大學計算機課程基于MOOC+SPOCs的教學改革實踐

戰德臣+聶蘭順等

摘 要：近幾年，在教育部高教司以及教指委的推動下，非計算機專業“大學計算機”課程面向計算思維的教學改革已經走向深入，但仍舊存在一些矛盾和困難，如基礎—學時—內容的矛盾、教學內容提升與教學師資水平提升的困難等制約了教學改革進程，MOOC/SPOC的出現能否有效地解決這些困難呢？本文在“大學計算機—計算思維導論”課程十余所大學MOOC+SPOCs試點工作的基礎上，總結了MOOC+SPOCs教學改革實踐的經驗，提出了如何基于MOOC+SPOCs進行大學計算機課程改革的建議，對其他課程亦有借鑒與指導意義。

關鍵詞：計算思維；大學計算機；MOOC；SPOC；教學方法

一、改革大學計算機課程，為什么要建設MOOC/SPOC

1. 大學計算機課程應是一門什么樣的課程？

“大學計算機”課程，是惠及全國年均約600萬大學新生的重要課程，在經歷了“計算機文化基礎”到“計算機應用基礎”“大學計算機基礎”等課程階段后，到今天已經形成了以計算思維為主導教學內容的新課程，越來越多的師生認識到對學生未來的創新思維有重要影響的是計算思維，而不是計算機及其一些典型軟件的使用，也不僅僅是計算機語言，大學計算機課程應講授人計算與自動計算的關系、如何實現自動計算、計算系統與程序、程序是如何編寫與執行的、如何由問題到算法再到程序，難求解問題求解算法的構造思路，計算與社會/自然的融合，網絡化與數據化思維等，這些內容是對學生具有啟迪作用的教學內容，大學課程應該講授這些內容。

2. 建設MOOC+SPOCs課程，破解大學計算機課程教學改革的難題

雖然已經明確了大學計算機課程的教學內容體系，但該課程天然存在著“基礎—學時—內容”的矛盾，引發了很多問題，如教學目的不清、事實與工具講得多而思維講得少、內容講解淺泛、以概念講概念等，致使各方面人員對大學計算機課程產生了水平較低、作用不大等錯誤的認識。眾多學校有心改革但無力改革，仍舊迷茫于計算思維教育如何落地，仍舊困擾于素質教育師資水平如何提高等。

怎樣解決上述的矛盾，筆者認為要從兩個方面著力破解：一是從課程教學內容體系方面，尋求大學計算機課程教學內容的最小集合[1]；二是從教學手段教學方法方面，是否可以利用MOOC/SPOC等先進的教學手段來破解這樣的矛盾。筆者所在大學與其他十余所大學一起在2014年秋季學期開展的大規模MOOC+SPOCs教學實

踐的結果可以說明，此問題是可以借助于MOOC+SPOCs手段加以解決的。

二、MOOC+SPOCs的教學改革實踐

1. 面向社會學員的MOOC課程教學實踐

筆者及其教學團隊于2014年5月到7月在愛課程網的中國大學MOOC平臺上首批開設了MOOC課程“大學計算機—計算思維導論”。該平臺支持教師和學生兩個身份進行工作：教師可在后臺建立課程教學計劃，發布教學視頻、教學課件、討論話題、測驗和作業等；學生可以查看課程介紹、觀看教學視頻、下載教學課件、參與討論、參與測驗和作業；系統自動匯總測驗和考試分數，形成學生成績等。

為進行MOOC教學，筆者將課程內容精心劃分為15講，每講大約120分鐘，進而又將每講內容劃分為問題小節，每一個問題小節制作一個短視頻大約10至15分鐘；問題小節獨立，問題小節之間關聯，課程講之間形成體系。為開展在線測試與在線討論，還準備了充分的測試題（每講約50道題）和討論話題（每講約4個）。

首期課程開放了9講共96段短視頻，開放了9講測試題進行測驗，每講開放了1個討論話題，并組織了期末考試。課程主要學員是社會化學員和一些高校教師， 覆蓋理工、醫農、社科、人文等各學科學員等；課程有9000余人學習了本課程，約1500人參與考核，約300人拿到了課程結業證書。

