基于SPOC的汽车服务系统仿真课程建设与教学改革研究_纪剑.pdf

AUTO TIME 23 AUTOMOBILE EDUCATION|汽车教育 时代汽车1引言2019 年年底突如其来的新冠疫情引发了线上教学的“应激性”扩张与发展。仅 2020年上半年，全国 1454 所高校的 103 万教师就开出了 107 万门在线课程，参加在线学习的大学生更是达到了 23 亿人次1。基于这一时代背景，结合当下中国“国内疫情总体呈零星散发的常态化”的特点，我国高校的教育教学方式势必在原有基础上迎来新的一轮变革：是强化线上教学，还是开展线上与线下相结合的混合式教学，亦或者是其他类型的教学形式，都需要我们进行广泛的研究与探讨。传统的线下课堂，以老师讲授为中心，并不符合“以学生为中心”的现代教育理念。纯粹的线上教学，由于缺乏教师的言传身教、互动和有针对性的引导，教学效果难以掌控2，3。反之，早期被人们普遍认为是面授教学与在线教学的过渡方式的混合式教学，随着越来越多的实践和研究成果的证实，其教学目的和作用不再被认为是面授课堂的部分替代、或者在线教学的辅助，而是在于促进、提升、改进课堂教学和效果4。针对混合式教学，哈佛大学、清华大学、加州大学伯克利分校等世界知名学府都推出了适用自身发展需求的尝试和应用案例5-8。汽车服务的内涵通常包括维修保养、事故理赔、二手车交易等方面。这其中有许多的实际问题，由于其结构的复杂性，往往无法用传统的解析方法进行定量研究，以计算机技术为基础的系统仿真技术则为解决这些问题提供了便利和可能。汽车服务系统仿真是我校汽车工程学院汽车运用工程专业硕士研究生的一门必修课，两学分，36 学时。本课程正是聚焦汽车服务行业相关热点问题，以现代计算机仿真技术为基础，探究问题解决新途径。具体来讲，课程中的许多问题都需要通过建模仿真来解决，且会占据相当大比重的课时，而这一环节正需要“以学生自主学习为主，教师讲授为辅”。一方面，这纪剑张洪昌蔡永华柴方赵娟武汉理工大学汽车工程学院湖北省武汉市430070摘 要：SPOC 作为小规模限制性的在线课程，是将 MOOC 教学资源应用到小规模校园的一种在线教学模式。本研究采用基于 SPOC 的混合式教学形式，结合汽车服务行业的实际需求和本专业培养目标对学生培养的相关要求，对汽车服务系统仿真课程的教学内容、教学方法和考核方式三个方面进行了改革与探索，以期能够取得相对传统线下课堂更好的教学效果，也为其他同类别课程的建设与实施提供参考案例和支撑。关键词：SPOC混合式教学教学改革Research on the Construction and Teaching Reform of Automotive Service System Simulation based on SPOCJi Jian，Zhang Hongchang，Cai Yonghua，Chai Fang，Zhao JuanAbstract：As a small-scale restrictive online course,SPOC is an online teaching mode that applies MOOC teaching resources to small-scale campuses.This study adopts the hybrid teaching form based on SPOC,combined with the actual needs of the automotive service industry and the relevant requirements of the training goals of the major for student training,and reforms and explores the teaching content,teaching methods and assessment methods of the automotive service system simulation course,in order to achieve better teaching effects than traditional offline classrooms,and also provide reference cases and support for the construction and implementation of other courses of the same category.Key words：SPOC,blended teaching,teaching reform基于 SPOC 的汽车服务系统仿真课程建设与教学改革研究24 AUTO TIMEAUTOMOBILE EDUCATION|汽车教育需要极大的激发学生学习的自主性和积极能动性；另一方面，教师也需要加强对过程环节的监督和考核方式的合理设计。