基于双导向的深度OBE教学模式研究与设计

郑晓东,朱 薇

(厦门理工学院 软件工程学院,福建 厦门 361024)

0 引言

专业认证是高等教育质量保障体系的重要组成部分。将OBE教育理念引入工程课程的教学与实施,有力地推动了我国工程教育专业教学改革,逐步实现3个转变,即从课程导向向产出导向转变、从以教师为中心向以学生为中心转变、从质量监控向持续改进转变[1]。OBE理念的基本内涵是清晰地聚焦和组织教育系统,使之围绕确保学生收获在未来生活中取得实质性成功的经验[2]。持续深化工程教育改革,贯彻落实“学生中心、产出导向、持续改进”的理念,实现这3个理念转变是以学生为中心、目标成果为导向、构思设计实现运作(CDIO)、三化协同课程体系化建设的一项系统工程,这不仅仅需要统筹规划、顶层设计,更需要学生、教师和课程设计等微观层面的执行过程。

1 OBE理念下的教学反思

OBE教育理念反映了从需求开始,由需求决定课程的所有目标。目标成果导向教育是“反向设计、正向实施”的过程,需求既是起点又是终点[3]。OBE教育理念强调的是人人都能成功、个性化评定、强调精熟、强调绩效责任、强调能力本位,但在实现这些教育内涵时存在着诸多争议。

1.1 OBE内涵强调人人都能成功

学习成果亘古不变是衡量学生学习成功与否的唯一指标。那么学习成果作为课程设计依据与评量指标,它必须是可以量化为成果达成与否的标准。课程知识点可以量化,技能掌握情况可以分等级,但许多学习成果实际是很难被量化,比如学生的表现、态度、进步程度、人际交流、批判性思维等方面,这些成果难以科学、统一的标准量化。

1.2 OBE内涵中的个性化评定

个性化评定旨在根据个体差异,制定个性化的评定等级,并适时进行评定,从而准确掌握学生的学习状态,对教学进行及时修正。这不仅需要对学生达成预计学习成果进行评定,还要对学习者在每课时达成的效果进行评价。在以往的教学过程中最常用的方法是细粒度测评,通过课堂互动答题、细化单元测试、章节测试等方法来实现。但在实际操作可行性方面,由于OBE对教师的教学准备工作提出了过高的要求,导致在推广中遇到重重阻力,甚至出现倒退现象[4]。

1.3 OBE内涵强调精熟

精熟强调的是根据个体情况设计让每位学生都能精熟学习内容,而不区别学生的高低,即希望学生能够尽自己的全力,不断提升自己的学习目标,达到自己学习能力的目标,人人皆可成功。然而影响一个人成功的因素有很多,这些因素包括自信心、意志、兴趣、挫折等,过于预设的成功将会降低学生彼此间潜在的良性竞争与学习动机。虽然这种方法可以让学生的积极性与创造性得到重视,但过于预设的阶段性学习成果,不利于学生潜力的挖掘与思维能力的培养,影响了学生综合素质的发展。美国公民教育理论家詹姆斯·麦凯南(James Mckernan)指出,预设学习成果是种反智的行为,学习应是没有终点,而学生探索相对于利用知识的过程更不应该被限制与忽视[5]。

1.4 较难实现情感临场感

OBE关注的是学什么、为何学、怎样学的目标成果导向教育,在OBE理念下能够有效地实现探究社区模型(Community of Inquiry)的3个关键要素:认知临场感(Cognitive Presence)、社会临场感(Social Presence)、教学临场感(Teaching Presence)[6]。认知临场感描述了学习者通过持续反思与讨论,获得意义建构与理解的过程[7];社会临场感指学习者在充满信任的在线环境中,社交和情感方面表现“真实自我”(即呈现完整个性)和发展人际关系的能力[8];教学临场感是指为帮助学习者实现富有个人意义和教育价值的学习结果,对学习者的认知过程与社会过程进行的设计、促进和指导[9],具体包括设计与管理、促进对话与直接指导。但对于Cleveland-Innes等[10]提出的第4个要素:情感临场感,即教育三维目标中的“情感态度与价值观”却较难实现,这是现代教育教学中难以忽视的一块短板。情感临场感很难像传授知识一样,通过讲解的办法,把情感、态度与价值观“教”给学生,它需要贯穿教育教学全过程,构筑多元主体共同参与的“情感态度与价值观”协同育人新格局。

2 基于双导向的深度OBE教学模式设计

通过前文对OBE教育理念在学习成果、个性化评定、情感临场感等方面的分析,可以看出OBE实际执行过程中存在的问题与困难,本课题以软件工程专业多门课程实施为例,结合人才培养定位及课程特征,确立了问题导向与目标导向,并把思政教育有机融合贯穿于整个教学过程,主要研究目标有3个:(1)差异化个性评定目标,在OBE实施愿景和框架支配下根据每个学生的个体差异,制定个性化的评定等级,并适时进行评定,从而准确掌握学生的学习状态,对教学进行及时修正;(2)成功维度目标,该目标强调人人都能成功,所有学生都能在学习过程上获得成就感,有成就感的学习会促进更成功的学习。这种成功不一定同时或相同方法,需要制定不同维度的成功标准;(3)主观能动性目标,明确教学成果、明晰教学策略、设定自适应参照评价体系。主观能动性是实现“知识与技能”的核心,该目标使学习动机强度保持在较高的水平上,不仅能够激发学习主动性、增强学习自信感,还能够培养学生“执着专注、作风严谨、精益求精、敬业守信、推陈出新”的大国工匠精神。

