应用型高校“MOOC+翻转课堂”混合教学的实践与探讨
——以《概率论与数理统计》课程教学为例
杨晓伟, 陈佩树, 刘相国, 刘倩倩
(巢湖学院 数学与统计学院, 安徽 合肥)
摘 要： 《概率论与数理统计》作为各大高校普遍开设的一门公共基础课程，其涵盖内容丰富，应用领域广泛。但与其他理工基础课程相比，其理论更加抽象，给教师教学和学生学习带来了不便。由于大数据时代的到来，信息化教育理念的转变，“MOOC+翻转课堂”混合教学模式变得备受关注。基于MOOC网络平台，利用其丰富的教学资源，以《概率论与数理统计》课程中的最大似然估计与区间估计教学设计为例，构建“MOOC+翻转课堂”混合教学模式并进行实践教学研究。实践结果表明，这种教学模式是可行的，与传统教学模式相比更具有效性。
关键词： MOOC；翻转课堂；教学模式；概率论与数理统计
一 引言
（一）研究现状
目前各个大学开设的所有公共基础课程中《概率论与数理统计》[1]占有相当重要的地位。学生经过对该课程的研习，可以认识到自然界中常见的随机现象，并能掌握随机现象的统计规律或统计方法，从而帮助学生提升实践应用能力。尤其随着大数据时代的快速发展，使得《概率论与数理统计》理论知识的储备成为必需。目前针对《概率论与数理统计》的课程进行教学时，存在的问题较多，比如由于其理论知识抽象难懂，致使学生学习兴趣不高，此外即使学会了理论知识也难以做到运用自如，最终导致教学效果差，教学目标不达标。教学上种种问题的出现与现有教学模式不能做到与时俱进有关。目前许多教学模式仍然是“填鸭式”教学，因循守旧、故步自封[2]。这种模式下教学课时少且内容多，老师授课时只能“一言堂”，疲于课本知识的讲授，其他像调动学生的主观能动性、师生互动、因材施教、培养学生创新能力与应用能力等，几乎就是空谈[3]。
变电站虚拟漫游主要实现从变电站大门外至厂区内主控楼、变压器区、配电控制室内以及职工生活区和周边小区等整个场景的虚拟漫游。变电站场景概况如图2所示。专业巡检包括母线专业巡检，如母线基础支架检查，主要检查支架牢固、焊接处有无开裂等。支持绝缘子检查，主要检查绝缘子是否完整无破损，垂直度是否符合要求等；母线本体检查，主要检查母线表面是否光滑，管母线内阻尼线是否完好等。另一项专业巡检是电容器组专业巡检，主要进行电容器组的基础检查、套管检查、外壳检查、导电部分检查及接地检查等。安全作业规程提供给用户关于作业前、作业中及作业后的各种安全措施。
由于大众化高等教育目标注重培养学生的实践应用能力，为了确保学生获得充足的实践学时，且在总教学学时不变的基础上，只好对理论学时进行大量削减。因此许多高校的公共基础课程教学学时锐减，但基本的授课内容还是不变的。教师们为了完成基本教学任务，不得已要在短暂的课堂内讲授大量课本内容，由于内容信息量巨大且理论知识抽象，课堂内学生难以充分消化或掌握知识。这种教学模式可能导致许多基本功底较弱的学生跟不上老师的进度，产生厌学的情绪，不能及时完成相应的课堂作业。这也是高校大学生经常出现翘课、挂科和抄袭现象猖獗的不可忽视的因素。伴随着大数据时代的飞速发展，互联网信息资源爆炸式增长，如何充分利用网络信息平台的丰富教学资源，不断完善现有教学模式，逐步提升教学效果和教学质量是我们亟待解决的现实问题。
（二）“MOOC”与翻转课堂的介绍
“MOOC”全名为“大型开放式网络课程”，又名“慕课”，由斯蒂芬和乔治2008年提出。“MOOC”基于互联网信息平台，综合全球各种优质教学资源，给学生的学习带来了极大便利。这种便利性对学生来说，破除了时间与空间的约束，他们可以根据自身情况灵活的制定学习计划，随时随地观看全球著名高校和学者教授的课程，对学生的学习兴趣和学习质量带来了极大的提高。Coursera、edX3、Udacity大课程供应商免费开放的互联网在线课程，给不同年龄或职业的研修者能够进行系统学习提供了良好平台，对他们知识水平和就业能力的提升带来了极大的帮助[4]。2013年，MOOC大规模进入中国市场。同年5月21日，北大、清华等6所亚洲顶尖高校宣布入住edX。另外其他国内名校如上交、复旦也依次投入到互联网教学平台的建设中。如今在教育部的鼓励推动下，我国已完成了大量高层次的免费在线课程网络平台的搭建，实现了优质教学资源共享，对我国高等教育教学改革产生了积极的促进作用[5]。
