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摘要 近几年，在教育部高教司以及教指委的推动下，非计算机专业《大学计算机》课程面向计算思维的教学改革已经走向深入，但仍旧存在一些矛盾和困难，如基础-学时-内容的矛盾、教学内容提升与教学师资水平提升的困难等也制约了教学改革进程，MOOC/SPOC的出现能否有效地解决这些困难呢？本文在《大学计算机-计算思维导论》课程十余所大学MOOC+SPOCs试点工作的基础上，总结了MOOC+SPOCs教学改革实践的经验，提出了如何基于MOOC+SPOCs进行大学计算机课程改革的建议，对其他课程亦有借鉴与指导意义。 一、改革大学计算机课程，为什么要建设MOOC/SPOC? 1?大学计算机课程应是一门什么样的课程? 《大学计算机》课程，是惠及全国约600万/年大学新生的重要课程，在经历了《计算机文化基础》到《计算机应用基础》《大学计算机基础》等课程阶段后，到今天已经形成了以计算思维为主导教学内容的新课程，笔者分别在几篇文章中论述了大学计算机的计算思维教育空间—计算之树、大学计算机课程的教学内容体系以及大学计算机课程的教学改革思路等，应该说在各个学校产生了较为深远的影响，越来越多的师生认识到对学生未来的创新思维有重要影响的是计算思维，而不是计算机及其一些典型软件的使用，也不仅仅是计算机语言，大学计算机课程应讲授人计算与自动计算的关系、如何实现自动计算、计算系统与程序、程序是如何编写与执行的、如何由问题到算法再到程序，难求解问题求解算法的构造思路，计算与社会/自然的融合，网络化与数据化思维等，这些内容是对学生具有启迪作用的教学内容，大学课程应该讲授这些内容。 2?建设MOOC+SPOCs课程，破解大学计算机课程教学改革的难题 虽然已经明确了大学计算机课程的教学内容体系，但该课程天然存在着“基础-学时-内容”的矛盾，引发了很多问题，如教学目的不清、事实与工具讲得多而思维讲得少、内容讲解浅泛、以概念讲概念等，致使各方面人员对大学计算机课程产生了水平较低、作用不大等错误的认识。众多学校有心改革但无力改革，仍旧迷茫于计算思维教育如何落地，仍旧困扰于素质教育师资水平如何提高等。 怎样解决上述的矛盾，笔者认为要从两个方面着力破解：一是从课程教学内容体系方面，寻求大学计算机课程教学内容的最小集合；二是从教学手段教学方法方面，是否可以利用MOOC/SPOC等先进的教学手段来破解这样的矛盾。笔者所在大学与其他十余所大学一起在2014年秋季学期开展的大规模MOOC+SPOCs教学实践结果可以说明，此问题是可以借助于MOOC+SPOCs手段加以解决的。本文着重论述这一方面的内容。 二、MOOC+SPOCs的教学改革实践 为更好地论述笔者的观点，先介绍一下笔者及其教学团队在中国大学MOOC平台上的教学实践工作。 1?面向社会学员的MOOC课程教学实践 笔者及其教学团队于2014.05.20至2014.07.15在爱课程网-中国大学MOOC平台上首批开设了MOOC课程《大学计算机-计算思维导论》。如下图1所示，该平台支持教师和学生两个身份进行工作：教师可在后台建立课程教学计划，发布教学视频、教学课件、讨论话题、测验和作业等；学生可以查看课程介绍、观看教学视频、下载教学课件、参与讨论、参与测验和作业；系统自动汇总测验和考试分数，形成学生成绩等。 图1. 中国大学MOOC平台《大学计算机-计算思维导论》课程示意 为进行MOOC教学，笔者将课程内容精心划分为15讲，每讲大约120分钟。进而又将每讲内容划分为问题小节，每一个问题小节制作一个短视频大约10至15分钟；问题小节独立，问题小节之间关联，课程讲之间形成体系。为开展在线测试与在线讨论，还准备了充分的测试题(每讲约50道题)和讨论话题(每讲约4个)。