SPOC教学模式结合VR技术在教学中的应用有效性分析

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　　[摘           要]  通过分析德阳交院计算机与网络基础课程的“硬件系统知识模块”教学中存在的不足，结合SPOC教学模式和VR技术的特点，调整教学设计和安排，在应用于教学过程后，通过有效性比较分析，反映了良好的实施效果。
　　[关    键   词]  硬件系统知识模块;SPOC教学模式;虚拟现实VR技术;教学有效性
　　[中图分类号]  G712                    [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2019）34-0098-02
　　 计算机硬件系统知识模块是计算机与网络基础里的重要知识模块，学生得以学习计算机硬件结构功能，掌握基本的动手技能。传统的此模块课程教学，一方面理论教学在多媒体教室，学生对计算机实物关联性不够，另一方面在组装实训的课程上，对理论的理解不能充分融会贯通。因此，学生的理论结合实践学习成效不甚理想。笔者在教学实践中应用SPOC教学模式结合虚拟现实VR技术，以期提高计算机硬件系统知识模块的群体学习效率，提高教学质量，全面提升学习效果。
　　 一、计算机硬件系统知识模块传统教学中暴露的不足
　　 计算机与网络基础是德阳城市轨道交通职业学院大一年级学生必修的一门公共课程，硬件系统知识模块中重要的内容。在以往的教学中，理论学习安排在多媒体教室，以课堂讲授和多媒体学习为主要的教学手段，学习和理解硬件系统理论知识，理论课结束后，在计算机组装实训室安排动手实训，学生以真实的计算机设备作为实训操作对象，锻炼动手操作能力的同时，掌握计算机组装和维护能力。在理论教学中，由于脱离实物，即使辅以图片和视频，涉及工作原理、技术指标和性能方面的知识，学生理解仍然比较抽象，在计算机组装实训中，由于个人电脑多次拆装后故障类型多、零部件损坏率较高，有限的实训经费很难满足频繁的电脑维修和零部件更换，由于计算机不能达到正常运行的状态，学生只能进行单一的拆装操作，不能正常开展故障分析以及相应的原理理解，这样，在课时安排范围内很难把实训设备和理论知识迅速地对应起来，教学目标就难以达成。
　　 二、SPOC教学模式和VR技术介绍
　　 （一）SPOC教学模式
　　 SPOC是小规模专用在线课程的简称，是小而精的MOOC模式[1]。SPOC是以翻转课堂的形式开展教学，其教学流程可简单描述为：首先，教师根据教学目标选择教学视频，让学生于课前自主观看，完成预习作业，实现知识的传递;然后，教师通过分析学生预习作业测评情况，更改教学设计，通过课堂答疑讲解、师生互动、小组讨论、测试与评价等形式，使学生进一步理解所学知识，实现知识的内化;最后，通过具体的实例或者小项目开发，使学生消化所学知识，进而得到巩固提升，实现知识的应用[2]。SPOC教学模式是MOOC和实体课堂相结合的产物，充分共享MOOC丰富的教学资源，同时，摒弃了MOOC的大规模属性，重视因材施教，根据教学条件、学生情况等对教学目标设置不同的层次，从而提高教学目标的完成率[3]。
　　 （二）VR技术基本概念及主要特征
　　 VR技术综合利用信息技术模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间[4]。
　　 使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中的体验。在实训教学中应用VR技术还具有经济性、操作安全性高、提高学习兴趣等优势[5]。
　　 三、教学设计
　　 分析传统的授课方式，其弊端有：（1）不能针对学生的基础能力差异和个性特点，采取不同强度和知识点强化的教学。（2）理论和实践教学在时空上脱节，学生不能充分有效地融合抽象思维和形象思维进行学习，导致学习效果不好。（3）学习重复度低，不利于对理论知识的巩固和掌握，也不能很好地训练实训操作的熟练技能。针对这些问题，结合SPOC教学模式和VR技术的应用，在“硬件系统知识模块”教学环节中改进教学设计。
　　 （一）优化教学环境安排
　　 原来“硬件系统知识模块”安排为多媒体教室6课时、计算机组装实训室3课时，优化设计为机房7课时，计算机组装实训室2课时。在机房的教学覆盖了多媒体教室的内容，减少教师课堂讲授的比重，大量增加SPOC教学和VR练习;在计算机组装实训室仍然安排为实物设备操作的实训，教学目标调整为实物设备的了解，重点是培养学生的动手能力，而结合SPOC教学模式和VR技术的应用，集中在机房教学。
　　 （二）课堂分组安排
　　 学生分组安排，集中学习和讨论。教师讲解与演示，重点是提纲挈领，带动学生進入具体的知识点，学生按照教师的节奏学习知识点详细内容，过程中穿插VR练习。过程中，学生同组可以相互讨论，有经验基础的学生会先实现学习目标，带动基础弱的学生，在讨论和参与感的乐趣中分别学习和巩固知识、理解原理，普遍都有学习成就感，从而达到教学目的。
　　 （三）应用SPOC教学模式
　　 课程教学应用SPOC教学模式，有效解决知识基础和学习能力的个性化差异学习问题。教师通过网络平台课前发布学习资源，包括视频、动画、微课等，一方面学生利用课余时间选择性学习，弥补课堂上关注力的不足，另一方面在课上，教师会安排设问方式，留给学生学习讨论的时间，学生可以在讨论期间查阅在线教学资源，学习讨论的知识点以及论证对错。在此之外，教师设计任务式教学环节，辅之以小组讨论，实现翻转课堂。通过课堂问答、小评测的方式，调查学习情况，根据学生反馈的学习情况调查结果，再优化设计线下课堂教学，在面对面的课堂教学中解决个性化问题。 　　 （四）优化在线教学内容
