方江雄，劉花香，劉 軍，付有瑤，李紅星

(1.東華理工大學(xué) 地球物理與測(cè)控技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330013; 2.東華理工大學(xué) 機(jī)械與電子工程學(xué)院，江西 南昌 330013)

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)和教學(xué)模式的深度融合，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式應(yīng)運(yùn)而生。MOOC(Massive Open Online Course,大規(guī)模開放在線課程)教學(xué)模式，由于具有規(guī)模大、免費(fèi)開放和在線共享等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各高校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式中[1]。在當(dāng)前疫情防控“停課不停學(xué)”的特殊時(shí)期，MOOC網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)揮著重要的作用。然而，MOOC教學(xué)模式存在完成率低、互動(dòng)性差、針對(duì)性弱等缺點(diǎn)，從而影響課程的教學(xué)效果[2，3]。基于混合式教學(xué)模式，通過(guò)融合線下面對(duì)面教學(xué)模式與線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式[4，5]，條件性地選擇線上和線下兩種模式的優(yōu)勢(shì)，能有效地提高教學(xué)效果。SPOC(Small Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程)混合學(xué)習(xí)模式，通過(guò)對(duì)線上個(gè)性化的學(xué)習(xí)任務(wù)、線下課堂指導(dǎo)和課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)施課前、課中、課后三個(gè)階段的教學(xué)工作，能較好地提升教學(xué)質(zhì)量[6-8]。

“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程作為測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的必修課，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，為了能讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)該課程，筆者提出基于SPOC模式的“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)改革模式。通過(guò)利用SPOC平臺(tái)采用線上和線下兩種教學(xué)模式，對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行改革，可以鍛煉學(xué)生測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)踐能力和創(chuàng)新思想。

1 SPOC教學(xué)模式與“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

SPOC由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校Armando Fox教授于2013年提出，其含義是小眾私密在線課程，通過(guò)提高準(zhǔn)入條件來(lái)限制學(xué)生人數(shù)，以達(dá)到為在校學(xué)生提供更優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)。其中，Small是指限制學(xué)生人數(shù)一般在數(shù)十人到數(shù)百人之間，有助于提高學(xué)生參與度與互動(dòng)性、教師與學(xué)生互動(dòng)度；Private相對(duì)于MOOC中的Open，是指所開發(fā)的課程對(duì)不滿足條件的學(xué)生僅開放部分課程，而對(duì)滿足準(zhǔn)入條件的學(xué)員完全開放課程。SPOC的基本思路是，在課前，授課教師制作本課程的相關(guān)課件，將該教學(xué)資源上傳至SPOC平臺(tái)作為學(xué)生的課前作業(yè)，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行線下學(xué)習(xí)；在課中，授課教師與學(xué)生進(jìn)行交流、講解課程的重點(diǎn)內(nèi)容、解答學(xué)生提出的疑惑、了解學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握程度；在課后，授課教師通過(guò)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的時(shí)間分布和教學(xué)進(jìn)度，最終進(jìn)行考核評(píng)價(jià)[9]，教學(xué)流程如圖1所示。

“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，注重理論知識(shí)與實(shí)踐能力融會(huì)貫通，集理論性、工程性、實(shí)踐性于一體的綜合性課程。本課程要求學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和測(cè)控技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)通信問(wèn)題的能力。“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程主要有以下的特點(diǎn)：

第一，教學(xué)課時(shí)少，教學(xué)內(nèi)容多。以東華理工大學(xué)為例，在2018版“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”教學(xué)大綱中，本課程只有32學(xué)時(shí)，課程內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、局域網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、測(cè)控系統(tǒng)中常用通信方法、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)等7個(gè)模塊內(nèi)容。很明顯，教師很難在32個(gè)課時(shí)內(nèi)完成7個(gè)模塊的教學(xué)內(nèi)容。

第二，實(shí)踐性強(qiáng)，內(nèi)容多，而且學(xué)生層次差異大。本課程實(shí)踐性非常強(qiáng)且內(nèi)容多，其內(nèi)容包括軟件編程、通信協(xié)議和硬件設(shè)計(jì)三大模塊，涉及嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)等。此外，學(xué)生對(duì)軟件和硬件的掌握程度又存在一定的差異。

圖1 基于SPOC的課堂教學(xué)流程

2 “測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程的SPOC教學(xué)模式設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著教育部以及各級(jí)學(xué)會(huì)舉辦的電子類和物聯(lián)網(wǎng)類大賽的盛行，“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程已成為各高校儀器類專業(yè)的基礎(chǔ)課程。通過(guò)結(jié)合SPOC基本理論和“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程的特點(diǎn)，從“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程個(gè)性化教學(xué)內(nèi)容、SPOC模式的教學(xué)方式和多元化教學(xué)評(píng)價(jià)方法三個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，教學(xué)模式改革框架如圖2所示。

