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关键词 MOOC SPOC 翻转课堂 混合教学
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.12.041
Abstract In order to realize the teaching reform of "student centered", "hybrid teaching mode of flipped classroom based on SPOC" is put forward, which combines MOOC and traditional classroom teaching, for students in small classes carrying out the hybrid teaching with the combination of online and offline. The implementation of flipped classroom teaching mode fully arouses the students' learning enthusiasm and improves the teaching quality effectively, and provides certain reference value and guiding significance for the teaching reform of colleges and universities.
Keywords MOOC; SPOC; flipped classroom; hybrid teaching
1 从MOOC到SPOC
“互联网”与“传统集市”相结合,于是“淘宝”出现了;“互联网”与“传统银行”相结合,于是“支付宝”出现了;“互联网”与“传统交通”相结合,于是“滴滴出行”出现了……可见,“互联网+”可以这样理解:用互联网思维、技术对传统行业进行改造,最终改造的结果是新行业形态的出现。①MOOC、SPOC就是“互联网+教育”的结果。
MOOC(massive open online courses,大型开放式网络课程),又称“慕课”,是一种大规模的、开放的在线课程,它与传统课程的不同在于它的大规模、在线和开放。②虽然MOOC 的优点是易于使用、人群覆盖广以及拥有丰富的学习资源,但是也逐渐显现出辍学率高、教学效果不理想以及互动性弱的缺点。
当前一种成功创新的在线教育形式是SPOC(Small Private Online Courses,小规模限制性在线课程),SPOC创造了一种混合教学环境。③在混合式教学中,学生不仅学习网上的教学资源,而且还可以与教师在线下进行交流和互动,它较好地融合了MOOC教学的优点,同时又弥补了传统大学课堂教学的不足。表1给出了SPOC与MOOC的特点对比。④
因此,总结SPOC的内涵为:充分利用MOOC等在线课程平台的资源、技术以及教学手段,对高校传统课堂教学进行无缝融合的小型在线课程。
2 基于SPOC的翻D课堂教学流程
2.1 翻转课堂教学模式
翻转课堂模式采取一种与传统方式相反的教学模式,传统的教学方式是“在教室里上课、听讲座,在课外做作业”,翻转课堂的教学方式是“在课外在线上课、听讲座、做作业,在教室里总结、分析、研讨”。⑤在翻转课堂模式中,在课堂外学生接受新知识,而在课堂上主要是学生之间、学生和老师之间的沟通和交流;即把知识传授的过程放在课堂外,而知识内化的过程放在教室内。
2.2 SPOC课程教学流程
(1)SPOC课程一般会有预定的开课时间和结束时间,因此在参加课程前,学习者需要对课程介绍与课程安排提前了解,并在规定的时间内注册。
(2)SPOC课程提供了多种教学资源,包括教学视频、PPT课件、课程简介、授课大纲、阅读材料、课间提问、讨论区、课后作业、单元测验、期末考试等。
(3)建设SPOC平台,自建或合作引进MOOC课程,可以将原有高度有序的PPT课件围绕知识点细化、碎片化,按照知识点建立索引,并建立微视频文件,这些微视频一般比较短小,而且在视频中安排及时的问题与测试,可以保持学习者注意力的有效集中和对学习内容的理解。⑥
(4)课程需要完成课后作业和单元测验,课后作业和单元测验一般有截止日期。教师给出课后作业的评分标准,然后由同学互评,单元测验成绩可通过在线自动评分方式获得。
(5)SPOC平台开设有讨论区,学习者可以进行在线学习交流活动。线下授课在教师的引导和组织下,针对学习中遇到的难点、重点展开讨论,同时现场进行习题练习和实验。
(6)课程考试在线下进行,完成课程并考试合格后,学生可以获取学分。
(7)学习者可以对课程添加个人评价,包括课程质量、课程难度、课程特色等方面,分享自己对学习的感受,供其他学习者参考借鉴。
SPOC课程教学流程如图1所示。
3 开展基于SPOC的翻转课堂混合式教学的思路
3.1 选择合适的课程作为SPOC教学改革试点
SPOC课程属于探索性的教学研究。在探索的初始阶段,先选择少部分课程进行教学改革试点,被选定的课程要合理地划分线上和线下的教学内容,即哪些内容是适合网上自学的,哪些内容是适合在课堂上学习进行翻转课堂的,使二者紧密地衔接起来,实现线上教学到线下教学的自然过渡。
3.2 根据SPOC课程的特点调整教学大纲
SPOC课程是线上与线下相结合的混合式教学模式,学生对教学内容的自主学习在前,教师答疑解惑、组织讨论、开展团队学习等教学活动在后,这就决定了SPOC课程的教学大纲与传统的教学大纲有很大的差别。因此,在教学目的与要求、授课内容、课堂学时分配等方面都需要进行调整更新。
3.3 根据SPOC课程的特点设计教学方案
在传统课堂的教学方案上要重新进行设计,在线教学与课堂教学应该统一设计。线上及线下教学内容的安排、线上及线下教学过程的组织、线上及线下教学质量的控制、线上线下教学过程的衔接等方面,在新的教学方案中都应该有所体现。教师应该改进教学方法与策略,引导学生由简单的“理解+记忆”,进入到深层次学习,达到翻转课堂的教学效果。
3.4 根据SPOC课程的特点调整课程考核方式
SPOC课程的考核方式与传统的考核方式有所不同,它的考核评价体系应该被设计成多元的,一方面要考查线上自主学习的表现,其中包括单元测验、课后作业、以及讨论区与同学互评的参与情况;另一方面也要记录线下课堂参与程度和学习效果。因此,综合学生线上和线下表现的评价才是全面而客观的。⑦
3.5 开发SPOC课程资源,搭建SPOC课程平台
SPOC课程的开设有两种方法,一种是在现有在线平台的MOOC课程下开设,相对来说较易实现;还有一种方法是自行搭建SPOC课程平台。这里简要介绍第二种开设方法。
根据新的教学大纲和教学方案,建立多个教学单元,每个教学单元依据SPOC教学的特点,重新划分知识点并设计编排,然后按知识点制作课程教学视频。结合课程特点和教学需求,还要制作丰富的其他数字化资源,如PPT课件、阅读材料、试题库、讨论区等。利用学校的网络空间和网站平台来搭建SPOC课程平台,将制作的课程资源上传,并建立有效的课程准入制度,以满足SPOC课程的小规模和限制性的特点。
3.6 评估SPOC课程教学效果并完善教改方案
通过一轮SPOC课程的教学,学校对SPOC课程的教学效果进行评估,总结SPOC课程的教学经验,并对不足的地方加以调整,进一步完善教学改革方案,然后逐步在全校范围推广SPOC课程,扩大教学改革的受众面。
4 结语
将MOOC之类的在线学习资源用于大学的课程建设与教学改革,核心途径之一便是混合教学。许多教育研究表明,混合教学是未来高等教育和职业技术教育在内的各种教育门类中最为重要的趋势。MOOC要进入大学,必然要借助混合教学模式。大学可以在全校或者各个学院(系),有选择地开展“基于SPOC的翻转课堂混合教学”改革试点,让已经做好充分准备的教师,在自己的课堂中尝试开展混合学习试点工作;让大学自己的教师在教授课程的同时,选择其他大学在线开设的同名MOOC,将面对面的教学模式与在线的教学模式结合起来,优势互补,深化课堂教学改革,提升人才培养的质量。
注释
① 杨天明,杨天舒.基于“互联网+”理念的跨校修读学分课程的调整与完善[J].现代教育管理,2015(11):55-58.
② 邓霄云.从MOOC到SPOC的教学改革思考[J].高等教育,2015(7):132-133.
③ 左娜,王祖源,吴天刚.SPOC――对MOOC 模式的创新与反思[J].中国教育信息化,2016(2):6-9.
④ 费少梅,王进,陆国栋.信息技术支持的SCH-SPOC在线教育新模式探索和实践[J].中国大学教学,2015(4):57-60.
⑤ 杨丽,张立国.SPOC在传统高校教学中的应用模式研究[J].现代教育技术,2016(5):56-62.
