精彩演讲|西安交通大学教授吴宁:线上线下混合式“金课”建设的探索与思考
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7月22-23日,2019(第六届)MOOC发展大会在京盛大召开。本次大会由教育部在线教育研究中心、全国高校现代远程教育协作组、全国高等学校教育技术协作委员会指导,中教全媒体主办。西安交通大学教授吴宁以“线上线下混合式‘金课’建设的探索与思考”为题作了精彩报告。

西安交通大学教授吴宁

现场精彩演讲

大家下午好,非常感谢大家的参与,我今天分享的题目是《线上线下混合式“金课”建设的探索与思考》。

什么是“金课”?昨天的大会报告里已经有很多老师对“金课”的定义进行了解读,我就不再啰嗦了,吴岩司长对“金课”给出了的非常明确的定义——高阶性,创新性,挑战度。在五大类“金课”中,吴司长在报告中明确说明了线上“金课”就是国家级精品在线开放课程。这里,我们主要探讨在线上“金课”基础上怎样打造线上线下混合式金课。

什么是线上线下混合式“金课”呢?就是线上线下有机结合的精品课程。有一点我想提醒一下,吴司长的这页PPT中特别说明了:要充分体用线上“金课”进行本体化改造,探索线上“金课”的多种应用模式,打造适合本校学生的特点和培养需要的金课。这里面有一个关键词,应用线上“金课”进行本地化改造。对于这句话,我理解有两层意思,一是可以建设自己的线上“金课”,二是也可以去利用别人已经建好的线上“金课”来打造自己的线上线下混合式“金课”。核心问题是要“用”,把“金课”资源利用起来。

下边我分享的内容主要基于我的一些经验。我是西安交通大学教计算机基础课程的教师,我和我的团队一共做了两个系列的课程群。一个是主要结合高校教学的计算机基础课程群,包括四个层次的7门课程。两个课程群的设计理念都主要模拟了一个专业的培养方案,即从基础课、专业基础、专业课到最终的毕业设计。这个课程群以“大学计算机”作为入门级课程,通过几门软、硬件设计课程,最终用“综合设计”课程结束。

计算机科学既是一门独立的学科,又是所有学科研究的基础。这不仅仅是我的想法,也是很多大咖们的共识。在座所有的老师,没有哪位老师敢说他的学科和计算机无关。每一位老师的手机里都有CPU,老师们的每一项研究也都离不开计算机,计算机的重要性日益呈现。为了避免因学分压缩引起的学生计算机能力不足的问题,我们建立了这个计算机基础系列在线课程群,基于这样的课程群我们还出版了配套的教材,力求建立一个体系化的计算机基础教育大环境。七门课程里面有三门是国家精品课,大学计算机基础和微机原理与接口技术这两门课是我主讲的,C++程序设计是其他老师主讲的。

2016年,我们在coursera上发布了另一个课程群,“.Net平台软硬件开发技术”,这是当时在Coursera上发布的两项中文计算机类专项课程群之一,主要面向职业技能学习。

慕课从2012年开始在全球兴起,2013年开始在中国大力发展。虽然大家对于慕课有不同的声音,有赞扬也有诟病。但有一点毋庸置疑,慕课在促进优质资源共享、为学习者提供终生学习机会等方面起到了非常重要的作用。

由于我国的高等教育是以高校为主的教育体系,因此,将慕课资源应用于校内,推动高校教学模式改革成为慕课发展的主要方向之一。如何有效利用慕课资源,将课堂从传统的以“教”为中心转变成以“学”为中心,形成以“动起来”为主要特征的混合式课堂,是我们作为高校教师应该多去琢磨的问题。下面围绕混合式教学分享一些我现在的做法。

