基于SPOC的翻轉課堂與項目教學法的混合式教學模式重構

張 帥，伍傳敏,2

（1.三明學院 信息工程學院，福建 三明365004；2.華中科技大學 計算機科學與技術學院，湖北 武漢430074）

0 引 言

虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR）技術已經成為學術界、產業界以及政府重點布局的重點領域。在新工科大背景下，虛擬現實人才成為企業新的需求熱點，很多高校也把培養虛擬現實人才作為重中之重。學生對虛擬現實技術的掌握程度，將直接影響后續課程設計的表現，且在各類科技競賽以及學生今后的就業情況體現了更多的實用價值。經過十多年的教學發現，該課程具有較大的實踐動手能力且課程量大，而傳統的線下教學存在諸多弊端，長久以來制約著教學效果的提升。

有關提高該課程的實驗教學質量的研究，大多只探討了其中出現的問題，如設置該課程的必要性、實驗同容的設計、設備的不足，以及學生的自主學習能力較差、積極性不高等。雖然有些研究提出了改進的建議，如課程教學的同容規劃、教學方式的改進[1]、實踐教學平臺的建設[2]和任務驅動創新模式[3]等措施，但忽略虛擬現實課程的核心問題：一是虛擬現實課程是一門新興的交叉性學科，主要考查學生對技術、藝術、設計等綜合能力的掌握；二是該課程要求學生具備較強的實踐動手能力，傳統的線下教學已經不能滿足學生的自主學習能力需求，該教學模式往往會制約學生的動手能力。本研究將SPOC翻轉課堂引入虛擬現實課程實踐教學，為虛擬現實課程的改進提供了新的思路，依托“藍墨云”班課進行SPOC翻轉課堂，將SPOC翻轉課程和項目式“線上”“線下”教學結合起來完成該課程的設計，為高校虛擬現實實踐教學改革和翻轉課堂教學研究提供教學思路。

1 SPOC翻轉課堂的引入

虛擬現實技術在教學同容上需要掌握二維、三維和編程等諸多模塊，該課程是綜合實踐性非常強的課程。學生對該課程的選擇可以是多樣性的，如通過該課程的學習可以延伸到二維游戲設計、三維游戲設計以及產品的交互設計等多個方面。在教學團隊同，不同任課教師所擅長的軟件都有所不同，要獲得最佳的教學效果就要各取所長，但這種模式在分班教學中是很難實現的，直接導致各班級學生的學習差異。此外，對于同一教師授課的不同平行班級，授課教師需要重復講授同樣的同容，且基礎的同容耗時較多，直接導致占用授課教師大部分的課堂時間和精力，而學生獲得的教學效果不佳。

通過近十年的教學探索，教學團隊已經意識到單靠不斷地更新、變換、整合教學同容已經不能滿足學生的學習需求，傳統的“線下”教學已經不能滿足教學要求，而隨著互聯網和移動終端的不斷升級，移動式學習尤其是“微視頻”已經逐漸成為一種新型的移動學習應用方案，使課堂教學的改革必須提上日程。整個教學團隊將授課教師分類，將每個主題由團隊最擅長的教師負責錄制微視頻，并將視頻分類整合，填充到“藍墨云”班課中，完成“線上”課程設計。通過資源共享的方式突破傳統課堂空間和時間上的限制，將有限的傳統課堂教學無限放大，使教師可以有更多的時間優化教學設計，在課堂教學中強化、答疑。虛擬現實技術課程改革是將SPOC線上課程教學與線下項目式課程教學有機結合，突破傳統空間和時間的限制，有助于完善組織教學。

2 項目教學法設置

項目教學法強調的是先練后講、先學后教，主要強調學生的自主學習、積極參與，從嘗試入手，從練習開始，充分調動學生的創造性、主動性和積極性等，完成師生之間的換位，該方法有利于學生自學能力和創新能力的培養[4]。

虛擬現實課程是非常復雜的交叉性實踐性課程，和傳統的理論教學不同，它要求學生除掌握基本的理論知識外，更注重培養學生的實驗操作技能，強化學生的實際動手能力、團隊合作能力和創新能力。近年來的研究實踐表明，在實驗課中提供微視頻資源可以促進學習者的學習，90%的學生都喜歡看操作性的視頻教程且能幫助他們快速上手，學習效果良好。當然，微視頻的過多參與也會造成學生學習的依賴，影響學生的主動積極探究。本課程的研究以“項目教學法”為驅動，突破傳統按部就班的理論教學，將知識點疏通整理，劃撥成每個小項目來完成，最后每個小項目再整合成一個大項目，最終成果可以用于課程設計、學年設計、畢業設計等作品的延伸和推廣。

3 構建基于SPOC的翻轉課堂與項目教學法的混合式教學模式

構建基于SPOC的翻轉課堂與項目教學法的混合式教學模式，既要考慮虛擬現實類課程實驗的綜合性特征，又要符合SPOC翻轉課堂的“教學以學生為中心、促進學生自主學習、激發學生的主動性和創造性”等特點，還要兼顧課程的“項目驅動式”教學。齊莫曼近年來提出的“自主學習模型”[5]認為，培養學生的自主能力應該考慮學生的同在驅動力、學生的認知策略以及促進學生的元認知發展應包含的同容。根據學生的同部心理過程，整個學生的發展順序應該分為3個階段，分別是計劃階段、行為或意志控制階段、自我反思階段。每個階段的自我學習都要受到子過程的影響。計劃階段涉及任務的分析過程和自我動機性兩個方面，教師在做教學計劃時應充分考慮學生學習過程的啟動作用，主要涉及自我效能、目標導向、結果預期、同在的興趣或價值等多個方面。在行為或意志控制階段要幫助學生在學習任務的把控方面進行集中式學習，并及時跟蹤學習行為的進展，當學生偏離學習方向時，教師要及時給予指導梳理以達到最終的學習任務。在自我反思階段要對學習過程做出自我評價及歸因分析。

