基于SPOC的混合式教学模...然气输送设计与管理课程为例_王卫强.pdf

收稿时间 2021-04-07基金项目 2020年教育部第二批新工科研究与实践项目“面向智能炼化的石油化工专业群新工科建设研究与实践”（E-HGZY20202009）。作者简介 王卫强（1974），男，辽宁人，博士，教授，研究方向：油气管道输送。2022年11月November，2022University Education摘要 基于SPOC的混合式教学模式紧密契合当下教育信息化发展需要，能充分发挥学生的主体作用，有助于提升其解决复杂工程问题能力的培养效果。项目组在天然气输送设计与管理课程混合式教学探索实践中，建设在线多元教学资源平台，有机融合线下课堂教学，围绕“思政育人知识传授能力培养创新思维提升”维度进行资源建设，以挑战性任务设置贯穿“课前课中课后”教学全过程，激励学生进行自主学习、协同学习和深度学习，以期完成知识、能力、素质三维度综合育人目标。关键词 SPOC；教学模式；混合式教学；能力培养中图分类号 G642 文献标识码 A 文章编号 2095-3437（2022）11-0058-03工程教育认证通用标准（2018 版）在对学生的毕业要求中明确提出，学生应具有自主学习能力和终身学习意识，具备分析、研究、解决复杂工程问题的相应能力。这就要求在教学过程中，教师要切实调动学生的主体作用，让学生在学习过程中真正学起来、练起来、用起来、热起来。因而，嵌入素质、知识、能力培养的深层次教学模式研究与实践是高校提升育人质量的重点关注问题之一1。辽宁石油化工大学（以下简称“我校”）天然气输送设计与管理课程于2015年被纳入辽宁省资源共享课后，积极践行基于SPOC的线上线下混合式教学模式2，秉承“持续改进”理念，近几年不断更新线上幻灯片、试题库等资源，持续优化在线平台视频教学资源，完善线下教学配套支撑。将“以学生为中心”作为教学设计的核心，从“思政育人知识传授能力培养创新思维提升”四个方面建设在线资源，依托挑战性任务设置，贯穿“课前课中课后”教学全过程。相应的课程教学模式探索已取得一定的建设成果，并于2020年获批“辽宁省一流本科线上课程”。本文主要介绍该课程SPOC线上资源建设以及基于此进行的混合式教学模式实践。一、基于SPOC的天然气输送设计与管理课程混合式教学模式（一一）SPOCSPOC概述概述SPOC（Small Private Online Course，小规模限制性在线课程）是继 MOOC（Massive Open Online Course，大规模在线开放课程）之后出现的一种小型限制性在线课程3。SPOC既继承发扬了MOOC在教学交互、资源、情境等方面的在线平台教学特色，又整合融入了实体课堂教学优势（见表1），为改变教学模式、促进学生深度学习提供了新的路径。表1MOOC与SPOC的主要特性比较课程定义及特点相似点不同点教学平台教学特色学生规模参与要求教学维度教学互动MOOC大规模在线开放课程，最早可追溯至 2002 年麻省理工学院开展的开放教育资源运动。具有“受众面广、资源多元、费用低廉、可获证书、使用参与容易”等特点均利用在线教育平台，整合资源，充分发挥学习泛在性、自主性、灵活性的特点适应互联网时代学习碎片化特点，可根据个体差异自主调整进程，具备动画、视频、音频等多重教学展现模式，有助于实现教学公平Massive：可使上万人同时进行课程学习，向受众开放Open：开放包容，无限制要求依托在线交互，无线下教学环节缺乏师生互动，师生、生生彼此不见面，学习者较为孤单SPOC小规模限制性在线课程，于 2013年由美国加州大学教授阿曼多福克 斯（Armando Fox）结合校园教学与MOOC教学首次提出，具有“受众面小、内容集约、有限制性”等特点Small：几十至几百人，需通过申请及审核环节Private：明确规定了学生的准入条件和严格的审批流程线上平台及线下课堂双重交互模式线下具有课堂教学环节，可进行面对面教学交流，师生、生生互动良好基于SPOC的混合式教学模式应用研究以天然气输送设计与管理课程为例王卫强杜胜男李焱斌辽宁石油化工大学，辽宁抚顺11300158University Education（二二）天然气输送设计与管理课程混合式教学的必天然气输送设计与管理课程混合式教学的必要性要性相对于 MOOC，SPOC 实现了线上信息平台与课堂教学的深度融合，更具有效性和针对性4，为天然气输送设计与管理课程提供了更加有效的教学路径。