苗 宇， 蔣大明， 劉 澤

(北京交通大學(xué) 電子信息工程學(xué)院, 北京 100044)

0 引言

SPOC(Small Private Online Course)是美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的阿曼多·?？怂菇淌谠?013年首次提出的一種教學(xué)模式[1]。與MOOC(Massive Open Online Course) 相比，SPOC通過限定課程的準(zhǔn)入條件和規(guī)模，使教學(xué)對(duì)象更有針對(duì)性地面向小規(guī)模的特定人群。

目前，SPOC課程主要有兩種模式：一種是以高校為中心，將線上教學(xué)與課堂教學(xué)相結(jié)合的混合教學(xué)模式，另一種是小型精品MOOC課程，通過設(shè)置較高的課程準(zhǔn)入條件，將課程參與人數(shù)設(shè)置在小范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的教學(xué)效果和高完成率[2]。本文介紹的SPOC課程屬于第一種課程模式。

在高校開設(shè)的SPOC課程中，視頻資源通過SPOC課程平臺(tái)引入到課程教學(xué)資源中來(lái)，學(xué)生可在線上自主觀看視頻，完成相關(guān)測(cè)試；在課堂教學(xué)中， SPOC課程平臺(tái)可進(jìn)行在線測(cè)試，從而幫助教師實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和難度，進(jìn)行更有針對(duì)性的課堂教學(xué)，提高教學(xué)效果。SPOC自提出以來(lái)，引起了全世界的廣泛關(guān)注，并很快應(yīng)用到高校教學(xué)的課程實(shí)踐中[1～4]。

BOPPPS教學(xué)模式是加拿大推行的教師技能培訓(xùn)體系ISW(Instruction Skills Workshop)的理論基礎(chǔ)[5]。該模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，將課堂教學(xué)過程進(jìn)行模塊化分解，將教學(xué)環(huán)節(jié)依次切分為引入(Brige-in,B) 目標(biāo)(Objective,O)，前測(cè)(Pre-assessment,P)，互動(dòng)學(xué)習(xí)(Participatory learning,P), 總結(jié)(Summary,S)六個(gè)模塊。BOPPPS教學(xué)模式自提出以來(lái)一直應(yīng)用于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，取得了較好的教學(xué)效果，但如何將BOPPPS教學(xué)模式應(yīng)用到包含線上教學(xué)的SPOC課程教學(xué)中，是當(dāng)前大學(xué)教師面臨的一個(gè)新課題。

本文介紹了應(yīng)用BOPPPS教學(xué)模式進(jìn)行“自動(dòng)控制原理”SPOC課程教學(xué)的改革實(shí)踐，針對(duì)SPOC課程的特點(diǎn)，以時(shí)域法中的二階系統(tǒng)性能分析為例，講述了如何將BOPPPS教學(xué)模式貫穿到SPOC課程教學(xué)的線下課堂教學(xué)及線上教學(xué)的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，從教學(xué)內(nèi)容的安排，教學(xué)過程的組織，考核方式等方面介紹了實(shí)施的具體過程，期望拋磚引玉，引起更多討論，以進(jìn)一步改進(jìn)SPOC課程的教學(xué)效果。

1 “自動(dòng)控制原理”SPOC課程介紹

SPOC課程是面向小規(guī)模特定人群的課程，可通過設(shè)定密碼使選課學(xué)生進(jìn)入到SPOC課程中，保證SPOC課程授課對(duì)象的特定性。

SPOC課程有同步SPOC課程及異步SPOC課程兩種方式，筆者開設(shè)的“自動(dòng)控制原理”SPOC課程為同步SPOC課程。與MOOC課程平臺(tái)上開課的MOOC課程同步進(jìn)行，MOOC課程平臺(tái)中的視頻資料及課后測(cè)試，單元測(cè)試均可同步引入到SPOC課程中，供學(xué)生學(xué)習(xí)。

