要考虑到学习者对碎片化时间的利用，学习者在计算机或者移动终端完成实验平台与基本理论的学习、研讨过程，并在实验室翻转课堂环境下进行操作技能与实践能力的锻炼，实现了实验教学效果的改善及实验教育教学资源的优化。

关键词：SPOC;自动控制元件;翻转课堂

中图分类号：G642.3 ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ? ?文章编号：1002-4107（2019）11-0037-02

“自动控制元件”课程存在知识琐碎、教学内容抽象、实践环节内容多、实验教学比重大等现象。由于空间和时间的限制，学生在传统的课堂和实验教学方式下，存在知识掌握不够深入、实践效果差等问题，难以达成学生对解决复杂工程问题能力培养的需求。萨尔曼·可汗于2011年详细介绍了“翻转课堂”（Flipped Classroom）教学模式，使得这一新型教学模式开始备受关注[1-3]。而借助现代信息技术和互联网平台为支撑的小规模在线课程（Small Private Online Course，简称SPOC）能够与传统课堂教学相融合，有效地辅助课堂教学[4-6]。由于采用SPOC形式，学习资源是针对在校学生进行设置，能够更好实现网上资源与校内实验资源的搭配。任课教师通过SPOC教学平台为学生提供翻转课堂需要的教学视频资源以及在线交流环境;学生利用课余的碎片化时间通过计算机或移动终端参与到教学活动中，并通过课堂或实验室进行的翻转课堂教学过程实现学生主动性和创造性的调动，改变了教师的教学方式和学生的学习方式。

一、课程SPOC资源现状

“爱课程”网是教育部、财政部“十二五”期间启动实施的“高等学校本科教学质量与教学改革工程”支持建设的高等教育课程资源共享平台。该网站的“中国大学MOOC”对上传的课程资源进行运行、更新、维护和管理。网站利用现代信息技术和网络技术，为课程提供 “教”和“学”功能。任课教师通过对“自动控制元件”课程进行的免费申请，获得SPOC教学资源的上传和管理资格。

哈尔滨工程大学“自动控制元件”课程包括了理论课程40学时，实验环节16学时，分割知识点有100余个，都录制成视频上线运行显然不切实际。考虑到翻转课堂的特点，仅将原理性知识、实验认知、实验操作等基础知识作为SPOC上线视频。学生掌握基础知识后，再将具有一定难度的实验调试、运行、实验分析等内容通过见面课和实验指导的形式完成。“自动控制元件”实验教学内容如表1所示。

表1 ?实验教学环节学时分配

教学视频资源支撑了实验教学环节需要的理论基础、实验平台介绍和实验操作介绍。考虑到本校学生课余时间的实际情况、移动终端学习的特点，對本课程的翻转教学设计定位于学习者通过移动终端利用课余“碎片化”时间完成自主学习，将每个知识点的教学视频控制在15分钟以内。被碎片化的教学视频设计内容包括了34个。

SPOC网站的教学视频为学生提供了完整的学习资源;同时，SPOC教学平台为课程提供了讨论答疑区，为翻转课堂教学提供了良好的交流平台。完善的SPOC资源与学习环境成为实现“自动控制元件”实验教学翻转课堂的必要条件。

二、翻转课堂教学模型的设计与实践

（一）翻转课堂教学模型与教学设计

基于SPOC教学平台“自动控制元件”翻转课堂的教学模型是基于传统教学环境与SPOC教学平台构建的，属于基于导学案的前置学习形式，采用了“先学后教”的理念实现翻转教学的流程[7]。主要由课前、课中及课后三阶段组成[8]。学生通过SPOC教学视频实现了课前学习，主要用于对理论知识、实验装置、实验过程的掌握和了解;学生通过8次教师见面课完成了各个单元的导学和学生所遇问题的研讨;通过6次实验室翻转课堂完成了安全教育、实验接线、实验结果验证和分析。

基于SPOC教学平台“自动控制元件”翻转课堂的教学模型的3个阶段的教学设计如下所述。

1.课前阶段。（1）教师：将导学案、教学PPT和SPOC视频资源提供给学生，让每个学生能有足够多的学习时间。将慕课教学平台提供的答疑功能作为教师与学生的交流平台，帮助学生依据导学案和SPOC视频实现自学并练习。（2）学生：通过SPOC平台资源进行基本理论、实验平台认识、基本操作流程的学习;通过SPOC论坛与教师互动，完成答疑解惑。（3）教师：结合学生遇到的问题，通过SPOC平台发布作业和实验要求。（4）学生：根据作业和实验要求，以小组形式完成设计、计算或分析工作，以及实验前的准备工作。

