基于布鲁姆教育目标分类的“数据可视化”线上教学实践

李香林

摘    要：以学生为中心的教学更多地关注学生学习，突如其来的新冠疫情对线上教学提出挑战。依据布鲁姆教学目标分类法，“数据可视化”课程在线教学设计课前、课中、课后三个阶段的学习目标，提出“课前自主学习、课中研讨、课后综合训练”的学习模式。MOOC课程、自建课程资源、讨论、互评、参加比赛等为学生提供多种自由、互助式的学习情境与学习方法。分析学习效果及学习目标达成，认为此学习模式是可行的、有效的，实现了OBE理念下以学生为中心的教学。

关键词：布鲁姆教育目标分类法;学习模式;学生中心;课程思政

中图分类号：G642      文献标识码：A      文章编号：1002-4107（2021）11-0049-04

教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见（教高〔2019〕6号）指出，围绕立德树人，让学生忙起来，教师强起来[1]。OBE理念强调“成果导向、学生中心、持续改进”。落实以学生为中心理念，让学生忙起来，让效果实起来[2]。国内学者赵炬明在关于以学生为中心和美国大学本科教学改革的一系列研究中指出，大学中的“学”就是学生在自己头脑中构建认知模型，“教”就是教师帮助学生建立认知模型[3]38。脑科学、认知科学等学科的发展促进了传统教学模式的改变，即“以教为中心”转变为“以学为中心”，教是手段，学是目的。2020年新冠疫情突发后，线上教学大规模开展，并得到了快速推动。大量的实践证明，线上教学有利于优质资源共享，能够充分发挥现代信息化技术的作用，但也显现出师生沟通、学习管理、学习效果等问题。依据布鲁姆教育目标分类法，以学为中心设计教学过程，“数据可视化”课前自主学习、课中研讨、课后综合训练的线上教学模式从低阶学习到高阶学习依次构建学生认知，有利于师生、生生充分交流，激发学生学习主动性和创造性。

一、布鲁姆教育目标分类法

美国学者布鲁姆于1956年提出教育目标分类法模型，如图1。记住、理解为“低阶学习”，应用、分析、评价、创造为“高阶学习”[3]38。布鲁姆主张，教学认知水平要从低阶学习转向高阶学习，培养能思考、会创造的人。该模型充分体现了以学为中心，至今在美国大学中被广泛使用。

二、“数据可视化”线上教学

以教为中心转为以学为中心，教学目标、教学内容、教学過程、教学方法、教学效果转变为以学生为中心视角的学习目标、学习内容、学习过程、学习方法、学习效果[4]。

（一）课程性质及地位

“数据可视化”是吕梁学院信息与计算科学专业的一门专业课，主要介绍可视化基础、方法、过程等基本理论，以及使用Tableau、Python等工具实现不同行业案例可视化。通过教学使学生学会数据可视化的基本方法、过程，运用可视化方法实现行业应用，创新性地展示可视化需求，为专业实习、毕业论文等综合实践服务。

（二）教学设计

1.学习目标

以布鲁姆教育目标分类法确定学习目标。学生通过学习数据可视化基础理论，学会使用Tableau、Python等可视化工具实现不同应用领域中简单统计图到复杂图数据的可视化，实现行业应用、分析，强化观察能力、动手操作能力，解决数据领域实际问题的能力，养成善于团队合作、独立思考和勇于探索、创新的科学精神。

2.学习内容

根据学习目标和课程大纲要求设计学习内容，具体模块、内容、课时、时间等如表1所示。

3.学习过程

依据表1中的设计思路，将学习过程设计为课前自主学习、课中研讨、课后综合训练三个阶段，即在课前预习完成记住、理解，课中教师组织讨论提升学生的应用、分析、评价、创造的能力，课后学生完成实际运用，培养应用和创造能力。具体学习过程如图2所示。

