基于五星教學原理的SPOC教學模式研究—以醫學院校數據庫課程為例

耿 彧，白 濤，許 薇

1 錦州醫科大學公共基礎學院， 遼寧 錦州 121000；2 遼陽職業技術學院成教分院， 遼寧 遼陽 111004

數據庫具有海量信息資源存儲與管理功能，與人們的日常活動息息相關。因此，數據庫課程是各高校普遍開設的計算機類基礎課，是信息化系統開發與實現的重要技術基礎。目前，醫學院校的數據庫課程教學存在以下幾個問題[1]：其一，教學目標沒有關注學生實踐能力與職業能力的培養，知識點間銜接不緊密，學生在整個課程學習結束時無法形成一個完整的知識框架，與專業結合松散；其二，教材內容大都以工科專業為背景闡述其理論及實例教學，而醫學院校的學生對相關度不高的實例沒有感性認識，無法激發學習積極性，學生普遍反映難懂、難學，教師感到難教；其三，教學模式仍沿用傳統課堂教學，學生在被動接受中限制了探究欲；其四，學生的計算機素養水平參差不齊，傳統分班模式采用的折中教學進度不僅限制了高素質學生發揮潛質，又使低素質學生學習吃力。因此，醫學院校應結合學生特點，站在專業視野的高度對數據庫課程進行教學改革與實踐，以提高課程教學效果，培養出適應信息時代的醫學人才。

目前，國內外各高校正積極探索與實踐兩種教學模式，即大型開放式網絡在線課程MOOC[2-3]和小規模限制性在線課程SPOC[4-5]，這兩種教學模式均倡導自主學習的理念。然而，自主學習因人、學習方式和學習目標而異[6]，目前設計開發的MOOC平臺并不適合所有類型的高校課程。合理借用MOOC平臺實現線上微課，并有效結合線下輔導的小班化SPOC課程混合式學習，是一種切實可行的教學手段[7]。

1 基于五星教學原理的SPOC教學改革實踐探究

1.1 五星教學原理

五星教學原理[8]是由美國教育心理學家、教學設計專家梅瑞爾教授于2002年首次提出，主要立足于學生的學習過程，聚焦問題的解決或任務的完成，使學習者介入實際生活問題，并將知識融入真實生活中具體應用，以此促進學習。五星教學原理認為，教學結構以問題解決為目標和中心[9]，將具體的概念、原理和程序置于具體問題情境中層進式完成，“激活舊知—展示新知—具體應用—融會貫通”構成的內層循環圈，分別在“結構—指導—輔導—反思”構成的外層循環圈指導下完成。此教學原理重視教與學兩個過程的一致性，遵從學生對事物的認知過程[10]。

1.2 基于五星教學原理創建SPOC教學模式

以五星教學原理為指導，以項目為背景聚集具體問題，突出主題明確、鮮明生動和知識緊湊等特點。課前進行精心的教學設計，制作微視頻及相關課件來激活舊知；課中營造一個半結構化、主題式的資源單元應用“小環境”[11]實現具體應用、教師在情境化教學環境中講解與指導；課后融會貫通、師生共同反思，將課前、中、后三大教學環節有效銜接，科學部署教學內容與對應問題，形成一整條循序漸進的知識體系結構。

1.2.1明確聚集的問題將教學內容融入與實際問題相關的整體項目之中，充分體現五星教學原理的核心理念，使教育教學更加貼近學生專業與行業背景，明確行業發展對該門課程的實際需求與應用狀況，激發學生求知欲，從而主動積極地實現協作與探究式學習。隨著全球信息化進程的快速發展，各大中小醫院及社區門診都實現了全面自動化的管理及服務，對醫學院校所有專業的學生提出了一個基本技能要求，即具有運用醫院信息系統實現相關數據的采集、存儲和處理等系列操作的能力。因此，設計醫學信息管理模擬系統作為數據庫課程的專題項目，項目的設置需要具有兩個特性：一是整個項目的設定具有一定的復雜性和挑戰性，可將項目拆分成幾個主要的子系統，然后將每個子系統細化為模塊。將學生按照子模塊數量劃分為小組，以小組為單位實現協作與探究。參照現有醫院信息管理系統，保留主要的三大子系統，即門診信息管理子系統、住院信息管理子系統和藥品管理子系統[12]，每個模塊間既獨立又相互聯系。二是子模塊中的具體內容設置符合難度梯度性，滿足不同學生的需要，逐步培養學生的知識遷移能力。跟隨項目的層進式設計模式搭建知識體系并設置教學內容，其合理性決定了教學過程設計與實施的總體效果。教師需要根據教學目標部署課前、課中和課后三個教學環節的具體內容和資源，做到線上與線下內容的銜接。不僅關注教師的教學過程，更加關注學生的學習過程。