关键词 高等职业教育;计算机应用基础;SPOC;混合学习
中图分类号:G652 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)20-0121-03
1 相关概念介绍
MOOC MOOC(Massive Open Online Course)即“大规模开放式课程”。其核心是借助于网络通信技术,在没有注册限制的开放式网络教育平台上优质的数字化教育教学资源,供分布在世界不同地区的学习者进行学习和交流[1]。MOOC是开放教育资源运动发展十年的质性蜕变,不仅带来优质的教学资源,也带来新的教学模式和理念,启发教师推进教学方式方法的改革[2]。
SPOC 概述 SPOC(Small Private Online Course)即“小规模私密在线课程”,与MOOC的大规模教学相反,该教学模式所容纳的学生人数一般仅在数十人到数百人之间。相对于MOOC对人数和入学条件没有限制而言,它只对满足准入条件的少部分申请者完全开放课程,具有一定的私密性。这种方式有助于提升学生的学习参与度、互动性及完课率,因此也被译为“私播课”。
目前,SPOC主要包括两类学习者:一类是高等院校内的大学生,维基百科将SPOC解释为在校学生在本地使用的MOOC版本;第二类是根据准入条件从全球范围内选取的一定数量的在线学生,为此,也有文将SPOC注解为“SPOCs就是注册人数固定的MOOCs”[3]。
2 高职计算机课堂教学存在的问题与解决途径
存在的问题 目前,我国越来越多地区的中小学都开设了计算机基础教育课程,但是这种教育是极不平衡的,和地方经济发达程度有很大的关系[4]。这就导致高职学生计算机基础水平差异性较大,极端性较强。比如:有的学生连打字都不会,而有的学生已经会使用Word文档进行排版。因此,若实施统一授课,将势必出现一部分学生“吃不饱”,而另一部分学生“吃不了”的现象。另外,计算机基础课程内容较多,包含理论和实践两大部分,而课时量却严重不足。如果教师课堂讲解耗时较长,那么学生实践操作的时间就会缩短,学习效果必然变差。因此,寻找一种新的教学模式,对计算机基础课程进行改革很有必要。
解决途径 将SPOC作为MOOC与校园相结合的新方式,并在计算机基础课程中实施翻转课堂,可以充分发挥学生的课前自主学习能力,把大量课堂时间节约下来,用来共同分析、制作案例或项目,同时培养学生的合作学习能力和解决问题的能力[5]。
基于SPOC的教学平台具有以下两大优势。
1)具有针对性的优质在线教学资源。基于SPOC的教学平台资源以教师针对本门课程专门设计的微视频为主,还包括一些课件和拓展资源。这些微视频是由教师根据学生的专业需求而制作的具有针对性的知识点讲解,不同专业学生的视频内容会有所不同。如财会专业会增加Excel高级应用的微视频。
2)具有指导性的学习分析技术。利用人工智能和数据挖掘技术,可以对学生的学习过程和学习行为进行实时记录与分析,数据结果可以作为教师教学的重要参考。如学生完成课程的进度,大部分的学生在哪个知识点上比较薄弱,这些数据能够呈现给教师,从而利于教师制定相应的教学策略来帮助学生完成课程学习。
3 高职计算机基础课程“SPOC+课堂”混合教学模式设计
“SPOC+课堂”混合教学流程设计 SPOC与课堂教学相结合,设计时要充分发挥两种模式的优势,互相弥补其不足之处,使在线学习灵活地过渡到课堂教学,形成一个完整的教学链。混合教学流程设计如图1所示。
1)在线教学模式设计。学生的在线学习以自主学习为主,利用教师精心设计的微课视频、学习课件来完成教师布置的课前任务,并参与在线教学交流与测试。在线学习作为学生学习该门课程的第一个步骤,其成效直接影响课堂教学的实际效果,因此,教师应设计能激发学生学习兴趣的课前引导,促进学生在线自主学习的能动性。
教师应根据不同的专业需求,为不同专业的学生设计必修的学习资源和选修的学习资源。本课程的核心模块主要包括计算机概述、硬件系统、软件系统和网络基础。这四部分作为必修的学习资源,要求每个学生都必须掌握,其他内容可以根据自己的兴趣进行选择性学习。
2)课堂教学模式设计。课堂教学模式主要依据翻转课堂的理念,将传统课堂中教师讲授的知识点以微课视频的方式呈现给学生在线学习,而课堂则成为教师与学生开展问题解决、任务探究,重难点解析的重要场所。然而,这种方式对于教师的要求更高,教师由教学的主导者转变为引导者与辅助者,需要教师准备更多更精的学习资源,合理把控教学进度的安排。教师通过参考学生在线学习数据的分析结果,从而确定哪些知识点需要在课堂上重新或深入讲解,设计什么问题让学生讨论,布置什么任务让学生探究,确定哪些知识点需要对个别学生进行辅导等。
计算机应用基础课程“SPOC+课堂”混合教学内容设计方案 目前,职业院校计算机应用基础课程教学内容主要分为“理论知识”和“实践操作”两部分。SPOC平台上的微视频以学生比较容易理解的知识模块和实践操作类模块为主来设计,而课堂教学则主要讲解比较抽象或学生较难理解的计算机基础理论。混合教学内容设计方案如表1所示,学生可根据自身学习进度,在不同的时段选择不同的模块开展基于SPOC的在线学习。
4 结语
近年来,高等院校课程教学改革力度不断加大,新的教学理念和教学方法不断涌现,SPOC作为课程改革其中一种教学模式,能够为学习者提供更多专业的学习资源和自由的学习环境,是高等院校教学改革的一个重要途径。高职院校由于学生入学水平的巨大差异,更需要对计算机基础课程教学进行改革,利用SPOC平台上丰富的微视频或课件资源、先进的学习数据分析技术,结合翻转课堂混合教学,不断提高课程教学质量,进一步推进课程教学改革。
参考文献
[1]康叶钦.在线教育的“后MOOC时代”:SPOC解析[J].清华大学教育研究,2014,35(1):85-93.
[2]王欢,夏良.基于SPOC的“大学计算机”课程分级教学改革实践[J].中国管理信息化,2016(5):253-256.
[3]宋晓玲.基于SPOC的高职计算机基础课程混合教学模式探究[J].当代职业教育,2016(1):20-22.
关键词:大学物理实验;慕课;教学方法
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1005-4642(2016)05-0025-04
在科学技术迅猛发展的今天,高等理工院校人才培养的要求逐渐提高,大学生必须具备坚实的物理基础、出色的动手实践能力和勇于开拓的创新精神.大学物理实验是基础教学的重要组成部分,是系统地训练学生掌握实验方法和实验技能的开端,这门课程内涵丰富,覆盖面广,信息量大,对于激发学生想象力、创造力,培养和提高学生独立开展科学研究能力具有不可替代的作用,所以学好物理实验对于广大理工科学生来说是十分重要的.目前,对于传统大学物理实验教学存在几点问题[1]:1)教学模式呆板,教学内容固定、陈旧,以教师为中心,教师指定学生完成相应的实验内容,学生被动地按照要求和操作步骤进行实验,使学生对本来有趣的实验失去兴趣,这种教学模式无法培养学生的创新精神.2)学习时间固定,学生只能在短短的课堂时间内完成教师所要求的实验内容,这样就避免不了有些学生为了应付而学习.3)考核制度不完善,一般成绩考核都以教师为中心,很难做到公平、公正.近几年,慕课像一场全球性的数字海啸,给世界高等教育带来了巨大的冲击,引发了一场教育的风暴.慕课(MOOCs)是Massiveopenonlinecour-ses[2]的简称,其意为:大规模开放性的在线课程.慕课不仅是学习内容和学习者的聚集,更是一种通过共同话题或某一领域的讨论将教师和学习者连接起来的方式[3].随着信息技术的发展和互联网的普及,慕课受到了IT精英和教育专家们的高度关注[4].慕课相对于传统教学具有如下特点:第一,课程时间较短,这要求课程更突出精华;第二,学生可以随时随地去学习,改变了传统课堂教学模式;第三,将学生从被动学习转变成主动思考.本文针对现有的大学物理实验教学模式展开研究,把慕课模式引入大学物理实验课中,将慕课模式的学习与传统模式的课堂教学相结合,把学习理论知识放在慕课中,将实验操作部分放在传统的课堂里,这样学生就可以自行选择学习时间和学习地点,不受传统课堂的时间和地点限制,只要有网络的地方学生均可学习,然后在课堂上进行实验操作以及数据处理等过程,最后进行课堂讨论,这样既节省了课堂上理论知识的讲授时间,又增加了学生的实验操作时间和讨论环节,并且学生有充分的时间来自主设计实验方案,组装实验仪器,从而提高了学生的学习兴趣,培养学生的动手能力和创新意识.