具体内容请登陆中国大学MOOC平台《大学计算机-计算思维导论》课程中查阅。 首期课程开放了9讲共96段短视频，开放了9讲测试题进行测验，每讲开放了1个讨论话题，并组织了期末考试。课程主要学员是社会化学员和一些高校教师, 覆盖理工、医农、社科、人文等各学科学员等；课程有9000余人学习了本课程，约1500人参与考核，约300人拿到了课程结业证书。 首期课程受到了学员的普遍欢迎，学员们反馈“很有价值，我是数学专业的，…，感觉计算真的改变了世界，这门课立足点很高，看的更远。”“‘重思维’，轻‘知识’。喜欢此课程，个人认为这是一门人人都应该学的基础课，而不仅仅局限于计算机学科的学生”“觉得很有帮助，以前学习了相关学科，都不太了解各学科之间的关系，就应该先讲这门课”。更多的反馈请见中国大学MOOC平台上的本门课程。 2?面向在校大学生的MOOC+SPOCs课程实践 笔者及其教学团队于2014.09.10至2014.01.15在爱课程网-中国大学MOOC平台上开设了第2期MOOC课程《大学计算机-计算思维导论》。同时，联合13所大学基于此MOOC课程在中国大学MOOC平台首批开设了各学校专有的SPOC课程，即首次进行了所谓的大规模MOOC+SPOCs的教学实践活动。如下图2所示，SPOC课程将教学资源、作业/测试及讨论区等都分成了两个部分：MOOC共享区和SPOC专享区，并将二者有机的统一在一起提供给学生使用，各学校SPOC教师在后台维护专有SPOC的特色内容，而MOOC共享区的内容则共享同一门MOOC课程。 图2. 中国大学MOOC平台的SPOC课程操控示意 MOOC课程第2期开放了13讲共127段短视频，开放了13讲测试题，13讲教学课件(PPT)，13讲模拟练习题及习题解析每讲约50余题，13讲导学文档，每讲开放了4个讨论话题，并组织了期末考试。典型的SPOC课程，设置了一份“课程教学基本要求-学生须知”，内中规定了SPOC学生应该学习的内容以及成绩获取方式等，设置了一些私有讨论话题，如“线上线下相结合的教学/学习方式下，你希望老师课堂上怎么讲”“谈谈第一次听课的感受”等。复杂一些的SPOC课程，根据学生群的差异，在MOOC基础上重组教学内容，补充教学视频，设置特色化的测试与考核题、作业题，及不同的成绩获取政策等。 课程主要学员是哈尔滨工业大学(约3500余人)、南京航空航天大学(约2900余人)、西南科技大学(三个SPOC，人数分别为4505人，1211人，234人)、哈尔滨工业大学(威海)(约1700余人)在校学生以及其他9所学校的部分学生，包括合肥工业大学、哈尔滨工程大学、西北工业大学、东北林业大学、哈尔滨商业大学、齐齐哈尔大学、湖南师范大学、苏州科技学院、西南石油大学等。同期课程13所大学基于MOOC+SPOC课程形式，21000余人同步学习，140000余人次讨论互动。 哈尔滨工业大学张丽杰老师负责的SPOC课程学员评价：“网络授课可以说是伟大的突破，…，这样的教学丰富了同学们的视野，也使一些学有余力的同学能够进一步学习”“第一次知道原来计算机课不是单纯的学习电脑硬件软件的，而是重在计算思维的培养，这完全颠覆了我的认知…。”“觉得大学真的与中学区别很大，能学多少，学到什么都看个人的追求了。”“今天上了一节课，感觉灵魂得到了升华…，总之好兴奋啊！”。哈尔滨商业大学于凤老师负责的SPOC课程学员评价：“计算思维是一种想象力，可以帮助我在以后的职业设计中获得创意的灵感”。东北林业大学孙海龙老师负责的SPOC课程学员反馈：“…有收获，课堂上没跟上的内容，终于会了。”“有收获，…，让我想起了那一句名言：科学真是迷人。”“网上学习可以扩延我们的学习时间，在课堂外也可学习…”……更多内容见于平台上的课程中。 