SPOC課程分為線上教學(xué)和線下課堂教學(xué)兩部分。線上教學(xué)主要包含教學(xué)視頻學(xué)習(xí)，線上在線測(cè)試及討論區(qū)答疑等環(huán)節(jié)；線下課堂教學(xué)主要指課堂教學(xué)中的講授，測(cè)試及互動(dòng)。SPOC課程平臺(tái)提供了線下課堂教學(xué)的輔助工具，比如慕課堂。教師通過慕課堂創(chuàng)建線上課堂，并通過分享課堂碼或課堂二維碼引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課堂，教師通過慕課堂可進(jìn)行如問卷，測(cè)試，公告，討論等教學(xué)活動(dòng)。

我院“自動(dòng)控制原理”MOOC課程于2018年9月在中國(guó)大學(xué)MOOCs平臺(tái)上線，至今已開設(shè)三個(gè)學(xué)期的課程。為了充分利用線上MOOC教學(xué)資源，筆者于2019年秋季學(xué)期在軌道交通信號(hào)及控制專業(yè)2個(gè)班(共63人)嘗試開展了SPOC課程教學(xué)，并采用BOPPPS教學(xué)模式進(jìn)行SPOC課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，通過問卷調(diào)查及與同專業(yè)未采用SPOC課程教學(xué)的平行班的學(xué)生期末考試成績(jī)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)該方法獲得了學(xué)生的認(rèn)可并取得了較好的教學(xué)效果。

2 BOPPPS教學(xué)模式的六個(gè)階段

BOPPPS教學(xué)模式認(rèn)為教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)分為六個(gè)階段，并用六個(gè)英文縮寫字母來(lái)表示，分別為：

B導(dǎo)言：是正式開啟一次學(xué)習(xí)周期之前的引入部分，主要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行介紹，其目的是引起學(xué)生注意，增加學(xué)習(xí)興趣動(dòng)機(jī)，并了解教學(xué)內(nèi)容的重要性和意義。

O目標(biāo)：具體說(shuō)明本次學(xué)習(xí)的具體學(xué)習(xí)目標(biāo)是什么。即學(xué)習(xí)完成后學(xué)生在何種條件下，應(yīng)該理解，思考，判斷和操作哪些具體內(nèi)容，并應(yīng)達(dá)到何種程度。

P前測(cè)：通過口頭或書面測(cè)試的方式了解學(xué)生對(duì)于即將進(jìn)行的學(xué)習(xí)內(nèi)容的了解認(rèn)知程度，從而實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的安排及難度。

P參與式學(xué)習(xí)活動(dòng)：這是一個(gè)學(xué)習(xí)周期中的核心部分，主要是通過一系列教學(xué)活動(dòng)或互動(dòng)學(xué)習(xí)幫助學(xué)生開展主動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)先前給定的教學(xué)目標(biāo)和預(yù)期效果。

P后測(cè)：通過口頭測(cè)試或書面測(cè)試驗(yàn)證是否實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)，是否需要補(bǔ)充教學(xué)。

S總結(jié)：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行回顧，歸納和總結(jié)，以加深印象，鞏固教學(xué)內(nèi)容。

BOPPPS教學(xué)模式一直應(yīng)用于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，并取得了很好的教學(xué)效果，如何將BOPPPS教學(xué)模式應(yīng)用于包含線上教學(xué)的SPOC課程中，是值得教師思考的一個(gè)問題。

3 應(yīng)用BOPPPS進(jìn)行SPOC課程教學(xué)設(shè)計(jì)

SPOC課程教學(xué)分為兩個(gè)環(huán)節(jié)：線下課堂教學(xué)和線上教學(xué)。因此，BOPPPS教學(xué)模式的各個(gè)環(huán)節(jié)也必將貫穿在這兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中。下面以時(shí)域響應(yīng)法中的二階系統(tǒng)性能分析為例從教學(xué)內(nèi)容的安排，教學(xué)過程的組織及考核模式三個(gè)方面介紹如何應(yīng)用BOPPPS教學(xué)模式進(jìn)行SPOC課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。