圖2 基于SPOC模式的“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)模式

2.1 “測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程個(gè)性化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”是一門綜合性和實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信協(xié)議和測(cè)控技術(shù)為基礎(chǔ)知識(shí)，融合電子技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)編程等多學(xué)科技術(shù)。然而，近年來(lái)隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展，各軟件系統(tǒng)和硬件設(shè)備(包括元器件、開發(fā)板)不斷更新，而且學(xué)生的基礎(chǔ)差異大，因此教學(xué)單位或授課教師需要依據(jù)不同層次的學(xué)生設(shè)計(jì)個(gè)性化的教學(xué)內(nèi)容。以東華理工大學(xué)為例，結(jié)合測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生的情況和教學(xué)大綱的要求，從課程教學(xué)計(jì)劃的制定、課程知識(shí)內(nèi)容資料設(shè)計(jì)和個(gè)性化教學(xué)活動(dòng)交互方式三個(gè)層面進(jìn)行了“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程個(gè)性化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，如圖3所示。

2.1.1 “測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)計(jì)劃的制定

“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)大綱是課程教學(xué)的總體要求，是專業(yè)任課教師組經(jīng)過(guò)多次討論而制定的，經(jīng)學(xué)校審核后執(zhí)行。教學(xué)大綱只列出了課程的基本綱要，包括課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)要求、課程知識(shí)點(diǎn)和考核方式等。通過(guò)SPOC平臺(tái)掌握學(xué)生的層次差異，可以根據(jù)教學(xué)大綱制定個(gè)性化的課程教學(xué)計(jì)劃。由于電子類課程和編程類課程是“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程的基礎(chǔ)，如單片機(jī)技術(shù)、C/C++程序設(shè)計(jì)，因此教學(xué)計(jì)劃應(yīng)設(shè)計(jì)不同學(xué)生層次的電子設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容。

圖3 “測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程個(gè)性化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

2.1.2 “測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程知識(shí)內(nèi)容資料設(shè)計(jì)

“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程內(nèi)容包括軟件編程、通信協(xié)議和硬件設(shè)計(jì)三方面知識(shí)，主要涉及電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)、信號(hào)處理、編程技術(shù)等。其課程的特點(diǎn)是理論和實(shí)踐并重，其中理論知識(shí)以記憶為主而實(shí)踐知識(shí)以知識(shí)結(jié)構(gòu)梳理為主。由于“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程具有內(nèi)容多、知識(shí)點(diǎn)雜、課時(shí)緊等特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下根本無(wú)法完成教學(xué)計(jì)劃。對(duì)于實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生很難在課堂有限的時(shí)間里完全掌握所學(xué)內(nèi)容。教師通過(guò)制作視頻資料(網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)教學(xué)視頻、微課或自己制作的視頻)上傳到SPOC平臺(tái)，讓學(xué)生在課后能夠自主地學(xué)習(xí)。同時(shí)，結(jié)合近年來(lái)各類電子和物聯(lián)網(wǎng)大賽試題，教師要緊扣教學(xué)大綱設(shè)計(jì)符合學(xué)生興趣的內(nèi)容，并根據(jù)學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中存在的問(wèn)題，有針對(duì)性地答疑解惑，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

2.1.3 個(gè)性化教學(xué)活動(dòng)交互方式設(shè)計(jì)

個(gè)性化教學(xué)設(shè)計(jì)的目的是有效促進(jìn)學(xué)生調(diào)控學(xué)習(xí)的積極性并對(duì)知識(shí)進(jìn)行加工整理，以便幫助學(xué)生高效建立學(xué)習(xí)知識(shí)庫(kù)。個(gè)性化教學(xué)活動(dòng)交互方式是指學(xué)生和教師之間采用線上和線下兩種交互式交流的方式。其中，線上交互方式包括在SPOC平臺(tái)中的在線實(shí)時(shí)交互(騰訊會(huì)議、視頻、釘釘教學(xué)等)和非在線交互(討論版、QQ群等)；線下交互方式是指在課堂上師生面對(duì)面深度交互授課方式。同時(shí)，根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)中提出的問(wèn)題提供針對(duì)性和個(gè)性化的指導(dǎo)，引導(dǎo)教師與學(xué)生和學(xué)生與學(xué)生之間的交流。