1.2.2構建基于五星教學原理的SPOC教學模式將五星教學原理中的激活舊知、展示新知、具體應用和融會貫通四個循環貫穿于SPOC整個教學過程。知識經過同化和順應兩個過程，實現新舊知識關聯，達到實踐鞏固和完善知識體系的教學目標(如表1所示)。

將數據庫課程按照內容體系拆分成五大模塊，每個模塊又包含若干個知識點。圍繞表1中基于五星教學原理的SPOC教學模式對課程的總體內容進行教學設計和學時分配，如表2所示。課前與課后的線上學習課時占1/3，其中觀看視頻與實踐操作各約占線上學時的1/3；課堂學時占1/3，其中內容講解約占課堂學時的1/2。通過課時分配，課程的整體教學更加側重于自主學習和實踐能力的培養。在課堂與線上均有互動學時，可以促進師生交流，取長補短，強化重、難點內容。

1.2.3 SPOC教學平臺在MOOC的開放式在線課程中，教師對學生的學習過程存在組織、管理、指導和監管不利的缺陷[13]。針對在校生特定范圍的授課對象，SPOC可以克服MOOC的不足[14]，針對選課學生的學習能力、專業特點和專業目標進行因材施教。SP- OC可被理解為“Classroom+MOOC”，即通過翻轉課堂實施教學，將課程分為課前、課中及課后三個教學環節，縮減線下課堂的理論授課學時，增加線上課外的自學學時。不僅可以將線上學習的疑問帶到課堂上進行解答與強化，還可以將課上沒有及時消化理解的內容通過線上視頻反復觀看，如此實現課上與線上的優勢互補及學時分配優化。此外，借用SPOC平臺，教師可對所授課程實現發布公告、進行課程導學、發布課程資源和課程學習評估等功能，如圖1所示。

表1 基于五星教學原理的SPOC教學模式

表2 數據庫課程內容學時分配表

圖1 數據庫課程SPOC線上平臺界面示意圖

SPOC平臺主要加強了教師對學習行為的總體掌控能力，通過課程學習評估可以更加明確學生學習特點，進一步指導課程理論內容和實踐內容的設計。對學生的學習行為分別按天、星期和時間進行訪問次數統計[分別如圖2(a)、2(b)和2(c)所示]。

2 教學案例設計

查詢功能是數據庫系統的核心，結構化查詢語言SQL是關系型數據庫進行組織、管理和檢索的標準化操作語言。由此，在學生已掌握數據庫、數據表、表單的創建與應用的基礎上，以“SQL查詢語言”知識點為例，基于五星教學原理開展SPOC教學課程設計，具體信息如表3所示。

3 教學效果評價

針對醫學院校的學生特點與專業需求，實現了基于五星教學原理的醫學院校數據庫課程SPOC教學模式改革實踐，并對教學效果進行了評估。教學效果評價包括教師評學和學生評教兩部分。其中，學生評教主要采用問卷調查法，對2018級動物醫學、護理、眼視光、食品工程4個專業、5個班級的131名學生發放調查問卷，其中男生與女生比例為23.66%和76.34%。

調查問卷將具有一定普適性和代表性的“一般性學生評教指標體系”[15]作為基礎量表，依據五星式教學原理與SPOC教學模式相結合的改革內容修改相應指標，分為線上教學、線下教學、學生反饋和實驗操作四個層面，具體的評價打分如圖3～圖6所示，量表中的每個類別按“同意度”分為五個等級，分值越高表明學生對此項的認可度越高。從圖3可見，視頻長度設置為8～10 min比較適合學生的接受能力，聚焦問題的五星教學模式具有以項目問題為基礎易于實現知識拓展的優勢，但也存在一定的局限性，包括師生在線時間不統一，造成討論交流的及時性受到限制；醫學院校的學生相對計算機素養較低，獨立在線學習難度加大，從而影響了該教學模式的喜歡度。當帶著線上學習的疑問回歸傳統課堂后(如圖4所示)，不僅增加了學生的知識歸納能力，促進了師生間與學生間的交流，而且在解答中更易于實現問題拓展，在討論中激發了學生學習積極性與教師講解的激情。從圖5學生反饋評價打分和圖6實驗操作評價打分情況中可以看出，學生對醫院模擬管理系統的整體項目設置認知度較高，基于項目的課程內容設計實現各個知識點分解，使學生更易于理解數據庫原理并較為輕松地與現實模擬系統相統一，實用性促進了學習積極性，從而達到良好的教學效果。

