工程化SPOC的构建及教学效果分析

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摘要河西学院“工程化学”教师组建设了面向河西学院土木工程专业，1.5学分的“工程化学”SPOC(小规模限制性在线课程)，录制了44个视频知识点，讲解了物质的化学组成与聚集状态、化学反应与能源、水溶液中的化学、非化工类生产中的化学知识，设置了11次作业强化学生学习效果。该课程通过超星学习通平台上线并完成了教学任务。通过3个专业班级的教学实践，发现线上视频学习、课后作业、线上教师答疑相结合的教学模式，不仅发挥了学生为主体的学习作用，还实现了良好的教学效果。

关键词工程化学在线课程线上线下

近年来，各个高校在课程教学模式上正面临着数字化、网络化的变革，对高校教师利用信息技术创新教学方式、方法，依托在线教学平台实现互动教学培养学生自主学习能力提出了新的挑战[1]。小规模限制性在线课程SPOC(SmallPrivateOnlineCourse，SPOC)的出现，因其有利于教师高效管理和个性化教学的特点，受到了很多教师的欢迎。工程化学是一门涵盖无机化学、有机化学、分析化学和物理化学等多门化学的课程，在高校教学中面临着教学内容多、教学学时少等问题[2]。所以通过工程化学SPOC的建设实现线上、线下混合式教学培养学生自主学习能力成为了工程化学从教人员近几年来教学探索的重点方向。南京农业大学的姚雪霞等是较早在工程化学教学方面探索SPOC教学模式的团队，他们在工程化学SPOC的开发与应用探索中提出了很多值得借鉴的经验[3]。河西学院作为甘肃省张掖市的一所本科院校，近3年来正在积极地推进数字化教学改革，号召广大教师利用多种线上教学手段指导学生进行自主学习提升学生学习能力[4-5]。尤其2020年受新冠疫情影响，教育部对全国的学校提出了“停课不停教，停课不停学”的倡议[6]，全校教师纷纷利用中国大学慕课、超星学习通、学堂在线、雨课堂、钉钉直播等开展了多样的线上教学模式。因此，我们“工程化学”教师组针对河西学院相关专业学生的化学知识基础特点，合理设计并开启了该课程SPOC教学模式。

1“工程化学”SPOC建设背景

“工程化学”是河西学院土木工程学院开设的

学科基础课，由化学化工学院承担教学任务。该课程以化学的观点来理解土木工程原材料、钢筋混凝土中的化学问题。通过化学基本知识的学习使学生在遇到有关化学问题时有较好的理解能力，并达到简单问题自己解决、复杂问题知道找谁解决的能力。因为本课程SPOC建设和推广使用正赶上新冠疫情，学生没有返校，所以对完全线上教学的顺利开展也具有一定的挑战。首先，各个课程平台、线上教学应用的网络压力很大，经常出现网络中断、卡顿等现象;其次，学生分布在全国各地，每个学生的网络条件差异较大，在同一时段要求所有学生都能全部上线进行课程学习也不现实;再次，疫情期间高校所有课程几乎都是在线方式，学生网课任务繁重，如何有效保持学生对课程的持久关注和兴趣也是问题;最后，由于完全的线上教学使教师与学生在空间上形成分离，学生的学习情况不容易实现有效监督，学习质量的保障也是挑战[7]。

因此，“工程化学”教师组提出了“SPOC+线上作业+钉钉群答疑”的线上教学模式。将课程章节内容以知识点形式录制成微视频，投放在超星学习通平台上;定期发布学习任务，让学生选择合适的时间和在顺畅的网络条件下完成学习任务。这既解决了可能遇到的网络卡顿问题，又能满足不同条件的学生都能完成在线学习的任务。简化了线上考核方式，只设置线上作业，既减少了疫情期间学生大量线上考核的负担，又能通过作业情况反馈学习效果。开通钉钉答疑群，让学生在线上学习的同时就疑难问题与授课教师进行互动答疑，为学生提供及时的学习指导。待学生返校学习后，设置面对面答疑指导环节，进一步强化学生学习效果，保障学习质量。

2“工程化学”SPOC的设计和制作

河西学院“工程化学”教师组以化学工业出版社出版的《工程化学》(第2版)为主要参考教材[8]，设计了开课1学期、1.5学分、24学时的非化工类专业(土木工程、道路桥梁与渡河工程专业)的“工程化学”SPOC。在教学大纲的指导下，将课程内容(绪论、物质的化学组成与聚集状态、化学反应与能源、水溶液中的化学、非化工类生产中的化学知识)分为6个章节44个平均时长约20min的微视频知识点，详细划分情况如表1所示。每个微视频知识点都不是简单的照本宣科，而是由授课教师根据不同章节的内容特点，分别设计了白板板书或PPT课件进行由浅入深的背景介绍、内容讲解及知识点小结。“工程化学”SPOC教学视频已全部录制完成，并通过河西学院网络教学平台投放在超星学习通平台对开课班级开放使用。

