基于问题逻辑认知模式的成果导向教育研究

赵宏 郭蕴

摘 要：新时代新征程中，为我国培育创新型人才、锻造真正的有效教学是高等教育的重要课题。本文重新审视了人类学习的本质是不断地探索和解决问题，提出了重新构建大学生的“问题逻辑认知模式”，并提出基于问题逻辑认知模式的成果导向教育（POT-OBE）的教学方法。基于真正有效的教学不是方法手段的使用而是教师的自我认同的底层逻辑，运用动因理论提出了构建提升教师自我认同感的“团队—教师—学生”共同成长机制。实践证明，POT-OBE的教学改革和“团队—教师—学生”机制构建，真正提升了学生解决问题的综合能力，同时增强了教师的自我认同感，体现了教与学的本质。

关键词：认知模式；问题逻辑；有效教学；成果导向；团队；教师；学生；成长机制

当下，世界正经历百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革纵深发展，带来的新陈代谢和激烈竞争前所未有。作为高等教育工作者，身负为中华民族育才的使命，为了在时代洪流中培养更多堪当民族复兴大任的时代新人，必须从实现我国高等教育高质量发展出发，回答“什么是真正的有效教学”这一关键问题，并给出可落地的教学改革方案。

本文从“第一性原理”出发，从“教”与“学”两个角度对教学的本质进行反思。构建了“团队—教师—学生”共同成长机制，提出了一种基于问题逻辑认知模式的成果导向教育（Outcome Based Education of Problem Oriented Thinking，POT-OBE），并在南开大学进行了以“3A5S”综合创新能力培养为目标的大学计算机通识课程改革与实践，对“什么是真正的有效教学”这一提升教育质量的关键问题，给出了能落地的明确回答和实践经验。

一、从“第一性原理”出发认识教学本质

第一性原理（First Principle）最早由亚里士多德在《形而上学》一书中提出，指任何一件被获知的事情都存在的最基本的命题或假

设[1]。运用第一性原理进行思考的方式被称为“像科学家一样思考”。在物理学中，第一性原理指从最基本的定律出发，不外加假设与经验拟合进行推导与计算，又称从头计算法（abinitio method）。

埃隆·马斯克（Elon Musk）被誉为乔布斯之后的创业与创新奇才，他在接受采访时将第一性原理从自然科学的领域引入大众视野。马斯克认为根据第一性原理，而非“类比性思维”来解决问题非常重要[2]。在生活中，人们往往习惯了“举一反三”的思维方式，即通过类比的方式来进行推论，但这种思维却不适用于需要深度创新才能解决问题的情境。根据第一性原理思考，则是先剥开事物的表象，去探寻问题最底层的本质，然后再通过层层分析与推理，寻找最有效的解决方案。

下面从第一性原理出发，一方面，基于神经科学与二语习得理论中的三段模型，剖析我国大学生创新能力普遍不强的根本原因，提出非传统的问题逻辑认知模式；另一方面，提出真正的有效教学来自好教师，并基于动因理论与马斯洛需求层次理论，分析如何造就好老师，从而产生真正的有效教学。

1．非传统的问题逻辑认知模式

人类大脑的认知过程，就是在人类的后天生活里，通过不断地“重复”（例如经验、秩序、练习、学习、从众心理等），把一个个模型（神经元之间的连接）内置到大脑神经网络中，以便下次可以使用该模型快速地去解读世界。人脑神经网络的模型一旦形成，模型就会在人未来的学习和生活中直接发生作用，而且不容易发生改变。人类的学习行为是获取信息，然后对信息进行加工，从而获得新的理解、知识、行为、技能、价值观、态度和偏好的过程[3]。