三、再认识MOOC+SPOCs MOOC的出现引起了人们关于大学教育教学改革的广泛讨论，笔者站在一个普通教师的角度，基于具体课程的MOOC+SPOCs实践，对MOOC+SPOCs有以下一些认识。 1?MOOC+SPOCs是一种实实在在的教学促进手段 MOOC+SPOCs是一种实实在在的教学促进手段，我们既不要夸大其作用，也不要贬低其影响。它只是利用了先进信息技术产生的MOOC平台来支持各学校教师的教学工作，如下图3所示。这种支持与促进体现在以下几个方面： 图3. MOOC平台对传统课堂教学的支持与促进 (1)MOOC+SPOCs是教学资源的聚集与利用平台。它可有效地聚集各种教学资源与教学成果，包括：(a)教学短视频；(b)课程导学文档；(c)教学课件(PPT)；(d)模拟练习题及其解答；(e)话题讨论；(f)题库与考核；(g)教材；(h)作业及其完成等等。同时通过它，这些聚集起的资源可以得到有效利用—被大量学生学习，可能数倍于传统课堂的学生数。 (2)MOOC+SPOCs是教师教学工作的支持平台。教学改革涉及多个方面，如个性化教学、研讨式教学、过程化与多样化考核等，其实施将会产生大量的工作量，平台可有效地实现数据的自动搜集、考核的自动评价、成绩的自动处理等，能有效支持教师的教学工作。 (3)教学过程数据的聚集与管理平台。现在通常强调教学过程管理，管理者通过获取教学过程数据来对教学进行评价和改进，很多学校是依托于人工报送数据、人工填写数据来完成，而借助于MOOC+SPOCs平台，使数据伴随着教学过程自动聚集，而不是由教师、相关人员手工填写，这也是有意义的。对这些数据的利用，不仅仅是教学管理者进行分析的重要依据，更是任课教师改进教学过程的重要依据。 2?MOOC+SPOCs: MOOC是开放共享手段，而SPOC是一种管理学生的手段 面向社会学员和在校学员的教学活动是有差异的：从开放性角度，前者强调公共、开放，后者则强调私有、仅面向课程班开放；从学习要求角度，前者是兴趣为主的学习，后者则是规定内容的学习；从学习的监督性角度，前者是自觉无监督的学习，后者则是半自觉有监督的学习；从学员层次角度，前者包含了各个层次、已毕业未毕业的，后者则基本处于同一层次；从教师责任角度，前者教师是无责任的，是否坚持学习取决于学生的意愿，后者则教师是有责任的，争取不让任何一个学员掉队是基本目标。 正是因为存在着教学活动的差异，所以可利用MOOC面向社会学员开放共享，而利用SPOC管理在校学生，了解每一个学生的学习状态、督促每个学生完成规定内容的学习等。 3?MOOC+SPOCs: MOOC是一种标杆，而SPOC是基于标杆的特色化手段 一门课程，面向不同基础不同层次的学生，其教学要求和教学方法是不一样的。比如对基础好的学生可能讲一遍即可，在同样学时内可讲授更多内容；而对基础较弱的学生可能要反复讲，在同样学时内必须压缩内容以提高学生的接受程度，而当学生理解程度提高时，又能有渠道继续接受更深入内容的学习。 正是因为这种共性和差异性的存在，需要MOOC与SPOC相结合。MOOC课程内容可建设为一个标杆，而SPOC可基于MOOC标杆建设各具特色的课程内容，可以高于或者低于MOOC标杆内容。所谓的“标杆”，是指一门课程应该讲授的完整的教学内容，不仅有深度要求而且有广度要求。所谓的“特色化”不仅体现在内容选择的差异化，还体现在同样教学内容的不同教学方法上：面向不同基础不同层次不同专业学生的差异化讲解等。 通过MOOC可保证教学水平，保证各学校在师资水平存在差异的情况下而使学生接受到高质量的课程，促进教育公平的实现，通过SPOC实现不同层次学生的差异化教学，特色化教学，充分调动教师和学生学习的积极性和主动性。 