1传统大学物理实验教学模式分析
对石油工程系、机械自动化工程系的大学物理实验课的预习情况和实验操作成绩进行统计.表1是石油工程系和机械自动化工程系学生的预习情况,从表中可看出的有5%的学生没有预习报告,86%的学生的预习报告照抄实验教材,只有10%的学生能够真正地查文献找资料,完成预习过程.分析原因有以下几点:1)由于学生是非物理专业,所以对物理实验的重视度不够,学习不积极主动.2)学生不知道应该怎样预习物理实验,从而导致预习报告只能照抄教材.3)学生接受了以往的灌输模式学习,不愿意由被动学习变为主动学习,这就造成了学生在课堂上过于依赖教师的讲解和演示,而实验课时不充足,若占用过多时间进行讲解和演示,学生动手的时间就会很少,达不到实验教学的真正目标与效果[4].从而导致实验操作考核成绩不及格的人数较多.表2是石油工程系与机械自动化工程系的实验操作考核成绩,从表2能够看出仅有18%的学生获得实验操作部分的优秀成绩,而大多数的学生操作成绩达到及格,有23%的学生在操作部分无法拿到及格的分数.这一结果说明了学生无法独立地完成整个实验过程,并且不会进行数据处理、误差分析,在实验中出现问题不能独立解决,只能求助于教师.为了更好地解决以上问题,将“慕课”的教学形式融入大学物理实验课程.通过慕课,学生在实验前进行个性化地自主学习完整个实验课程,避免了学生预习不理想的情况,在课堂上进行有序的实验,在教师带领下进行设计实验方案,动手组装实验仪器,讨论实验结果,从而使学生真正地理解实验的真谛,不会出现考试过程中不会操作,对实验现象不会分析等情况.
2大学物理实验课程融入“慕课”的教学形式,改革其教学方法
以增强学生科学素质、提高学生科学思维意识为准则,通过改善教学模式,使学生由被动学习转变成主动学习,鼓励学生为自己的学习负责,从而提高大学物理实验教学质量,改革的课堂教学方案如图1所示.
2.1慕课模式的学习
学生可以通过在线视频学习实验课程,包括学习实验背景、实验原理、实验内容、实验步骤等,与传统教学模式相比,慕课模式的优点是学习者可以自行选择学习时间及学习地点,同时可以针对不懂的部分有针对性地进行回放学习,直到能够完全看懂、学会为止.这样不仅可以减少教师在课堂的讲授时间,而且能够提升学生在课堂的自信心,提高了学生的学习效果.视频可选取国内外著名高校的教学视频拼接,也可请有经验的一线教师录制.学生可以借助在线习题进行自测以巩固学习效果、加深理解实验原理.习题及答案由专家及有经验的一线教师拟定并.当完成此次课程后可进入在线虚拟课堂与其他在线学习者进行交流互动,在进一步加强对本次课程的理解的同时进行实验内容以及实验方案的讨论,也可将问题以讨论帖的形式挂于虚拟课堂的虚拟“黑板”上,待后来的学习者参与分析与讨论,同时教师定期或不定期上线给予疑难问题的解答与指导.通过这种慕课模式的学习、讨论,学生由被动参与者变成了主动学习者,并且只要有网络的地方,学生可以随时随地学习,解决了课堂教学局限性的问题.
2.2课堂教学模式改革
通过在线学习,学生对实验原理、实验内容、实验操作步骤已经初步掌握,教师和学生共同走进传统的课堂进入动手操作环节.1)首先要求学生按实验教材内容顺利完成实验,并对产生的实验现象和实验数据进行分析,判断实验结果是否符合理论预期.2)学生完成指定的实验后,教师引导学生对此实验进行讨论,讨论的内容由浅入深,一般包括:出现某种实验现象的原因,数据中误差的来源,如何减小测量过程中出现的误差,计算误差的不确定度,制定其他可行的实验方案,等等.3)通过由浅入深地学习,学生能够自己设定实验方案,教师对学生设定的实验方案进行修改,帮助学生顺利完成实验.在设计实验方案的过程中,学生能够掌握主动权,有独立思考的机会,能够清楚哪些是自己的强项和弱项,从而取长补短,关注如何提高自身学习能力的策略和习惯.4)学生独立搭建实验装置,完成整个实验过程.在教师的指导下,学生自己搭建新的实验装置,并完成实验数据的测量和处理过程,并进行误差分析与计算.在这个过程中,学生认为在学习中值得冒险尝试新方法,他们能够从错误中吸取经验,举一反三,从而培养学生的创新精神和对科学的严谨态度.在这个过程中,学生与教师的共同学习,减少了距离感,有利于教师因材施教.
2.3成绩考核制度改革
严格的考核制度是保证优良教学质量必不可少的前提条件[3].目前,大学物理成绩考核制度分为实验操作与笔试成绩,比例分配各占50%.为提高学生对实验的积极性,改变成绩考核制度,将成绩考核分为线上自测、实验操作和笔试成绩,比例分别为1∶4∶5,满分为100分.对于能力较强的学生可以申请期末考试免试,申请免试的学生除要取得平时的基本实验、综合训练、考题讨论课等教学环节的优异成绩外,学生还要选择教师设置的一些创新型实验,要求学生自己查阅资料、分析理解、制定实验方案,学生可以在开放的实验室里改进或重新制作实验装置,设计新的实验内容,并完成实验研究论文[4].
3融入慕课思想的教学实践
作者于2015年3月针对迈克耳孙干涉实验课对本校2014级140306班采取了试点教学.首先准备预习环节的视频,视频内容主要为迈克耳孙干涉实验的背景、实验原理以及实验内容.学生在课下预习视频,了解迈克耳孙干涉实验的精髓及实验内容.课堂上教师运用10min讲解操作实验仪器的注意事项,留给学生45min进行基于迈克耳孙干涉仪的光波长测量实验,并利用剩余的35min由教师引导学生进行讨论.讨论题目根据实验内容预先设计好,例如:最初设计迈克耳孙干涉仪的目的是什么?现今迈克耳孙干涉仪的应用领域有哪些问题?等等,以此提高学生对迈克耳孙干涉实验内涵的理解.通过上述教学环节2014级140306班所得成绩列于表3,同时将2013级130305班的迈克耳孙干涉实验课成绩作为对比也列于表3.2013级130305班人数为35人,采用的是传统的教学模式,2014级140306班的人数是33人,采用的是本文所述的教学模式.通过表3的数据可以看出:1)预习环节优秀和良好的比例明显增大,成绩提高显著;2)实验操作环节的成绩提高并不明显;3)实验报告成绩有所提高.通过课堂状态分析,实验操作环节的成绩提高不明显的原因是课堂操作时间短,在增加课堂操作时间的同时需要有针对性地增加学生动手能力的训练.
