基于布鲁姆分类认知理论的工程类课程全过程设计与实践

郭卫芸，王永辉，余小娜，高雪丽

（许昌学院 食品与药学院，河南 许昌 461000）

0 引言

工科学生能力培养的重点已经从专业知识和专业技能向实践技能、工程伦理、意识、价值观等多个层面转变[1]。布鲁姆分类认知理论是包括2个维度的内容，知识维度是学生学习的有关资源，包括事实性知识、概念性知识、程序性知识和反省性知识；认知维度包括记忆、理解、应用、分析、评价和创造6个层级，知识维度和认知维度的组成要素排列均是由易到难的过程[2]。孙晶等人[3]基于布鲁姆的教育目标分类理论，提出了工程人才的人文素养、知识与技术和创新能力等三大核心能力。李红娟等人[4]将“布鲁姆教学目标分类法”用在“乳品工程”教学实践中，有效提高了学生学习的主动性及解决复杂工程问题的能力，证明布鲁姆教育目标分类理论对工程类专业课程建设具有积极的指导意义。利用布鲁姆分类认知理论对教学目标、实施方案及考核方式进行设计，有助于工程类课程建设的有效实施[5]。

1 教学目标设计

作为一门工程类课程，设定一个既符合职业要求，又符合教育科学原理的教学目标，是课程开发必须首先解决的问题[6]。丛文静等人[7]以“布鲁姆教育目标分类”为基础，从知识维度和认知过程维度设定了“工程制图”课程的教学目标，为该课程教学质量提升、教学方法优选及学生创新能力激发奠定了坚实的基础。以“布鲁姆教学目标分类”理论中的认知能力提升为主线，从记忆、理解、应用、分析、评估、创新6个层级对课程教学目标进行细化，可以有效体现课程的“高阶性”和“创新性”，并在认知过程中，促进学生的情感体验，提升行为能力。下面是以布鲁姆分类认知理论为基础设计许昌学院“食品机械与设备”课程教学目标。

该课程以培养学生创新思维、实践能力为宗旨，以真实生产线为知识主线，通过理论、实验及课外设计教学环节，使学生能够：①熟练背诵通用型食品机械与设备的基本概念及作用，并能够对这些构件的性能指标进行定义；②通过自主学习、互相学习，可以利用自己的语言准确描述与解释各类通用型食品机械与设备的工作原理；③通过小组合作，开展拆分、组装、检测、操作食品机械实验，可对常见故障进行排查，对常见食品生产线进行正确选型；④可根据设备特征对通用型食品机械与设备进行分类，能够找出现有食品与机械存在的问题或不足，并提出解决问题的初步方案；⑤能够对方案进行可行性分析，可对团队成员的贡献力进行评价；⑥能够最终获得成果，并进行海报展示、交流、反思、改进。

首先，在描述每一个层级的目标时，均采用了容易理解且易于评价的词汇。例如，在表达记忆层级目标时，采用的动词为“背诵”，学生非常熟悉这个词的核心要义；而且，期末考试所设计的填空题和名词解释题目，就是针对“背诵”程度进行考核，指向明确。其次，这6个层级的目标体现了课程的“高阶性”和“创新性”。例如，课程目标中针对“分析、评估、创新”的表述就是课程的高阶目标，由于这些目标对学生学习具有一定挑战性，需要通过教师的加强辅导和学生之间的合作学习来达成。而课程的“创新性”是通过学生最终获得的设计成果来体现。最后，在教学目标中，也提出了完成教学目标所采取的较为恰当的方法。例如，在简单知识点学习或完成低阶目标时，强调通过自主学习或互相学习完成；而在学习复杂知识点或完成高阶目标时，则强调通过小组合作进行，以锻炼团队协作意识和大局意识。