翻转课堂的出现最早可追溯到美国林地公园高中[6]。2007年春季，某些同学因流感等原因不能去课堂上课，这令授课的两位教师乔纳森和亚伦非常着急。为了使缺席同学的课程不被落下，随时随地的学习到老师们课堂上讲授的教学内容，他们使用录屏软件对课堂上的教学内容进行录制，帮助他们完成课程学习。从那以后这两位老师提出了新的教学模式，让同学们不受地点限制，课前先观看教学视频，然后回到课堂上完成相应的作业，这种教学模式深受同学们的欢迎，得到了意想不到的效果。通常来讲，传统的教学模式一般包括传授知识和内化知识两个部分[7]。传授知识是由教师课堂上完成，而内化知识则由同学们利用作业等课外学习方式完成。如果对这种模式进行翻转，课下完成传授知识，课上完成内化知识，这便形成了翻转课堂。因此有效实施翻转课堂是离不开互联网信息平台的丰富教学资源的。
在鼻胃镜可通过狭窄病变的病例中，利用鼻胃镜成功辅助完成46例消化道狭窄内镜下治疗，成功率100%。在食管癌中，行16例支架置入/调整术，2例光动力治疗；食管术后吻合口狭窄中，行5例支架置入术，2例吻合口狭窄扩张术，1例引流管置入术，1例光动力治疗术；食管外压性狭窄中，行1例支架置入术；食管不明原因性狭窄中，行1例扩张术。胃癌中，行7例支架置入术，1例肠梗阻导管置入术；胃术后吻合口狭窄中，行2例支架置入术，1例营养管置入术。结直肠癌中，行4例支架置入术，2例肠梗阻导管置入术(表6)。
二 “MOOC+翻转课堂”混合教学模式的思考
目前，基于“MOOC”网络信息平台免费开放的本科教学课程有许多，并且课程教学资源的上传者大多来自全球知名高校，因此这些网路平台提供的教学资源是相当优质的。这也保障了高校相关课程能够实现课堂翻转教学模式的可行性。基于“MOOC”平台有效地实施翻转课堂，首先要求各个授课老师以该专业人才培养方案和课程教学大纲为依据，来为同学们寻找符合要求的优质教学资源。如果现有的互联网平台无法找到与之匹配的相关资源，则要求授课老师利用录屏软件自己制作相关课程的教学视频；其次课程授课教师针对教学的详细流程和考核方式应提前拟定；然后按照事先拟定的授课流程进行有序教学，要求同学们在课堂教学之前先对教学内容进行自主学习并完成适度的基础训练，回到课堂教学之时通过师生或同学互动的方式来解决课程学习时遇到的“疑难杂症”，尽量做到及时有效内化当次的教学内容。最后授课教师应在教学中期和结束时测试同学们的学习效果并进行反馈。可以发现这种教学方式的特点是：第一，同学们可自由安排学习时间和灵活制定学习计划[8]。同学们在进行课堂教学之前可以随时随地的学习，另外能够根据自身基础情况控制观看视频的授课进度，这样可以使学生学习拥有更多的自主性。第二，能够使得同学们自身的主观能动性得以充分发挥[9]。一直以来传统的教学模式都是以老师为核心，同学们只能被动的接受教学。这种教学方式是相当教条而低效的，翻转课堂的出现破除了这模式的弊端，让学生学习能够回归其主体地位。这样学生的主观能动性能够被充分调动，使学生善于发现问题，提高了其分析、解决问题的能力。第三，教师的教学热情得到充分提升。采用翻转课堂进行教学时，与传统教学相比，授课教师课前应为学生准备更多的教学资源。同时教师扮演的角色也发生了较大转变，从课本知识的传授者转变为辅导、辅助、释疑者。另外对教师自身素质也提出了更高的要求，不仅要多方位预见问题，还要提出一些与实际应用相结合的问题供同学们交流互动。这样可以使教学内容更加丰富多彩，教学知识框架体系得以拓展延伸，学生的学习能力得以极大提升。