1.混合式教学模式满足新时代互联网教育变革需要2018年教育部发布了 教育信息化2.0行动计划，其中明确提出，要积极推进“互联网+教育”，坚持信息技术与教育教学深度融合的核心理念。混合式教学需紧密契合教育信息化发展需要5。天然气输送设计与管理课程利用SPOC线上教学资源平台，充分融合最新的信息化技术，有效拓展教育实践空间，整合丰富、多元、灵活的教学资源，根据学生个体差异完成个性化教学。同时充分发挥课堂教学的优势，加强学生对知识重点、难点的深刻理解及把握，使其能完成深度学习，实现教学质量的有效掌控及监管，完成线上线下双重优势的深度结合。互联网信息化技术的进步为本课程教学提供了无限可能和发挥空间。2.混合式教学模式满足解决复杂工程问题能力培养的迫切需要在 中国工程教育认证标准（2018 版）和 工程教育认证通用标准解读及使用指南（2020 版，试行）关于“毕业要求”的12个条款中，涉及“复杂工程问题”要求的共计8次。而“以教师讲授为主”的教学模式并不能充分发挥学生的主体作用，对学生解决复杂工程问题能力的培养不足，不能满足“新工科”建设需要。在基于SPOC的天然气输送设计与管理课程混合式教学的翻转课堂中，教师主要担任引导者角色，充分调动学生的主体作用。通过精心的教学设计，以问题探究解决为牵引贯穿教学始终。课前，合理预设任务，通过线上优质学习资源，为学生自主学习提供有效支持，学生通过自学解决预设任务。课中，于线下课堂促进学生进行深度交流学习，通过师生、生生间的充分交流互动，完成问题的优化分析。课后，设置进阶任务，进一步提升学生解决复杂工程问题的能力。在混合式教学模式下，“课前课中课后”教学环节完成有效闭环，覆盖自主学习、协作学习、讨论学习等多种自主学习模式，切实完成对学生解决复杂工程问题能力培养的螺旋上升，有效提升教育质量。3.混合式教学模式满足结合课程内容特性的相应教学需要天然气输送设计与管理课程作为我校油气储运工程专业的核心课程之一，与多数工科核心课程具有相似特性。（1）实践性强。内容与工程实际联系紧密，多涉及实际工程案例设计。（2）复杂度高。教学内容涉及系统全流程的多种设备，设备选型及工程设计方案影响因素较多、较复杂。（3）操作条件不足。相应工程实况规模较大，全流程设备造价较高，不具备使学生直接接触工程现场和进行设备操作的条件。以上课程内容特性使得学生在学习过程中不易构建形象认知，教学开展难度大。同时，随着行业的迅猛发展，开阔学生视野、了解行业最新动态已成为教学不可或缺的部分。而本课程在混合式教学模式下，线上教学平台可提供图形、视频、音频、3D动画等多种展现方式，将大型设备和工程案例进行形象展示；并可搭建虚拟仿真平台，完成创新型、发现型、探究型操作体验，有效提升学生学习认知。同时，基于线上教学视频库的建立，学生可根据自身需要进行调整并完成学习，进一步保障了教学质量的提升。二、基于SPOC的混合式教学模式设计（一一）混合式教学模式设计理念混合式教学模式设计理念“以学生为中心”是混合式教学模式的教学设计核心。在天然气输送设计与管理课程教学设计过程中，应充分考虑教学内容对应知识点的特点，采用“半翻转教学模式”：通过学情分析，合理设置学生自学内容和难度，将学生可掌握的内容纳入课前学习任务重点，将深层次、不易掌握的内容安排在课前预习，而后于课堂教学中进行深化提升。将在线学习与课堂学习深度融合，以挑战性任务的完成贯穿教学始终，注重设置自主学习、协作学习以及混合式学习环节，为学生提供沉浸式学习和深度学习体验6。