因而该课程特别适合开展线上线下相结合的混合式教学。本研究正是采用基于 SPOC 的混合式教学形式，对研究生课程汽车服务系统仿真的教学内容、教学方法和考核方式三个方面进行了改革与探索，以期能够取得相对传统线下课堂更好的教学效果，也为其他同类别课程的建设与实施提供参考案例和支撑。2汽车服务系统仿真课程建设相较于传统线下课堂，也为了后续基于SPOC 的混合式教学的开展，教学团队在如下方面对课程建设进行了优化升级。（1）优化了课程内容。在满足学校、学院以及专业对学生的毕业要求和培养目标的基础上，结合汽车服务行业的特点，修订优化了课程的培养目标和教学内容。具体而言，就是摒弃了一些比较简单、重复、落后的知识点，对课程内容进行了瘦身，不求面面俱到。相反，利用节省下来的课时，我们新增了一批前沿的、紧密结合汽车服务行业特色的内容和案例，比如引入了服务于二手车交易的二手车价格评估系统的设计开发等。因为课程的目的之一便是运用现代计算机仿真技术来解决复杂的、且不能或者不易求得解析解的问题。故而课时从传统课堂的讲授向基于实际案例的问题分析、求解的倾斜是非常清晰且重要的一个优化方向。优化后的课程内容如下表 1 所示。（2）提升、制作了授课 PPT 和视频资源。在本校课程及教学资源建设项目“汽车服务系统仿真在线课程资源建设”经费支持下，提升、美化了课程 PPT，并录制了一整套的教学视频资源，为后续的基于在线平台的混合式教学的开展、以及各种教学活动的设计提供了必要支撑。3汽车服务系统仿真课程教学改革主要内容3.1 教学活动设计构建“课前、课中和课后”全流程交互式的“教学活动”模块，将理论运用于实践，促进课堂从传统的“以教师讲授为主”到“以学生自主学习为主”的转变；学生从被动接受知识到主动去学习、发现、探索的转变是本次课程教学活动设计的初衷和目标。基于具体教学内容的教学活动设计如下表2所示。针对第一个模块的教学内容，本来都可以放到线上去的，但是由于是第一次课，需要跟学生讲解课程体系、考核标准、课堂的组织形式、线上平台的使用等知识，所以采用的是线下线上相结合的形式。当学生具备开展混合课堂的相关知识后，就可以自行加入线上课堂学习第一模块的内容，并完成老师设置的主题讨论。此外，学生学习完第一模块后，还要根据要求准备下一次课的线下课堂的主题发表。第二、三、四模块和第五模块的前半部分因为都是讲授类的课，且都是为了后续做仿真积累所需知识的，所以采用的授课形式都是线上学习，并完成、提交相应的作业。这与传统课堂的区别主要有如下几点：（1）老师避免了重复性的讲授；（2）学生可以合理利用自己的时间、空间来完成相关知识的学习及作业提交；（3）知识点的划分更加清晰、细致，主题更加鲜明，有利于学生开展自主学习，反复学习，提高课堂效率和学习效率。从第五模块下半部分开始，包括后续的第六模块，都要求学生带电脑到线下课堂来完成。因为这几个部分的内容都是仿真实践类的，在具体操作的过程中，因为前期知识课程章节教学主题教学内容学时分配教学资源第一章绪论1系统、模型、模拟2系统模拟的一般步骤3模拟实例4拓展 故障树模型的建立与分析6（包括一次主题发表）教学大纲PPT课件教学视频讨论主题作业拓展资料第二章离散系统模拟1离散系统概述2离散系统模拟的基本原理3第三章连续系统模拟1连续系统概述2连续系统模拟的基本原理3第四章随机变量及其分布函数1随机变量2几种常见的离散型随机变量的分布函数3几种重要的连续型随机变量的分布函数3第五章仿真技术基础1MATLAB简介2MATLAB运用6第六章仿真实例1排队系统编程实现2二手车价格评估系统模拟15表1优化后的课程内容模块学时分配教学设计1绪论6线下线上相结合+线上讨论+线下主题发表2离散系统模拟3线上学习+线上讨论3连续系统模拟3线上学习+课后作业4随机变量及其分布函数3线上学习+课后作业5仿真技术基础6线上学习+线下作业6仿真实例15线下仿真实例表2课程教学活动设计AUTO TIME 25 AUTOMOBILE EDUCATION|汽车教育 时代汽车积累的差异、软件版本的差异等都会导致同学们遇到各种各样的实际问题。组织线下课堂的优势便能够很好的体现出来：（1）有利于同学们之间讨论解决，（2）方便老师进行现场答疑指导，（3）及时掌握学生前期的学习效果。3.2考核体系的设计有了好的教学内容，设计了丰富多彩的教学活动，就犹如建好了一艘大船。要想船能够顺利到达终点，还得有相匹配的评分标准和考核体系来保驾护航。