基于加涅認知學習理論SPOC教學平臺研究與應用

吳雅娟 王亞菲 曹茂俊

摘 要：?針對SPOC現有教學學習氛圍孤單、時間規劃籠統等弊端，提出了基于加涅認知學習理論的移動端SPOC教學平臺設計方法。通過設置激勵、學習情報和課程通告等功能，不斷刺激與引導學習者，使學生不受時間和地點限制，更高效地激發學習者學習興趣，增強學習動機。并通過教學實踐證明了平臺效果。

關鍵詞：?SPOC; 認知學習理論; 移動學習

中圖分類號： TP 311? ? ? 文獻標志碼： A

Research and Application of SPOC Teaching Platform

Based on Gagnes Cognitive Learning Theory

WU Yajuan， WANG Yafei， CAO Maojun

（School of Computer and Information Technology， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang? 163318， China）

Abstract：

In view of the disadvantages of SPOC such as lonely teaching and learning atmosphere and general time planning， this paper proposes a design method of mobile-end SPOC teaching platform based on Gagnes cognitive learning theory. By setting up the functions of motivation， learning information and course announcement， we can stimulate and guide learners constantly， so that students are not restricted by time and place. It can stimulate learners interest in learning more effectively and enhance their motivation. The teaching practice proves the effect of the platform.

Key words：

SPOC; cognitive learning theory; mobile learning

0 引言

由于MOOC平臺學習缺乏有效監管[1]，加入和退出較為隨意。據統計，MOOC課程的完成率不超過10%，從而導致MOOC產生質量危機[2] 。因此，西方一些著名的學校開始嘗試一種小而精的課程類型——SPOC（小型私人在線課程）[3]，即小規模私人在線課程[4]。實踐結果表明，SPOC可以達到MOOC無法達到的效果，因此該教學模式在全球范圍內引起了新的關注，并逐漸應用于實踐教學中。 而且隨著智能手機終端普及，移動端SPOC教學平臺也成為一種全新的教育思路。

關于SPOC教學，在理論基礎上的研究，康葉欽不僅闡述了SPOC的優勢，還概述了SPOC在國外的實踐進展[5];胡欽太等人在SPOC教學理念的基礎上，對傳統教學中如何培養學習者創新思維的問題進行了研究[6]。 在實施模式中，Fox教授及其在加州大學伯克利分校的同事采用本校課程為學生進行SPOC模式教學實踐，并以MOOC課程為教材[7];哈佛大學在2013年從全球申請者挑選出一定規模的學生加入SPOC課程，在edX上進行SPOC實踐[8];同年10月份，清華大學推出SPOC平臺——“智學苑”[9];南京大學采取外校MOOC課程對本校學生進行SPOC教學實踐[10]。

然而SPOC研究的角度也大多從教師教的角度去研究如何發揮SPOC的作用，卻很少有人系統地研究SPOC對學習者學習模式的影響以及如何激發興趣和提高學習能力。因此，建立一個能夠提高自主學習能力，增強學習動機的本土化教學平臺很有必要。加涅認知學習理論認為，教師的任務不應該只是單方面的向學習者傳授知識，最主要的是如何激發學習者的學習興趣和學習動機，將所學新知識與預備技能有機地聯系起來。

因此，基于加涅認知學習理論在移動環境下設計開發SPOC教學平臺，改變傳統的教學方法，設置學習提醒以及情報統計等功能，既促進學生學習也方便老師管理監督。提高教學效率和教學質量，最終使學習者具有創新能力和實踐能力，以達到教學模式多樣化的目的。

1 加涅認知學習理論

當代著名的教育心理學家羅伯特·M·加涅 （Robert·M·Gagne） 提出了認知學習理論，將認知主義和行為主義相結合，形成了有理論支撐也極具技術操作的學習理論——信息加工模式和學習與教學過程中的八個階段理論。來研究人類學習的內部過程，將學習視為學習者與環境之間相互作用的結果，以相互依賴，不可分割的統一來考察學習者的內部和外部條件。他將學習過程看作是信息的接收和使用過程，通過對信息流程的分析和處理，即學習的信息加工理論，了解這一復雜的和高級的運動過程的規律性[11]。其學習過程主要分為：動機、了解、獲得、保持、回憶、概括、作業和反饋。這八個階段是基于學習者學習的心理活動。