4结束语
关键词:大学计算机基础;教学改革;人工智能;智慧课堂
云计算、大数据、人工智能新兴领域的崛起,推动信息技术全面渗透于人们的生产生活中。信息技术的核心在于计算机技术和通信技术。然而,虽然目前各个高校都开设了计算机基础课程,但是其教学却存在着诸多问题,导致该课程无法达到预期的教学效果。教育部在2012年《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,其中指明“以教育信息化带动教育现代化,促进教育的创新与变革”[2]。因此,本文以华中师范大学计算机基础课程教学为例,深入阐述了传统计算机基础课程教学的弊端,提出了在当前人工智能如火如荼的时代背景下,如何应用人工智能相关技术对传统的计算机基础教学进行改革的具体方案。该方案以创建网络智慧课堂教学模式改革为主体,辅以教学观念、知识体系和课程考核方式改革,以期对高校的计算机基础课程教学有所裨益。
1传统教学的缺陷
⑴课程的教学地位没有引起足够的重视一些高校为计算机基础课程分配较少的学时(少于48学时),甚至有的专业将此课程设置为选修课。这种设置降低了该课程在教师和学生心目中的位置,导致了对该课程的忽视。同时,不少老师因为学时不够,时间紧迫,仅仅讲述与考试相关的内容,不考的一概不讲。这导致学生的眼界受限,知识和能力受限,无法培养其全面综合的计算机素质。还有的专业没有将这门课给专业的计算机学院的老师讲授,而是随意安排授课人员。没有经过系统专业训练的教师缺乏足够的知识储备,很难讲好这一门看似简单的课程。⑵课程教学内容的制定与当今时代对于信息化人才的需求脱节一些高校的现状是计算机基础的课程教材知识陈旧[3]、质量堪忧,教材总是无法跟上知识更新的步伐,例如都2019年了还在讲Office2010。有的高校由于缺乏对课程的重视,没有对教材优中选优,而是基于利益的考虑,优先选择自己院系编写的教材。其教材内容是七拼八凑,没有整体性、逻辑性和连贯性,更不用说前瞻性。这样的教材,无疑对学生的学习设置了巨大的屏障。除此以外,一些院校的课程教学知识体系不够明确和完善,教学大纲的制定不够科学。从教学大纲中制定的学时分配来说,常常偏重实用性[4],常用计算机软件操作占据了大部分的课时。这会让教师在授课时轻理论而重操作,如此培养学生,非常不利于其计算思维的形成,对后续其他计算机相关课程的学习也是很大的伤害。⑶教学模式过于传统,信息化水平较低从教学方式上来说,传统的教学模式以教师课堂授课为中心,是以教师为主体的教学模式[5]。在这种模式下,教师仍然主要以填鸭式教学为主[6],无法通过课堂教学发现学生的个性化特点,并进行有针对性的教学。另外,虽然计算机基础课程一般都配备了实验课时,但是实验课常常是采用教师布置上机任务、学生做完抽样检查的模式。这对于大课堂来说,教师的任务繁重,无法搜集到每一个学生的任务完成情况,无法清晰地掌握学生学习的实际情况和薄弱环节。而且,该课程缺乏相应的研讨课时,很难让学生对其所学知识进行深入思考和探究,以增强思辨能力和对课程的学习兴趣。⑷课程考核方式不够公平合理从考核方式上来说,该课程普遍采用“平时成绩”+“期末考试”的加权方式对学生成绩进行评定。平时成绩多由考勤分所得,期末考试多采用机考模式。这种考核方式过于单一化、机械化,无法对学生进行全方位的评价。很多学生来到教室打考勤,但可能根本没听讲,而是在睡觉或者玩手机。期末机考的公平合理性也是存在着很多的漏洞。例如机考的试题库可以十年不变,分值的分配和难度的掌握都没有经过系统的考量。甚至有的考试系统不够稳定和安全,频频爆出Bug,严重影响了考试结果的真实性。
2新人工智能环境下对计算机基础课程改革的具体方案
2012年开始,在随着卷积神经网络技术在视觉处理方面的应用取得巨大的成功之后,人工智能到达了有史以来的第三个爆发期。目前,深度学习技术在AlphaGo、无人驾驶汽车、机器翻译、智能助理、机器人、推荐系统等领域的发展如火如荼。与此同时,人工智能技术在教育领域方面的应用已经兴起。人工智能的教学产品也已有先例,例如基于MOOC平台研发的教学机器人MOOCBuddy等等。基于人工智能的教育是融合云计算、物联网、大数据、VR、区块链等新兴技术的增强型数字教育[2].在当前人工智能的大时代背景下,针对传统计算机基础的种种弊端,我们提出了如下教学改革方案。⑴改变教学理念,确立计算机基础课程的重要地位计算机基础作为高校的一门公共课,实则应当作为各个专业的学生后续的学习、科研的必修之课程。因此,高等学校应从源头上确立该课程的重要地位,将该课程纳入必修课范畴,并给与更充分合理的课时分配。除教学课时、实验课时之外,需要为该课程增加一定的研讨课时。任课老师必须是来自于计算机专业的人才。同时,定时举办关于该课程的教学培训、教学研讨会和教学比赛,改变教师的教学理念,从源头上给予该课程足够的重视。⑵优化教学内容,重新制定课程的教学知识体系教材是教师教学的主要依据,也是学生获得系统性知识的主要来源。因此,教材对于教学的重要性不言而喻。教材的选取需要优中择优,必要的时候可以根据自身院校的情况自己编写,力求使用好的教材使教学事半功倍。在选定优质教材的基础上,制定更加合理的教学大纲,优化计算机基础课程的教学知识体系,突出计算机学科入门相关基础理论知识的重要地位。对现有的过时内容进行更新,例如操作系统以Windows10的操作取代Windows7,Office这部分使用Office2019版本取代2010的版本,同时增加关于算法入门知识、程序设计入门知识以及人工智能、区块链等前沿知识单元的介绍。以华中师范大学为例,我们在图1中给出了该校计算机基础课程的教学知识体系结构图。⑶充分利用现代化的教学工具和人工智能技术,构建智慧课堂,改变传统教学模式现代化的教学应当转变以教师为核心的教学模式,更加突出学生的主体性地位。因此,在人工智能、物联网、大数据等技术和蓬勃发展的情形下,应当改变传统的课堂教学形式,充分利用现代化信息技术,将传统课堂教学和网络课堂教学模式相结合,构建智慧课堂。融合课堂教学身临其境的效果与网络课堂自主性强且方便师生交流的特点,通过师生之间多层次、立体化的互动,达到提升教学效果的目的。同时,建立功能强大、完善的学生实验平台,基于不同专业学生的不同特点和不同需求,进行个性化的作业设置。针对教师布置的实验任务和学生的完成情况,结合在线网络教学系统,通过传感器及网络数据,搜集学生的学习行为数据,并且使用人工智能算法进行智能分析,使教师对当前的学生的学习情况一目了然,并能引导学生对重点、难点的巩固和掌握。研讨课以学生为主体,按照所选课题进行分组调研、分组讨论,刺激学生的学习兴趣,培养其思辨能力。研讨内容最终可以课程论文的形式上交至课程共享平台,由教师和同学共同给出评分。这里,仍以华中师范大学为例,我们将在线教学系统、实验课平台、研讨课共享平台等集成为一个基于人工智能技术的网络智慧教学综合平台系统。该系统主要包括用户管理、在线教学、课堂互动、作业管理、考试管理、BBS系统、智能分析和平台管理8个模块,其主要功能如图2所示。该系统采用C/S模式,系统的服务器选用Linux服务器,同时开发基于PC机的和手机端的客户端系统,方便学生和教师随时选用、更加灵活。在线教学模块中的智能学习助理功能,能够根据历史用户的学习行为和当前用户的学习行为,自动地识别学习内容中的难点以及当前学生的难点内容,有针对性地对学生进行知识点强化。课堂互动模块中,通过可穿戴式传感器搜集学生的学习行为,用于后续智能分析模块中对学生的学习态度和学习行为进行智能分析。在线作业评价模块包括机器评价和教师评价两个功能。机器评价是系统为学生作业(客观题、主观题)自动评分,其中主观题的评分也是使用人工智能技术来实现。教师评分时可以参考机器评分,减少教师工作量。同时,教师评分为机器评分提供机器学习的经验数据,促进机器评分更加智能。智能分析模块能够依据学生的在线课程学习模块、课堂学习模块、作业管理模块等搜集到的学习行为数据进行综合分析,促使教师深入了解学生的学习情况和个性化特点,提升教学的针对性,并且有助于后续对学生进行全面、综合的分析和成绩评定。所有系统模块中使用到的智能分析技术包括基本的统计分析、以及各类机器学习算法(k-means,NaveBayes,SupportVectorMachine,DeepLearning等等)。⑷改变传统成绩考核的方式在“教学”+“实验”+“研讨课”课程结构以及网络智慧教学综合平台的辅助之下,学生的成绩评定更加全面化、多元化、公平化、自动化[7]。平时成绩中,除了教学综合平台的“课堂签到”次数之外,还增加更多丰富多元化的考察信息,如:学生的课堂讨论、在线课程学习和考核结果、平时作业完成情况,以及智能分析模块中辅助分析的学习态度、学习能力、平时成绩预测。期末上机考试系统也是智慧课堂综合平台的一个子模块,是精心设计的稳定、安全、功能强大的子系统,方便教师每一年更新试题库,修改bug。试题库中的每一套试卷都应当经过科学的考卷质量分析,使其难度、覆盖范围在一个均衡、合理的范围。最后,教师通过对各类平时成绩指标以及期末考试成绩加权,给出最终的学习成绩。通过规范、合理、公平、全面的考核体系,获得对学生公平、完善的评价机制,激励学生并刺激教学良性运转。