圖2 學生學習行為分統計圖

教學題目:關系型數據庫標準語言SQL教學案例:醫院信息管理模擬系統—患者自助查詢功能教學目標:掌握SQL查詢命令,實現多表數據整合教學重點:Select-From-Where查詢模塊的運用教學難點:嵌套查詢、具有特殊運算符的查詢、超連接查詢知識進階:能夠靈活運用查詢命令實現復雜查詢條件下的查詢功能教學資源:SPOC線上資源(課件、視頻、測試等);線下課堂資源(多媒體、計算機)聚集問題根據模塊功能不同分別設置查詢問題,具體問題描述:模塊1:查詢掛號信息(包括掛號單號、患者編號、醫師編號、科室、掛號時間、是否退號)模塊2:查詢醫護人員信息(包括醫師編號、醫師姓名、性別、職稱、出診時間、科室)模塊3:查詢患者費用明細(包括患者編號、收費項目、金額、收費時間)模塊4:查詢患者出入院記錄信息模塊5:查詢患者病理信息模塊6:查詢藥品使用情況(包括藥品庫存、各科室用藥情況)模塊7:查詢患者處方內容模塊8:查詢藥品的入、出、存庫信息劃分小組教師根據學生的學習行為及班級人數進行分組,每組3～4人。要求:每組學生的學習能力具有層次性。教學過程教學形式教學階段教學內容與方法時間分配(min)課前線上學習激活舊知依據本知識點的教學內容回顧涉獵的舊知識,利用微視頻設計回顧性問題,并進行引導解答:問1:數據表的創建方法?問2:字段變量與常量的書寫規則?問3:邏輯運算符有哪些?如何把要求描述成邏輯表達式?問4:表單的創建及命令按鈕設計方法? 5展示新知通過設計合理的問題情境和對上次課程實踐內容的評教中導入新課,拋出本知識點要解決的問題:如何實現表單中“查詢”按鈕功能,顯示查詢結果?教師以“患者自助查詢功能”為例進行操作演示;總結SELECT-FROM-WHERE命令。學生觀看視頻與課件;在了解本知識點的基礎上分組對該模塊進行初步設計實現;相互交流;匯總疑問。25課堂線下教學具體應用教師總結SPOC線上學習情況;以講授形式強調SQL語言命令中的重難點;以演示的教學方式進行問題答疑。學生繼續以小組為單位展開討論,解決在課前線上學習中初步設計遇到的問題。100融會貫通教師利用啟發引導形式講解復雜查詢條件下的查詢功能,包括嵌套查詢、特殊字符查詢和超連接查詢。實現簡單查詢命令到復雜查詢的知識遷移,并深化理解查詢語言的語法規則。15課堂評價每個小組選出一名組員講解本模塊中查詢功能的實現命令,對每組實踐作品進行教師評價和學生互評,在相互演示中增長知識。35課后線上學習知識測驗對所學知識進行測驗,通過測驗了解對知識的掌握程度。10線上評價學生對模塊中的查詢功能進一步優化和完善,在線上提交作品。教師根據SPOC線上學習行為記錄及作品實現效果,給出綜合評分。35總結反思學生總結SQL語言命令的使用方法;教師總結易錯點,提煉學生在項目實踐中發生的共性與個性問題。10

圖3 線上教學指標體系打分 圖4 線下教學指標體系打分

圖5 學生反饋指標體系打分 圖6 實驗操作指標體系打分

教師評學主要采用觀察法和訪談法。參照已有的“MOOC+SPOC模式的學習效果評價指標體系”[16]對學習過程進行評價，如圖7所示。SPOC教學模式的核心在于學生自主學習能力，而對于普通高等醫學院校來說，一部分學生缺乏學習主動性，不能合理有效地安排課下時間，另一部分學生雖有主動學習意識，但計算機基礎薄弱，無法完成線上視頻課程的前導學習任務，從而影響了學習興趣。在分組實驗中，由于采取了分層次的成員分組，在相互交流與探討中，可以共同提高學生的學習能力、知識發展能力和創新能力，而且在項目實施中提高了合作溝通能力。因此，必須注重學生自主學習能力的培養，才能讓線上與線下學習過程得到完美銜接。

圖7 教師評學指標體系打分

4 總結

SPOC教學模式是教育領域正在積極實踐與探索的一種教學模式，如何應用網絡平臺充分利用學生的課后時間培養學生自主學習能力，極大地發揮學生的潛質，通過線上平臺與傳統課堂優勢互補的教學模式顯著提高教學效果是各類學校共同追求的目標。五星教學原理提出聚集問題的核心思想，教師根據課程內容設置一個必須完成的項目案例，然后，通過項目實施步驟的分解，將每個知識點融入其中，使學生真正解決與該專業或該行業息息相關的實際問題，教師通過學生對實際問題的解決情況來檢驗知識點學習的掌握程度，并通過激發舊識、展示新知、具體應用和融會貫通4個循環教學環節使學生對知識達到隱形記憶效果，進一步拓展學生自身的知識架構。