张勤 柴汇 王焱
[摘 要] 在当前教育信息化发展的大背景下，微课、翻转课堂和SPOC等新型的教学模式深受高等教育界的广泛关注。通过检索2009-2017年间中国知网（CNKI）学术文献总库中关于上述三个关键词的研究文献，针对这些新型教学模式的特点与内在联系进行分析，并以工程教育专业认证为导向指引，阐述微机原理及应用课程教学模式的改革思路，基于微课学习实现主动启发式课堂的翻转，提高教学效率和学生的综合素质，为促进工程教育专业认证的实施奠定基础。
[关键词] 专业认证；微课；翻转课堂；SPOC
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2018） 03-0099-03
2015年，李克强总理在政府工作报告中首次提出“互联网+”的行动计划，随后国务院进一步出台了《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》[1]，在这样的教育信息化大背景下，微课、翻转课堂和SPOC等新型的教学模式为传统的课堂教学方式注入了新鲜的活力，目前有大量教研人员在尝试将课内与课外、线上与线下相结合的混合式教学模式，通过微课或SPOC学习实现课堂的翻转，从而提高学生在课前预习和课后复习消化知识方面的效率。
在世界各国积极推广专业认证制度的大趋势下，我国的高等教育界和工程界于2006年对工程教育专业认证制度达成广泛共识，并于2013年加入《华盛顿协议》[2]。当前全国大量工科院校都在积极推进工程教育专业认证的工作，我们发现微课、翻转课堂、SPOC与专业认证的核心理念都是“以学生为中心”，借助这些新教学模式和现代的网络交流工具，不仅有利于开拓学生的学习空间，还能够建立起科学、合理的课程考核评估机制。这将对于工程教育专业认证中特别强调培养的学生的12个能力（包括工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习）起到重要的促进作用。
微机原理及应用是一门面向自动化类和电气信息类学生的专业基础课，是把编程技术应用于实践的重要载体之一，是一门实践性非常强的计算机应用课程，具有重要的理论意义和实践价值。结合新型的教学模式对该课程进行改革，更新培养理念，丰富教学手段，以教学效率和学生综合素质能力的全面提升为目标，将为工程教育专业认证的实施奠定基础。
本文借助中国知网（CNKI）学术文献总库，针对微课、翻转课堂和SPOC为主题的论文进行检索与分析，以总结国内在该领域研究的特点与发展趋势。针对当前工程教育专业认证的要求，以微机原理及应用课程为例，积极研究基于微课或SPOC的教学模式新思路，结合启发式的翻转课堂方法，形成以学生为主体、基于自主学习理念的创新能力培养模式。
一 研究现状
依据布拉德福的文献离散规律，大部分关键文献通常集中在少数的核心期刊中[3]。因此，为了客观地反映各教学方法的研究动态，本文以CNKI中文数据库中选择核心期刊和CSSCI刊源论文作为数据来源，检索时间截止到2017年7月。
（一）微课
微课，又名微课程，是以简短的教学视频和辅助教学资源为主要载体，针对某一知识点或教学环节而开展的教学活动。其形式是自主学习，需经过老师精心的信息化教学设计，并充分体现以学生为本的教学思想。
截止2017年7月，在CNKI数据库中以“微课”为关键词共检索到517篇文献，按照年份统计其数量变化趋势如图1所示。
可以看出，2011～2013年间国内只有少量学者关注这一新兴的教学模式，相较于“慕课”的研究起步稍晚。从2014年开始，论文的发表数明显增加，2015～2016年间学者们对微课研究的关注度达到顶峰。
（二）翻转课堂
翻转课堂自2012年引入国内后，一两年内便迅速成为研究热点。它将慕课的网络便利性与传统课堂师生互动的双重优势融合起来，学生课下预先学习课程视频，再带着疑问在课堂上与老师进行面对面交流，将课堂由教师主讲的一言堂变成师生互动、师生交流、信息相互交换、观点相互讨论，最终达到知识有效接受的教与学课堂。这种课堂还包括知识点的应用、答疑解惑等，从而实现传统课堂的“翻转”，充分提高學生的学习主动性和目标性，同时也提高学生积极思维和质疑能力，更加有效地增强教师、学生间教与学的相互配合。
截止2017年7月，在CNKI数据库中以“翻转课堂”为关键词共检索到1084篇文献，按照年份统计其数量变化趋势如图2所示。可以看出，这一教学模式的引入更晚一些，但从2012年起快速引起国内学者们的关注。从2015年开始，论文的发表数明显增加，2015～2016年间学者们对翻转课堂研究的关注度达到顶峰，2017年的论文数有所下降。
（三）SPOC