3结束语
关键词:教师培训;网络研修与校本研修融合;混合式学习
一、引言
为促进教师有效开展线上学习与线下实践相结合的常态化研修活动,目前提倡的研修模式就是网络研修与校本研修融合。然而有关研究指出:“线上学习与线下实践仍是‘两张皮’ 。”因此,有必要反思目前网络研修与校本研修融合的不足,并总结融合的模式,为网络研修与校本研修的融合提供可借鉴的思路,促进教师有效开展线上学习与线下学习相结合的常态化校本研修活动。
二、研究背景及现状
在“国培计划”示范引领下,我国出现了多种教师培训模式,其中,校本研修有利于解决教师师资紧缺及集中培训经费不足的问题,但也面临着低水平重复问题。而远程网络研修因不受时空限制、互动便捷等特点,可有效弥补校本研修的不足。 “远程学习是教与学的时空分离”,要取得好的学习效果,必须实现教与学的再度整合。
2013年教育部明确提出“要推动网络研修与校本研修整合”,并于2014年研究制定了《网络研修与校本研修整合培训实施指南》,提出“实施网络研修与校本研修整合培训”。但有关调查结果显示,教师参加网络研修只注重完成任务,并没有与线下校本实践相结合,也没有认识到校本研修与网络研修的互促关系,“线上学习与线下实践仍是‘两张皮’”。
三、理论基础:混合式学习(Blended Learning)
2001年,Colis和Moonen将混合式学习定义为传统面对面的课堂学习和在线的网络学习的混合,网络学习是传统课堂学习的自然延伸。他们指出混合式学习是一种灵活的课程设计方法,这种方法不受时间和空间的限制,以在线课程的方式为学习者提供便利的同时又没有完全舍弃面对面交流。混合式学习开始用于学生开展学习,后来被用于在职教师培训。
四、网络研修与校本研修融合的模式
通过对相关文献进行梳理,提出以下三种网络研修与校本研修融合的方式。
1.由助学者引导并组织的磨课活动
这类研修方式是由助学者,如区县级研修员、研修辅导员、学科专家等,引导并组织的磨课活动。
这类研修方式的过程大致为:针对教学实践问题,助学者在研修平台研修计划,指定某个教师讲课。第一,讲课教师在研修平台上传教学设计方案,与其他教师在线讨论,根据其他教师意见进行修改。第二,讲课教师进行现场教学,并将教学录像上传至研修平台,其余教师进行线上观课并上传课堂观察表,助教者组织教师进行在线议课。第三,讲课教师根据在线讨论情况,再次修改教学设计方案,并上传到平台。第四,讲课教师依据教学设计完成第二次现场教学,并上传教学录像,其他教师进行在线观n并上传课堂观察表,助学者组织教师进行第二次在线议课。第五,所有教师提交研修心得,助教者研修总结。这类研修模式只适合解决课例研究型的教学问题,并不适合磨课。
2.视频案例研修
马立、郁晓华、祝智庭(2011)介绍了杭州市上城实验区的视频案例研修方案。整个研修活动大体上可以分五个环节:课前准备、课堂观察、案例讨论、行动反思和研究拓展。
3.网络研修社区支持的应用课题研究型U-S伙伴合作模式
滕光辉(2015)提出的网络研修社区支持的应用课题研究型U-S伙伴合作(即大学与中小学合作University-School Partnership,简称“U-S伙伴合作”)模式:“大中小学和政府共同参与、以网络研修社区为重要支撑、以应用型课题研究为主要依托、以课例研究为主要形式的在职教师校本研修模式。”但是,这种模式需要有课题项目的支持,否则可能会缺少大学的参与,因此具有一定的局限性。
参考文献:
关键词:大数据;教学模式;学习模式
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)06-0188-03
本文以大数据时代为背景,提出了大数据时代教学改革的路径变革。新型教学模式与传统教学模式的有效融合,将传统教学模式中的在校学习和班级授课优点与大数据时代下新型教学模式相融合,促进信息化教学方式的进一步完善。
一、大数据时代
大数据的真实价值如同漂浮于大海中的冰山,远看只能看到冰山之一角。大数据本身是一个非常抽象的概念,其精髓在于我们在分析信息时的三个转变,这些转变会影响我们理解和组建社会的方法。改变之一是,我们可以分析大数据时代中的更多数据,甚至可以在一些时候来处理一些特别情况的相关所有数据,而不用去依赖于随机采样。改变之二是,我们无须再去追求精确度,因为可以研究的数据足够之多。改变之三是,在前两个转变基础上我们无须热衷于寻找因果关系了。大数据时代是名副其实的信息社会,收集来的所有数字信息我们现在都能够用新的方式来利用,由此可以利用所有事物的新的价值方式。
二、大数据时代背景下教学的变革
越来越少的办公室,越来越多的实验室;越来越少的教室,越来越多的咖啡厅和厨房;越来越少的课堂,越来越多的网络;越来越少的讲授,越来越多的交互;越来越少的编制,越来越多的合作……
互联网技术的发展和现代信息技术的变革,促进了教育的在线化和网络化。全球任何愿意接受并学习的人未来可以低成本地获得优质教育资源,免费享受全球一流大学开放的优质课程。这种方式下,可以对学习过程中产生的大规模数据进行收集、分析、整理、归纳,促进了课程资源的反复检验和改进,提升了在线教学资源的优质性。上述基于大数据的教学模式对传统教育将会带来巨大的冲击和深远的影响。
1.大数据转变了信息化教学观念。大数据是教育未来的根基。没有数据的留存和深度挖掘,教育信息化只能流于形式,大数据的发展带给教育一场新的革命。谁能更好把握大数据,谁就会在未来的竞争中获得更多主动权。伴随着信息技术的进步和大数据的不断发展,大规模在线教育平台将给高校教学观念带来深刻影响。在未来几年,人们学习的最主要场所将不再是大学,而是互联网。处于大数据时代背景下,我们获取知识的途径不再是仅仅课堂,线上学习也成为学习知识的主要途径,课堂可以成为交流学习成果、答疑解惑的场所。网络课程上的学习行为数据将自动留存,易于后期的学习行为评价和评估。并且线上学习能做到个性化教学,根据个人的学习数据制定相应的学习计划和辅导。利用数据挖掘的关联分析和演变分析等功能,在学生管理数据库中挖掘有价值的数据,可得知各种行为活动之间的内在联系,并作出相应的对策。
2.大数据引发新的教学模式。在大数据时代,教师的讲授途径将不再仅限于课堂。互联网技术的快速发展,使得在线讲授日益成为传播知识的一种途径。与按部就班、限定时间空间的传统课堂教学模式相比,在线讲授将提供更加灵活的时空,教师可以更方便地整合资源。虽然在线讲授有很多优点但是我们不能简单粗暴地将在线讲授取代传统教学模式,而应该致力于将两种教学模式有效结合,开发出一种适合本学校本专业的一种新型教学模式。
在这种背景下,本中心组织了一批优秀师资开发了一款智能教学云平台系统(863项目),来配合传统的教学模式。