在课前阶段强调学生的学习进度，教师要通过学生进度统计、单元测试和论坛提问等形式监督学生学习进度，并做出督促措施。

2.课中阶段。（1）学生：通过小组的形式，针对作业进行汇报与研讨;针对具体实验进行实验操作、现象观察与数据获取。（2）教师：针对学生对作业的设计、计算与分析结果，实验操作、数据处理与分析情况给出评价，促进学生形成系统的认知，明确典型自动控制元件的原理与应用。

在课中阶段主要强调小组的讨论与协作，解决课前遇到的问题，并且通过完成作业进行实践练习，将所学到的东西应用到实践中。这样可以极大地提高学生的学习效率，可以促进学生对知识和操作技能的掌握。

3.课后阶段。（1）学生：结合课后思考题对所学知识和实验效果进行分析总结。（2）教师：依据学生对思考题的回答情况和实验报告情况给出评价。

课程组结合教学过程和教学结果进行教学评价，并将评价意见和学习建议反馈给教师和学生，以便在下一个教学环节或过程中加以改进。

（二）基于SPOC的翻转课堂实践效果分析

哈尔滨工程大学于2016年5月开始了基于SPOC的“自动控制元件”翻转课堂实践，由于反响良好，已运作3个周期并将持续下去。在2018年度教学中，共计378名学生注册学习，根据慕课视频学习人数统计数据，慕课视频人均受益率高于75%。由于学习过程中鼓励个人独立学习和多人协作学习的个性化学习过程，存在多人共同观看同一视频情况，所以受益率应该更高。

任课教师在见面课中明显感觉出学生具备更加扎实的基础。一些学生表现出了往年学生所没有体现出的认识深度，提出的相关问题也比较深入，说明这些学生很好地利用了碎片化课余时间和SPOC教学平台。在知识点测试上也表现出较强的知识应用能力。对比近年来“自动控制元件”课程期末测试（试题难度相当）情况，2015年及格率为82.2%;2016年首次应用基于SPOC翻转课堂的教学模式后及格率达到89.4%;2017年和2018年分别为88.5%和90.6%。显然从期末测试成绩上观察培养效果，还是有明显的作用。

實验指导教师对学生在实验中的表现也给予了较高的赞许，认为学生普遍对实验系统很熟悉，能够在较短的实验时间获得较大的实验效果。与以往实验过程相比较，学生遇到问题有了更强的分析能力，不再是遇到困难只知道求助于指导教师，并且能够提出一些新的问题与指导教师交流。显然，在较好地掌握理论知识的前提下，学生积极探索的科学精神得到培养。

三、结论

“自动控制元件”课程组对SPOC教学平台和翻转课堂教学实践的研究，为新形势下课程教学模式的探索提供了新的途径和宝贵经验。（1）采用翻转课堂教学模式利用了学生课余的碎片化时间，为学生的众多闲暇时间被利用提供了可行性。（2）翻转课堂过程调动了学生的主动性和创造性，为打造出具备研究能力、创新能力的专业人才提供了可行性。（3）在知识量增加、学时缩减的现代教学体系中，可以有效解决传统课堂教学无法实现所有需要掌握的知识内容在课堂中进行完整讲解的问题。（4）学生能够根据自身特点自主把握学习进度，能够有效改进传统课堂教学难以顾及因学生领悟能力不同而导致知识掌握过饥过饱现象，为因材施教提供了可行性。

综上，采用翻转课堂教学模式是能够满足知识量提升而理论学时缩减、具有创新意识高素质人才培养、个性化学习要求的一种教学模式。

参考文献：

[1]范文翔，马燕，李凯，等.移动学习环境下微信支持的翻转课堂实践探究[J].开放教育研究，2015，（3）.

[2]唐晓勇.“翻转课堂”：数字技术引发的学习变革[J].中小学管理，2013，（7）.

[3]张颖，冯从经.基于翻转课堂的双语教学模式探讨[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2018，（6）.

[4]李斐，黄明东.“慕课”带给高校的机遇与挑战[J].中国高等教育，2014，（7）.

[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）.

[6]郝建新，郭晓静.互联网+背景下SPOC模式电类实验教学[J].实验室研究与探索，2016，（9）.

[7]张金磊.“翻转课堂”教学模式的关键因素探析[J].中国远程教育，2013，（10）.

[8]刘艳斐，乜勇.“翻转课堂”教学设计研究[J].现代教育技术，2015，（2）.

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