3.1 教學(xué)內(nèi)容的安排

二階系統(tǒng)性能分析的教學(xué)目標(biāo)是：在學(xué)生充分理解和掌握二階系統(tǒng)主要特征的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)用時(shí)域分析法進(jìn)行系統(tǒng)的性能分析并計(jì)算系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)。圍繞該教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容包含如下四部分內(nèi)容：①二階系統(tǒng)的模型介紹；②二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線分析；③二階系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)分析及計(jì)算；④二階系統(tǒng)性能的改善及實(shí)現(xiàn)[6]。

其中，前兩部分內(nèi)容相對(duì)比較簡(jiǎn)單，可安排學(xué)生采用線上視頻學(xué)習(xí)的方式；第三部分和第四部分內(nèi)容是重點(diǎn)內(nèi)容和難點(diǎn)內(nèi)容，采取線下課堂講授，討論，測(cè)試等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.2 教學(xué)過程的組織

如果將SPOC課程教學(xué)劃分為線上教學(xué)和線下課堂教學(xué)兩部分，那么以線上教學(xué)為分界，可以將線下課堂教學(xué)劃分為前課堂教學(xué)和后課堂教學(xué)，如圖1所示。

圖1 應(yīng)用BOPPPS教學(xué)法的SPOC課程組成

1)前課堂教學(xué)

前課堂教學(xué)是線上教學(xué)之前的課堂教學(xué)。按照BOPPPS教學(xué)模式，教學(xué)周期應(yīng)以B導(dǎo)言和O目標(biāo)作為一個(gè)教學(xué)周期的開始，因此，教師應(yīng)在線上教學(xué)之前，即前課堂教學(xué)中進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的介紹即B導(dǎo)言部分，及教學(xué)目標(biāo)的引入即O目標(biāo)部分。

導(dǎo)入環(huán)節(jié)可以采用不同的形式，如視頻，案例，或問題介紹，也可利用SPOC課程在線問卷等形式，只要能夠引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)入就是成功的。如在二階系統(tǒng)性能分析的教學(xué)周期中，導(dǎo)言部分是以問題的形式引入的，具體地說(shuō)，即以一個(gè)二階RC網(wǎng)絡(luò)為實(shí)際應(yīng)用案例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的導(dǎo)入，并將該系統(tǒng)的性能分析和改善作為教學(xué)達(dá)成的目標(biāo)[7][8]。

2)線上教學(xué)

在前課堂引入B導(dǎo)言及O目標(biāo)部分之后，學(xué)生即可有針對(duì)性地進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)。

在線上教學(xué)中，學(xué)生主要完成視頻資料的自主學(xué)習(xí)及測(cè)試。視頻學(xué)習(xí)后的自主測(cè)試屬于BOPPPS教學(xué)法中的前測(cè)環(huán)節(jié)，可記為前測(cè)1，其目的是幫助教師了解學(xué)生視頻的掌握學(xué)習(xí)情況，并在接下來(lái)的課堂教學(xué)中進(jìn)行重點(diǎn)講解。

3)后課堂教學(xué)

在線上教學(xué)之后的后課堂教學(xué)中，主要完成的BOPPPS環(huán)節(jié)是：互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)P，后測(cè)環(huán)節(jié)P和總結(jié)環(huán)節(jié)S。其中，互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和后測(cè)環(huán)節(jié)可相互交織進(jìn)行，最后以總結(jié)環(huán)節(jié)S結(jié)束。

以二階系統(tǒng)性能分析的SPOC課程教學(xué)為例，后課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)及時(shí)間安排如表1所示。

表1 二階系統(tǒng)性能分析的線下課堂組織及時(shí)間安排

其中，視頻自學(xué)內(nèi)容總結(jié)是對(duì)線上自主學(xué)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行匯總，為課堂教學(xué)內(nèi)容的引入進(jìn)行鋪墊。

課堂講授主要是針對(duì)教學(xué)內(nèi)容中重點(diǎn)及難點(diǎn)的講解，比如二階系統(tǒng)性能分析中的二階系統(tǒng)的時(shí)域性能指標(biāo)的計(jì)算及二階系統(tǒng)性能的改善及實(shí)現(xiàn)。課堂講授部分與后測(cè)部分常常交叉進(jìn)行，如表1中課堂講授1之后為后測(cè)環(huán)節(jié)1，課堂講授2之后為后測(cè)環(huán)節(jié)2。課堂講授也屬于互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。