认知模式则是指人类如何学习，即如何对信息进行获取、处理的模式。学生在长期的学习过程中形成的认知模式同样固化于大脑中，学生未来的学习会自动运用该模式。

在我国幼儿园、小学、中学阶段及高等教育教学中占据主导地位学习方式的是来自书本的事实性知识的传递，采用的是接受式学习模式，即由教师单向传授知识、学生通过反复记忆，练习和考查的是学生是否记住所学知识的解释性意义。在此，将这种认知模式命名为“知识逻辑认知模式”。基于知识逻辑认知模式的教学是传统的教学方式，这种教学方式强调知识的系统性，将完成知识传授作为基本的教学目标，在学生大脑当中植入的是“类比性思维”的认知模式。事实上，类比性思维学习的前提，是前人已经解决过类似的问题，通过举一反三的推理就能够得到新问题的答案。在基础教育阶段，“知识逻辑认知模式”为学生积累知识打下了良好的基础，形成的思维方式固然是人类学习未知世界的重要途径之一。但在高等教育阶段，如果还仅仅延续这种认识模式，由于忽视了学习知识的根本目的是解决问题，缺少对解决问题的意识和能力的训练，那么学生在面对需要深度创新、发明创造才能解决的“卡脖子”问题时就往往束手无策了，因此，也很难培养出具有创新能力的人才。

人类学习的本质不是记住知识，而是应用知识解决问题，并且在解决问题的过程中发现和积累新知识。传统的“知识逻辑认知模式”由于存在缺少知识联系生活、理论联系实际的先天缺陷，很难培养出学生的应用之道，更不要说创新之道。高等教育要培养能够探索未知、解决问题的创新性人才，从脑科学的视角出发，就必须要将某种不同于传统的模型植入到学生最深层的大脑中，使之成为大学生认识世界、探索未知的一种认知模式。这种认知模式包括如何应用已有知识、如何探索解决问题的实践性知识以及如何发现新知识等综合能力，而它的形成必须通过大量問题导向的训练才可以做到。在此，我们将这种认知模式命名为“问题逻辑认知模式”，即该认知模式是为解决问题和探索未知而进行的一系列学习活动。

20世纪80年代，密歇根州立大学的语言学学者Susan Gass在对二语习得理论的研究中，结合社会语言学、心理语言学和语言学领域的研究成果，集成已有理论提出了IIO三段模型[4]。

在该模型中，Gass将语言从学习到运用的过程概括为输入（Input）、内化（Intake）和产出（Output）三个阶段[5]。二语习得研究关注人在学习语言的过程中心理状态和大脑机制产生的变化，与认知科学、神经科学密不可分，其成果对认知模式的研究具有重要参考价值。基于Gass的二语习得三段理论，我们在表1中分别给出了“知识逻辑认知模式”和“问题逻辑认知模式”的三段模型，即两类认知模型在输入、内化和输出的不同内容。“知识逻辑认知模式”的关注点是让学生更好地掌握已有知识，“问题逻辑认知模式”的关注点是对学生解决问题和探索未知的综合能力的培养。

2. 真正的有效教学来自好教师

反观目前关于“有效教学”的研究与实践，虽然催生了BOPPPS、翻转课堂、PBL（Problem-Based Learning，问题式学习）、研究性学习等众多新兴教学模式，以及任务驱动教学法、启发式教学法、讨论式教学法等一系列创新教学方法，但都停留在教学模式和教学方法等技术性层面的创新，对“什么是真正的有效教学”这一本质问题鲜有足够深入的探究。自“两性一度”标准提出后，众多高校教师投入“金课”建设中，着力于提升课程的高阶性、创新性和挑战度，却忽视了从教学主体之一——

教师——其自身的内驱动因角度来分析如何提升教学质量，进而回答“什么是真正的好老师”以及“如何造就真正的好老师”这些关键问题。

动因理论，又名动机理论，是指关于动机的产生、机制、动机与需要、行为和目标关系的理论。需求层次理论（Need-Hierarchy Theory）由心理学家亚伯拉罕·马斯洛提出，他认为个体成长的内在动力是动机，而动机是由多种不同层次与性质的需求所组成，并将人的需求划分为由低到高五个层次，如图1所示。