点估计的概念是什么？矩法估计怎么计算？点估计的概念和矩法估计应如何与实际相结合呢？通过列举生活中的实例并演算，学生加深了对概念的认识层第以及弄清了计算步骤，为后面学习最大似然估计打下理论基础。
(3)农业环境质量。农业环境是指农业生产过程中影响农业生物成长的各种自然因素或经过人工改造后的自然因素的总体，由地形、土壤、生物因素、气候、水及人为因素所组成。农业环境是农业绿色发展的基础，我国地域辽阔，各区域农业自然环境差异较大，如我国东部地区地势平缓，季风气候雨热同期，有着丰富的自然资源，有利于农业的绿色发展，而我国西北地区地势陡峭，自然环境恶劣，以温带大陆性气候为主，降水稀少，水资源短缺，不利于农作物的生长。本文使用各地区受灾面积(千公顷)与各地区耕地面积(千公顷)的比值表示农业环境质量，用x3表示。理论上，若某地区的受灾面积与耕地面积比重越大，则该地区农业环境质量越恶劣。
（一）“MOOC+翻转课堂”混合教学模式的构建
截至2017年底，我国已有超过8万多家高新技术民企，产值超亿元的有1500多家[2]，并且部分企业在新材料、电子、信息等众多领域技术水平和研发能力均达到或超过了军工标准，而目前能够参与装备科研生产的尚不足1%。进入军品科研生产市场的民营企业普遍经营规模较小，主要从事机械产品和低级别元器件制造，科技含量不高。
具体研究思路如下。
1.前期准备。首先分析“MOOC”与翻转课堂的理论架构体系。一是相关核心概念的明确界定。对现有的教学模式、对应的教学特点及其基本要素等进行详细的探究。二是深入探讨“MOOC”与翻转课堂理论运用到实际课堂教学中的可行性与必要性。对“MOOC”和翻转课堂的教学模式、特点和理论体系进行概括与总结，系统分析“MOOC”与翻转课堂的发展模式，在此基础上研究“MOOC+翻转课堂”混合教学模式对课程教学设计的影响。
经过痛彻心扉的思考，我退掉了租住了房子，也辞掉了律师事务所的实习工作，从此远离了崔仁浩。我想他应该会疯狂地找我，可是，我能怎样呢？
本文基于“MOOC”平台提供课前丰富资源的背景，以《概率论与数理统计》课程中的最大似然估计与区间估计教学内容为例，针对该课程就如何开展翻转课堂教学进行实践研究。
3.构建高校公共基础课程新型教学模式。依托应用型本科高校的背景，结合现有课堂教学模式构建的基本原则，提出应用型高校公共基础课程教学的架构模式——“MOOC+翻转课堂”混合教学模式。
4.运用所构建的“MOOC+翻转课堂”混合教学模式对《概率论与数理统计》课程进行教学设计。选取2016、2017级统计学专业4个班级作为研究对象，分别采用传统教学和“MOOC+翻转课堂”混合教学模式。为了研究的方便，本文选取了《概率论与数理统计》课程的第六章参数估计中最大似然估计与区间估计内容进行对照实验教学；并利用问卷调查、访谈、试题测试等方法，来验证“MOOC+翻转课堂”混合教学模式更具时效性。
5.根据实践分析结果，总结“MOOC+翻转课堂”混合的《概率论与数理统计》课程教学模式，逐步完善该教学模式在讲授《概率论与数理统计》课程中的具体实施方案。
具体的研究技术路线如图1。
（二）《概率论与数理统计》课程“MOOC+翻转课堂”的教学设计与实践
2.研讨目前高校公共基础课程教学模式的现状。运用问卷调查和访谈的方式进行实践研究，客观地给出高校公共基础课程教学模式的现状分析，并指出其存在的问题，同时对出现的问题进行定量的分析与总结。
本文将采用实践教学研究与实证分析的方法，借助《概率论与数理统计》课程中最大似然估计与区间估计的教学内容，选取笔者所带的班级作为研究对象，分为实践组和对照组，分别采用“MOOC+翻转课堂”混合教学和传统教学模式进行课程教学，并比较分析传统教学与“MOOC+翻转课堂”混合教学的效果差异，从而优化整合出“MOOC”与翻转课堂的《概率论与数理统计》课程的混合教学模式，并提出针对《概率论与数理统计》课程应用新教学模式的具体实施方案。