首先来谈一下混合式教学方法的设计和具体实施方案。对混合式教学设计,各人有各人的思路,各人有各人的方法,我这里说的不一定是最好的方法。

混合式课堂设计可以有三步曲。首先是建设MOOC或SPOC。我们做翻转课堂一定要有资源,这个资源包括MOOC,也包括SPOC。MOOC也好,SPOC也好,可以是自己录制,当然也可以直接用别人录制好的资源。我的两门精品在线课被陕西省内14所高校选用。其中,“微机原理与接口技术”这门课程各高校的教学内容差不多,选用该课程的老师几乎可以将这门课程的全部资源直接拿去使用,只需要根据他们学校的具体情况适当补充一些阅读材料和作业,就可以用于他们本校的教学。但“大学计算机”这门课程全国各高校教学内容差异较大,有N个版本。事实上,我的大学计算机这门课程有三分之二的内容为C语言程序设计,对于其他很多高校并不是非常的适合,引用该课程的高校老师就根据自己的要求增减视频内容,包装成自己的SPOC。从实际使用效果看,效果还是很不错的。

有了资源之后,第二步要进行相应的总体方案设计。我前段时间参加了全国混合式教学大赛的评审。看到很多老师对于课前、课中、课后应该怎么做都安排的很好,但对于每一节课之间的衔接却没有体现,这点很遗憾。因为我们设计的是一门完整的课程,而不是一段微课。完整的方案设计应包括哪些呢?比如应该有:整个混合式课堂有哪些教学环节?各教学环节的任务和教学目标是什么?各环节的时间安排?教学内容的增减?等。内容的增减主要是从实体课堂的角度。例如对一些非常基础的内容(象指标、定义等)可以利用在线学习,线下课堂里就可以不再强调,而将时间用于讨论、练习、拓展学习等。另外,利用线上课堂也可以增加一些拓展资源。

总体方案设计好之后,还需要设计具体的实施方案。实施方案应包括各教学环节的具体活动,比如课堂互动设计、讨论主题、测验题目及手段等。另外,课堂上如何兼顾优秀学生和较弱学生?各教学环节又该如何评价?这些也都是在设计实施方案时需要仔细考虑的。

下边这页是吴岩司长的PPT。吴司长给出了线上线下翻转课堂的10余种新形式,包括生讲生评、以练代讲、案例点评、研讨辩论、项目探究等等。是不是每门课程都需要用到这么多的形式呢?我个人觉得完全不可能。如果一门课程用了很多的平台、用了很多的方式,首先老师会受不了,其次我想学生也受不了。老师们可以根据自己的课程特点来进行具体的设计。

这是我根据自己课程的特点设计的一些教学环节,这张图是我在2016年发表在《中国大学生教学》杂志上的混合教学方案图,我称它为“多环节交叉融合的混合教学方案”。就我教的两门课而言,实践证明这个方案是比较合适的,这里供大家参考。

传统教学就是我们大家所熟知的实体课堂,包括教室授课和可能的实验。翻转教学包括了虚拟课堂和实体课堂两部分。虚拟课堂就是在线学习,学生自主在线完成视频学习、在线练习、作业和作业互评、论坛交流等。这里的实体课堂可以由教师、助教和学生共同主导,通常包括关键知识点讲解、小班讨论、辅导答疑、随堂练习和示例讲解等教学环节,我之后会分享一下我的教学日历。

这个混合教学方案设计中有两个关键词:一是大班教学。二是多个教学环节交叉融合的设计。

我听到前面老师的分享大都基于规模比较小的课堂。对基础课教学,课堂规模一般会比较大,通常要在100人左右。当然我也教小班课,比如三四十人的实验班等。小规模课堂的翻转大家已经了解的比较多了,我下边着重分享一下大规模课堂该如何实现翻转,以及各教学环节如何设计,教学环节之间怎么实现融合。

两年前我在Berkeley大学进行了两周访学,他们也有规模很大的课堂,我旁听了一门约1500人的课和一门约90人左右的课。在那样的课堂上,师生照样互动,学生们照样爱举手发言。所以针对我们100多人的大班,混合式教学可不可以进行呢?我觉得可以进行。