2 课程实施

2.1 课程实施的基本形式

2.1.1 自主学习

在“互联网+”背景下，学生通过自主学习，能够有效突破时空限制，更加高效地利用碎片化时间。尤其对于课前的学习，提倡进行自主学习，实现对概念性知识点、简单的应用、设备分类等知识点进行学习和记忆，能够基本达成第一层级教学目标，为课中节约时间。然而，由于学生自主学习意识薄弱、策略不正确、缺乏学习动机和兴趣等原因，自主学习效果无法得到充分保证[8-9]。为解决这个问题，可通过设置学习小组，让小组成员相互监督来促进课前学习。同时，在线下课程开始的前5~10 min，可通过在线答题的方式，对课前学习内容进行考核，并通过即时答案统计，及时进行纠错和解疑，从而有效促进学生自主学习。

2.1.2 小组合作式学习

与自主学习不同，小组合作式学习强调的是相互合作、相互释疑、共同进步。小组合作式学习的好处有很多：首先，这种学习方式没有知识灌输的倾向性，学习情绪更加平和。其次，在学习过程中也没有绝对的权威，通过随时质疑和接受质疑，可加深对知识的理解，促进思辨能力提升。第三，成员的学习基础相似，难点把握更加精准，有助于高效率地解决真实的疑点和难点。第四，有利于实现在做中学，成员之间互相帮扶，共同进步。第五，能够使教师的辅导更加高效。例如，当学习一些较为复杂的知识点时，由于个体知识储备差异或认知能力差异，个别学生会出现“卡壳”现象，如果得不到及时解决，就会造成认知障碍，降低学习效率。在小组合作式学习时，这些“卡壳”点会很轻易地被提出和解决。而当所有成员都无法解决时，教师的“解惑”作用效率就会非常高。小组合作式学习也有利于进一步培养学生自主学习能力、语言能力，增强学生之间的沟通能力、包容能力[10]。法国教育学家Joseph Joubert曾经提出“To teach is to learn twice”理念，从另一个维度论证了小组合作学习的好处：合作式学习并非仅仅强调“学”，也在强调“教”的重要性。由于在学的过程中考虑其他学生会发问，就不敢懈怠，专注力会显著提升。在“教”的过程中，还要随时接受其他学生的质疑，如果发现理解有偏差或存在错误，会被非常容易地指出来，促使自身的知识“盲点”被及时清除，而且学生的自我认同与其客观表现也是紧密结合的。

拼图教学法（Jigsaw）是一种行为导向型“小组合作式学习”的课堂组织形式。这种学习方式源自于20世纪70年代的美国，目前在西方高等教育中广受欢迎。在我国工程类课程的教学中也已有尝试，例如，张晓红等人[11]将拼图教学法应用在“机械设计基础”的课程教学过程中进行了实践，对该方法的优点和可能存在的问题进行了验证。该方法的具体执行是通过“专家组”学习和“任务组”学习相结合完成，是一种“学”与“教”相结合的小组合作学习模式。这种方式不但可以用在课堂上，完成某些具有一定共性的复杂知识点的共同学习；也可以用在实验教学过程中，尤其是在设备拆装、操作等实验过程中，更加有利于实现“传”“帮”“带”学习方式，使学生能够更加高效地解决实践技能训练中最难逾越的困难。

2.1.3 项目式学习

项目式教学是指在教师指导下，以学生为中心，通过完成一个完整的项目而进行的教学活动[12]。工程类课程安排的项目式学习任务可分为2种类型：第一，为完成课前调研所组织的项目任务。调研发现，造成学生学习不够主动的重要原因之一是学生认为所学无所用。课前以项目式开展与课程内容相关的调研活动，可使学习的指向性更加明确。学生完成调研项目的基本表现有2个：一个是形成包含明确数据和分析的调研报告；一个是课堂展示或汇报调研成果。实践证明，这类项目对于促进学习主动性有明显的效果。第二，为达成高阶目标所设置的课后项目。“食品机械与设备”安排的是课后创新设计项目，要求学生自主选题、设计、展示、修改等，完成对现有设备的改良，并形成设计报告。选题要求创新性和现实性，每一个小组的创新设计题目均要向教师进行报告，通过教师的质疑后方可确定；以小组为单位合作开展，根据学生进度，教师组织2~3次“创新设计工作坊”，集中进行设计的辅导；设计完成后，以“海报”等形式进行展示，修改完善后形成设计作品。通过这些项目的完成，学生的分析能力、评估能力和创新能力均可获得一定程度提高，而且完成项目的要求与生产实际要求更加接近。