教师可以在该系统中详细录入自己教学的所有课程、班级以及所用教材;对每一门课程的整个学期详细记录教学进度规划(可以以周进度做管理);可以录入每门课程的所有知识点,以二叉树的方式进行分级管理,这些知识点应用在整个系统的其他项目中,可以被数字化并与大纲、作业、测试题每个环节建立联系;在案例课件系统中,教师可以上传和课程相关的案例课件,以供学生下载课后学习,巩固课堂学习以及课外拓展学习;同步讲解系统中可以上传一些知识点的讲解录像,以供学生课前预习和课后复习;智能作业系统改变了传统作业模式(参看图2智能作业系统),收发有序、素材下载系统方便、作业评分直接纳入学生平日成绩计算;演示系统教师可以放入相关教学模型、教师作品、历届学生优秀作品供学生课外学习;智能电子书包系统可以放入相关素材、信息供学生自行下载。
大数据时代的典型思维是基于数据分析的决策,结合863智能教学平台后的新的教学模式下,教学过程不再是简单的课堂板书和PPT讲解,而是将整个教学过程做了课后相当程度的延伸,促进学生课前对课程的整体了解,课后对课程的系统回顾。全新的智能教学平台不仅仅是单个老师对其教学过程、教学方案、教学问题以及对问题的解决方案进行分析,而是整合了所有教师资源,互相可以参考借鉴,数据可以在一定程度上共享。当某种记录与分析达到一定数量时,通过对相关数据的分析将会为有需要的教师提供一些教学问题的解决方案。教学问题解决不再依赖于停留在每位教师头脑中的模糊的经验,而是基于对海量的教学问题的描述以及教学问题解决方案的分析。另外在新的智能教学平台下,得到的学生信息更为具体且能得到更有效高效的整合,便于教师分析班级学生状况,对比同课程下不同班级状况,根据学生的学习进展不断调整之后的学习内容和重点,及时调整教学进度、难易度,在把握学生情况上也提高了一定的效率。这种传统课堂教学模式和863智能教学平台结合下的教学模式,使教师教学更加规整化,资源管理的高效化,大大提高了教学效率。
3.大数据引发新的学习模式。在大数据时代,学生的学习途径也将不再仅限于课堂,学生的学习过程也将逐渐数字化,传统课堂学习之前和之后的在线学习日益成为学习知识的另一种途径。与按部就班、限定时空的传统课堂学习模式相比,在线学习有更自主的学习空间。虽然在线学习有很多优点,但是我们同样不能将在线学习取代传统教学模式,而应该致力于将两种学习模式有效结合,真正集二者之优。上述的863的智能教学平台不仅仅为教师所用,学生在其中也占据了半壁江山。
在该智能教学平台下,教师所管理的大部分模块(教学进度、知识点库、案例课件、同步讲解、演示系统、智能电子书包等等)学生都可以浏览学习,传统教学下教师的神秘教案都变成360度开放式的公园,学生的权限空前地提高。另外给学生提供了问答系统的平台,让师生互动不再受时空限制,更为及时更高效。另外这里的问答,不仅仅局限于师生之间,更扩展到学生之间,同学之间可以互相回答问题,并采用累积绩点的方式,积极有效地回答可以纳入平时成绩的计算,让同学间的相互学习成为一种可能。另外还有一个测试反馈系统,学生除了在该系统下可以线上学习问答,甚至可以在该系统下根据教师的设计进行课后的单元在线测试。学生可以随时了解自身的学习情况,在每单元下自身对自己进行考量,对自己学习进度程度进行把握,便于及时调整学习方法。还有一个作品展示环节,学生可以充分发挥自己的能动性,将和课程相关的作品上传至系统,让观看的同学和教师做出实时评价,给新时代学生更多的展示自我的空间和舞台,自然这些也都可以纳入学生平日成绩的累加。
利用全新的智能教学平台下的在线学习,可以更大程度上提高学习效率,激发其进一步学习的动力,一定程度上增加学生的自身成就感。一些交互式问答和在线测试克服了传统教育模式下单向灌输知识的局限,引导学生更进一步地积极学习与思考,更好地真正掌握知识。另外学生的学习行为也会被系统记录下来,哪些课件浏览得多、同步讲解播发的频率、问答中各个知识点出现的次数、测试结果(这个可以不纳入成绩计算仅用于教师把握)如何、学生作品的好坏难易度等等。大量同学的行为数据累加到一定程度后,可以对该数据进行一定的分析统计归纳,便于教师对各个班级学习进度进行一定程度的微调、对某些知识点的再讲授、对不同同学的因材施教。对整个系统不同老师相同班级课程的综合数据分析,可以对该门课程的教研组的教研方针给出一定的意见建议,便于一定程度上的修缮。
三、结束语
在大数据时代背景下的信息化教学,颠覆了传统的教学模式。在全新的863智能教学云平台系统下,来配合传统的教学模式,教师之间、师生之间构建了一种联系,一种共享交流的途径,更高效地利用了资源,提供了一种更和谐的氛围。有助于教师之间的互相学习,有助于教师更及时把握学生的学习情况,有助于学生在一个半小时的课堂教学以外可以获得更多的资源信息和方法。无论对于教师的教学模式还是学生的学习模式都是一次全新的变革。
参考文献:
[1][英]维克托・迈尔-舍恩伯格、肯尼思・库克耶.大数据时代――生活、工作与思维的大变革[M].杭州:浙江人民出版社,2012.
关键词:形成性评价;程序在线评测;教学评价
算法分析与设计课程是计算机相关专业的一门核心课程,主要培养学生分析问题并利用计算机高效解决问题的能力。通过本门课程的学习,学生要掌握常见的算法设计策略并能够运用其解决相关的实际问题。要达到这一目标,学生只有在实践掌中握了算法设计策略的特点后,才能很好的在实际问题中应用。
以往的算法分析与设计课程往往只在课程结束时进行一次考核,即期末考试。这种终结性评价存在很多弊端。对于学生来说,这种评价方式只能检测出学生对理论知识的掌握程度,忽略了学生实践能力的评价,容易导致学生对学习过程和课程实践环节不重视,忙于应付期末考试。虽然通过学习记住了大量的算法理论,但没有“理解”和“消化”,在实际问题中不能灵活运用,遇到实际问题时无从下手,分析问题和解决问题的能力难以得到有效的训练。由于只在期末进行一次考核,学生在平时的学习过程中很难准确评估自己的学习策略和学习成果,难以及时发现学习中的问题所在,学习缺少主动性。对于教师来讲,这种评价方式使教师在教学过程中难以准确把握学生对算法设计策略掌握程度及教学中存在的问题,也无法根据学生的学习状态及时有效地调整教学策略。基于以上情况,算法分析与设计课程的课堂教学中极易出现“满堂灌”的现象,“教师讲,学生听,讲完就了事”的局面屡见不鲜。使得本门课程的教学目标难以达到,还可能导致学生对计算机相关课程的学习失去兴趣。
可见,教学评价是教师教学和学生学习的向导,整个教学活动都围绕它展开。科学的教学评价不仅能为教学提供有益的反馈,帮助老师了解教学效果,改进教学方法,提高教学质量;还可以帮助学生了解自身的学习情况,改进学习方法,提高学习效率,有效地推动教学目标的实现。形成性评价止是这样一种教学评价方法,本文将探讨形成性评价的特点以及在算法分析与设计课程中的应用及实践策略,来解决课程教学中遇到的问题。
1 形成性评价
形成性评价(Formative Assessment)是1967年美国芝加哥大学教授斯克里文(scriven)在《评价方法论》一文中首次提到,20世纪80年代以后才逐渐进入中国。形成性评价是指教师在教学过程中利川多种机会和手段评估学生的学习状况,以获得有益的教学信息指导教学,促进教学健康发展,最终促进学生学习进步。与终结性评价不同,形成性评价关注学生的学习过程,给予学生获得多次评价的机会,有助于改善学生的焦虑情绪,增强其学习的自信心,激发他们学习的积极性并保持学习的持久性。形成性评价既是教师获取教学反馈信息、改进教学管理、保证教学质量的重要依据,又是学生调整学习策略、改进学习方法、提高学习效率的有效手段。
在形成性评价中,教师和学生都成为评价的主体,评价方式包括教师评价、学生自评、同学互评、甚至计算机评价等,形成了较为合理的评价主题及评价角度。与教师唯一的终结性评价相比,多维的评价主体使学生变被动的学习者为主动的参与者,有助于提高学生学习的自主性;教师通过多种评价形式获取学生的学习情况,查找教学和学习中存在的问题,及时采取调整和补救措施。形成性评价不再以学生期末测试成绩为依据来评价学生,更强调多元化的学习过程评价。学生的学习兴趣、学习态度、课堂提问及回答问题的踊跃程度、参与讨论与解决问题的基本能力、完成课后任务的能力、上机学习情况都成为考评的重点。可以看出,形成性评价贯穿于整个教学过程,不仅能使学生在整个学习过程中获取知识及技能,加强学习策略培养,并能及时为学生学刊及教师教学提供反馈信息,使他们不断调整教与学的步伐,共同努力达到教学目标。这种注重学习过程、灵活的综合性评价模式完全符合现阶段注重能力及应用的人才培养目标。