依据翻转课堂教学模式规则，教学实施过程大致可分为三个部分：课前准备、课上内化、课后成效测评与反馈[12]。具体实行翻转课堂前，笔者对已教授的班级(2016、2017级统计学1、2班)关于第六章参数估计的重难点做了简单的问卷调查，情况如表1。
表1 第六章参数估计的重难点问卷调查情况
最大似然估计如何计算呢？什么情况下采用最大似然估计呢？对于这个问题，大多数学生感觉难以回答。针对这个问题，结合学生对前面两个问题的反应，笔者利用启发式的方法详细讲述最大似然估计的由来，利用板书展示了正确的解题书写步骤。
图1 研究技术路线
1.课前准备。首先，根据学生上课情况和学生的建议将学生分成多个学习小组，每组7到8人。其次，通过班级的微信群通知大家分组情况，自学由中国大学“MOOC”平台上浙江大学所提供的《概率论与数理统计》课程中关于最大似然估计与区间估计的教学视频。最后，完成自主学习之后，对学生进行基础测试检验其自学成效。基础测试主要包括：点估计的定义和矩法估计的计算、最大似然估计与区间估计的计算、如何运用最大似然估计与区间估计解决实际问题。此外，学生需要将自学过程中解决不了的难题和心存疑惑的知识点加以标记。
2.课上内化。翻转课堂以学生为主，教师起到引领的作用。针对本节的知识难点和学生的课前反馈信息，笔者设计问题如下：
第三，可以考虑在中学和初级学院的华文文学课程中融入比较文学的理论和方法，指导学生在比较文学的视域中，了解本地文学、中国文学和世界文学。
大型开放式网络课程的快速发展在全球范围内已成为一种新趋势，这给高校教学模式改革带来了新的机遇与挑战[10]。目前针对这种基于“MOOC+翻转课堂”混合教学模式应用于公共基础课程教学，许多应用型高校还处于探索之中，完全能够实施的课程便少之又少。因此，针对《概率论与数理统计》课程基于“MOOC”开放式平台实施课堂翻转教学是否可行，能否提升同学们学习热情、调动其主观能动性以及丰富课程教学内容，是否更有利于培养学生的实践与创新能力，是否能够探索出更高效的《概率论与数理统计》课程“MOOC+翻转课堂”混合教学模式，这些对于应用型本科高校的课堂教学改革具有重要的理论参考价值与实践指导意义[11]。
最大似然估计内容是什么？如何构造联合分布函数计算最大似然估计？经过前期的学习之后，很多学生认为计算最大似然估计并不难。但应注意其计算过程不是重点，重要的是可加深学生对前面点估计概念及矩法估计的理解程度。
要求每位同学至少选出两个认为难理解、难掌握的知识点，写出前面知识点的编号即可，上述问卷共184人参与。由问卷调查可知，最大似然估计与区间估计是教学中的重难点是学生认为最难理解与学习的知识点，笔者对2017级统计学1、2班在最大似然估计与区间估计教学时进行课堂翻转(实践组)，而对2016级统计学1、2班采用传统教学模式进行授课(对照组)。翻转课堂教学过程如下：
我们所做的思想政治教材也好，上的思想政治课也好，都不是针对某一个学生或者某一种学生的，而是针对绝大部分学生进行的。这是课堂教育的弊端，在短时间内我们也无法进行改正。这样的广泛性的思想政治教育，往往不能够达到最好的效果。每个学生的思想问题以及所需要接受的思想政治教育都不一样，所以说我们需要的是有针对性的教育。校园文化是一个立体化的环境，它包括的方面很多，学生完全可以根据自身的需求，去融入其中，并且在不知不觉中完成自我的教育，这是课堂教育所无法比拟的。
区间估计如何计算呢？如何构造枢轴量呢？大部分学生都认为计算区间估计就是考查枢轴量的构造，这个观点是正确的，间接表明了同学们已看清区间估计的本质。为加深学生的认识，笔者采用类比法告知学生区间估计是由点估计构造枢轴量的“逆过程”。
3.课后成效测评与反馈。利用课堂最后10分钟测试2道关于最大似然估计与区间估计的练习题。课程结束之后，对于试验班级进行课下反馈和记录。