2. 面向在校大學生的MOOC+SPOCs課程實踐

筆者及其教學團隊于2014年9月到2015年1月在愛課程網的中國大學MOOC平臺上開設了第2期MOOC課程“大學計算機—計算思維導論”。同時，聯合13所大學基于此MOOC課程在中國大學MOOC平臺首批開設了各學校專有的SPOC課程，即首次進行了所謂的大規模MOOC+SPOCs的教學實踐活動。SPOC課程將教學資源、作業/測試及討論區等都分成了兩個部分：MOOC共享區和SPOC專享區，并將二者有機地統一在一起提供給學生使用，各學校SPOC教師在后臺維護專有SPOC的特色內容，而MOOC共享區的內容則共享同一門課程。

MOOC課程第2期開放了13講共127段短視頻，開放了13講測試題，13講教學課件（PPT），13講模擬練習題及習題解析每講約50余題，13講導學文檔，每講開放了4個討論話題，并組織了期末考試。典型的SPOC課程，設置了一份“課程教學基本要求—學生須知”，內中規定了SPOC學生應該學習的內容以及成績獲取方式等，設置了一些私有討論話題，如“線上線下相結合的教學/學習方式下，你希望老師課堂上怎么講”“談談第一次聽課的感受”等。復雜一些的SPOC課程，根據學生群的差異，在MOOC基礎上重組教學內容，補充教學視頻，設置特色化的測試與考核題、作業題及不同的成績獲取政策等。

課程主要學員是哈爾濱工業大學、南京航空航天大學、西南科技大學、哈爾濱工業大學（威海）在校學生以及其他9所學校的部分學生。同期課程13所大學基于MOOC+SPOC課程形式，21 000余人同步學習，140 000余人次討論互動。

哈爾濱工業大學張麗杰老師負責的SPOC課程學員評價：“網絡授課可以說是偉大的突破…，這樣的教學豐富了同學們的視野，也使一些學有余力的同學能夠進一步學習”“第一次知道原來計算機課不是單純的學習電腦硬件軟件的，而是重在計算思維的培養，這完全顛覆了我的認知…”“覺得大學真的與中學區別很大，能學多少，學到什么都看個人的追求了?！?

三、再認識MOOC+SPOCs

1. MOOC+SPOCs是一種教學促進手段

MOOC+SPOCs是一種實實在在的教學促進手段，我們既不要夸大其作用，也不要貶低其影響。它只是利用了先進信息技術產生的MOOC平臺來支持各學校教師的教學工作。這種支持與促進體現在以下幾個方面：

（1）MOOC+SPOCs是教學資源的聚集與利用平臺。它可有效地聚集各種教學資源與教學成果，包括：教學短視頻；課程導學文檔；教學課件（PPT）；模擬練習題及其解答；話題討論；題庫與考核；教材；作業及其完成等等。同時通過它，這些聚集起的資源可以得到有效利用，即被大量學生學習，可能數倍于傳統課堂的學生數。

（2）MOOC+SPOCs是教師教學工作的支持平臺。教學改革涉及多個方面，如個性化教學、研討式教學、過程化與多樣化考核等，其實施將會產生大量的工作量，平臺可有效地實現數據的自動搜集、考核的自動評價、成績的自動處理等，能有效支持教師的教學工作。

（3）MOOC+SPOCs教學過程數據的聚集與管理平臺?，F在通常強調教學過程管理，管理者通過獲取教學過程數據來對教學進行評價和改進，很多學校是依托于人工報送數據、人工填寫數據來完成，而借助于MOOC+SPOCs平臺，使數據伴隨著教學過程自動聚集，而不是由教師、相關人員手工填寫，這也是有意義的。對這些數據的利用，不僅僅是教學管理者進行分析的重要依據，更是任課教師改進教學過程的重要依據。

2. MOOC是開放共享手段，而SPOC是一種管理學生的手段

面向社會學員和在校學員的教學活動是有差異的：從開放性角度，前者強調公共、開放，后者則強調私有、僅面向課程班開放；從學習要求角度，前者是興趣為主的學習，后者則是規定內容的學習；從學習的監督性角度，前者是自覺無監督的學習，后者則是半自覺有監督的學習；從學員層次角度，前者包含了各個層次、已畢業未畢業的，后者則基本處于同一層次；從教師責任角度，前者教師是無責任的，是否堅持學習取決于學生的意愿，后者則教師是有責任的，爭取不讓任何一個學員掉隊是基本目標。

