基于SPOC的理論力學課程教學改革研究

吳亞麗 張東光

（太原理工大學 機械與運載工程學院，太原 030024）

隨著科學技術的快速發展和教育理念的持續更新，新的教育模式正在不斷變革中發展和完善，如慕課、微課和翻轉課堂等多種新型的教學模式已成為信息技術背景下高等學校教育教學改革的主要方向[1-3]。以理論力學為代表的工科類專業基礎課具有知識覆蓋面廣、概念定理嚴謹、示意圖樣豐富、工程實例多樣及課程內容抽象等特征。在課堂授課的過程中，由于課堂時數的限制，導致教師對授課時間的分配不能滿足每個學生的需求，難以實現因材施教、因人施教的教學模式，降低了學生學習的主動性和積極性。另外，在采用線上教學的過程中，由于缺乏師生互動交流，不利于學生構建完整的學科知識體系，從而極大地影響了學生的學習效果[4-6]。小規模限制性在線課程（Small Private Online Course，SPOC）是一種將優質的大規模開放在線課程與面對面課堂教學相融合的混合教學模式，主要是以本校學生為對象演變而來的小規模私有在線課程[7-8]。

SPOC作為大型開放式網絡課程（Massive Open Online Courses，MOOC）時代的衍生物，其“線上教育+線下課堂”的混合教學模式既可以克服傳統教學模式的弊端，又能彌補MOOC中存在的無法與現有的學生知識層次、課程難度及學習目標相匹配并且缺乏師生互動等實際問題，從而提高了學生的自主學習能力[9-10]。因此，需要對現有的教學模式進行改革，探討在線教學與課堂教學相混合的教學模式，以實現線上教育與線下課堂的有機結合，提高學生學習的主動性與參與度，提升學生的學習效果。

1 理論力學課程的SPOC教學模式設計

1.1 教學內容安排

首先，由教師細分整理教學內容，把課程理論知識碎片化、專題化和集成化，為每個知識點提供自學問題清單、錄制SPOC課程視頻以及設置基礎練習題等。以機械專業的理論力學為例，可以將課程分為4個專題，即靜力學（7個知識點）、運動學（4個知識點）、動力學（5個知識點）和分析力學基礎（5個知識點），以幫助學生建立知識框架體系，并根據課時合理安排各專題的教學內容。通過問題清單對關鍵知識點進行提示和引導，鼓勵學生帶著問題去學習，并在學習結束后設置回答問題環節。其次，對知識點進行碎片化設計，圍繞知識點或關鍵問題錄制學習視頻。錄制的視頻內容應該高度凝練且具有獨立性，可結合生活實例添加一些精美動畫，從而激發學生學習的主動性，并將視頻長度控制在15 min內，同時在視頻內添加腳本文檔，便于學生隨時觀看，從而加深對知識點的理解。最后，根據學生的知識結構水平與不同階段的學習要求，合理設置隨堂作業、課后作業及單元測試題等，以便于教師掌握學生的學習情況，同時形成反饋機制。

1.2 學生自學及課堂教學設計

首先，利用SPOC教育平臺將理論力學課程學習活動的規劃方案發放到網絡學習素材中，并圍繞關鍵知識點設置問題，為學生提供清晰的自學指導，同時還可以將課堂教學內容延伸到課外。其次，學生可根據教學任務掌握基本的概念及定理，通過線上關鍵問題的練習與測試，使學生了解自身對知識的掌握程度，從而引導學生積極主動地思考。最后，教師根據學生線上平臺的發帖和討論情況及時調整線下授課的側重點，結合例題使學生能夠熟練地掌握知識點并能進行延伸運用，從而達到強化鞏固課程知識點的目的。

1.3 教師和學生互動平臺及考核體系的構建

首先，通過線上自學與線下課堂授課，教師可通過SPOC平臺在不同的學習環節和階段提供班級整體和個體的評價成績，如單元知識點總結、章節測試及綜合測試等，使學生能詳細了解自己的學習進度和學習情況，還可以將考核成績計入期末總成績中，以激發學生學習的主動性，提升其學習的參與度。其次，學生通過SPOC平臺預習課程知識點或者通過相關習題測試后，可以將存在疑慮的問題通過SPOC平臺發帖討論并反饋給教師，然后由教師針對學生的問題進行定期線上答疑，或者在課堂講授過程中組織多種互動交流模式，如學生小組討論、一對一指導、綜合測驗等，從而加深學生對知識點的理解，這部分的考核成績同樣可以計入期末總成績中。最后，教師根據一個階段內的教學總結及時調整教學內容和教學方式，還可以向同學征求合理化和針對性的建議，最終形成學生自主學習、課堂集中講授以及課后及時反饋的SPOC教學模式。