临床护理路径(Clinical nursing pathway，CNP)是指医院里一组成员共同针对某一病种的监测、治疗、康复和护理所制定的一个有严格工作程序、准确时间要求的照顾计划，以减少康复的延迟及资源的浪费，使服务对象获得最佳的医疗护理服务质量［1］。它强调以服务对象为中心，以人为本的理念，使患者积极参与配合到整个医疗计划中来，调动患者的主动性。我院泌尿外科采用临床护理路径方法在前列腺增生症患者围手术期中的应用，取得了较好的效果。现报道如下。
（三）课程教学实践效果
本文选取了2016级统计学1、2班(对照组)、2017级统计学1、2班(实践组)作为研究对象，分别采用传统教学和“MOOC+翻转课堂”混合教学模式；并以《概率论与数理统计》课程中最大似然估计与区间估计内容进行对比教学。并对两组学生课后学习情况进行了测评，测试结果见表2。
由表2可以看出，采用“MOOC+翻转课堂”混合教学模式的班级(实践组)对于测试题的回答正确率要明显高于传统教学模式的班级(对照组)，说明本文依托《概率论与数理统计》课程构建的“MOOC+翻转课堂”混合教学模式是可行的、有效的。同时根据班级学生所建的微信群反馈情况，学生普遍认为这种方式他们可以接受，大多数学生反映这能够听懂并且会运用。课上仍有疑惑的问题，同学之间通过微信群互帮互助，共同解决。另外，通过课堂翻转实现了师生角色大翻转，学习的自主权由教师归还给学生，教师讲授知识也不必占用太多的课堂教学时间，有更多的时间与学生交流，解决学生心中难学习、难理解的知识。学生可根据自己的学习程度自由选择课前教学视频，学生之间通过课前交流、课上反馈等不仅实现知识共享，更重要的是对知识的掌握程度与运用能力得到了极大的提升。另外，通过学习小组讨论交流的方式能够培养学生的团队合作精神。
表2 翻转课堂与传统授课两种教学效果的对比
三 结论
本文依托“MOOC”平台结合翻转课堂在《概率论与数理统计》中的教学实践，分析了实施翻转课堂的可行性与有效性，得到了采用“MOOC+翻转课堂”混合教学模式更有利于培养学生的逻辑思维能力、创造力，更有利于培养学生的发现、解决问题的能力以及团队协作意识，真正帮助学生实现学以致用的目的。实践结果表明，“MOOC+翻转课堂”混合教学模式与传统教学相比具有明显优势，主要表现于能够充分调动学生的主观能动性，激发学习动机，养成良好的学习习惯，培养学生自主学习能力。另外基于翻转课堂组织的教学使高校教师能够进行自主性有价值的创造性劳动，从而摆脱了被迫性低层次的重复性劳动。同时随着“MOOC+翻转课堂”混合教学模式的实施与推广将会得到越来越多高校教师的欢迎与支持。但作为应用型本科高校教师在教学上如何有效地应用“MOOC+翻转课堂”混合教学模式也应该因“课”制宜，以教学模式的创新为导向，以“教”与“学”的活动“翻转”为前提，以有效的课堂教学活动设计与组织为基础，以精心制作的教学微视频资源为保障，以高校教师具备较高的教学创新素养为关键，最终达到不断提升课堂教学能力和教学质量的目的。
综上，《概率论与数理统计》作为公共基础课程实施“MOOC+翻转课堂”混合教学模式是切实可行的，对学生学习热情和积极性具有极大的促进作用，使课程的教学内容和教学方式更丰富多彩，帮助学生极大的提升了其实践与创新能力。但是这种教学模式对目前的教学改革的冲击是巨大的，表现于不仅要求高校教师具备深厚的专业基础以及更高的教学能力，同时对高校教学管理模式带来了不小的冲击，制定完善的管理体系将是必需的。考虑到目前高校真正实施这种新型教学模式的课程非常之少。因此从高校教育工作者的角度来说，应勇于接受挑战敢于去实践，把握机遇，积极推进这种新型的混合教学模式。依托“MOOC”实现“翻转课堂”教学进入高校课堂已是一种新趋势，如何高效的在教学中运用这种混合教学模式，如何构建完善的教学管理体制值得我们在今后的教学实践中进一步深入研究。