SPOC是英文Small Private online Course的缩写，又称“私播课”，即“小规模限制性在线课程”。它是针对慕课的不足而提出的在线学习新形式，因其鲜明的区域性、弹性化和多元化授课的特色，SPOC平台被称为“下一代的教科书”[4]。SPOC最早由加州大学伯克分校的阿曼德·福克斯教授提出并使用。其中，Small和Private是相对于MOOC中的massive和open而言。SPOC通常只允许本校的学生参与，采用的是在线学习与线下课堂学习相结合的混合教学模式，在大学校园的课堂上利用MOOC的学习资源来实施翻转课堂教学。
截止2017年7月，在CNKI数据库中以“SPOC”“私播课”为关键词共检索到127篇文献，按照年份统计其数量变化趋势如图3所示。可以看出，这一教学模式出现的最晚，从2014年开始出现，而且大部分文章均与慕课概念密切相关，论文的发表数呈逐年递增的趋势。
二 新型教学模式间的内在联系
通过大量相关论文的检索发现，上述三个概念中，“翻转课堂”的关注度相对较高，“微课”次之，而SPOC由于出现最晚故关注度较低。追溯其源头发现，这三种教学模式均属于慕课的具体应用模式，都是针对慕课教学推广过程中暴露出的不足而做出的改进与完善。
微课是针对单个知识点或教学环节而开展的教学活动，时长一般不超过10分钟，因此下载方便，可以为慕课和翻转课堂提供丰富的教学资源。
翻转课堂颠覆了传统的课堂教学理念，将教学过程调整为先学后教，使得学习的主动权回到学生手中，教师则起到辅助和引导的作用。随着互联网技术的迅速发展，智能手机的应用日益普遍，使得学习不再受时间和地点的限制，因此这种在线的学习方式将成为流行趋势。“翻转课堂”具有以下几个明显特征[5]：教学辅助视频短小精炼；视频内含信息明确清晰；重新构建学习过程：课前进行信息传递，课内完成吸收内化；复习检查便捷。
相比之下，SPOC概念是最晚出现的，它是一种针对慕课的不足之处而提出的精细化教学模式，以满足学生的个性化需求，有针对性地对学生进行教学和管理。由于慕课对于学生的先修条件和人员规模不加约束，导致在课程学习中学生的基础参差不齐。完全在线的自主学习方式对学生本身的自律性要求很高，最终导致完课率很低，而SPOC对知识基础、学员规模和教师的监督和指导均给出了明确的限制。虽然慕课和SPOC在学习资源、技术平台和课程架构方面差异不大，但在具体的教学管理、运行和设计方面存在较大不同[6]。
对比上述三种慕课的应用模式可以发现，三者各有特色与侧重点，微课重在精致简捷，翻转课堂倡导以学生为主导，而SPOC强调因材施教，它们都是信息、网络技术与传统课堂教学相结合的产物，彼此之间既有共通之处，也有各自的特点，但并未包涵慕课的全部应用模式，值得我们进一步研究与创新。
三 面向专业认证的新型教学模式改革
工程教育专业认证是针对工程技术领域相关专业的高等教育机构实施的专门性认证，旨在为工程技术人员参与从业提供预备的教育质量保证。《工程教育专业认证标准》对于毕业生的12种能力给出了明确要求，需建立教学过程质量的全面监控与毕业生的跟踪反馈与评价机制。
专业认证的核心理念包括：以学生为中心的教育理念、以成果为导向的教育取向和持续改进的质量文化。首先，“以学生为中心”明确指出：教育目标应围绕对学生的培养，教学设计应针对学生能力的培养，老师与各类教育资源应满足学生学习效果的达成，评价的关键是对学习效果的评价，而不再像以往教师主导授课、学生只要突击应付通过期末考试就算合格，使得浮在空中的教育真正落到实处；其次，“以成果为导向”的教育取向则全面阐述了学校定位、培养目标、毕业要求、课程体系、教学活动、师资及教学资源之间的关系，形成由上向下设计和由下向上支撑的过程；最后，持续改进的质量文化要求建立关于培养目标、毕业要求和教学环节的常态化评价机制，并对其不断改进，持续改进的效果则最终通过学生的表现来体现。
微机原理与应用作为一门连接计算机理论和具体工程实践的专业基础课，是开展混合式教学改革以满足“专业认证”需求的理想切入点。该课程主要以Intel 8086 CPU为主线，讲授微型计算机的基本组成、工作原理、汇编语言和接口技术等内容。现有的传统教学模式主要存在以下问题：课程内容涉及面广且知识点多，学生普遍反映较难学习；实践学时较少，难以锻炼学生的实际编程与调试能力；考核方法不合理，影响学生学习兴趣，大多数学生很难将所学内容与后续课程和专业研究衔接起来。因此，本文以工程教育专业认证为指引，对该课程进行教学模式改革，围绕学生发现与解决工程问题能力的培养，从教学目标、教学流程和评价方式三个方面来阐述教学改革的新思路。
（一）教学目标