3“工程化学”SPOC教学实践

在录制好视频知识点的基础上，课程于开学日期(2020年3月2日)正式在超星学习通平台上线，面向土木工程专业191班、192班，道路桥梁与渡河工程专业191班3个班级的学生开放。该课程采用单周2课时、双周4课时的方式，从3月2日至4月27日8周的教学周期内完成教学内容。这门课程线上教学的运行分为“工程化学”SPOC线上自主学习，作业布置、提交，作业批改，钉钉群答疑4个环节，线上教学流程如图1所示。

线上学习环节中，授课教师在每个教学周开始前将对应章节的视频知识点开放，通知学生完成在线视频的学习任务。大部分学生按要求在课堂时间登陆超星学习通平台，通过手机或电脑终端观看视频知识点进行自主学习，少部分学生因网络等原因可在规定的教学周内自行安排线上学习时间。授课教师在课堂教学时间保持钉钉在线，随时就学生反馈的疑问进行线上答疑;另外，教师通过学习平台监督学习进度，督促没有完成视频学习任务的学生及时完成。为了提高学习的有效性，设置了视频完成的成绩比例，要求视频观看学习成绩占线上学习总成绩的60%。与此同时，授课教师通过学习平台发布线上作业，要求学生在规定的时间内完成作业，以此来强化和检验学生观看视频的学习效果。线下环节主要以学生完成作业为主。单纯地观看视频学生只是完成了被动接受知识的任务，而课堂授课环节的缺失无法让学生直接参与到教学过程中。因此，为了发挥学生的主体学习作用，针对每次线上的学习内容在学习平台上设置了难度适中的作业。作业发布后，学生可以在线下完成，做作业过程中如果遇到知识点理解不透彻还可以随时回看课程视频。在规定时间内，学生将完成的作业(主观题、计算题)拍照上传至学习平台，授课教师在后台完成作业的批阅并给出作业成绩。通过作业的批阅，授课教师可以发现学生学习中暴露出的共性问题，以便统一进行作业答疑。

利用钉钉群作为作业答疑和线上学习指导的主要手段。利用钉钉群的即时聊天功能，学生进行线上自主学习过程中的任何疑问可以随时以文字、语音、截图等形式发送给授课教师，与授课教师实现一对一的线上学习交流，这不仅增加了师生间的互动，也一定程度地提高了学习效果。

在返校开课前，学生的线上课程数目较多。因此，力求简化“工程化学”在线课程的考核形式，

以视频学习+作业作为平时成绩(线上学习成绩)，其中视频学习占平时成绩的60%，作业占平时成绩的40%，平时成绩占课程综合成绩的40%。通过这样的成绩比例设置既保证了对学生线上学习的督促作用，又减轻了学生的任务负担。开学返校后，进行线下期末闭卷考试(满分为100分)来检验学生的实际学习效果，期末考试成绩占综合成绩的60%。通过线上学习成绩与线下期末考试成绩的加和构成“工程化学”课程的综合成绩。

4“工程化学”SPOC的教学效果

本课程线上教学从2020年3月2日开始至4月27日结束，下面对教学效果进行分析和总结。

4.1视频知识点学习完成率

图2为道路桥梁与渡河工程(道桥)191、土木工程(土木)191、土木工程(土木)192等3个教学班在超星学习通平台进行“工程化学”视频章节学习的完成率统计结果。从统计结果中可以看出，道桥191班的视频学习完成率为88%，土木191班的视频完成率为96%，土木192班视频完成率达到99%。视频完成率分析结果表明学生对“工程化学”SPOC保持了良好的学习热情，坚持完成了绝大多数的视频知识点的学习，较好地完成了线上学习任务。

4.2作业完成效果

为了防止有学生刷视频进行虚假学习的现象，根据每次学习的知识点，给学生布置了对应的作业来促进视频的学习和强化知识点的理解，如果不认真进行视频学习，那么作业将很难准确完成。在8周的教学周期内，总共布置了11次作业。表2分别给出了3个教学班的作业平均完成率和作业平均分的统计结果。这个统计结果说明，大多数学生对待线上作业的态度十分严谨，虽然缺少教师直接的监督，但是学生能够按时并认真完成布置的作业。通过作业，学生不仅能够掌握各个章节的重要知识点，同时也提升了分析问题、自主学习的能力。

