SPOC模式下一流课程建设
----以“概率论与数理统计”为例

孙 欣, 王 雪, 李浩铭

(沈阳师范大学 数学与系统科学学院, 沈阳 110034)

2020年初,一场突如其来的新冠肺炎疫情打乱了高校线下教学的正常运转秩序,疫情使学生无法在学校进行课堂学习,直播课、录播课、慕课、远程指导等线上教学成为学习的主要模式,课堂教学被远程教学取代,高校传统的课堂教学面临新的挑战。在这种背景下,将现代信息技术与教学深度融合势在必行。笔者通过在线教学结合网络教学平台等智慧教学工具,打破时间和空间的约束,打破传统课堂一次性教学的约束,从教学理念、教学内容、教学策略、学情分析、资源建设等维度进行了新的思考与实践。经过3年“线上”+“线下”教学实践,形成了新的教学模式,这对已经到来的后疫情时代的高校教学有着深远的影响。本文以数学专业必修课“概率论与数理统计”为例,从疫情前的传统教学模式,历经异步教学、同步直播,发展到后疫情时代的线上线下混合式教学,采用多种信息技术手段,利用超星泛雅网络学习平台,面对校内学生采用小规模限制性在线课程(small private online course, SPOC)教学模式,围绕目标达成、构建学习环境、设计教学活动和实施多元评价[1]等方面对课程进行整体规划,落地实施,持续改进,经过3年的实践,将课程建设成为省级一流课程。

图1 教学模式的发展历程Fig.1 The development course of the teaching mode

1 课程建设历程

1.1 分析学情,明确教学目标

沈阳师范大学数学与系统科学学院的“概率论与数理统计”课程是数学与应用数学专业大学三年级开设的必修课程,通过研究随机现象的客观规律,引导学生从传统的确定性思维模式进入随机性思维模式,用随机数学的思想和方法去观察并分析随机事件,处理随机数据,培养学生运用概率方法分析解决实际问题的能力。大学三年级的学生已经具备一定的数学思维和数学素养,而课程内容与生产生活联系紧密,如果处在线下课堂的教学环境,就学习内容本身而言,学生应该饶有兴趣,但是由于疫情期间的在线教学缺少面对面的交流、互动,学生参与教学活动受到制约,因而学习效果受到影响。这就要求教师要遵循在线教学规律,了解学生在线学习特点。当疫情结束后,笔者将线上教学和线下教学有机结合,以学生为中心,继续发挥线上教学的资源与环境优势,基于SPOC平台,开展混合式教学,力争创建优质课程。

1.2 设计、开发、应用教学资源,构建网络学习环境

传统课堂的教学资源通常包括教材、配套习题解答、PPT课件等。疫情期间开展线上教学,采用的教学方式有异步教学、直播教学、“直播+异步”教学等多种教学方式,因而教学资源建设也应运而生。

在线上教学初期,“概率论与数理统计”课程采取异步教学法。教师将电子教材、配套的习题解答、手写教案、PPT和慕课的网页链接地址等教学资源发布到网络学习平台,根据教学内容,录制了音频,也一并发布出去。异步教学的优点是为学习者提供了不受时间、空间约束的教学资源,方便学习;缺点是缺少了激励性与互动性的社会情境,学习者并没有直接参与建构意义和知识,主观能动性没有被积极调动起来,与面对面交流互动相比,在一定程度上影响了学习效果。

为弥补异步教学的不足,笔者利用钉钉软件进行直播教学。首先,课前预热,教师以主播的身份创设课堂教学氛围,吸引学生,起到课堂组织教学的效果;其次,屏幕分享PPT讲授新课。PPT是直播教学中重要的可视化载体,其内容和质量直接影响教学效果。PPT的内容要清晰、准确、精炼,质量精良,注重可视化效果,以最大限度地吸引屏幕另一端的学习者为最佳。从每周的教学质量反馈可以看出,在直播教学中,学生对高质量的PPT认可度较高,为直播带来良好的教学效果,同时为教学资源的积累奠定了基础。在一个学期中,“概率论与数理统计”课程利用钉钉直播了29次,总时长2 796 min,课程视频可回放,弥补了由于时间不同步、网络不畅通等因素对直播教学造成的影响。

直播教学与课堂教学相比存在不足。一方面,教师成为主体,而作为学习主体的学生受时空等因素的限制,学习缺少现场感,限制了学习活动应有的互动与交流,影响了直接参与知识的建构;另一方面,数学专业课程的直播教学需要准备大量的例题、习题,以弥补学习活动互动不足。但是,学生在实践练习中如果产生疑问,在直播教学中很难及时进行反馈和解决。

为弥补直播教学在互动、交流方面的不足,“直播+异步”成为“概率论与数理统计”课程开展线上教学的主要方式。一方面,利用网络学习平台构建课程问题讨论区,引导学生将疑难问题发送至讨论区,以问题为驱动,讨论协作,会话互动,可以激发学生对于主题问题的内在兴趣,参与知识建构;另一方面,持续补充包括媒体素材、试题库、案例、网络课程等类型的教学资源。通过构建社会情境、加强学习协作、提供会话机会、参与意义构建等途径构建网络教学环境,设计、开发、应用有效的教学资源,使“直播+异步”成为在线教学的有效途径。