正是因為存在著教學活動的差異，所以可利用MOOC面向社會學員開放共享，而利用SPOC管理在校學生，了解每一個學生的學習狀態、督促每個學生完成規定內容的學習等。

3. MOOC是一種標桿，而SPOC是基于標桿的特色化手段

一門課程，面向不同基礎不同層次的學生，其教學要求和教學方法是不一樣的。比如對基礎好的學生可能講一遍即可，在同樣學時內可講授更多內容；而對基礎較弱的學生可能要反復講，在同樣學時內必須壓縮內容以提高學生的接受程度，而當學生理解程度提高時，又能有渠道繼續接受更深入內容的學習。

正是因為這種共性和差異性的存在，需要MOOC與SPOC相結合。MOOC課程內容可建設為一個標桿，而SPOC可基于MOOC標桿建設各具特色的課程內容，可以高于或者低于MOOC標桿內容。所謂的“標桿”，是指一門課程應該講授的完整的教學內容，不僅有深度要求而且有廣度要求。所謂的“特色化”不僅體現在內容選擇的差異化，還體現在同樣教學內容的不同教學方法上：面向不同基礎不同層次不同專業學生的差異化講解等。

通過MOOC可保證教學水平，保證各學校在師資水平存在差異的情況下而使學生接受到高質量的課程內容，促進教育公平的實現，通過SPOC實現不同層次學生的差異化教學，特色化教學，充分調動教師和學生學習的積極性和主動性。

4. 網絡課堂vs.線下課堂與是否翻轉課堂

應該說MOOC+SPOCs為學生提供了第二課堂——網絡課堂。這里第一課堂是指傳統的線下課堂。在提MOOC+SPOCs時，很多人會強調“翻轉課堂”，即將傳統的課堂“講授與學習”，課后“討論與答疑”，翻轉過來成為，課后借助于網絡課堂“講授與學習”而線下課堂“討論與答疑”，提高學生的學習興趣和學習效果。筆者認為課堂翻轉是有條件的，一是能夠確認學生通過MOOC+SPOCs完成了規定內容的學習；二是小班授課或小班研討。

像大學計算機這樣的仍舊實施大班授課的基礎課，如何實施翻轉課堂需要進一步探索。此外，當面對習慣于討論和提問的基礎較好的學生而言，翻轉課堂應能取得較好的效果，而面對大部分基礎較弱、又不太愿意提問的學生而言，翻轉課堂可能會影響他們的學習興趣?？纯碨POC學員對線下課堂的建議和期望可知，學生們仍舊希望教師在課堂“講思路、講提綱——指導與引導；講重點、講難點——過程與模擬；少用術語多用示例——案例與術語；多提問多討論——問答與互動”等等。

但不管翻轉與否，面對網絡課堂，線下課堂的教學模式是需要改變的?？梢赃x擇“課堂為主、網絡為輔”“課堂為輔、網絡為主”“線下線上互補”等幾種教學模式。具體而言：（1）可將完整教學內容放置于網絡課堂，學生可自主選擇學習哪些內容；而在線下課堂選擇“少”而“精”的內容，詳細講授，盡量照顧大多數學生。（2）網絡課堂更適宜于碎片化知識的學習，對思路性內容、難點性內容的講解可能過于精簡；而線下課堂應多注重思路性內容、難點性內容的講解，通過互動交流，引導學生進行網絡課堂更多知識的學習。（3）網絡課堂更適宜于自我學習、不受時間空間限制的自由學習、非面對面的學習；而線下課堂則可通過小班研討與交流、成果展示與點評，促進學生自主學習。目前基于MOOC+SPOCs的混合式教學模式已被認為是未來大學教學改革的方向。

5. 大規模在線討論——第三課堂

如果說傳統課堂為第一課堂，網絡課堂為第二課堂，則大規模在線討論可被認為是第三課堂，如何發揮第三課堂的力量，對于提升教學效果很重要。為什么這么說呢，這可以由MOOC+SPOCs面向在校生的教學實踐來反映，在第二期教學實踐中每講設有4個討論話題，平均每個話題的瀏覽與回復比率在20%～50%左右，同期課程140000余人次的討論互動。通過“大規模在線討論”的實踐，我們發現，大規模在線討論為每一個同學提供了參與表達的空間和手段，尤其是針對那些不愿發言的同學而言，這種非面對面地討論，可以提高其參與度，同學普遍認為“參與討論也是學習，參與能夠帶動興趣，參與能促動思考/學習，參與能夠改變觀念，參與能夠擴展視野”。很多同學通過瀏覽他人的回復內容，感覺到其學習的差距而抓緊時間學習，通過瀏覽他人的回復而發現老師沒有講授的內容而去學習，通過回復其他人的問題而提高了自身的理解程度；因此第三課堂很重要！