形成性评价是现阶段教学评价的热点,目前已在大学英语的教学中广泛应用,且取得了很好的效果。在香港,一种利用网络和计算机技术开发的帮助化学教师实施形成性评价的系统(Test Construction Support System)已在广泛的使用。在计算机专业的相关课程中使用形成性评价的还较少见,其主要难点是教师需要投入较多的精力来设计教学中的评价活动,还需要计算机来评价学生设计的算法。本文将形成性评价应用于算法分析与设计课程的课程教学中,利用扩展后的POJ程序在线评测系统评估并记录学生的学习效果,来探讨形成性评价在算法分析与设计课程中的应用策略及效果。
2 算法分析与设计课程的形成性评价实施方案
形成性评价的实施应贯穿于整个教学过程,通过教师评价、学生互评、学生自评等多维的评价方式来反馈教学信息。在算法分析与设计课程的教学过程中,需要通过评价来获得学生对每个算法设计策略的掌握和应用程度,这需要大量的与算法设计策略相关的应用问题,同时需要用大规模的测试数据在计算机上检测学生设计算法的运行时间,才能准确评估学生的学习效果。同时方便在课程结束时对学生做出综合评价,还需要为每个学生建立学习档案,记录评价活动中各种评估结果。
为了能有效实施形成性评价,在笔者的教学实践中,为每个学生建立了学习档案,采用北京大学的POJ(程序在线评测系统)并扩展了用户管理功能、斯坦福大学开发的Moss系统(程序雷同检测系统,theory.stanford.edu/~aiken/moss/)在校园网上搭建了课程的形成性评价环境。扩展了用户管理功能的POJ用来评价学生设计算法的运行时间并记录和统用评价结果;Moss系统用来检测学生提交程序的雷同率,避免学生抄袭代码。课程教学过程中的评价活动主要有算法设计策略应用能力评价(70%)、算法设计及分析能力评价(20%)、学习态度评价(10%)三部分,学生课程成绩分别由三个方面来综合评定。
算法设计策略应用能力是课程的主要评价活动,主要评价学生对每个算法设计策略的掌握和应用程度,贯穿于整个教学过程。评价活动先后分四次在程序在线评测系统上进行,每次提供由易到难的算法应用问题3~6个供选择,要求用相应的算法设计策略在规定的时间内写程序解决,并利用测试数据检测程序的运行时间。每次评测在相应的算法设计策略学习完成后进行,用一到两周的时间让学生独立解决;完成后利用Moss系统来检测程序雷同情况,雷同率超过75%视为抄袭,最后将评测结果记录到学生学习档案 中。每次评测完成后将评测结果及雷同检测情况反馈给学生,用相应课时分析评测中出现的问题及解决方案,根据评测结果调整后期的教学方案。同时邀请评测优秀学生讲解问题解决方案,要求同学间互评应用问题解决方案的优劣。
算法设计及分析能力主要评价学生的综合应用能力,在课程结束后以报告的形式开展。评测时提供10~15个综合性应用问题,让学生选择其中1题用课程中所学的知识来解决,并要求撰写研究报告。报告内容主要包括问题分析、算法设计、效率分析、算法实现、程序测试及讨论组成,根据报告内容的质量来评价学生的综合应用能力。
学习态度主要评价学生的学习兴趣、课堂参与度、出勤等,贯穿整个教学过程,主要以“任务驱动”教学法进行教学,通过课堂问答、问题讲解和学生互评的参与度及出勤等来综合评价。
上述的三个评价活动构成了算法分析与设计课程的形成性评价方案,该方案在教学过程中可以为老师提供准确的学习效果、学习态度及教学效果等信息,方便老师及时调整和改进教学方案;同时,通过每次的应用能力评测,学生可以了解到自己的不足,明确今后的方向;通过优秀学生讲解及学生间互评,给予了学生展示知识和能力的机会,增强学生的学习兴趣和信心,可以有效开发学习潜力,提高学习动力,促进学生自主学习能力。
3 形成性评价方案实施效果
笔者在2009年的计算机科学与技术、软件工程两个专业的三年级学生中分别实施了上述形成性评价方案。算法设计策略应用能力的4次评价分别为简单经典算法应用、分治法应用(包括减治法和变治法)、时空权衡及动态规划、贪心策略及分支限界法,共计23题,其中14题必做。算法设计及分析综合能力评价共12题,选择其中1题完成并撰写研究报告。方案实施后,有效的激发了学生的学习兴趣,课堂参与度、程序设计能力有了明显提高。为了进一步了解方案的实施效果,对两个专业的134名学生进行了课后问卷调查,主要对方案实施的满意度、应用能力评测的难度、学习压力、是否有助于学习等方面进行了调查。
调查结果表明,54.48%的同学非常满意评价方案,40.30%的同学比较满意评价方案,满意度为94.78%,同时91.20%的同学表明评价方案有助于学习和能力的提高。在问及方案的实施提高了那几方面的能力时,排在前四位的分别是分析问题的能力、加深了对算法设计策略的理解、程序设计能力和学习兴趣。从调查结果可以看出,学生的满意度很高,加深了学生对算法设计策略的理解,切实提高了分析问题和程序设计能力,表明对此评价方案的认同度较高。另外,在学习压力方面,61.80%的同学觉得应用能力评测的题目有一定难度,60.30%的同学觉得学习有一定压力。由此可见,与传统的终结性评价相比,此评价方案给学生的学习带来了一定的压力,应用能力的评测也有一定难度,但正是这样的压力和难度,激发了学生的学习兴趣和信心,提高了学生的自主学习能力。
通过应用能力测评、学生讲解与互评、代码雷同检测等评价活动,为学生提供了一个展示能力的平台,使他们成为了教学活动的主体。应用能力评测每次的完成率达到94.25%,代码雷同率超过75%的人数降低到8.05%以下,课堂教学中学生的参与度明显提高,主动要求讲解自己的解决方案,敢于提问且质疑教材的解决方法,能积极开展课堂讨论,活跃了课堂气氛。同时,他们在课后积极参加学校及社会组织的各种程序设计竞赛,并在程序在线评测系统上完成其他题目,不断提高自己的程序设计能力;2009年内,教学班上学生参加校级以上程序设计竞赛33人次,获奖12人次,在线程序评测系统一年内平均每天提交的代码近160次。在这种灵活的评价活动中,学生学会了自己制定学习计划并调节学习节奏,能不断通过计算机评价、自评和互评等手段随时检查学习效果,达到计算机算法设计及综合应用能力显著提高的目的。
关键词:混合教学模式;课程思政;立体化教学资源;“互联网+”课堂“
网络渗透与防御”是网络空间安全的核心内容之一。该课程覆盖信息安全理论、软件安全开发、网络应用等多专业方向,渗透测试必须遵循相关的测试策略保证测试的合理性,故要求学生具备一定的自主学习能力、具有德才兼修的行业素质。因此,积极探索并实施线上、线下混合教学,构建适合学生发展的课程教学模式显得至关重要[1-3]。
1“网络渗透与防御”课程的课堂教学主要问题
“网络空间安全”是为了实施国家安全战略,加快网络空间安全高层次人才培养的一个新专业,该专业开设的“网络渗透与防御”课程其目标是培养综合技能。1.1“网络渗透与防御”教材。因尚缺乏合适的本科教材,故需要在教学中突破传统的教学手段,合理地整合现有教学资源,理论与实践相结合,充分调动学生自主学习的动力,探究问题的原因和解决方法。1.2传统课堂教学难以满足学生的差异化需求。本课程综合了学生各方面的专业能力,由于学生能力差异化较大,故传统课堂教学模式下,不利于学生的差异化学习需求,难以发挥学生在学习中的主体作用,不利于学生的能力培养。1.3课程思政教学。作为网络空间安全专业的核心专业课,渗透测试应用直接用于网络空间安全的攻防对抗,课程思政教育的重要性和特殊性较突出。网络空间安全领域的竞争归根结底是人才的竞争,思政教育是人才培育的根本,体现了课程思政建设的内在逻辑必然性[4]。1.4网络平台资源构建和利用。“网络渗透与防御”课程的网络资源要求有其特殊性。它不仅需要普通课程的在线教学平台,还需要模拟网络安全漏洞环境的在线测试靶机资源。它们是呈现安全漏洞的在线测试平台资源,不适合以普通Web资源的部署模式(测试平台安全漏洞将导致整个Web服务器的安全威胁)。为此,立体化的教学资源在本课程中的体现更为必要。1.5课程学习评价。通过上述多方面的问题分析,考虑每个学生不同的专业能力和发展方向,结合线上、线下资源,采用过程化考核管理,以案例设计大作业等开放式的期末考核方式,更有利于学生的综合评价。