　　 众所周知，计算机产业和产品发展非常迅速，教材的编制和发行往往会在两年以上，因此学生在教材中很难看到社会上最新的主流应用设备和相应的技术知识，导致课程学完后，学生会认为教材和工作没有什么关联，甚至会质疑已经学过的理论原理，这对适应信息时代的工作岗位是不利的。为了解决这个问题，弥补教材的缺陷，教师通过日常持续学习使自己的知识库不断更新，弥补教材上的资讯短板，将与教学内容密切相关的技术原理和产品资讯整合设计，及时更新在线教学资源，方便学生课外随时查阅，课内可以及时精准学习。课堂讲授融入现实主流产品和技术，理论原理基于教材，但又不局限于教材。
　　 （五）应用VR技术的教学安排
　　 在计算机组装实训室进行实物拆装之前，利用VR实训没有实际物资损耗的特点，在机房的课程经过大量的VR学习。学生在应用VR技术实训的过程中，对硬件对象、操作过程和结果，都能有直观反馈，形成形象的视觉和听觉体验，提高了学生参与的积极性;尤其是，学生可以反复多次操作，所以某一次甚至几次的失败，并不是结果，总能找到正確的方法，以此获得成就感。VR环节在机房学习，结合理论知识讲授和SPOC教学模式一起进行，相辅相成，提高学习兴趣的同时提高学习质量。学生在VR真实情境下进行计算机拆解和组装的练习，可以有非常直观的形象体验和空间体验、互动体验，同时还有相对应的零配件功能特点和技术指标学习要求，在整个环节，系统对学生的操作过程进行监测。VR系统还实时记录学生操作过程数据，教师通过反馈数据，可以集中了解学生的学习成效，而后可以针对性解决学生遇到的问题或知识盲区，提升课堂效率。配合任务式教学，系统设计了分组竞赛模块功能，可以要求学生各学习小组在限定的时间内完成任务，最快完成或者在给定时间内完成进度最好的小组，可以获得额外的课堂表现得分。
　　 四、教学效果
　　 教学效果的体现，主要在于学生的学习成效，一方面是学生的主观能动性，一方面是学生的客观评价（考试）结果，有关学习成效的指标，在2018级大一第二学期的计算机与网络基础的“硬件系统知识模块”教学中应用SPOC教学模式结合VR技术的456名学生，与2018级大一第一学期接受传统教学方法的492名学生调查结果见上表。
　　 通过调查结果，我们可以看出教学中应用SPOC教学模式结合VR技术的教学效果：
　　 1.提高了学生的知识掌握水平
　　 为了表达一定的客观性，学生知识掌握水平由考试分数体现，在应用SPOC教学模式结合VR技术后，同等的理论难度和实训要求下，学生平均分数均有较大幅度的提高，理论成绩提高12分，实训成绩提高9分。这个分数的提高，应该是基于学生在课堂内学习主动性增加、课外学习时间增加以及学习效率的提高。
　　 2.提高了学生的学习兴趣
　　 在应用SPOC教学模式结合VR技术后，学生对整个教学环节中的学习兴趣明显增加，这说明学生的学习主动性提高了，主要因为：SPOC教学模式的任务驱动下，学生有成就动力，通过VR的结合，使学习过程更加生动有趣，发现知识的过程中，在线资源有直接的帮助，在此基础上，通过教师的个性化讲解，学习效率更高，带来更好的成就动因。概念不再是枯燥的描述，学生对此兴趣点提升23%;有了VR技术的辅助，工作原理的关联形象更多，学生对此兴趣点提升27%，对功能的学习兴趣提高25%;虽然实物实训练习减少1课时，但是由于此前VR练习的铺垫，使实训练习的过程和目标更加清晰，学生对此兴趣点提升16%。
　　 3.提高了学生对课程的满意度
　　 应用SPOC教学模式结合VR技术的教学设计优化，改善了教师与学生的互动关系，引导了学生的知识探索和经验体会，增强了同学之间的互动，更好地实现了学习成就感，因此，学生对课程的满意度提高是很明显的，对学习方式的满意度提高了25%，对学习内容也不显得那么枯燥，满意度提高23%，关于实训安排以及实训技能的评测方法，VR练习穿插在理论教学中，在实物实训之前增加了VR系统的评测，相对于前，更有准确的过程数据记录体现，更客观地体现了学生的动手操作能力，加上综合学习效果成就感较好，学生对评测方法的满意度提高了27%，而对实训安排的满意度提高了30%。
　　 五、结论
　　 在德阳交院的计算机与网络基础课程中的“硬件系统知识模块”教学环节，应用SPOC教学模式结合VR技术，结合了理论教学和实训教学，结合了课堂教学和在线教学，结合了课堂讲授和自主学习，优化了教学过程，改善了实训环境，加深了学生对理论的理解、对技能的掌握，提高了教学成效，对培养具有高素质高技术职业人才有着可供参考的推广价值。
　　 参考文献：
　　 [1]鲍东阳，姜大雨.SPOC教学模式应更加注重学生的自主学习过程[J].山东化工，2017，46（15）：139-140，142.
　　 [2]闫丽.基于MOOC资源共享下的SPOC教学模式应用研究[J].教育理论与实践，2018，38（15）：51-52.
　　 [3]潘小栋，卢艺舟.基于SPOC的“计算机辅助产品表现”课程教学模式重构[J].图学学报，2018，39（1）：169-174.
　　 [4]李荣欣.VR虚拟技术在《综合布线》课程中的教学初探 [J].电脑迷，2017（14）：191-192.
　　 [5]徐燕.VR技术在中职笔记本电脑维修课程技能教学中的应用[J].微型电脑应用，2019，35（6）：27-30.
　　◎编辑 冯永霞
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