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Practice and Exploration of "MOOC + Flip Classroom" Mixed Teaching in Applied Universities-- Taking the Teaching of Probability Theory and Mathematical Statistics as an Example
YANG Xiao-wei, CHEN Pei-shu, LIU Xiang-guo, LIU Qian-qian
(Chaohu College, Chaohu Anhui)
Abstract： “Probability Theory and Mathematical Statistics” is a public foundation course generally opened in major universities. It covers a wide range of content and has a wide range of applications. However, compared with other foundation courses of science and engineering, the theory is more abstract, which brings inconvenience to teachers and students. Due to the advent of the era of big data and the transformation of the concept of informatization education, the mixed teaching mode of“MOOC+ flipping classroom” has become a concern. Based on the MOOC network platform, using its rich teaching resources,the maximum likelihood estimation and interval estimation teaching design in the course of Probability Theory and Mathematical Statistics is taken as an example to construct a mixed teaching mode of “MOOC+Flip Classroom” and conduct practical teaching research. The practical results show that this teaching mode is feasible and more effective than the traditional teaching mode.
Key words： MOOC; Flip classroom; Teaching mode; Probability theory and mathematical statistics
本文引用格式： 杨晓伟，等.应用型高校“MOOC+翻转课堂”混合教学的实践与探讨——以《概率论与数理统计》课程教学为例[J]. 教育现代化,2019,6(61)：216-220.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.61.078
基金项目： 本文系巢湖学院教学质量工程项目(项目编号：ch18jxyj42 , ch16kcjgxm22, ch16yykc07)以及巢湖学院自然科学重点项目(项目编号：XLZ-201801)的研究成果。
作者简介： 杨晓伟，男，安徽滁州人，巢湖学院数学与统计学院，助教，研究方向：数理统计、模型选择、高维数据统计分析、数据挖掘。
标签：MOOC论文; 翻转课堂论文; 教学模式论文; 概率论与数理统计论文; 巢湖学院数学与统计学院论文;