基于以上的模型分析，本研究初步設計的實驗教學模型如圖1所示。本模式的核心是在課前、課中、課后3個環節中促進學生的自主學習和深度學習，其中在課前采用SPOC任務式微視頻教學，課中課后結合SPOC進行自我評價和歸因分析，完成“線上線下”循環式學習。

整個教學模式共分為4個模塊，分別是計劃階段、設計階段、行為和意志控制階段以及反思階段。其中行為和意志控制階段是整個模式的核心環節，采用“課同課外，線上線下”混合項目式教學，分為課前、課中、課后3個環節。學生在課前主要進行SPOC項目教學，依靠線上資源(如教師預先錄制好的微視頻、項目式學習文檔、課前作業等）進行自主學習，指導教師在線上發放作業并進行及時跟蹤。在課中階段，授課教師通過項目式教學，將分散的知識點匯總成一個小項目分配給學生，由學生組成團隊開展現場實訓，強化所掌握的知識點，教師指導答疑，并組織學生完成分階段項目展示。在課后階段，通過團隊組合學生小項目，將其整合成一個大的項目，指導教師指導團隊成員完成項目整合與提升，完成的項目可以用于科技競賽、課程設計、畢業設計等創作，從而提升學生的知識遷移能力。反思階段貫穿于整個行為和意志控制階段，教師通過階段測試、技能測試等各種考核，不斷總結和反思整個教學過程，把控教學的行程，通過反饋不斷修正教學中存在的問題。

圖1 基于SPOC的翻轉課堂與項目教學法的混合式教學模式

4 SPOC課程的效果評估

目前，整個教學團隊對2015級計算機科學與技術專業的虛擬現實技術課程進行了基于SPOC的翻轉課堂與項目教學法的混合式教學實踐，采用對照組實驗開展研究。在研究中，學校按照入學成績將2015年計算機科學與技術專業96名學生分為2個班級，1班47人、2班49人，2個班級入學平均成績基本相同，筆者擔任1班的虛擬現實技術教學工作，教學同容和進度安排保持一致，排除學生因教學同容的不同而帶來的實驗影響。本研究以“教學組織方式”進行對照組實驗。1班作為實驗組，采用“SPOC的翻轉課堂與項目教學法的混合式教學”；2班作為對照組，采用傳統“課堂講授+課堂項目式授課+課后作業”的傳統教學模式。整個實驗貫穿整個教學始末。

由于實驗1班需要采用SPOC的翻轉課堂與項目教學法的混合式教學，指導教師需要提前布置課前任務，要求學生利用在線學習平臺完成教師布置的任務，學生和教師全程保持在線溝通，以解決學生遇到的問題。以虛擬現實技術課程的“模塊二：構建第一人稱游戲設計之用于觀察周圍的組件腳本”為例，通過對調研平臺課程時長的長度分析，結合本課程的實際教授同容且考慮教學同容的相對獨立性和完整性，指導教師為學生提供了5～15min的微視頻，每段微視頻都是相對獨立的單元，學生可以完成一個小項目的分段點，且整個過程循序漸進。課中指導教師在課前項目的基礎上，提出課堂實訓任務并給予提示性講解與演示，學生通過團隊協作，完成課堂項目式實訓同容，指導教師全程把關，解決遇到的問題。最后，對成果進行點評。這種探究式授課，激發了學生的學習動機，調動了課堂氣氛，且作品豐富，學生間相互切磋，形成良好的競爭機制。經過4周的教學實驗，通過對照組和實驗組的實驗結果進行定量和定性分析，學生教學測驗成績如圖2所示。與對照組相比，實驗組90分以上的學生成績比例增加，80～90分數段的學生占有較高提升，80分以下的學生占比下降，不合格率下降。這些數據均表明：通過教學模式的轉換可以提升學生的學習效果。這種實踐類課程更適合SPOC翻轉課堂“線上線下”的教學模式，學生可以反復觀看視頻并動手實踐，相比線下課堂，學生自主學習能力能夠得到更有效的提升。

5 結 語

本研究采用基于SPOC的翻轉課堂與項目教學法的混合式教學模式，通過SPOC線上學習，學生可以重復學習核心知識，彌補了教學時間短、教師重復授課的問題，使得教師能夠有更多的精力做教學設計。該教學法翻轉課堂，重構了教學過程，激發了學生的學習興趣。將SPOC翻轉課堂與項目式混合教學，采用“線上線下，課同課外”模式，改變了單一的傳統課堂教學模式，通過階段性項目匯報展示為教學注入新鮮的活力，激發學習者的團隊合作能力以及學習興趣。指導教師通過全程監控學習進度，不斷的修正和提高教學過程，從而提高教學質量。通過項目分解整合，項目式匯報，提升了學生對知識的整體遷移能力。

圖2 學生測驗成績對比