本课程采用百分制计分，课程的最终成绩由随堂小作业（20%）、仿真大作业（64%）、课程发表（6%）、视频学习完成度（4%）、参与讨论（6%）五部分的得分累加而成。具体题型及分值分配如下表 3 所示。本课程设置合格和优秀两档成绩，总成绩达到 60 分及以上课申请课程合格证书，总成绩达到 85 分及以上的则可以申请课程优秀证书。由于课程的核心是要通过计算机仿真技术手段来解决汽车服务领域的复杂问题，故而考核分值大部分向这一块倾斜，达到了 64%的比重，考察的是前期线上学习的积累和效果。4汽车服务系统仿真课程教学改革效果分析本课程在中国大学慕课网站，以学校独立 SPOC 的形式，对我校汽车运用工程专业研究生开课。通过对学生的各项学习数据进行分析，我们发现学生对课程的满意度达到了 98%，各项学习资源的学习覆盖率达到100%，成绩优秀率达到 85%，都普遍优于传统线下课堂。学生反馈认为，本课程的内容丰富、有趣、实用，能够提高他们运用计算机仿真技术解决汽车服务行业问题的能力和兴趣。同时，本课程的教学方式灵活、多样、紧凑，能够满足他们不同的学习需求和习惯，激发学生的主动学习和自主探究，有助于培养高素质人才。5结语本研究设计了一套基于 SPOC 的汽车服务系统仿真课程教学内容和教学改革方案，对课程教学带来了积极的作用和意义：（1）融合了在线课程的优点，弥补传统课堂教学的不足，促成学生更加完整、深入的学习体验；（2）从传统的“以教师教授为主”转换成“以学生自主学习为主”，有利于促进学生从被动接受知识到主动去学习、发现、探索的转变；（3）可以获得大量的学生学习轨迹、在线学习时间、实时反馈和效果分析，为课程教学内容和方式的持续改进提供支撑。后期将继续通过创新教学模式，合理优化评分标准，调动学生自主学习的积极性，提高学习成效，促进教学相长。基金项目：2021 年武汉理工大学校级教学改革研究项目：基于 SPOC 的汽车服务系统仿真课程建设与教学模式改革研究（项目编号：W2021092）；2022 年武汉理工大学校级教学改革研究项目：教育信息化推进汽车服务工程专业“五育”并举育人模式研究（项目编号：W2022091）。参考文献：1 教育部高等教育司.高校在线教育有关 情 况 和 下 一 步 工 作 考 虑 EB/OL.（2020-05-14）.http：/ 刘洋.混合式教学的困境与优化*J.教学与管理（理论版），2020，（6）：104-106.3 汤勃，孔建益，曾良才等.“互联网+”混合式教学研究 J.高教发展与评估，2018，第 34 卷（3）：90-99，117-118.4 冯晓英，王瑞雪，吴怡君.国内外混合式教学研究现状述评*基于混合式教学的分析框架 J.远程教育杂志，2018，第36 卷（3）：13-24.5LeeGesmer.Professor William Fishers edX“CopyrightX”MOOCEB/OL.https：/ S t e p h a n i e G a r l o c k.“I s S m a l l Beautiful?Online education looks beyond the MOOC”，Harvard Magazine，2015-7-8.7Armando Fox.Curricular Technology Transfer for the 21st Century：MOOCs and technology to advance learning and learning researchJ.Ubiquity，2014（6）.8 王朋娇，段婷婷，蔡宇南，曾祥民.基于SPOC 的翻转课堂教学设计模式在开放大学中的应用研究J.中国电化教育，2015（12）.题型分值分配要求一、随堂小作业（20分）一共五道题，每题4分。二、仿真大作业（64分）一共四道题，分值分别为10，22,10，22。三、课程发表（6分）一次线下发表，6分。四、课程资源学习完成度（4分）主要指视频学习完成度，4分。五、参与课程讨论（6分）三次讨论全部完成得6分。表3题型和分值分配表 作者简介纪剑：（1986.02）男，汉族，湖北大冶人，研究生，讲师。研究方向：新能源汽车建模与控制。张洪昌：（1980.07）男，汉族，山东龙口人，研究生，副教授。研究方向：智能网联汽车关键技术研究。蔡永华：（1979.06）男，汉族，湖北武汉人，研究生，副教授。研究方向：氢燃料电池和智能网联汽车关键技术。柴方：（1988.06）女，汉族，湖北黄冈人，研究生，讲师。研究方向：汽车轻量化技术、轻质高强材料。赵娟：（1984.06）女，汉族，河南人，研究生，讲师。研究方向：太阳能电池。张洪昌：为通讯作者。