4.3钉钉线上答疑情况

与传统课堂教学不同，线上教学的即时教学效果教师很难从学生的表现获得，而互动的及时化、有效性是保证学生具有良好学习体验感的前提，是线上教学成功的保证[9]。因此，在视频课程基础上，授课教师设置了班级钉钉群，每一个学生都可以通过班级群给教师发送关于课程学习的疑问。通过钉钉答疑的方式，实现了简洁、高效的交互方式，及时就学生的疑问进行反馈。学生虽不能与教师面对面交流，但是可以让学生感受到教师对其学习状态的关注，这样也能进一步激发学生的学习热情。另外，通过钉钉答疑，有些学生还发现了授课教师在视频课程中的一些笔误和公式的书写错误，并及时反馈给授课教师。教师核对后，对指出授课教师错误的学生进了鼓励和表扬，这不但没有降低教师在学生中的威信，反而拉近了与学生的距离，为进一步完善课程营造了良好的教学氛围。

4.4学生对课程的评价及学习成绩

经过8周的“工程化学”SPOC完全线上教学，3个教学班完成了本学期的学习任务，线上学习成绩(视频成绩+作业成绩)如图3(a—c)所示。从统计结果来看绝大多数学生都取得了80分以上的成绩，只有极少数学生没有达到及格要求。经教师询问发现没有达到60分以上的学生多数是因为网络、硬件等条件的限制没有在规定时间内及时完成学习任务或提交作业而导致的。针对这部分学生，教师组计划待开学返校后有针对性地对这部分学生进行线下知识点串讲并督促他们达到学习目标。

本课程在8个教学周内的打开次数为123424次，学生对课程的评价较高，普遍认为该课程“知识点明确、内容充实、重点突出、答疑细致、教师负责”。这个结果远超过教师组的预期，因为在线上课程准备时间并不完全充分的情况下，视频课程录制相对较为粗糙，没有进行画面的优化、处理等。但是实际的教学效果表明，课程还是受到了绝大多数学生的欢迎，认为其中主要的原因是学生感受到了教师的负责态度。因为学生看到了授课教师为每一节课认真录制了知识点，而不是直接照搬现成的线上资源，这不仅让学生感受到了教师的真诚，也让学生有一种亲身参与的感受。

开学返校后，进行了线下的期末闭卷考试，以此检验学生的实际学习效果。图4(a)给出的是3个教学班期末考试的成绩统计结果。总体上，3个班级的期末考试及格率都达到了80%以上，其中良好和及格的学生比例占学生总数的大多数，反映出大部分学生比较好地掌握了知识内容。期末考试中不及格的学生总数为16人，占学生总人数(125人)比例为12.8%。经过授课教师了解，这部分学生考试成绩低的主要原因在于化学基础较差、对化学热情不高以及对期末复习不够重视。这也从侧面表明我们教师还需进一步发挥学业引导和督促作用，保障每个学生切实掌握所学知识。结合线上学习成绩(40%)和期末考试成绩(60%)，图4(b)给出了3个教学班“工程化学”SPOC的综合成绩统计情况。结果显示道桥191班、土木192班综合成绩及格率都达到了100%，只有土木191班有1名学生综合成绩处于及格线以下。分析这名学生不及格的原因在于线上学习中该学生是以投机地方式刷课程视频而没有真正地去学习知识点而导致各章节知识掌握程度较差，进而致使期末考试成绩很低。显然，线上学习能否自主认真完成直接对期末成绩和综合成绩有重要影响。经过一个学期的运行，“工程化学”SPOC整体教学效果良好，为后续进一步完善该课程教学环节，推广使用并建立翻转课堂教学模式，提升教学质量提供了宝贵经验。

5结语

河西学院工程化学教师组根据我校特点建设了“工程化学”SPOC并进行了教学实践。在新冠疫情期间，采用完全线上教学的方式、合理设计教学环节，以学生自主学习为主、教师线上指导为辅，不仅按时完成了“停课不停教，停课不停学”的任务，还保障了良好的教学效果。这场疫情不仅改变了人们的生活态度，也改变了高校的教学形式，考验了教师对现代教育技术与网络教学技能的应用能力。在本次疫情的冲击下，线上教学模式的重要作用在未来的教育发展中也会越发凸显。

参考文献

[1]廖梦垠.教育教学论坛，2020(25)：309-310

[2]姚雪霞，吴威，蒋菠，等.高校实验室工作研究，2018(3)：4-6

[3]姚雪霞，吴威，刘玉涛，等.教育现代化，2019，6(88)：204-207

[4]马骁飞，马亚鲁，田昀，等.大学化学，2020，35(5)：29-32

[5]赵柱.中国大学教学，2018(2)：18-20

[6]教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线组织与管理工作的指导意见[EB/OL].(2020-02-04).[2020-05-03].