2 理論力學課程的SPOC教學方法

2.1 線上環節

線上環節主要是通過學生自學，使學生掌握理解基本概念和原理的同時，能熟練運用基本的計算方法求解簡單的工程問題。教師可以根據教學大綱和學生對知識掌握的實際情況進行課程目標設置、知識點適度地分解、關鍵知識點的微視頻錄制以及相關學習資源的收集等工作，還可以設置問題清單，并利用SPOC平臺鼓勵學生帶著問題進行線上預習。通過線上預習，可促使學生理解掌握基本概念及原理，還可以通過工程實例對知識點進行強化鞏固。由于線上學習不受時間和空間的限制，學生可根據自身情況合理安排學習時間，同時還可以結合生活實例，借助網絡平臺和資源庫吸引學生發帖并展開討論，促使學生自主思考，從而提升學生的自學效果。通過線上的交流互動環節，不僅可以使教師通過輔導答疑和交流互動了解學生對知識點的理解程度，從而及時調整課堂教學內容的側重點，還可以提高學生在討論過程中的思考能力和交流能力。

2.2 線下環節

線下環節主要是對知識點的鞏固、強化和提高。教師可以根據線上環節反饋的學習情況，通過總結和教學反思調整課堂教學內容的側重點，從而在課堂教學過程中，重點講解學生線上學習中遇到的難點及相對復雜的工程問題。線下的課堂授課主要以演示文稿的方式進行，包括講解必備知識點和重難點問題、介紹工程案例和典型例題，講解習題的變化、師生互動以及知識的綜合提升等環節。課堂教學結束以后，教師可以提供有一定難度的思考題，供學生課下討論交流，并在下次課堂上展示小組間的交流討論結果，最后對各小組間的解題方法進行對比分析，使學生從不同角度和不同解題方法加深對知識點的理解。采用這種多元的課堂授課形式，不僅提高了學生學習的參與度和學習的主動性，而且加強了學生的團隊合作意識和創新意識。

2.3 考核評價環節

以太原理工大學的課程為例，以往的理論力學課程成績共分為期末考試成績、平時成績和實驗成績3部分，其中期末考試成績占總成績的80%、平時成績和實驗成績各占總成績的10%。采用這種考核方式對學生的了解比較單一，學生往往會把主要精力放在期末考試成績上，只關注重點知識而忽略了對全部知識點的掌握理解。采用SPOC的教學模式可以通過調整考核方式達到監督和激勵學生自主學習的目的，同時形成“必須完成”和“自愿完成”有機結合的評價考核方式，以達到學生全面掌握知識點和提升其創新思維的目的。

線上SPOC平臺的考核方式可包括實驗部分考核和課堂理論知識部分考核。實驗部分考核包括實驗理論知識考核和實驗操作知識考核兩部分，其考核的流程為：首先，學生通過觀看視頻來了解實驗的目的、方法以及過程，并書寫實驗報告；其次，在線下進行相關實驗操作后，分組討論并完善實驗報告內容；最后，由教師根據每個環節學生的具體表現進行考核打分。課堂理論知識考核主要包括教師通過平臺發布問題清單、單元測試題以及思考題等引導學生思考相關知識內容，同時通過探究性測試和典型力學問題的討論分析，并考慮學生在線時長、測試與作業完成情況、論壇發帖及回復率等，合理分配各項內容所占的成績比例，然后在學期末組織學生參加線下的期末考試。教師可以結合各環節的考核結果，科學合理地規劃成績比例，從而實現動態、多元和全面科學的課程考核評價方式。另外，學期教學任務結束后，教師可以結合SPOC的反饋情況組織調查問卷，通過學生評價檢驗教學效果，并以此調整教學手段和考核方法，從而進一步提高教學效果。

3 結語

在“新工科”的背景下，隨著教學研究和實踐的不斷深入，以及教學理念、教學方法和教學手段多樣化發展，SPOC的教學模式在這種時代發展環境下應運而生，它可以滿足現在新一代學者所期望的更多元化、更豐富的學習體驗的需求。基于SPOC的教學模式對理論力學課堂教學進行重構設計，不僅可以結合合作、討論和質疑等多種學習形式，從而強化學生自主學習的能力，還有助于培養新時代高校學生的創新、創造、創意和創業能力。