4.学习方法与特色

（1）引入MOOC课程预习任务。引入中国大学MOOC浙江大学陈为与巫英才教授开设的“可视化导论”，该课程是为数不多的优质可视化课程，理论知识面广而全、技术新，而且有学习任务节点、测试、讨论、考试等。课前要求学生自主完成该课程全部内容，最终成绩作为本课程理论成绩。在此基础上，学生完成EXCEL基本图表可视化实验。

（2）使用超星学习通平台自建课程资源。课前，教师在超星学习通平台完成课程资源建设供学生学习，如大纲、进度表、教案、PPT、视频、数据、实验报告、网络学习资源、比赛等。部分视频、实验报告后期由学生提供。学生按照每节课预习要求完成相应的内容，如播放PPT、视频，参加讨论、投票等。

（3）线上讨论学生实验报告、视频。课前，教师调试好平台、PPT、耳麦等，充分挖掘平台的共享屏幕、投票、作业、讨论等功能。课上，在回顾课前预习的基础上要求学生完成实验，最后挑选典型的实验报告和实验视频进行具体讨论。另外，要求每个学生与其他同学进行视频打分互评，并将优秀视频和实验报告作为学习案例上传超星学习通平台作为课程资源供大家学习。

（4）参加疫情数据可视化分析比赛。科技抗疫、大数据公益挑战赛是由北京市政府与中国计算机学会共同组织，旨在对疫情期间各类数据进行可视化和数据分析，让数据说话，让老百姓对疫情发展有较清晰的认识，为抗疫提供服务。学生按比赛要求组队，在查找数据的基础上实现疫情数据可视化。该比赛贯穿了课前、课中、课后整个阶段：课前要求学生关注疫情，收集数据;课中要求学生运用学到的知识完成并提交第一阶段成果;课后综合运用所学内容提交最后的论文。比赛为学生提供了实践场景，让学生真正投入到解决社会实际问题中。

（5）渗透课程思政。新冠病毒

（COVID-19）感染的肺炎疫情牵动着全国人民的心，全国人民同舟共济、众志成城，打响了一场没有硝烟的疫情阻击战。课程学习中让学生及时参与疫情数据可视化比赛，调动学生的主动性和积极性，让学生投入抗疫的战斗中，培养学生强烈的社会责任感。参加比赛，学生真实地接触实际问题，培养学生的团队合作精神。该比赛有专门的QQ交流群，约有1500人，成员来自不同行业，学生明显地感受到山外有山，培养学生谦虚学习、务实上进的品德。

学生学习MOOC课程，自建课程资源不受时间、地点的约束，完全是自主的。课堂讨论、互评时，师生、生生是平等的，少了拘束，学生发言的自由度增加，沟通充分。比赛时，学生自由组队，不受约束，可以充分发挥团队作用。渗透课程思政使学生自觉地接受了责任、担当教育。

（三）学习效果

学习效果衡量的是教学目标的达成，包括长期效果和短期效果，长期效果当下不好测评，而短期学习效果渗透到教学中，成为教学过程的一部分。课前，根据学生预习情况重新调整上课方法、节奏，课中学生讨论、互评促使学生对自己的认知建构进行调整，培养学生资料查阅、交流表达等综合能力，有效激发学生的学习兴趣，强化学生自主学习的能力，并以此作为学习效果的反馈。教师根据学生学习效果反馈调整教学过程，更能体现教师教学与学生学习的因果关系[5]。另外，可以用评价量表对学生学习效果进行评价，如表2为可视化比赛论文评价量表，学生对照评价量表调整自己的论文。

课程结束后做调查，生成的能力提升词云图如图3所示。分析可知，学生除了学会使用软件进行数据可视化外，提高、提升、自学能力、数据分析、论文成为中心词，这充分说明学生自学能力、完成论文和数据分析能力得到了提高。