图1 马斯洛需求层次理论

根据马斯洛需求层次理论，在生理和安全的基本需求得到满足后，真正驱动个人成长的是爱与归属、尊严和自我实现的需求，而人生至高的追求是获得自我实现。《教学勇气——

漫步教师心灵》一书的作者帕克·帕尔默也认

为：“真正好的教学不能降低到技术层面，真正好的教学来自教师的自身认同与自身完整。”[6]因此，好老师并非天生，而是在教学管理实践中、在教育改革发展中锻炼成长起来的。有扎实学识，赋予了教师教学的“底气”；而有理想信念、有道德情操、有仁爱之心，则是赋予了教师教学的“勇气”。真正地拥有教学的“勇气”与“底气”的好老师，不在于外在采用了什么教学方法和技巧，而是如何利用这些教学技巧，更好地完成自我表达。对教师来讲，要创造真正的有效教学，“我”才是一切问题的根源，必须有动因来激励教师发自内心的愿望。当一个教师拥有了作为教师的“自我认同”，真正热爱自己所从事的教育事业，才能充分展示自我个性、融合各种教学方法、深入探究学生心理，最终创造出真正的有效教学。

哈佛商学院教授克莱顿·克里斯坦森在《你要如何衡量你的人生》一书中，将人们做某件事的动因归结为发自内心的愿望，而真正让人们满意并爱上工作的是激励因素。他将激励因素总结为以下四个方面[7]。

（1）有挑战性：做一些具有挑战性的事，会给人带来动力；

（2）获得认可：在工作、学习中获得社会给予的正向反馈，会提升人的成就感；

（3）责任感：觉得自己应该做这样的事，做这样的事是对的；

（4）个人成长：做这件事的时候，能够实现个人的成长。

二、“团队—教师—学生”共同成长机制的构建

挑战性、获得认可、责任感、个人成长是教师认同自我、热爱教学的四种激励因素，爱与归属、尊严、自我实现是驱动教师个人成长的三层高阶需求。为了解决教学主体（教师和学生）的和谐统一、提升教师自我认同的问题，基于动因理论与马斯洛需求层次理论，我们提出了一种“团队—教师—学生”共同成长机制，如图2所示。

（1）团队建设。团队是最重要的基石，是教师个人成长的沃土，是教师主动投入教学的发动机。在“对得起来南开求学的所有学生”的团队文化的影响下，以团队为单位组织教学教研教改活动，并为团队成员规划个人成长目标与路径，使团队成员产生强烈的归属感，从而使教师在工作中得到“爱与归属”需求的满足。

（2）教师个人成长。教师在团队的有力支撑下，主动承担使命、提升教学能力，受到“动因理论”中“挑战性”与“责任感”的激励，进而促成教师获得奖项激励等外界认可，得到“尊严”需求的满足。

（3）学生个人成长。教师的付出促进学生的个人成长，为学生端正“三观”、达成综合能力培养目标，使学生在自身成长中收获成功的喜悦，学生的反馈反作用于教师使其收获职业的幸福感，从而获得作为教师“自我实现”需求的满足。

（4）教师受到“动因理论”中“获得认可”的激励，并且进一步在“个人成长”动因的激励下不断提升个人能力，主动去承担有“挑战性”的教研工作，主动肩负国家培养人才的“责任”，从而形成持续激励的正向循环。

“团队—教师—学生”共同成长机制将教学团队建设和教师、学生的成长相结合，满足教师职业的三层需求、引入教学过程的四项激励，其目标是使学生收获成功的喜悦，教师提升对职业的自我认同，团队成员之间形成“勇于承担、共同进步、互助分享”的氛围，最终使团队凝聚力得以增强，团队文化得以巩固。

“团队—教师—学生”共同成长机制应用于南开大学公共计算机校级团队的实践表明，在没有奖金、职称等激励因素下，该机制能够基于动因理论科学规划教师实现自我认同的四項激励因素，激发了教师自发的教学热情，促成了教师从“应付教学”到“投入教学”再到“热爱教学”的转变，凝聚了团队的巨大力量。在2018—2022年5年期间，15名团队成员共建设了6门省部级一流课程，获得了省部级教学成果特等奖1项和一等奖1项，南开大学教学成果一等奖2项和二等奖5项，上线了11门中英文慕课，主持了10余项省部级教改项目和几十项校级教改项目，编写了10余本教材，正式发表了30余篇教学论文。