為了使學習者能夠獲得最優化外部條件，教育者需要分析學習者的心理活動過程，進行相應教學。加涅認知學習理論的主要目的是：在心理學的基礎上證明了教學應當適應學學習者發展的原則[12]。因此，需要使學習者成為學習的主體。該學習理論為提高學習者的自學能力和滿足未來的就業需求提供了理論基礎。 因此，該理論為移動SPOC教學平臺的設計和實現帶來了新的啟示和應用。

通過對認知學習理論分析，將該理論與SPOC教學平臺結合，其主要目的是促進學習者學習。搭建更好的更適應學習者學習的教學平臺。

2 基于加涅認知學習理論的SPOC教學平臺研究

2.1 基于加涅認知學習理論的SPOC教學平臺的學習者特征分析

學習者特征是指在學習過程中可以有效地影響學習者外部環境以及學習者生理和心理方面的各種特征的總和[12]。而大一學生作為高中向大學轉化的第一階段，其學習行為是一個很大轉折點，所以本文主要從下幾個方面分析學習者特征。

（1）時間規劃籠統

在移動SPOC教學平臺下學習是非正式學習。通過問卷調查發現大部分學生進入大學后把大量時間和精力用在娛樂、休息和發展個人興趣上，在學習上缺乏時間管理的方法與技巧。因此，采用移動端SPOC教學時就要時刻提醒學習者學習，加強學生的自主學習意識。為了避免出現時間空白帶，提高學生的自主學習能力，在設計移動端SPOC教學平臺時會將智能提醒服務理念引入教學平臺設計之中，以此來提醒學習者學習。

（2）學習動機匱乏

作為大學生的基礎課程之一，“大學生計算機基礎” 課程必須具有重要的實用價值。但是，通過問卷調查可知，大部分學生對這門課程并不重視。學習動機匱乏，腦中架構的計算機知識呈現出模棱兩可的現狀，而且學生對于在移動端學習計算機的理論知識覺得枯燥乏味，因此激發學習者的學習興趣是必須解決的問題。通過構建獎勵機制，將“激勵游戲”和“學習提醒”的功能引入到SPOC教學平臺的設計中，以此來鼓勵學習者完成學習任務。 教學平臺上將有一個提醒功能。這種方法創造了一種滿足感和愉悅感，使學生有動力繼續使用并持續學習。

（3）學習氛圍孤單

在移動環境中學習，學習者必須具備獨立學習的能力，而“以學習者為中心”的教育理念推動了“學生個體化，教師引導化”學習形態的發展。然而，在無聊的學習內容和缺乏學習伙伴的情況下，學習者很容易中途退出。所以需要創建交流互動模塊，通過交流互動來培養他們的協作學習能力，最終能夠促進創新思想的形成。

2.2 SPOC教學平臺構建

SPOC教學平臺主要基于移動系統。 如學習者可以實時看到學習進度，老師的評價，并且有實時提醒，設置某一固定的時間點學習。因此學生段的功能是在加涅認知學習理論的指導下設計的。

通過分析學習者的特點并結合加涅的認知學習理論，將學習過程歸納為五個階段，即：動機、習得、感悟、強化、反饋[13]，如圖1所示。

（1）激勵模塊

激勵模塊對應的是動機階段，在這個階段首先要考慮的是學生力圖達到某種目的的動機。但是，在某些情況下，學習者沒有為達到某種目的并產生動力，因此有必要幫助學生建立動力并形成學習期望。主要目的是能夠激發學生的學習動機，學習的積極性和主動性，以此設計了激勵模塊。

研究中將“游戲晉級”的觀念引入到激勵模塊，學習者進入游戲后從第一級開始挑戰答題，成功進入下一級，會給予相應的稱號，設計闖關排行功能，激勵學生不斷挑戰，若闖關失敗會提示學生基礎知識還沒有學習扎實，引導學生到學習空間去學習。