4?MOOC+SPOCs：网络课堂 vs. 线下课堂 与 是否翻转课堂 应该说MOOC+SPOCs为学生提供了第二课堂--网络课堂。这里第一课堂是指传统的线下课堂。在提MOOC+SPOCs时，很多人会强调“翻转课堂”--即将传统的课堂“讲授与学习”，课后“讨论与答疑”，翻转过来成为，课后借助于网络课堂“讲授与学习”而线下课堂“讨论与答疑”，提高学生的学习兴趣和学习效果。笔者认为课堂翻转是有条件的，(1)能够确认学生通过MOOC+SPOCs完成了规定内容的学习；(2)小班授课或小班研讨。 像大学计算机这样的仍旧实施大班授课的基础课，如何实施翻转课堂需要进一步探索。此外，当面对习惯于讨论和提问的基础较好的学生而言，翻转课堂应能取得较好的效果，而面对大部分基础较弱、又不太愿意提问的学生而言，翻转课堂可能会影响他们的学习兴趣。看看SPOC学员对线下课堂的建议和期望可知，学生们仍旧希望教师在课堂“讲思路、讲提纲—指导与引导；讲重点、讲难点—过程与模拟；少用术语多用示例—案例与术语；多提问多讨论---问答与互动”等等。 但不管翻转与否，面对网络课堂，线下课堂的教学模式是需要改变的。可以选择“课堂为主、网络为辅”“课堂为辅、网络为主”“线下线上互补”等几种教学模式。具体而言：(1)可将完整教学内容放置于网络课堂，学生可自主选择学习哪些内容，好学生可学得更多，弱学生可重复学习；而在线下课堂选择“少”而“精”的内容，详细讲授，尽量照顾大多数学生。(2)网络课堂更适宜于碎片化知识的学习，对思路性内容、难点性内容的讲解可能过于精简；则线下课堂应多注重思路性内容、难点性内容的讲解，通过互动交流，引导学生进行网络课堂更多知识的学习。(3)网络课堂更适宜于自我学习、不受时间空间限制的自由学习、非面对面的学习；而线下课堂则可通过小班研讨与交流、成果展示与点评，促进学生自主学习。目前基于MOOC+SPOCs的混合式教学模式已被认为是未来大学教学改革的方向。 5?MOOC+SPOCs：大规模在线讨论--第三课堂 如果说传统课堂为第一课堂，网络课堂为第二课堂，则大规模在线讨论可被认为是第三课堂，如何发挥第三课堂的力量，对于提升教学效果很重要。为什么这么说呢，这可以由MOOC+SPOCs面向在校生的教学实践来反映，如图4所示，在第二期教学实践中每讲设有4个讨论话题，平均每个话题的浏览与回复比率在20%~50%左右，同期课程140000余人次的讨论互动。通过“大规模在线讨论”的实践，我们发现，大规模在线讨论为每一个同学提供了参与表达的空间和手段，尤其是针对那些不愿发言的同学而言，这种非面对面地讨论，可以提高其参与度，同学普遍认为“参与讨论也是学习，参与能够带动兴趣，参与能促动思考/学习，参与能够改变观念，参与能够扩展视野”。很多同学通过浏览他人的回复内容，感觉到其学习的差距而抓紧时间学习，通过浏览他人的回复而发现老师没有讲授的内容而去学习，通过回复其他人的问题而提高了自身的理解程度；因此第三课堂很重要！ 四、怎样建设MOOC+SPOCs--思路与建议? 1?多学校联合建设MOOC共享与SPOC分享相结合的开放课程 通过两轮实践，笔者建议应该多学校联合建设MOOC共享与SPOC分享相结合的开放课程，如图5所示意。图5左侧顶部的完整课程由两个维度构成，水平维度为大家共同认可的完整课程内容及其内容划分，垂直维度为对同一课程内容，不同学校、不同类别师资建设的同类/不同类课程资源。这样可构成完整的教学资源库，可开放给所有教师与学生使用。通过MOOC，面向所有学生开放，共建共享；通过SPOC，面向各学校各个课程班共建分享。建设与开放的应是同一门课程，而不是多门课程。 图4. MOOC讨论题(部分)的浏览与回复数据示意 图5. 多学校联合建设MOOC与SPOC相结合的开放课程示意 2?