互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)除了課堂講授之外，還包含測(cè)試及討論。比如表1中的前側(cè)2，后測(cè)1，后測(cè)2。前測(cè)2是在視頻內(nèi)容總結(jié)之后進(jìn)行的，主要目的是考核學(xué)生對(duì)于視頻學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和掌握程度，以便在接下來(lái)的課堂教學(xué)中調(diào)整教學(xué)節(jié)奏及難度。

在二階系統(tǒng)性能分析中，視頻學(xué)習(xí)內(nèi)容是二階系統(tǒng)的定義及二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線與阻尼比的關(guān)系，因此，前測(cè)2設(shè)計(jì)如下。

前測(cè)2：已知二階RC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，當(dāng)①K=1，τ=1；②K=4，τ=1；③K=1，τ=4；④K=0.5，τ=1時(shí)，試分別確定該系統(tǒng)的阻尼比及自然振蕩角頻率并繪制其單位階躍響應(yīng)曲線。

圖2 二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

后測(cè)1及后測(cè)2是在課堂講授之后進(jìn)行的，主要考評(píng)學(xué)生對(duì)講授內(nèi)容的理解和掌握情況，并幫助教師對(duì)測(cè)試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行有針對(duì)性的講解。后測(cè)1是在“二階系統(tǒng)性能指標(biāo)計(jì)算”的講授之后的測(cè)試，對(duì)應(yīng)后測(cè)題中的(1)小問；后測(cè)2是考核二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的校正及改善，對(duì)應(yīng)后測(cè)題中的(2)小問。

后測(cè)題 ：已知二階RC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示(同前測(cè)2的圖)，若τ=0.25，①試確定系統(tǒng)超調(diào)量為4.3%時(shí)的K值，并求此時(shí)的調(diào)節(jié)時(shí)間,輸入信號(hào)為單位斜坡信號(hào)時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差；②若加入比例微分或速度反饋環(huán)節(jié)，使其調(diào)節(jié)時(shí)間為0.25s，超調(diào)量為4.3%，確定K值及加入校正環(huán)節(jié)的參數(shù)值。

最后是總結(jié)S。針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行講評(píng)和總結(jié)，主要針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤給出正確的解決方案，并對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。

二階系統(tǒng)的性能分析之后，是高階系統(tǒng)的性能分析，因此在表2中的序號(hào)11，12部分是下一個(gè)教學(xué)周期的導(dǎo)入部分和教學(xué)目標(biāo)部分的介紹。如此循環(huán)往復(fù)，可以將BOPPPS的各個(gè)環(huán)節(jié)與SPOC課程的線上教學(xué)和課堂教學(xué)相結(jié)合，達(dá)到節(jié)省課堂時(shí)間，提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果的目的。

3.3 考核方式

學(xué)習(xí)過程的合理考評(píng)對(duì)教學(xué)效果的影響巨大，SPOC課程考評(píng)的關(guān)鍵在于重視過程考評(píng)?？荚u(píng)可通過線上測(cè)試及SPOC慕課堂在線測(cè)試等方式進(jìn)行，線上測(cè)試為自主測(cè)試，慕課堂測(cè)試為實(shí)時(shí)測(cè)試，這兩種測(cè)試方式有利于督促學(xué)生進(jìn)行高效的自主學(xué)習(xí)，同時(shí)可以幫助教師實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以便于及時(shí)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和難度[9]。

按照SPOC課程的教學(xué)過程，“自動(dòng)控制原理”課程過程考核分為4個(gè)部分。其中平時(shí)考核占40%，期末成績(jī)占60%。平時(shí)考核中，視頻自學(xué)內(nèi)容的線上測(cè)試的成績(jī)記入總成績(jī)10%；課上SPOC慕課堂測(cè)試部分的成績(jī)記入總成績(jī)20%；小組討論及匯報(bào)成績(jī)記入總成績(jī)的10%，合計(jì)40%。期末考試主要綜合考察學(xué)生對(duì)于知識(shí)的理解及應(yīng)用能力，成績(jī)記入總成績(jī)60%。