（2）學習空間模塊

學習空間模塊對應的是習得階段。當學生有學習動機時，他們必須接受與學習相關的刺激，而忽略其他刺激。因此，學習者需要通過語言、視頻、練習等方式學習新知識。

該模塊是呈現移動學習資源的模塊。本研究中的呈現形式主要有文本資源、視頻資源、基礎練習、課程點評、知識點評價等。

（3）留言互動模塊

留言互動模塊即感知階段，是指學生對所學知識產生的感想和體會。

與傳統學習相比，本研究中的SPOC教學是一種在移動情境中學習，即師生分離、時空分離。因此，在移動環境中缺乏教師的指導和學習者之間的交流互動容易導致學習氛圍孤單的現象。 孤獨是心理學領域的一個術語;這種主觀現象可能會使學習者產生悲觀和痛苦心理。從而阻礙學習的繼續，影響學習效果。鑒于此，在SPOC教學平臺的設計中，有必要改進交互式溝通機制，為了方便學習者在移動學習過程中與老師和同學交流，相互鼓勵創造了歸屬感。如今，有許多移動學習平臺的用戶具有高度流動性，很少有人可以繼續學習或使用，最主要原因是移動學習者與周圍的人和事物分離，缺乏學習伙伴以消除孤獨感。智能終端上有許多教學軟件，忘記使用甚至放棄它們是很常見的。為了改善這種情況，移動SPOC教學平臺非常有必要改進留言互動模塊，以便為學習者提供與其同伴交流和交互的機會。

（4）模擬考試模塊

模擬考試模塊對應強化階段，即學生把已經獲得的知識由短時記憶變為長時記憶，加強學生對知識的整合，希望學生將所學知識應用到實際情境中。 因此，學習過程必然有一個強化階段。

而模擬考試的設計主要是為了鞏固學生的知識點也是檢測學生學習效果的方法之一，根據學習者學習的知識和技能完成模擬練習。學生還可以將錯題更新至錯題本中，方便進行錯題復習，這樣做的主要目的是讓學生在學習課程內容和視頻后，綜合總體的內容，通過思考結合所有知識，檢測自己學習的效果，加深學習記憶。

（5）學習情報模塊

反饋階段，即對學習效果進行評估的階段。當學習者完成學習時，就會立即知道是否達到了預期目標。 這時，教學平臺和老師都會給予反饋，讓學生及時知道自己的學習情況和考試成績以及排名， 通過這種方式，鼓勵學習者繼續學習，識別知識的薄弱環節，進一步提高學生的自學能力。

只有掌握自我，實踐自我，提高自我控制能力，學習者才能充分利用現有的高質量學習資源，實現有意義的學習[14]。移動學習是教師和學生的分離。因此，在移動環境中，學習者需要具備自我控制能力和學習能力，學習智能模塊是促進學習和測試自主學習的重要模塊。

（5）課程公告模塊

在進行SPOC教學平臺設計時，課程表公告模塊主要分為兩個方面。一方面是學習信息提醒，用戶使用手機先是用來通訊和娛樂的，其次是學習。 智能移動終端有各種各樣的應用軟件是導致學習者不能堅持學習的主要因素。因此，在平臺設計過程中需要設置推送消息，提醒學習者完成當天的學習任務。并在學習者退出學習平臺時向學習者提供當今學習情況的反饋，讓學習者直觀地理解他們的學習，這樣他們就可以在增長知識的同時獲得滿足感。 另一個方面是老師的通知，老師可以在這一模塊向學生發送通知消息，比如線下上課時需要準備的內容，課下布置的課后作業等。

3 SPOC教學平臺的應用實踐探討與效果分析

3.1 SPOC教學平臺的應用實踐探討

SPOC教學平臺主要應用于混合學習模式，充分利用在線學習平臺靈活多樣的資源形式優勢，促進個性化學習，提高課程教學效果。以《大學生計算機基礎》課程為例，結合我校實際情況進行了小規模在線課程的混合式教學。嘗試在高校《大學生計算機基礎》課程中實踐課堂教學與在線學習的有效整合。在實際教學過程中，有五個評估方向作為最終成績，即：學習情況、課堂活動、線上活動、交流活動、期末考試成績，其中各占的百分比，如表1所示。

3.2 效果分析

通過對移動端SPOC教學平臺需求的分析，設計并開發了系統各功能，目前SPOC教學平臺已取得初步的成效，系統的基本功能己經開發完成，并迅速投入學習者當中進行測試、試用，如圖2所示。