四、怎樣建設MOOC+SPOCs——思路與建議

1. 多學校聯合建設MOOC共享與SPOC分享相結合的開放課程

通過兩輪實踐，筆者建議應該多學校聯合建設MOOC共享與SPOC分享相結合的開放課程。完整課程由兩個維度構成，水平維度為大家共同認可的完整課程內容及其內容劃分，垂直維度為對同一課程內容，不同學校、不同類別師資建設的同類/不同類課程資源。這樣可構成完整的教學資源庫，可開放給所有教師與學生使用。通過MOOC，面向所有學生開放，共建共享；通過SPOC，面向各學校各個課程班共建分享。建設與開放的應是同一門課程，而不是多門課程。

2. 建設適應不同類別不同層次學習者需求的課程

筆者建議在同一門課程中，建設適應不同類別不同層次學習者需求的課程，使MOOC做到“普及兼高層次”。普及是讓所有學習者都能聽懂看懂，都能有所收獲，而高層次是指不能降低課程水平，體現了課程的廣度與深度。學生可在同一門課程中進行學習，根據其興趣和學習過程，自主的、動態的選擇初級、中級或高級班結業。換句話說，不是學習前選擇課程的層次，而是學習結業前選擇課程的層次。初級、中級、高級班均覆蓋完整的課程內容類別，但所學習的視頻在深度上可能不同，所進行的考核是不同的。

3. 建設既追求多校共同性，又保留有各學校各教師特色的SPOC課程

筆者建議基于同一門MOOC課程建設，既追求多校共同性，又保留有各學校各教師特色的SPOC課程，此所謂“共同但有特色”。各校學生按教學班選擇課程進行學習；不同教學班由不同教師負責，教師可自我再造進行教學內容組織，亦可由教學示范班復制教學內容組織方案形成，可自我決定教學班是否面向本校或他校開放觀摩。學生僅能進入其所選擇的教學班進行學習，而不能進入其他教學班進行學習，但可同時學習MOOC優質資源課程，真正做到“以學生為中心的教與學”。

4. 建設在校學習與網絡學習同步討論與學習的課程

筆者建議基于同一門MOOC課程，建設在校學習與網絡學習同步討論與學習的課程，形成“校內校外同步學習與大討論”的學習環境。校外學生學習開放的MOOC課程；校內學生既可進入各校SPOC課程學習，又可學習開放的MOOC課程；校內/校外學生共同參與討論和回答問題，多學校教師共同回答所有學生的提問（包含網絡學生和不同學校學生的提問）；校外學生需完成開放的網絡練習題測驗，以獲得成績；校內學生需完成SPOC規定的練習題測驗（意味著并不一定要完成所有的開放的網絡測驗），以獲得線上成績；校內學生需完成各學校各課程班規定的線下考試，以獲得線下成績。

5. 建設面向大規模在線學生考核的母題庫和衍生題庫，促進考核方式的變化

筆者建議基于同一門MOOC課程，建設面向大規模在線學生考核的母題庫和衍生題庫，促進考核方式的變化，實現“分級題庫與個性化測試”。所謂的母題是指學生應該掌握的可測試學習內容的基本題目，而衍生題則是指可由母題經簡單處理演變出的多個練習題，與母題可能具有相同的題干但參數不同、結果不同，選項不同。母題庫可開放給學生復習和練習，而衍生題庫則用作測驗和考試。母題和衍生題考的是相同的知識內容，如果確實會答母題，則衍生題都會答。衍生題和母題只是方法相同，但內容上有差異。

參考文獻：

[1] 戰德臣，王浩. 面向計算思維的大學計算機課程教學內容體系[J]. 中國大學教學，2014（7）.

[本文得到教育部—微軟2014產學合作專業綜合改革項目“經典計算思維與先進軟件技術相結合的大學計算機課程建設”、教育部大學計算機課程改革項目“理工類高校計算思維與計算機課程研究及教材建設”和黑龍江省高等教育教學改革項目“面向計算思維培養的大學計算機教育教學改革研究”的支持]

[責任編輯：周 楊]