（四）學习成果

学习成果不同于学习效果，学习成果一般由课程考核评价来体现。课前自主学习、课中研讨、课后综合训练的学习模式基本实现了课程预定的学习目标，同时实现了OBE理念下成果导向课堂教学的几个转变：灌输—对话、封闭—开放、知识—能力、重学轻思—学思结合、重教轻学—教主于学，布鲁姆教育目标分类思想在“数据可视化”线上教学中有效地实现了以学为中心。

1.课程考核与评价

“数据可视化”课程考核采取多元化形式，由MOOC课程学习、实验、视频、可视化比赛组成，体现课前、课中、课后的全环节考核。课前通过对MOOC课程学习情况考查课程理论部分记忆、理解的情况;课中通过学生录制视频和提交实验报告考查学生可视化设计、分析及会用软件的程度;课后以提交的疫情可视化比赛论文考查学生综合应用及解决实际问题的能力。

课程评价由课前、课中、课后三部分成绩构成。综合成绩=课前（20%）+课中（50%）+课后（30%）。课前：MOOC课程“可视化导论”考试成绩;课中：实验视频学生互评及实验报告成绩组成;课后：疫情可视化比赛论文成绩。

成绩分布如图4所示，课前、课中、课后、综合成绩清晰显示，课前学生能积极参与MOOC课程的学习，完成要求内容。课中实验报告及视频完成较好，全部达到要求。课后比赛论文成绩不如前面几项理想，但也基本达到目标要求。实验、论文、综合成绩基本符合正态分布。

2.讨论

从学习全过程及成绩分布分析可知，学生能很好地达成记忆、理解全部目标，较好地达成应用、分析目标，基本达成综合目标。具体分析如下。

（1）MOOC课程由浙江大学师资力量雄厚的国家重点实验室开设，从内容到方法对学生有很强的吸引力，且低阶学习阶段学习内容学生容易完成。

（2）实验、视频要求学生不仅会使用软件，更多地要求学生将可视化理论应用于其中，认知构建有一定难度。

（3）比赛论文对学生学习提出更高的要求，积极参与比赛的学生实践了全过程，收集数据，查阅大量资料，将之前所学多门课程及社会实践积累综合运用，并发挥了学生个人的主观能动性及潜在能力。

通过调查发现，以学生为中心的学习设计还存在一些问题。学生的学习处于应用阶段，达到创造阶段的还很少，学生发展显现出不足。50%的学生还是易接受“教师讲学生学”的传统教学方法，20%的学生特别喜欢讨论式的课堂，主动性、积极性挖掘还不够。教师、学生在学习效果反馈中做出的调整精准度还不够。学生还不能适应“忙”起来的学习状态，认为自己需要完成的学习任务过多。

布鲁姆教育目标分类思想充分体现以学为中心，是实现让学生“忙”起来的有效途径。以学生为中心理念转变需要一个过程，从研究实践过程出发，打造金课，持续创新，深化我国本科教学改革，逐步提高人才培养质量。后疫情时代，在“AI+教育”下的线上线下混合教学将会有大的发展，教师、学生、管理者如何适应这种转变，探索以学生为中心，提高学习效果的教学改革大有文章可做。

参考文献：

[1]教育部.教育部关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见（教高〔2019〕6号）[EB/OL].（2019-10-12）[2021-01-05].http：//www.gov.cn/xinwen/2019-10/12/content_5438706.htm.

[2]邵泽斌.让学生忙起来，管理如何严起来[EB/OL].（2019-12-03）[2021-01-05].http：//news.gmw.cn/2019-12/03/content_33368674.htm.

[3]赵炬明，高筱卉.关于实施“以学生为中心”的本科教学改革的思考[J].中国高教研究，2017（8）.

[4]高筱卉，赵炬明.大学教学设计：历史、实践与管理——美国经验研究[J].中国高教研究，2019（4）：49.

[5]赵炬明.关注学习效果：美国大学课程教学评价方法述评——美国“以学生为中心”的本科教学改革研究之六[J].高等工程教育研究，2019（6）：10.

编辑∕丁俊玲