对大班教学,我总结了几个有效。第一个是有效利用线上资源(MOOC)。可以在课前安排学生预习、部分内容让学生自主学习、设计每周在线自测练习。我们既然花费了很多精力录制MOOC,就必须把它们利用起来。现在的各大MOOC平台都可以设置在线测验,测验题目可以设为客观型题目,平台可以自动评判,无需教师批改。做测试是很有必要的,就能帮助学生了解自己的知识掌握情况。不必要担心学生是否在独立完成,哪怕只是过一遍也比看都不看强。

第二个“有效”是一定要有效利用课堂。其实每个人的集中注意力时间平均只有20分钟,一堂课听下来,学生肯定是累的,也肯定会走神。所以当我讲到比较关键的知识点时,会听下来,提出一个topic让学生们随机分组进行讨论,在互动的过程中,课堂的活力又被激活了。学生们会对topic产生不同的观点,这些质疑会进一步引发辩论,那课堂的气氛就会更加活跃。所以这也是一种方法,分组进行讨论交流,可以有效加强互动。我非常鼓励学生能够具有质疑精神,我们可以辩论起来。我常跟学生讲,我的教材、PPT都不是《圣经》,上面一定多多少少会有错误,如果能找出错误,我会给学生加分。我教材上不少的印刷错误都是学生找出来的,我觉得很好。

第三个“有效”,是有效利用智慧教学工具。相信老师们接触到的智慧教学工具都很多了,我们学校每间教室都有雨课堂,还有超星的一平三端等。我个人不是很喜欢完全依靠手机来上课,因为人和人之间的交流有时候还是需要面对面,眼神交流很重要。我现在常用的工具是“幕课堂”,用的最多的是其中的随堂练习功能,偶尔用一下分组讨论和问卷调查。我不用签到功能,一是我们学校每间教室都有刷卡机自动签到;其次我认为大学生都是成年人了,愿意来就会好好听,不愿意来的来了也不会好好听课。各位老师可结合自己的需要去挑选一些适合自己课堂的功能使用。

第四个“有效”是有效利用信息技术,在今天,信息技术与教育教学的深度融合是一个非常时髦的词,怎么融合?方法之一是可以利用信息技术来辅助课后实践练习。计算机课程教学的重要目标是培养学生的计算机思维能力。怎么样才能让学生具备计算机思维能力呢?我觉得多编程实践是一种非常有效的手段。只有自己动手编写一定量的程序,才更易理解计算机的原理,也才会逐步建立起利用计算机求解问题的思路,具备求解问题和方法,也就是计算思维能力。所以我们不停地布置编程作业。但为了减轻教师批改作业的劳动,我们就想办法用工具来自动批改,这方面我们已做了一下工作,研发了一个可实用的平台,可以实现编程作业的自动评判和错误问题的初步反馈。这是我们研发的平台,每学期我会将学习任务一键导入,把开放时间、截止时间都设置好,学生就可以开始自己编程了,提交以后就能知晓分数,从而可以了解到哪些地方存在问题。

最后一个“有效”是最好能建立有效的助教团队。混合式教学需要建立有效的助教团队,助教的能力会直接影响混合式教学的效果。我校教务处和教师发展中心在这方面做了很多工作,对每一位参与助教的研究生都进行了培训,并且准备了助教手册。

混合式课堂可以有关键问题讲解、随堂讨论、示例详解等多个教学环节,并且需要使它们能够有机融合,保证线上学习能与线下课堂很好衔接。这些需要很精心的设计,相当于我们要对教学内容进行重构。在重构的过程中,我们需要精心划分和设计不同教学环节的任务、组织形式、时间分配以及各个环节之间的任务和时间怎么衔接,最后还有评价体系。我们需要确保各环节能够有机结合,并均衡学生的学习负担。