建设适应不同类别不同层次学习者需求的课程 笔者建议在同一门课程中，建设适应不同类别不同层次学习者需求的课程，使MOOC做到“普及兼高层次”。普及是让所有学习者都能听懂看懂，都能有所收获，而高层次是指不能降低课程水平，体现了课程的广度与深度。学生可在同一门课程中进行学习，根据其兴趣和学习过程，自主的、动态的选择初级、中级或高级班结业。换句话说，不是学习前选择课程的层次，而是学习结业前选择课程的层次。初级、中级、高级班均覆盖完整的课程内容类别，但所学习的视频在深度上可能不同，所进行的考核是不同的。 3?建设既追求多校共同性，又保留有各学校各教师特色的SPOC课程 笔者建议基于同一门MOOC课程，建设既追求多校共同性，又保留有各学校各教师特色的SPOC课程，此所谓“共同但有特色”。各校学生按教学班选择课程进行学习；不同教学班由不同教师负责，教师可自我再造进行教学内容组织，亦可由教学示范班复制教学内容组织方案形成，可自我决定教学班是否面向本校或他校开放观摩。学生仅能进入其所选择的教学班进行学习，而不能进入其他教学班进行学习，但可同时学习MOOC优质资源课程。如图6示意，真正做到“以学生为中心的教与学”。 图6. MOOC+SPOCs实现“以学生为中心的教与学” 4?建设在校学习与网络学习同步讨论与学习的课程 笔者建议基于同一门MOOC课程，建设在校学习与网络学习同步讨论与学习的课程，形成“校内校外同步学习与大讨论”的学习环境。校外学生学习开放的MOOC课程；校内学生既可进入各校SPOC课程学习，又可学习开放的MOOC课程；校内/校外学生共同参与讨论和回答问题，多学校教师共同回答所有学生的提问(包含网络学生和不同学校学生的提问)；校外学生需完成开放的网络练习题测验，以获得成绩；校内学生需完成SPOC规定的练习题测验(意味着并不一定要完成所有的开放的网络测验)，以获得线上成绩；校内学生需完成各学校各课程班规定的线下考试，以获得线下成绩。 5?建设面向大规模在线学生考核的母题库和衍生题库，促进考核方式的变化 笔者建议基于同一门MOOC课程，建设面向大规模在线学生考核的母题库和衍生题库，促进考核方式的变化，实现“分级题库与个性化测试”。所谓的母题是指学生应该掌握的可测试学习内容的基本题目，而衍生题则是指可由母题经简单处理演变出的n多个练习题，与母题可能具有相同的题干但参数不同、结果不同，选项不同。母题库可开放给学生复习和练习，而衍生题库则用作测验和考试。母题和衍生题考的是相同的知识内容，如果确实会答母题，则衍生题都会答。衍生题和母题只是方法相同，但内容上有差异。 五、总结 大学计算机课程教学改革的根本是教学内容的改革与提升，一门课程真正为社会各界所认可所需要的是内容，需要的是系统化的自成体系的内容。在有了良好教学内容的前提下，教学方法教学手段也是很重要的，MOOC+SPOCs可以有效地聚集课程教学资源，真正围绕“课程”进行建设；MOOC+SPOCs既可以扩大共识，又可以保留特色，实现线上线下、在校生非在校生、同校不同校的共同学习；MOOC+SPOCs既为愿意学习的同学提供了更为丰富的内容，又为自身水平偏弱的同学提供了多次重复学习的机会。 有了MOOC+SPOCs，并不意味着教师的作用降低，相反教师的作用可能更为重要，如图6示意，如何面对面地引导和指导学生学习？如何通过翻转课堂实现研讨式、点评式等教与学，拓展学生主动学习的积极性等都需要教师来完成。 让我们统一认识、统一目标，共同行动起来、积极改变，基于共建共享、共建分享的先进的MOOC+SPOCs手段，实现大学计算机课程教学内容的提升，教学质量的提升。 |
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