1.3 设计、组织、实施线上和线下的教学活动

随着疫情的缓和,后疫情时代到来,高校学生重返校园,恢复线下学习,开启了正常的教学活动。教师开始探索反思对哪些在疫情时期线上教学的资源进行常态化的教学保留或重新改造、设计和应用。这种面对面教学和计算机辅助在线学习的结合称为混合学习,其特点是学生一部分的学习发生在传统的课堂教学中,另一部分的学习发生在网络环境中,学生能在一定程度上对学习时间、地点、路径和节奏进行控制[1]。

此时学生已经适应线上教学方式,“概率论与数理统计”课程资源建设日趋完备。因此,具备开展SPOC混合教学的基础。数学专业高度抽象性、严密逻辑性的学科特点决定了SPOC的课堂教学更适合面向全体学生讲授,而非翻转课堂的答疑式。

1) 课前线上预习。利用学习通平台发布任务,重视公告的导学作用。笔者把“概率论与数理统计”课程录制为34个总时长474 min的视频,并把配套的PPT、电子教案、习题上传至网络平台。通过观看视频,学生可以完成低阶学习。这样就可以用量少质优的练习引导学生达到课前学习要求。提倡学生之间的交流,鼓励学生将疑难问题在讨论区进行专题讨论。知识的建构往往在学生间的互动过程中完成,而非学生各自孤立地完成任务。学生可以通过相互探讨、互相请教及观摩他人如何理解、解释问题进行学习。一方面,通过课程网络学习平台提供的数据,可以判断学生的预习情况,了解学生的学习态度;另一方面,讨论区中学习的混淆点、易错点和难点给教学提供了参考,方便教师了解学生认知程度和基础。利用学习通平台可以进行数据分析,备课、备学生,抓住课程的疑难杂症。

2) 课上解决高阶问题。教师有针对性地讲解重点问题和学生存在的疑难问题,并组织学生自主讨论、探究,借助智慧课堂教育技术工具,实现课堂全员覆盖,开展课堂有效互动,进一步解决学生没有解决的问题,用高阶学习带动低阶学习。对于学习习惯差、惰性强、课前不预习或者预习效果差的同学,可以通过教师讲解、同学间讨论完成学习。需要注意的是,不同于答疑式的翻转课堂,SPOC课堂采取面向全体学生完整授课的方式[2],这是由数学专业课程的学科特点和教学目标决定的----注重对学生的数学思维、方法与技巧的训练,强调数学素养的培育,科学态度的养成,以形成严密的逻辑思维,提升推理、演绎、分析、归纳、综合等能力。

3) 课后实践练习。网络学习平台的调查问卷数据表明,在诸多的课程资源中最受学生欢迎的就是题库。“概率论与数理统计”题库包括7章27节的内容,涵盖各节习题、各章练习与测试,并配以答案详解。预习、复习时遇到的问题可以在网络学习平台讨论区发帖留言,一学期下来,讨论区以问题为主题的讨论有40多个,这样就实现了以问题为驱动,引发思考,相互研讨,解决问题。因为不受时间、空间的限制,通常参与在线讨论解决问题的效果要比课上的解决效果好。通过课后的实践练习与讨论,有助于学生提高技能,拓展能力,达成教学目标。

4) 提交线上作业。线上作业包括学习日志、思维导图等。“概率论与数理统计”课程共7章内容,以章为单位提交学习日志,包括学习体验、收获与不足、课程建议,帮助学生提升元认知水平,成为学习中能够进行有效自我调节的学习者,在反思自己学习的过程中变得更加深刻、成熟。通过绘制章思维导图,有助于理解概念、定义、定理,将各章节的内容以可视化的形式进行关联、对比,有助于将知识系统化,形成对核心知识的深刻理解,能够在新情境中进行迁移。

1.4 实施线上和线下的多元评价

课程实施线上和线下的多元评价,内容包括对学生的评价和对教师的评价[3]。

在线对学生进行过程性评价。过程性评价以形成性评价为主,形成性评价就是获取关于学生所学的最佳证据,然后利用这些信息来决定下一步要做的事情[4]。课程以超星泛雅网络学习平台提供的数据监测学生的学习过程为主,数据包括视频任务点完成情况、作业完成情况、讨论情况、章节学习次数、签到、章节测试成绩等。这些数据一方面记录了学生的学习过程,为平时成绩的形成提供了依据;另一方面,教师可以利用这些信息实时调整教学,来决定下一步要做的事,以更好地满足学生的学习需求。