4 基于BOPPPS教學(xué)法實(shí)施SPOC課程教學(xué)的體會(huì)

SPOC課程教學(xué)是新興的教學(xué)方式，在實(shí)施的過程中不可避免地面臨著許多新的問題。

首先是學(xué)生的配合問題。由于視頻學(xué)習(xí)是在線上進(jìn)行的，缺乏有效的監(jiān)督和指導(dǎo)，雖然教師布置了學(xué)習(xí)任務(wù)，但是學(xué)生是否能夠足量完成，效果如何卻不得而知。盡管在視頻學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)有線上測(cè)試，但不能保證學(xué)生全部是自主完成而不是互相抄襲，因此BOPPPS的課堂測(cè)試環(huán)節(jié)是必須補(bǔ)充的環(huán)節(jié)，如表1中的前測(cè)2環(huán)節(jié)。

其次教師需要準(zhǔn)備多種課堂教學(xué)方案。在SPOC課程的課堂教學(xué)中，互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)與后測(cè)環(huán)節(jié)交替進(jìn)行，后測(cè)結(jié)果為教師接下來(lái)的教學(xué)提供了參考，要求教師根據(jù)后測(cè)結(jié)果不斷地調(diào)整教學(xué)節(jié)奏及教學(xué)難度。因此，教師應(yīng)在課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)中設(shè)置幾個(gè)不同的方案，根據(jù)學(xué)生的后測(cè)結(jié)果選擇相應(yīng)的方案，從而有效地進(jìn)行課堂教學(xué)。

5 基于BOPPPS教學(xué)法實(shí)施SPOC課程教學(xué)的效果

筆者在2019年秋季學(xué)期針對(duì)軌道交通信號(hào)及控制專業(yè)本科生開設(shè)的“自動(dòng)控制原理”課程，課堂上應(yīng)用了基于BOPPPS的SPOC教學(xué)，并在學(xué)期末對(duì)該教學(xué)模式的應(yīng)用反饋進(jìn)行了問卷調(diào)查。63人課堂中參加問卷人數(shù)60人(3人請(qǐng)假)，調(diào)查結(jié)果顯示，34人的評(píng)分為非常好，19人的評(píng)分為良好，7人評(píng)分為一般，反饋良好率為88%，顯示出該教學(xué)模式得到了學(xué)生的認(rèn)可。(苗 宇等文)

學(xué)生反映的主要問題是SPOC慕課堂中的在線測(cè)試環(huán)節(jié)中只能以客觀題的形式進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果沒有過程分，所以難以客觀地考評(píng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，該問題在后續(xù)的教學(xué)中準(zhǔn)備逐步解決。

另外，從期末考試的結(jié)果來(lái)看，筆者63人的教學(xué)課堂，期末平均成績(jī)?yōu)?8分，85分以上學(xué)生比例為28%，與另外一個(gè)同專業(yè)沒有實(shí)行SPOC教學(xué)的平行課堂比較，平均分高5分左右，85分以上的同學(xué)比例高14%。雖然成績(jī)受很多因素的影響，但也在某種程度上反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和掌握情況。

6 結(jié)語(yǔ)

高校的SPOC課程是線上教學(xué)和線下課堂教學(xué)的結(jié)合，有效地組織教學(xué)內(nèi)容，分配教學(xué)時(shí)間，可以提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果。本文將BOPPPS教學(xué)模式應(yīng)用到SPOC課程教學(xué)中，針對(duì)SPOC課程教學(xué)的特點(diǎn)，將BOPPPS的各個(gè)環(huán)節(jié)與SPOC課程的教學(xué)過程相融合，通過線上教學(xué)及測(cè)試，課堂講解及討論，將BOPPPS的各個(gè)環(huán)節(jié)貫穿到SPOC課程的各個(gè)環(huán)節(jié)中，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，形成良好的正反饋，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力及分析問題解決問題的能力，改善了教學(xué)的效果。