通过课前预习任务自主学习、分组任务研讨、课堂面对面讨论等方式，将以往“以教师讲授为主”的“重教”模式转变为“以学生为中心”的“重学”模式，实现“教”“学”质量的提升。（二二）在线教学资源建设在线教学资源建设具有深度、广度、温度的在线教学资源建设是实现混合式教学的前提条件和必要保障。天然气输送设计与管理课程资源建设有效覆盖了课程教学知识点，实现了资源体系的系统、丰富、有效、足量。在本课程在线资源建设过程中，项目组针对教学大纲及教学目标，根据知识点内容特点，对课程进行合理拆解和教学设计，将课程所有知识点进行了相应的微课教学视频录制。录制形式并未采用常用的课堂实录模式，而是采用虚拟抠图的方式，结合教学幻灯片和辅助材料，以更生动和更具观赏性的方式完成视频加工，以增强学生的学习观感。每个视频平均时长为510分钟，短小精悍，便于学生围绕知识点结合自身情况进行有针对性的学习。本课程于在线平台上共有 38个微课视频，总时长 420分钟，相应视频资源涵盖全课程体系，同步提供配套辅助教学幻灯片、学习资料、知识拓展等材料，为学生自主学习提供了基础保障。同时于线上平台中提供习题库、前沿论坛、测验考试、互动交流、分组任务等资源，将优质教学资源多角度、多环节、多形式地融入在线教学体系，切实激发学生的自主学习兴趣，为发挥学生主体作用提供了坚实的平台。（三三）混合式教学模式实施方式混合式教学模式实施方式本课程混合式教学模式注重“思政育人知识传授能力培养创新思维提升”四个维度的在线资源建设。在教学过程中，合理融入工程案例，设置阶段59性、挑战性任务，以任务解决为牵引，打通“课前课中课后”教学环节，激发学生自主学习的积极性，提升学习效果。1.组织开展课前线上学习本课程结合教学计划和教学大纲要求，以自主录制的教学微课视频为主要素材，结合慕课、幻灯片、文献、视频动画展示等内容。内容组织紧跟行业前沿动态，注重“思政育人知识传授能力培养创新思维提升”四个维度的建设，融入家国情怀、企业文化、工匠精神等思政元素，覆盖课程全体系知识内容，立体化呈现教学所涉及的工程实例及相关设备，合理设置任务及问题，培养、锻炼学生独立思考的能力，有效拓展教学资源。精心设置课前学习任务，让学生自主完成线上内容的学习及测试。同时，为了避免出现“视频直播不看、真实参与度不足”等情况，项目组引入观看完成度评价指标、线上观后测试等考核方式，与课前预留的具有适当难度的小组挑战性任务同步；以工程案例为基础和任务牵引，一组一题，让学生分小组讨论完成并于后续课堂进行成果展示分享；引入组间评价、打分等竞争方式，建立积分奖惩机制，使学生将课前任务做真、做实、做细。2.开展课堂半翻转式教学在课堂面对面教学中，针对课前小组挑战性任务，学生可于课上进行分组汇报、讨论，教师与其他学生共同参与点评。通过师生、生生互动，完成疑点分析和任务解决方案的优化完善，深化学生对课前学习内容的理解掌握。对于内容难度较大、工程复杂性较强、学生较难自主理解的知识点，教师可于课堂上进行知识点的深入剖析和细致讲解，并基于学生前期线上学习及完成任务时所遇疑问，有效组织开展案例研讨、问题讨论、交流辩论等活动，以灵活多样的教学方式，提高学生的参与度，促进学生思考、反思，将课前线上学习与课堂教学进行衔接融合，实现深度理解和知识能力转化，完成探究式学习和沉浸式体验，切实落实学生解决“复杂工程问题”的能力和创新思维的锻炼与提升。3.开展课后能力进阶提升课后于在线平台设置课后习题测试、拓展知识学习及话题讨论等任务，在丰富教学模式的同时，能进一步检验和巩固学生课前、课中学习成果。同时依托工程实例，以大型工程案例设计为主线，贯穿课程始终，结合知识点逐步设置进阶性挑战任务，以任务为驱动，使学生于任务完成过程中将所学知识进行融会贯通，于实践中完成“学练用创”的工程能力和创新思维的培养；完成“课前课中课后”教学环节中知识、能力、思维多元培养的闭环式管理，环环相扣，打造全程参与感体验，促进学生自主学习，提高教学质量。4.注重多维教学效果评价为了保