2.2 SPOC模式的教學(xué)活動(dòng)過(guò)程設(shè)計(jì)

教學(xué)活動(dòng)過(guò)程是教學(xué)者為達(dá)到特定的教學(xué)目標(biāo)或教學(xué)效果而進(jìn)行的學(xué)習(xí)總和[10]。從教師和學(xué)生兩個(gè)角度設(shè)計(jì)具體教學(xué)單元，完成相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)。其中，教學(xué)活動(dòng)過(guò)程包括課前準(zhǔn)備階段、課中教學(xué)階段和課后內(nèi)化階段三個(gè)過(guò)程，如圖4所示。

2.2.1 課前準(zhǔn)備階段

課前準(zhǔn)備階段包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，以“教師”為中心的課前資料準(zhǔn)備和以“學(xué)生”為主體的課前預(yù)習(xí)階段。在課前準(zhǔn)備階段，教師是課程內(nèi)容及教學(xué)進(jìn)度的設(shè)計(jì)者，教師需要依據(jù)“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”教學(xué)大綱要求，設(shè)計(jì)各教學(xué)單元的教學(xué)目標(biāo)，制作各知識(shí)點(diǎn)的視頻，針對(duì)不同層次的學(xué)生設(shè)計(jì)輔助開發(fā)例程，包括設(shè)計(jì)思路與原理、設(shè)計(jì)電路和編程實(shí)現(xiàn)等。其中，準(zhǔn)備的資料包括知識(shí)結(jié)構(gòu)導(dǎo)圖、教學(xué)視頻、微課的制作、學(xué)生的跟蹤練習(xí)、資源的發(fā)布和任務(wù)的布置等。以學(xué)生為主的課前預(yù)習(xí)階段是知識(shí)吸收階段，預(yù)習(xí)的內(nèi)容包括基于 SPOC 平臺(tái)的預(yù)習(xí)課程內(nèi)容、教師提供的視頻、隨堂測(cè)驗(yàn)和在線討論等。

圖4 基于SPOC“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)模式

圖5 SPOC教學(xué)模式的多元化評(píng)價(jià)方法

2.2.2 課中教學(xué)階段

在課中教學(xué)階段，教師是知識(shí)解惑者，主要教學(xué)內(nèi)容包括講解重點(diǎn)內(nèi)容、解答學(xué)生的疑惑、控制教學(xué)過(guò)程，完成知識(shí)技能內(nèi)化。在課中教學(xué)階段，學(xué)生是知識(shí)的掌舵者，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)，包括課堂知識(shí)的鞏固練習(xí)、提問(wèn)解答、小組討論、個(gè)性化問(wèn)題的探討和學(xué)生之間的交流等。通過(guò)學(xué)生與教師的交流以及課堂的教學(xué)實(shí)踐操作，使知識(shí)得到內(nèi)化，提高學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

2.2.3 課后內(nèi)化階段

在課后內(nèi)化階段，學(xué)生要完成 SPOC 平臺(tái)上教師設(shè)計(jì)的習(xí)題作業(yè)和測(cè)驗(yàn)，之后教師針對(duì)正確率低的問(wèn)題進(jìn)行輔導(dǎo)直至鞏固。通過(guò)組建小組討論的方式，使知識(shí)得到升華。

2.3 SPOC教學(xué)模式的多元化評(píng)價(jià)方法

“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)模式評(píng)價(jià)的方法采用多元化體系[11]，即采用形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)兩種方式相結(jié)合。其中，形成性評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)方法，又稱過(guò)程性評(píng)價(jià)，包括對(duì)學(xué)生的課前預(yù)習(xí)、學(xué)生的作業(yè)、課堂表現(xiàn)、課后復(fù)習(xí)四個(gè)方面的評(píng)估，占50%?？偨Y(jié)性評(píng)價(jià)為傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式，包括期末考試和實(shí)驗(yàn)作品兩個(gè)方面，占50%。因此，多元化教學(xué)評(píng)價(jià)方法包括教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)、SPOC 平臺(tái)自評(píng)和期末測(cè)試四個(gè)部分構(gòu)成，如圖5所示。

3 結(jié)語(yǔ)

基于SPOC模式的“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”教學(xué)改革設(shè)計(jì)，可以解決“測(cè)控網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)內(nèi)容多、課時(shí)少、實(shí)踐性強(qiáng)、學(xué)生差異大等問(wèn)題。利用SPOC平臺(tái)進(jìn)行理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，并根據(jù)學(xué)生的層次設(shè)計(jì)個(gè)性化的教學(xué)內(nèi)容，不但可以充分發(fā)揮學(xué)生的積極性，還可以推廣到本校其他實(shí)踐類課程。但是，基于SPOC的教學(xué)改革模型仍存在許多問(wèn)題，比如評(píng)價(jià)方法的合理性等。因此，如何設(shè)計(jì)引領(lǐng)式SPOC教學(xué)模式，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效果仍是未來(lái)研究的方向。