这些是老师可以参考的一些细节。例如:哪些内容适合于学生在线的、哪些内容是需要课堂讲授的;大班随堂交流的次数、时间节点、互动交流与教学进度该如何协调;课堂讲授与在线学习在时间上如何衔接和安排等等都是需要考虑的。

我们做混合式教学,目标是提升学生的主动学习能力和学习兴趣,但就像蒋老师说的,我们今天有多少学生会极具热情的去学习呢?我上大学时正逢文革刚结束不久,那个时候的学生终于有机会进入高校学习,非常珍惜,学习非常拼命。但现在的学生从幼儿园就开始一路拼搏,到了大学阶段有不少学生的学习热情有下降。人一旦对一件事情没有兴趣就不会去做。我们做混合式教学,就是希望把这个兴趣和能力培养起来,怎么做到这一点?我的观点是:让学生自己动起来,自己去学习、探究、思考,并得出自己的观点和结果。这个过程,会让学生有成就感,也提升了学生的学习兴趣和能力。我们的具体做法是:学生自主在线完成部分内容的学习和探究,学生分组围绕某个Topic开展研究,研究结果在小班里讨论分享。能上台讲了那一定是对学习内容十分了解的了。我出的topic不会在教材上就能找到答案,也不会随便百度一下就能找到答案,一定要检索一些文献资料、并进行研究、汇总才可能解决,这样可以让学生拥有一个探究的过程。

这是我们小班讨论的具体的组织形式,以及评价的比较粗的指标。每个小班分为若干小组,每组4—5人,每组对选定的topic开展先期研究,讨论课时每组选一位代表进行讲解,组内其他组成员负责对其他小组的同学提出的问题和质疑进行交流。我们要求每个学生必须参加,不参加就是零分,满分是5分。参加了但一句话都没有说是1分,只要发言了无论对错(这个不重要)至少是2分。目前为止还没有发现没来的,但是发现过几位不说话的,我去跟踪采访过,他说实在是没听懂,不知道该怎么说,我就只好鼓励鼓励他了。

这是我们讨论课的一些场景。对系统设计类课程,我们会发布一些微项目,让学生自己设计,设计完之后提交设计报告,并通过答辩验收。当然,如果没有足够能力的助教的话,这样的方式不适用于大班,我尝试过做了一个学期的大班,后来实在坚持不下去了。目前只在人数较少的实验班开展,学生对这样的设计环节反响非常好。

如果组织讨论课,有几点建议考虑:一是要在已有的教学框架下去合理安排讨论环节,不能太占用学生的时间。我们的讨论课都借用了上机实验环节。主要是因为软件设计无非是编程,学生在实验室编程和家里编程是一样的。我们将讨论课安排在上机时间,也可以帮助学生解决一些作业中的问题。第二,讨论课的气氛与助教的水平强相关。我们有的学生讲的很好,但台下的学生没有听懂,大家提不出问题,怎么办呢?那就由助教来提问题,这个问题也可能立刻会引起很多学生的共鸣,气氛就起来了。

混合式教学方案可根据具体课程进行调整,没有必要完全一致。这是一个简单的教学日历。可以看出有一些内容是在线学习,有一些内容是课堂讲授。

这是我们某一门课程的成绩构成。包括了在线学习、课堂讨论与实验、期中考试及期末考试各个环节,在线学习里面包括了视频学习,随堂练习,还有论坛上发表跟帖等等。

这是另一门小规模班级的课程,学生大概只有20多人。每次上课之前教师都将桌椅板凳摆成一个圈,教学环节包括学生对课程内容的串讲、教师对一些重点疑难问题的讲解、小组讨论、前沿技术分享等等。这门课程的最终成绩构成中,平时成绩会占50%。

通过六年实践,相比传统教学,混合教学取得了显著的效果。我们对统一线下考试的卷面成绩进行了对比分析。不论学生的基础如何,参与混合式教学的学生,不及格率都有大幅下降,优秀率明显上升,尤其是设计型题目得分提高,说明能力有所提高。另外,从问卷调查的结果来讲,学生对混合式教学、特别是讨论课环节的认可度也比较高。