三、POT-OBE的提出与构建

OBE在当前的教育中发挥着重要作用。基于“问题逻辑认知模式”的研究，我们提出一种在高校教学中的基于问题逻辑认知模式的成果导向教育——POT-OBE。OBE首先要解决“目标是什么”“为什么是这个目标”“如何实现目标”以及“如何检验目标是否实现”四个问题[8]。下面以南开大学计算机系列通识课程为例，回答构建POT-OBE时必须回答的上述四个问题。

（1）“目标是什么”的问题。在南开大学的大学计算机通识课程改革中，我们提出了面向大学生计算机通识素养的3A5S模型[8]，将大学计算机通识素养教育的目标归纳为“能想”“能用”和“能创新性解决问题”三种能力，简称3A（3 Abilities）；以及“一会发现问题、二会团队合作、三会求解问题、四会写（科研论文）、五会说（成果展示）”五种技能，简称5S（5 Skills）。以3A5S能力目标模型为中心，向下推导出知识目标，向上提炼出素养目标[9]，重构以能力为中心的能力、知识和素养三位一体的培养目标。

（2）“为什么是这个目标”的问题。从“第一性原理”出发，研究并提出了在高校要重新构建大学生的“问题逻辑认知模式”，即培养学生具有面对问题进行求解和探索发现新知识的意识和能力。同时明确了好老师是真正的有效教學的保障。

（3）“如何实现目标”的问题。首先，我们构建了“团队—教师—学生”共同成长机制，充分发挥教师的作用；其次，提出了可落地的3A5S目标的实现路径[8]。

在3A5S目标的实现路径中，每一种能力的培养都围绕“问题逻辑认知模式”进行教学。下面以“能想”能力培养为例，具体介绍一次“C++程序设计基础”课程的教学与传统知识逻辑的认知模式下的教学的不同，如表2所示。

从这个例子可以看出，基于POT-OBE的课程的教学方式与传统教学方式有着明显的不同，前者通过问题发现及求解的全过程重构学生的问题逻辑认知模式，后者一般是直接告知结果，学生重复练习。

在“能用”和“能创新性求解问题”的能力培养上，我们同样采用的是提出问题、设计求解方案、学习方法、有效求解、科学评价这一重构学生的问题逻辑认知模式的路径。特别是在“能创新性求解问题”能力的培养上，我们提出了挑战性项目学习CPBL[8]。

（4）“如何检验目标是否实现”的问题。对3A5S目标分别根据他们的特点和教学方式，采用了不同的情况的评价方法[8]。

综上，以我们的课程为例，构建POT-OBE主要包括如图3所示的内容。

通过POT-OBE在南开大学计算机系列通识课程中5年多的实践，我们欣喜地看到，大部分学生的3A5S能力得到了显著提高，自主选择的“问题求解项目”覆盖科技、文化、学习、生活方方面面，不仅展现了学生对于大学生活的思考，还体现出新时代青年学子的青春活力与家国情怀。

参考文献：

[1]刘冬. 基于第一性原理的信息内容产业发展研究[J].科技与出版，2018（6）：6-10.

[2]王馨，李平. 东西融合之悟性思维：伊隆·马斯克的隐喻谜团[J].外国经济与管理，2018，40（1）：124-140.

[3] GROSS R. Psychology： The science of mind and behaviour 6th Edition[M]. Hachette UK， 2012.

[4]王荣英. Gass习得模式的语言输出研究[J]. 湖南城市学院学报，2007（6）：94-96.

[5] GASS S M. Integrating research areas： A framework for second language studies1[J]. Applied linguistics， 1988，9（2）：198-217.

[6]帕尔默. 教学勇气：漫步教师心灵[J]. 阅读，2016（95）：65.

[7]克里斯坦森，詹姆斯，等. 你要如何衡量你的人生[J]. 新经济导刊，2013（Z1）：119.

[8]赵宏，郭蕴. 面向综合能力培养的大学计算机通识课程改革[J]. 中国大学教学，2021（6）：15-19.

[9]赵宏，高裴裴，梁赛. 大学数据素养类融合课程建设的探索与实践[J]. 中国大学教学，2022（5）：28-32.

[基金项目：教育部新文科研究与改革实践项目（2021020001），教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会2020新时代大学计算机赋能教育改革项目（2020-JZW-CT-A02）]

[责任编辑：余大品]