3 课程考核

由于教学目标是多层次的，传统的“平时成绩”+“期末考试”的考核方式无法胜任，只有采取与课程教学目标直接对应的多元化考核方式，且尽可能以过程性考核为主，才能更好地评价教学效果。例如，许昌学院“食品机械与设备”课程以“平时考核”+“创新设计考核”+“期末考试”的多元化考核形式，这3个部分考核内容就分别对应不同层级教学目标。

3.1 期末考试

期末考试主要完成“记忆”与“理解”层级的考核任务。期末考试试卷的题型包括填空题、名词解释、简答题、试图题和论述题5种。其中，填空题和名词解释主要完成“记忆”层级考核目标，简答题、试图题和论述题主要完成“理解”层级的考核目标。

3.2 平时考核

平时考核主要突出过程性，包括理论课考核和实验课考核2个部分。

3.2.1 理论课考核

理论课考核主要包括考勤、课堂表现、课程作业和期中考试等。其中，期中考试并非传统的一人一卷形式，而是采用双段考试法，分小组开卷进行，试卷内容以不定项选择题为主。双段考试法的具体实施方式为：第一阶段，分小组3~4人一个小组，组内成员讨论答题；第二阶段为小组间讨论答题，根据讨论情况对答案进行纠正。课程组也设置了一些规则防止学生“盲从”，促使学生思辨，如涂改答案会被扣掉一定的分数等。通过期中考试，不但能够及时检验学生的学习效果，促进学生自我反思，而且能够通过共同完成考试，进一步促进交流和互相学习，达到以考促学的目的。

3.2.2 实验课考核

实验课程考核主要是为衡量课程“应用”层级教学目标的达成度。考核主体包括课程主讲教师、同班同组学生及同班不同组学生。主教教师主要依据课程准备、课程表现和实验报告对学生进行考核；同班同组学生主要针对小组成员的贡献力进行评价，一般依据贡献度进行排序，简单易行；同班不同组学生主要针对各组实验效果进行“五星式”评价。学生参与对人对事的评价过程，也可进一步推动达成“评价”层级教学目标。

3.3 创新设计考核

主要针对学生课后进行创新设计的实施过程和效果进行考核。考核内容包括选题的创新性和现实性（对应“分析”层级目标）、设计的完整性、展示及互评效果（对应“评价”层级目标）、设计成果（对应“创新”层级目标）等。考核主体包括课程主讲教师、行业教师、同班同组学生、同班不同组学生及下一年级学生。其中，让下一学期即将进行该课程的学生作为项目的考核主体之一的好处如下：第一，检验了学生针对设计作品与无课程基础或专业基础人员进行交流的能力（这是一个不小的挑战）；第二，让下一年级学生提前认识该课程，为提前认识课程、激发学习的积极性和主动性打下基础。

4 结语

经过“食品机械与设备”课程实践发现，经过改革后的课程教学目标表述更加清晰、层次分明、易于评价，较好地适应了学生需求。教学实施“以学生为中心”展开，让学生成为学习的主体，更容易确保学习的自主性；在教师保障度方面，简单知识的课前自主学习，有效释放了大量的课堂时间，有利于促进复杂知识点的学习及高阶目标的达成；课程的考核也紧盯教学目标多方位开展，通过平时考核、创新设计考核及期末考试相结合，从多个维度考核了学生的学习效果，有效避免了考前“突击”现象。总体来说，经过设计，学生对该课程各个单元的印象更加深刻。