对线上线下混合式教学改革,我的一点感悟是:融合线上资源可以促进教学方式的多样化;可以使学生的学习兴趣和主动学习能力得到提高;相对传统教学模式,学生的投入度会高,需要兼顾不同层次的学生。对教师来讲,混合教学更具有挑战性,要对课堂有更好的把控能力;对具体教学环节和教学方式需要精心的设计,一个环节设计的不够好,那可能影响到混合教学的效果;当然,要保障良好的混合教学效果,还需要有效的过程管理。有效的过程管理是保障学习效果的必要条件。下边我简单分享一下我们的做法。

第一,加强互动交流。各MOOC平台都可以发布在线公告,我们可以经常在平台上发公告提醒学生。比如这周要学什么了,你要预习什么了,你要达成什么样的目标等等,我们把每周的整体评价和学习目标都发布给学生,让每个学生都看到,这是第一。第二,加强自主练习。不论什么性质的课程,多做练习都会促进学生对所学内容得理解。现在有MOOC平台支持对部分程序语言作业的自动评判。我们自己也研发了一个自动评判系统,这是我们平台的首页面,我们实现了对C/C++语言程序的自动评分,并能够及时反馈告诉学生他的作业程序出现的问题及其原因。另外我们将科研成果融入教学,跟踪学生的学习过程,定期反馈。我始终认为,如果能经常提醒学生再按当前方式学习下去可能会考试不及格了,那学生肯定会在意并重视起来的。

今天,收集到一个人的日常数据,就可能预测出你下一步要做什么。借助教育大数据分析,可以实现对教学质量的科学评估、对教育舆情的实时监测、对学习效果的量化分析、提供个性化精准教学服务、个性化学习诊断预警等等。我们基于在线学习行为日志,实现了对学生在线学习过程的跟踪管理。

我们每周向学生发布其个性化的学习情况,包括他自己的学习情况和他在整个学习群体(大班)中的相对情况。这是某位学生截止某周时的在线视频学习、论坛活跃、单元测验情况。三种不同的颜色分别表示了该学生自己、班级平均和最高的学习情况,让学生非常清楚地了解到他在整个班级中处于怎样的位置。更重要的是,我们基于分类预测模型,可以为学生提供最终成绩等级的预警。有些学生收到预警后会很紧张,问我该怎么办,我就告诉他们这只是预警,只要修正了学习习惯,结果会不一样。

利用MOOC或者SPOC平台的技术,也可以实现混合式教学过程的跟踪管理。如果你开设了SPOC,平台会为你提供每个学生的视频学习个数、学习次数、时长以及作业成绩。这是我的某一门课程的实际数据,根据我自己设计的规则,自动计算出了学生的平时成绩,帮老师省了很多的事。

总之,进行混合式教学,首先需要有热情,有热情来做这件事情才有意义。其次需要设置教学目标、教学内容、教学方法、教学互动、教学评价体系等各环节,最后还需要教学资源和智慧教学工具的支撑。关于混合式的教与学,所有老师都讲过有三个阶段,课前干什么,课中干什么,和课后干什么,这些我不再重复。我只表达一个观点,混合教学应该不能仅仅关注课前课中课后,还应关注每一个环节的衔接,各个环节的有机衔接才能构成课程的整体。

总之关于金课建设,需要在教学内容、教学模式、教学效果、考核题目和评价体系等多个维度上进行仔细考量与完整探索。我在芝加哥一所大学旁听他们老师的授课时,连走神的机会都没有,不由自主地就被吸引。这让我更清晰了做混合式教学的目的,那就是如何让所有的学生都真心喜欢课堂?都能真正从课堂中不仅得到知识,还能提升能力和兴趣?这是我的目标。对此,我们依然还在探索中,谢谢大家!

(整理:中教全媒体 辛昀瑾)

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