經過一個學期的試驗，通過對該校大一部分學生的問卷調查了解學生對學習資源設計和學習模式的態度，如表2所示。

結果發現，共有76.19%的學生認為該平臺的學習資源對平時的學習很有幫助;65.08%的學生認為SPOC的學習交流平臺可以增加知識經驗，達到知識共享的作用;84.13%的學生認為留言互動模塊可以幫助解決平時學習中遇到的問題;80.96%的學生認為通過該平臺的學習可以提高學習效率;74.6%的學生認為該平臺提高了自主學習能力;73%的學生認為該平臺提高了學習動機。

通過對學習者的問卷調查和訪談調查分析后，可以了解到在學習資源上，內容新穎豐富能呈現方式多樣化，能滿足學習者的學習需求，學習者給予肯定態度;在功能方面，有多種學習方式，其中交流模塊得到了學習者一致好評，學生的自學能力得到顯著提高。他們通過各種學習活動激發了學習者的學習興趣，提高了學習動機。 更多的學生表現出對計算機知識探索的興趣，并愿意將計算機知識與自己所學專業相結合，從而提高自身的綜合水平。

4 總結

本文提出了基于加涅認知學習理論的SPOC教學平臺設計方法，開發了移動端《大學生計算機基礎》課程的SPOC教學平臺。該平臺在原有功能基礎上增加了智能提醒、游戲學習等功能，并且不受時間和地點限制，極大提高了學生學習興趣，有效改善了學生自主學習能力。經過小班制的教學實踐，學生學習情況收到了較好評價，論證了基于加涅認知學習理論的移動端SPOC教學是教學質量提升的一個有效途徑。

參考文獻

[1] 胡小勇，伍文臣，饒敏.面向私播課的混合學習設計與實證研究[J].電化教育研究，2017，38（8）：70-77.

[2] 王曉躍，習海旭，柳益君，等.基于SPOC混合式學習模式的學習支持服務構建研究[J].電化教育研究，2019，40（3）：48-53.

[3] Fox A. Patterson D. Software Engineering Curriculum Technology Transfer： Lesson learned from Ebooks， MOOCs， and SPOCs [C]. SPLASH Education Symposium， 28 October 2013，Indianapolis.

[4] Ye-Qin K， University T. An Analysis on SPOC：Post-MOOC Era of Online Education[J]. Tsinghua Journal of Education， 2014， 46（5）：83-85.

[5] 康葉欽.在線教育的“后MOOC時代”：SPOC解析[J].清華大學教育研究，2014（1）：85 -93.

[6] 林曉凡，胡欽太，鄧彩玲.基于 SPOC 的創新能力培養模式研究[J].電化教育研究，2015（10）：46-52.

[7] 張本靈.基于MOOC資源的SPOC混合教學模式設計與實踐——以《計算機應用基礎（高職）》課程為例[J].遼寧科技學院學報，2018，20（6）：61-64.

[8] Gesmer，L. Professor William Fishers edX? “Copyright X” MOOC [EB/OL]. [2015-07-09].http：//masslawblog.com/copyright/observations-on-professor-william-fishers-edx-copyrightx-mooc/

[9] 彭興衛. SPOC移動學習平臺的設計與實現[D].武漢：湖北師范大學，2018.

[10] 劉張強，張海峰，店巖，等.電路原理基于SPOC： 翻轉課堂教學模式的實施[J]實驗技術與管理，2016，33（1）194-197.

[11] 鄭繼偉.讀加涅的學習理論的體會[J].外國心理學， 1982 （1） ：61-62.

[12] 劉巖. 遠程教育中學習者特征與學習行為關系的研究[D].北京：北京交通大學，2016.

[13] 人民教育出版社.普通高等教育“十一五”國家級規劃教材教育心理學（第二版）第二節加涅的信息加工學習理論[EB/0L].

http：//www.pep.com.cn/xgjy/xlyj/xlshuku/xlsk1/115/jyxlx/201012/t20101210_985283.htm.

[14] 張文，李子運.量化自我技術支持的智慧學習設計[J].現代教育技術，2016，26（6）：107-112.

（收稿日期： 2019.06.22）