线上问卷对教师教学进行评价。课程开课3周后,设计线上问卷,收集学生对课程的评价和建设性意见,对教学进行早期反馈,旨在帮助老师完善教学、促进学生学习;学期中,再进行问卷调查,结合学习日志,学生反馈对课程的学习体验,帮助教师对课程后半程调整与改进,促进教学;问卷帮助教师了解学生对课程的需求和学生的个体差异,有利于改善学生对课程和教师的态度,在学期末学生对课程做出的评价中可以体现出问卷的作用与效果。

线下组织期末考试对学生进行总结性评价。“概率论与数理统计”课程于2020年9月至2021年12月的期末考试开展了开放性考试探究。结合课程特点,设置开放性考试题目以能力考查为重点,而非知识的识记能力与一般理解能力。开放性考题一般设置的是非良构问题,着重考查学生深层次理解、运用综合知识,解决问题以及学习新知识的能力。开放性考试有助于教师全面准确地评价教学活动,不断改进教学方法。

最终,对学生成绩的评价采取形成性评价和总结性评价加权的方式。

2 SPOC模式与传统教学的比较

SPOC模式不同于大规模在线开放课程(massive open online course, MOOC),更适合小范围,具有准入条件限制的本校或跨校学生学习。近年来,对SPOC的研究已经取得了丰硕的研究成果[5-13]。本文通过3年的教学实践,对SPOC模式与传统教学模式进行了梳理、比较,总结出一些规律。与传统教学模式相比,SPOC模式既有其独特的优势,也存在将来需要改进的地方(表1)。

表1 SPOC模式与传统教学对比Table 1 Comparing the SPOC mode with the traditional teaching

2.1 SPOC概念

SPOC是在MOOC基础上,针对MOOC的不足而提出的。2013年,美国加利福尼亚大学伯克利分校的阿曼德·福克教授提出小规模限制性在线课程(small private online course, SPOC)的概念。相对于MOOC中的massive(大规模)和open(开放)而言,small是指学生规模一般在几十人到几百人,private是指对学生设置限制性准入条件,达到要求的申请者才能被纳入SPOC课程[2]。

2.2 SPOC模式与传统教学对比

1) SPOC模式与传统教学相比,课程具有回溯性。一般地,教师将微课视频上传到学习平台供学生预习或复习使用;特别地,教师可以把课程中尚未完全解决的课程重点、难点制作成视频、音频、图像、文件或者网页链接等传至学习平台。这些内容可以供学生反复学习,学习方式可回溯,是传统教学无法实现的。如果学生基础差,课上不能全听懂或者跟不上课程节奏,或者因事因病请假,无法正常上课,那么在传统课堂,这些缺失是无法弥补的,而SPOC模式借助网络学习平台就可以解决在传统课堂无法解决的问题。

2) 数字化一代作为互联网的“原住民”,对线上学习充满好奇。“00后”属于数字化一代,成长于万物互联的多媒体时代,习惯于通过网络获得信息[15]。手机、电脑等数字化设备实现学习不受时空的限制,这与传统课堂形成了鲜明的对比:与其由教师对知识进行事无巨细的讲解,不如让学生自己探究,保持对学习的新奇感。与传统课堂相比,学生更喜欢SPOC模式提供的线上学习方式。

3) SPOC模式打破传统课堂学习时间、空间的限制,课程容量变大,智慧教学平台使学习更具个性化。学习资源上传至智慧教学平台,学生可以随时随地获取学习资料进行学习。低阶内容课前完成,高阶内容课上解决,与传统教学中忙于赶课程进度相比,SPOC模式使教学节奏舒缓许多,而课程容量却变大了。这种个性化的学习能够提供多样化的学习资源、学业辅导策略,以满足不同学生的不同学习需求和兴趣。

4) 在SPOC模式提供的课程资源中,最受学生欢迎的是线上题库。与传统教学课堂上教师讲解知识、板演例题相比,课前、课后利用线上题库对所学的知识进行探究、应用是学生更乐于做的事情。习题设置的各种闯关模式可以激发学生好奇心,驱动他们的学习需求,进而在实践练习中运用知识,加深理解。而在传统教学中,习题的处理占用上课时间,学生的实践练习不充分,显得被动而仓促。

5) 尽管SPOC模式与传统教学相比有其独特的优势,但网络虚拟学习环境对于面对面的讨论与交流不够方便,实时性和现场感都不尽如人意。与SPOC模式相比,传统教学的最大优势在于课堂中教师与学生、学生与学生可以进行面对面讨论,现场互动,临场交流,增强感染力,传递情感。因此,在网络虚拟学习环境下,激发并维持学生参与讨论、互动是SPOC模式未来需要改进的方向。

3 结 语

新冠肺炎疫情的发生对高等教育的传统教学提出了新的挑战,数字化时代为现代信息技术与教学的深度融合提供了技术支持与保障。笔者经过3年的实践教学,应用智慧教学平台,将数学专业“概率论与数理统计”课程由传统教学模式下的线下课程改造建设成了SPOC模式下的线上线下混合式省级一流课程,完成了课程资源建设,构建了网络教学环境。在此基础上,课程将不断持续改进,未来将完成包括课程思政、数学建模应用等各种案例库的建设。