基于學習通平臺的SPOC課程教學設計與實踐

史 娜 李有文 宋 妮 孔慧華

中北大學數學學院 山西太原 030051

以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,貫徹落實黨的二十大精神,落實立德樹人根本任務,中北大學作為具有“新工科”特色的高等院校,電子信息類、儀器類、工程力學類、能源與動力工程類工科專業均開設復變函數與積分變換課程。該課程為理工科各專業的研究和實踐提供了必不可少的復數基本理論、積分變換思想和解決實際問題的方法[1]。

針對在復變函數與積分變換課程的教學過程中,學生的學習目標模糊、課堂上教學互動較少[2]、過程性考核評價標準不統一等問題,本文探索“立德樹人引領、學習產出驅動”的SPOC課程教學模式,借助學習通平臺,采用線上線下相結合的教學過程,培養大學生解決實際問題的創新能力和嚴謹的邏輯思維能力[3],為實現祖國的偉大復興貢獻自己的綿薄之力。

1 以目標為導向重構課程體系和教學內容

復變函數與積分變換課程以“新工科”培養目標為導向,圍繞“夯實基礎、培養能力、多元教學、資源共享”這個特色,借助多元化教學資源在教學模式、課程體系建設、學習成果考核評價制度、教學試題庫建設等方面不斷深化改革與創新。在教學設計與實踐過程中,有效落實知識傳授、能力養成和價值塑造的本科生培養目標,培養具有愛國奉獻的新時代大學生。

本課程是大學工科專業二年級本科生的公共基礎必修課程,是高等數學課程的延續拓展,對信號原理、數字信號處理等課程也有一定的影響力,在本科生課程體系中處于重要地位。

以課程培養總目標為導向,從知識目標、能力目標、價值目標出發,設計9個子目標,具體為:

(1)掌握復變函數解析性與復積分的計算方法;

(2)掌握復變函數展開成冪級數的常用方法;

(3)應用積分變換解決工程實際問題;

(4)培養嚴謹的數學邏輯思維能力;

(5)培養分析問題及解決問題的能力;

(6)提升學生自主學習數學知識的能力;

(7)培養學生成為熱愛祖國的社會奉獻者;

(8)培養學生的辯證思維能力;

(9)樹立正確的世界觀、人生觀和價值。

教學內容的35個知識點涵蓋復數與復平面、復變函數、復變函數的極限與連續、復變函數的導數、解析函數、復變函數的積分、柯西積分定理、復合閉路定理、柯西積分公式、高階導數公式、復數列的收斂與發散、復數項級數的斂散性、復變函數項級數、冪級數、收斂半徑、泰勒級數、洛朗級數、孤立奇點的分類、留數及留數定理、傅里葉積分變換的定義與性質、拉普拉斯積分變換的定義與性質、拉普拉斯逆變換、積分變換的應用等,重新構建科學合理的課程體系和教學內容。

2 SPOC課程模式的教學設計

2.1 基于學習通平臺建設線上共享資源

自2020年以來,復變函數與積分變換課程在學習通平臺上已經有豐富的教學資源,包括課程體系設計、章節單元教學設計、重要知識點的微課視頻、每小節的課堂練習作業、本章測試和作業、線上考試、各章節的教學課件以及習題答案等資源,完整構建該課程的網絡課程體系。

本課程的線上共享資源包括:51個微課教學視頻,總時長721分鐘;235個客觀選擇題目;8個主題討論,互動交流2137次;8個線上考試與測試試題庫,5項學習成果匯報;主客觀題目的答案解析;8個章節的教學PPT課件;4個積分變換專業拓展材料。

2.2 SPOC課堂的參與式教學模式

本研究的教師團隊依托山西省一流課程項目、學習通網絡教學平臺、大學數學省級示范教學實驗中心,對網絡教學資源與環境、自主學習能力、學習成果評價等環節進行相應的改革與實踐,探索出適合工科院校使用的復變函數與積分變換SPOC課程的參與式教學模式(見下圖)。

參與式教學模式示意圖

2.2.1 教學環境:線上平臺、線下教學、學習小組

基于本課程所建設在線共享教學資源,教師要求學生對課前知識進行預習,并實時完成基礎性題目的練習;教師針對學生預習時遇到的難題進行知識點講授,并在課堂上進行練習;課后,要求學生對學習成果進行小組匯報,通過多元化的教學環節,學生可以充分參與到本課程的教學過程中,從而發揮大學生學習的主動性和趣味性。自2020年以來,每學期都會進行不同時長的線上教學活動,有時可能持續一個完整的教學周期(48學時),因此,線上授課是一種必不可少的教學模式。

在線下課堂的教學過程中,結合學習通APP,通過手機實時發布隨堂客觀練習題目,及時發現學生的學習漏洞,方便教師有針對性地進行重點難點知識的講解。

學生自由組建本課程的學習小組,有利于針對疑難問題進行討論研究,并對學習成果進行展示提升,增強學生的邏輯思維能力和語言表達溝通能力。

2.2.2 自主學習模塊:課前預習、課上練習、課后反饋

教師根據每節課的教學目標,設置課前預習的自主學習任務清單。課前,教師將重難點問題的相關資料通過手機APP定時發布給學生,學生通過“學習通”平臺,根據該清單,在每節課前觀看5～10分鐘的微課視頻,并完成1～2個測試題目。學生的課前預習任務包括學習任務清單、觀看微課教學視頻、完成線上測試題目。

對于學生在預習過程中碰到的疑難問題,可以通過“學習通”平臺上進行網絡提問,這樣有利于教師在課堂上進行有針對性的講解,力求在“愛問題”中培養學生具有善于發現問題和高效解決問題的能力。在混合式課堂上,教師發布針對重點知識的3～5個客觀題目,學生在規定時間內通過手機提交答題結果。課上練習的自主學習模塊包括“學習通”平臺的討論區、客觀練習題庫。