2混合教学方案
围绕混合教学模式的教学理念及基本思路,根据本专业学生的特点,结合渗透测试领域的技术发展,具体实践方案如下。2.1合理设计课堂教学案例、有机结合课程思政教学。典型的教学案例设计,是课堂教学的核心,有机融入课程思政教学,让学生不反感、有触动、有觉悟。2.2完善各类教学资源,构建立体化资源本课程综合了软件开发、实践应用等众多网络空间领域,通过现有平台,不断建设和完善教学视频等各类资源,实现立体化学习环境。2.3指导学生写好WriteUp,提升自主学习能力。WriteUp(网络安全的解题分析),是网络安全实践应用的一个重要内容。它不仅描述了案例的解决过程,而且分析了解决过程的思路、原理,以及现场的临时解决方案等。其开放性特点有利于发扬学生的专业个性,根据自身特点提高自主学习能力。2.4鼓励学生课堂讨论等多种交流形式,全面培养学生综合能力。通过集体环境的讨论,提升了综合能力,也有利于课程思政教育的落实和深入。2.5采用课程过程化考核管理,开放式的渗透测试案例大作业为考试形式通过平时学习的过程化管理,汇集了学生的学习时间投入、作业和实验的完成度,以及相关能力等学习数据,为学生自主学习和发展提供了机会。
3混合教学实践
混合式教学的课程内容注重学生专业的发展,依托在线平台,体验了不同的学习方式,有利于学生自主学习,提高教学效果[5]。本项目的混合教学模式实施过程如图1所示。3.1教学组织。本课程以超星平台的SPOC课程为基本环境,实现课堂考勤、课程直播、视频录播、教学活动、作业等教学环节的规划。授课教师组建了课程教学组,互相协作,充分发挥每个教师的教学优势。3.2教学资源。课程的教学资源是立体化的,线上资源以超星SPOC为基本平台,配合了安恒攻防实验室的在线学习环境,并且提供了自建的渗透测试学习测评环境。线下资源,也不单是教师的课程教学,并且包括基于Docker和Vmware虚拟机环境的学生个人端资源。课程的立体化资源建设如图2所示。3.3翻转课堂。翻转课堂(包括在线教学),主要由组长讲解、组员补充;教师评价与学生互评相结合,通过学习和讨论过程,指出改进方案,再修改报告提交老师。分组合作形式的翻转课堂,激发了学生的自主学习动力,培养了团队协作能力。3.4课程思政的有机结合。在整个混合教学实践过程中,课程思政始终贯穿其中。通过正反不同角度讨论网络安全与国家、社会、个人安全的关联,由学生自主辨析自身的安全角色,树立正确的网络安全价值观,形成良好的职业操守。3.5课程评价。本课程采用过程化管理考核方案,体现对整个课程的综合应用。
4混合教学效果
本轮实施,总体的教学效果良好,以其中某教学班(34人)的统计数据进行说明如下。4.1学生的学习过程良好。经统计,每次授课当日的访问次数平均在3~4次,如图3所示;学习进度总体比较均衡,如图4所示,平均进度与最快进度相差较小(约1/20);对教学视频的观看时间如图5所示,平均超过了500分钟,最长观看时间达到1250分钟,比普通的在线课程观看时间更长。4.2学生大作业评价。开放式的大作业较好地体现了学生个体的专业基础和在本课程中的学习获得,且与平时教学过程中的正向关联基本一致。可见,混合教学体现了学生的主动学习效果。4.3学生综合成绩分析分布合理实施混合教学,通过课程过程化管理考核(平时成绩和期末大作业各占50%),综合成绩的分布较为合理,如图6所示。
5结束语
随着“数字高校”建设的推进,线上线下混合教学模式不断地循环改进与提升,充分体现了以生为本的教学原则,构建“一流课堂”,由浅到深把学习者引入深度学习[6]。教学实践增进了教学内容的广度和深度。立体化的教学资源和翻转课堂的引入,引导学生进行探究式与个性化学习。对课程思政的探索有利于为国家和社会培养“技能突出,业务精通,政治过硬,作风优良”的网信人才。
参考文献:
[1]教育部.教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见[Z].教高[2018]2号.
[2]浙江省教育厅.浙江省教育厅关于加快推进普通高校“互联网+教学”的指导意见[Z].浙教教高[2018]102号.
[3]裴兰珍,罗赟骞,景劼,李晓晴等.网络安全漏洞渗透测试框架综述[J].电子信息对抗技术,2016.3:10-13
[4]何红娟.“思政课程”到“课程思政”发展的内在逻辑及建构策略[J].思想政治教育研究,2017.10:60-64
[5]王利娥,刘红翼,吴璟莉,张灿龙,朱新华,邓福欣,张兰芳等.慕课背景下的大学计算机基础课程混合教学模式[J].计算机教育,2019.8:51-54
改变“以教师为中心”的传统观念,建立“以学生为主体”的新型理论教学模式。通过教师提供的在线学习平台,学生可以提前预习,进行前期知识在线测试和学习,保证所有的学生具有相同的知识基础,同时可以根据自身条件确定听课的重点和难点。教师课堂采取精讲多练的形式,主要在实际环境中对所需掌握的重点和难点进行讲解,以提高课堂效率。对于课堂上讲授的知识,在线学习平台会提供相应的视频素材,从而屏蔽学生由于学习能力差异导致的课堂知识接收程度的差异。同时,学生可以通过与面授相同学时的实验课,对所学知识进行巩固加强。
对于共性存在的问题,实验课采用广播教学的方式,将教师机的电脑屏幕画面实时传送给学生,学生可以在老师的讲述中近距离的学习软件操作中的难点问题。此外,教师机还可以实时监控学生的电脑屏幕,一方面有效杜绝了学生实验课开小差的现象;另一方面,对于个别学生存在的问题,教师可进行远程遥控,提高了学生的实验课学习效率。对于基础较好的同学,可采取以自主探究性学习为主,专题学习网站与网络课程为辅的学习模式,通过在线学习平台提供的与该课程教学内容相关的应用案例与综合实训案例,促进自身的高级认知能力的发展。
2.异步的交互体系。
计算机网络为学生提供了新的学习空间———在线学习网站、电子图书馆、虚拟课堂等。网络环境下,学生可不受时空约束,根据自己的实际情况有选择地学习,在学习过程中随时获取在线帮助和资源。没有了教师的面对面指导,在线学习中的异步交互就显得尤为重要,这也是解决学生在学习中遇到的问题的主要途径之一。依托校园网建立的在线学习平台,除了可以提供学习资源、展示学生作品外,还专门开辟了答疑辅导模块,为师生异步交互提供了有力保障。在这个过程中,老师对学生留言及时准确的回复,提高了交互的有效性和时效性,而且学生也可以发表对问题的理解,给出更具有创新性的答案,激发学生学习的主动性、积极性和创造性。此外,还可以采用 E-Mail、QQ、MSN、博客等多种形式进行交互。
3. 完善的学习评价方案。
不同的学习方式和学习活动,有着不同的学习过程,必然会产生不同的学习效果。为了全面和客观地反映基于混合学习模式的教学实施效果,必须设计多样化的评价方案。混合学习的评价主要分为两个部分:理论和实际操作能力评价,综合应用能力评价。理论和实际操作能力通过无纸化考试的方式进行评价。通过建立题量充足、题型丰富、题意准确、答案完备的机试题库,一方面实现了该学习法教学效果的考核,同时也将进一步提高我校非计算机专业学生上机实践的能力。综合应用能力则通过学生提交的综合性作业(如小报作品、Flash 作品等)来进行评价。综合性作业以小组为单位进行提交,一般4~5 人为一个小组,教师先挑选几名计算机能力较强的学生担任组长,每组的具体成员由学生自愿组合产生。分组实践提高了学生的团队意识和协作精神,进一步激发了学生的创新能力,使学生在集体中更好地实现自己的价值。
4.教师信息素养的培养。