依据工程教育专业认证的标准，应针对不同的教学对象和相应的培养方案，设定适于不同专业的教学目标。目前本课程主要面向自动化与电气工程学院和机械工程学院的三个不同专业开设，学生的基础知识结构、思维方式和发展方向存在明显差异，必须首先制定出分层式的教学目标，主要包括：课程总体目标、教学单元目标和学生分组目标，并授以不同的教学内容，真正做到因材施教。
（二）具体教学流程
针对微机原理课程的教學目标，开展基于微课的翻转课堂教学探索，具体分为教学资源开发、在线预习、课堂内化和课后复习总结四大环节。
1 微课教学资源开发
教师在课前利用一些草根式的微课技术快速制作微视频，将每两个课时内容拆分出至多4个关键知识点，每段微视频的时长控制在10分钟以内，并配合相应的动画实例或练习题。再放到平台上供学生使用，并及时查看学生的反馈意见，针对不足之处尽快修正，来确保微课资源的质量。
2 课前在线预习
每次课前要求学生提前对先修知识点进行在线微课学习，并结合自身的理解完成习题测试。之后学生对自己预习学到的知识和存在问题进行总结，通过课程平台反馈给老师。老师结合以往的授课经验对问题进行拓展并确定下来，进而学生针对上述问题进行思考。由于学生的知识基础和个性习惯不尽相同，为了实现优势互补，将学生划分为多个小组，每组6人，并设定组长来负责整个学习过程。各小组成员针对问题进行讨论和整理，为后续的翻转课堂做好准备。
3 基于主动启发式的翻转课堂
每次课上挑选部分小组代表上台进行汇报讲解，将自己课前学习的成果与大家分享，结束后由剩余的小组代表就不解之处主动提出疑问。在该过程中，老师需要宏观掌控提问的方向和难度，并选择合适的时机对重难点问题进行启发式的拓展讲解。最后，由老师对本次课进行系统梳理，并讲解预习时留的练习题，让学生达到对关键知识点的消化吸收。
为了鼓励学生学习的积极性，老师还会对授课过程进行备案，实时给予学生合理的奖和罚，来逐步提高学生的自信心、荣誉感和集体感。
4 课后复习总结
课后老师需结合课上交流学习的结果对之前的微课资源进行修正和完善，针对学生掌握不准确的难点和重点再增加相应的课后练习，来达到巩固知识点的目的。
同课程组的老师需定期召开研讨总结会，就各自教学班在授课过程中获得的良好成果与经验进行分享，并就存在的不足之处找到改进方法，不断完善后期的教学过程。
（三）教学评价方法
在工程教育专业认证的标准下，以成果为导向的教育理念强调学生的学业进步和个人成就，因此，以往单一的评价方式已不再适用，取而代之的是多元化的评价方式。一方面，改变以往只对学生进行打分的形式，形成教师评价、学生间相互评价和学生自我评价的开放模式，使得师生间、学习者之间建立起良性的反馈与互助机制；另一方面，最终的考试成绩不再是一张试卷定结果，而是把平时的课程练习、课上汇报与问答、上机实验和期末考试结合起来，降低期末考试在总成绩中所占的比例，重视学生在其它三个环节的表现。微机原理及应用这门课共有64学时，其中实验只有10学时，明显不足以锻炼学生的实际编程与调试能力，导致学生只会死板地背记一些程序段，不具备处理实际问题的能力。因此，我们针对本课程12章的内容重新设置实验题目，将实验学时提高到18个，并在最终的实验考核单元从实际工程角度出发拟定一批考试题，要求学生在规定时间内现场编写并调试程序，老师通过随机提问和测试代码来了解学生对知识点的实际掌握程度。
总之，目前工程教育专业认证标准对我国高等学校的工科专业教育质量提出了新要求，针对传统大学课堂教学方式无法满足新型人才培养需求的情况，以自动化学院的微机原理及应用课程作为试点开展教学模式改革，基于微课学习来实现主动启发式课堂的翻转，并在教學评价中引入多元化的评价机制，提高教学效率和学生的综合素质，充分体现以成果为导向的核心理念，为促进工程教育专业认证的实施奠定基础。
参考文献
[1]中华人民共和国国务院.关于积极推进“互联网+”行动的指导意见[EB/OL]. http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-07/ 04/content_10002.htm.
[2]张民选. 关于高等教育认证机制的研究[J]. 教育研究， 2005（2）.
[3]Bradford S C. documentation[M]. London： Crosby Lockwood， 1948.
[4]https：//en.wikipedia.org/wiki/Small_private_online_course.
[5]何克抗.从“翻转课堂”的本质看“翻转课堂”在我国未来的发展[J]. 电化教育研究， 2014（7）.
[6]Fox，A.From MOOCs to SPOCs [EB/OL]. [2016-06-06].http：//cacm.acm.org/magazines/2013/12/169931-from-moocs-to-spocs/fulltext.