課后反饋的自主學習模塊包括微課視頻、測試題庫和練習題庫的答案解析、課后作業及答案解析、小組學習成果報告。

通過設計一種預習加提問、測試加練習、講授加匯報、師生答疑加生生探究的參與式教學模式,實施線上線下相結合的教學實踐,爭取更高效地完成本課程的培養目標,使學生得到更有價值的學習成果。

2.2.3 課堂教學環節:課前測試、提出問題、講授重點、討論探究、展示匯報、課后鞏固、總結反思

本課程的課堂教學環節包括:課前測試、提出問題、講授重點、討論探究、展示匯報、課后鞏固、總結反思。教師負責講授重難點知識,學生需要深度參與到其他6個環節的教學過程中,以學生為主體,教師注重學生的課前測試結果和所提問題,靈活運用SPOC課、視頻、圖片、板書與PPT結合,對重點問題進行詳盡闡釋。

在課堂上,學生可以針對練習題目中容易出錯的知識點進行學生之間、師生之間的討論探究,以5人小組形式進行展示匯報。課后,對每節課的數學知識點進行總結與反思,完成課后作業,展現提升學習能力。

針對教學改革實踐當中存在的問題,逐步提出改進方案。課堂45分鐘按照4∶3∶2的比例進行分配,教師利用約20分鐘時間對重難點知識進行講解,學生提問、討論探究與展示匯報占15分鐘,剩余的10分鐘時間用于對每節課的學習成果進行測評鞏固及總結反思。

本研究依托山西省一流課程建設平臺,設置課程的課前預習題庫、課堂練習題庫、課后作業庫、章節測試題庫、期末試卷題庫,方便學生通過“學習通”手機APP提交到平臺上,通過課后作業和線上師生之間或學生之間的多時空答疑,強化鞏固教學的重點與難點,最后對復變函數與積分變換的知識進行總結與反思,將課本知識進行拓展延伸。

2.3 以學習產出驅動的考核評價體系

本文以學生為中心,以學習產出驅動來建立科學合理的考核評價系統和評分標準。考核方式從以往的結果性考試轉變為過程性考核方式,該模式具有全面、及時、靈活、可持續的優勢。

2.3.1 科學構建合理的考核評價體系

考核方式改革的基礎是關于科學構建合理的考核評價體系,過程性考核模式的指導思想——采用多元化的考試評價形式,將學習成果的考核貫穿于課程教學的整個過程,提高學生在課程教學過程中自學能力、團隊合作能力、邏輯思維表達能力、數學計算能力等方面在總考核成績中的權重比例。

本課程由傳統考試成績以期末卷面成績占比80%,轉變為期末卷面成績占比縮小至50%,平時學習成績占比增加至50%。其中,平時成績包括:預習測試(5%)、觀看視頻(10%)、主題討論(5%)、小組匯報(10%)、課堂和課后作業(10%)、每章在線考試(10%)。學生在完成整個課程的學習過程后,才能獲得理想的平時成績。這種多元化的過程性考核方式能夠很好地幫助學生完成學業,獲得滿意的成績。

2020—2022年期間,我校借助學習通平臺多次開展本課程的線上期末考試及閱卷工作,考生數量累計達到4652人,廣大師生已經能夠熟練使用線上教學資源對本課程的學習成果進行過程性考核評價,并取得良好的教學改革效果。

過程性考核成績分項占比表

總評分項評價方式考核項目占比總評成績平時成績期末成績探究式學習成果測試性學習成果期末成績預習測試5%觀看視頻10%主題討論5%小組匯報10%課堂和課后作業10%每章在線測試10%試卷筆試50%

2.3.2 科學合理地分配考核權重

復變函數與積分變換課程的過程性考核體系比較注重過程性與發展性的相互結合,科學合理地分配考核權重。在設置考核權重時,注重學生的自主學習能力、數學邏輯思維能力和解決實際問題的能力,重點要解決的問題是考核評價標準的客觀性和公平公正性。

過程性考核評價形式包括:客觀性評價和探究性評價兩大類方式。客觀性評價形式包括:課堂練習、課后作業、每章線上考試、期末筆試。探究式評價形式包括:預習測試、觀看微課視頻、難點主題討論、小組分組匯報展示。其中,對學生的難點討論和分組匯報的學習成果進行評價時,可采用師生互評、生生互評和學生自評三種形式。學生預習測試、課堂練習及觀看視頻的成績,由教師提前設置分值,由學習通平臺自動生成。

課程考核形式及權重分配設計如下(見左表):測試性學習成績(20%)+探究式學習成果(30%)+期末考試成績(50%)。

學生學習產出成果的客觀性評價方式包括:測試性學習成績(20%)包括課堂練習和課后作業(10%)、每章在線測試(10%)、期末考試(50%),共計70%。學生探究式學習成果的評價方式包括:預習測試(5%)、觀看微課視頻(10%)、主題討論(5%)、小組匯報(10%),共計30%。

結語

圍繞“夯實基礎、培養能力、多元教學、資源共享”的特色,本教學團隊借助“學習通”平臺對教學模式不斷深化改革與創新,重構科學合理的課程體系,精細設計SPOC課程實施方案,利用學習驅動力構建過程性考核評價體系。在教學的每一個環節中,都真正使學生深度參加到復變函數與積分變換課程的教學過程中,增強學生的數學邏輯思維能力、團隊合作能力、解決工程實際問題的能力,成為具有社會主義核心價值觀、自主學習和自主創新的高素質人才。