2.1 基于双导向的深度OBE教学模式总体框架

在双导向的深度OBE教学模式设计中,将教学模式分为问题导向维度、目标导向维度、混合式教学3个维度开展。问题导向的关键是问题的提出,把问题导向划分为3个阶段:第一个阶段学科领域认知、理论概念与基本内容的基本问题;第二个阶段是重点、难点的讨论性问题;第三个阶段是发现、探索、应用问题。这些问题既要激发学习兴趣,培养学生养成正确认识问题、分析问题和解决问题的能力,同时将课程思政教育全面植入问题导向维度,依托专业元素扩展形成思政资源,学科问题与思政元素相互渗透。

目标导向理论认为,要达到任何一个目标必须经过目标行为。在设计目标导向行为与目标之间的关系时,首先明确动机、目标行为,目标导向不是直接去完成目标,而是引导行为去完成目标。因此,目标导向的行为越容易实现,学生的主动性、自信感就越强,更容易接近目标。反之,会弱化对目标实现的渴求强度,容易产生消极作用。将目标导向分为专业目标、课程基础目标、课外及课堂目标,将合理的目标导向贯穿于“知识与技能”实现的过程,使学习动机强度维持在较高的水平上,使人保持一种积极的状态。

混合教学维度提出一种系统性、体系化、以学生为中心、教师为主导的正向实施、反向求导闭环框架。系统框架将教学过程分为课前、课中、课后3个闭环,课前由理论知识、线上自学资源、有效学习、目标分析、问题反馈构成,课中由塑造品格、思维训练、能力培养与知识传授,课后由细化考核、沟通与讨论、实现目标、拓展等构成。

2.2 基于双导向的深度OBE教学模式设计逻辑

OBE理念下课程实施为一项“人工神经网络”系统工程,把教学活动中的课前、课中、课后3个阶段设计成为神经网络中的3个层,目标导向为权重(Weight),问题导向为偏置量(Bias),如图1所示,在系统工程初期,教学设计者根据培养与历年经验初置偏置量与权重,进入教学活动的3个层时,遵循以学生为本、目标导向、持续改进原则,根据目标导向与问题导向进行教学设计,并在每一轮教学活动后,根据学习者个体执行效果与预期目标进行匹配,最后通过反馈机制迭代更新这些权重,实现最佳的目标导向。

图1 “人工神经网络”系统工程

2.3 基于双导向的深度OBE教学模式详细设计

在总体框架以及设计逻辑指导下,以历年混合式教学经验为基础,融合神经网络的反向求导思维,将问题导向与目标导向有效地作用在反向设计、正向实施的教学过程中,实现价值塑造、思维训练、知识传授和能力培养四者融为一体的OBE理念下教学平台,如图2所示。

图2 双导向OBE教学平台

初始化迭代数据库是以历年教学经验与教学资源为基础,该数据库主要包括:教学大纲、各个章节课程设计、课程思政、学习资源、目标导向、问题导向、细粒度题库、激励拓展、问卷调查。

课前学生通过OBE教学平台的线上学习模块进行课前自学;练习模块中可以通过练习与机器人有效地帮助学生取得较好的学习成果;检测模块是对学生预习情况的精准掌控;问卷调查模块与目标导向模块能够让学生知道要取得什么样的学习成果,并将问题进行有效的反馈。

课中教师根据双导向、课程思政、课程设计与疑点教案自动生成模块进行组织教学,教学过程包括问题导入、分组讨论、难道精讲等。课堂互动与问卷模块可以有效地体现学生是否已经取得了这些学习成果。

课后差异化检测模块根据个体情况设计让每位学生都能精熟考核内容,细粒度考核模块中学生能够尽自己的全力,不断提升自己的学习目标。考核难度采用先易后难方式,学生可以在完成考核任务后重新进行考核,重新考核的难度将提升。这种逐级提升机制方法可以增强学生的主动性、自信感,使学生更容易接近目标。

2.4 教学效果分析与探讨

个性化评定提高学生的学习能力,在学习过程中,学生利用双导向OBE教学平台学习、帮助、交流互动、评价等模块,不仅缓解了教师的工作压力,而且强化了学生对学习目标实现的渴求强度,有效地解决个体化差异问题并拓展多样化观点。

学生情感、态度与价值观的提高,基于双导向的深度OBE教学模式让同学们融入课程思政、问卷、激励拓展、题库维护、互帮互助等课程建设,真正地实现情感临场感。

学生综合素质自我升华,双导向OBE教学平台有效地解决了预设学习成果所造成的潜力挖掘、思维能力培养等综合素质的发展问题。平台在不影响学习者良性竞争与学习动机的前提下实现细粒度考核。细粒度考核采用阶梯式闭环模式,通过实现小目标,产生实现下一个目标的动力,在不断努力中实现成功,在不断努力过程中自我升华。

3 结语

本文针对OBE理念下软件工程专业在课程运行过程存在的问题与争议,提出一种基于双导向的深度OBE教学模式,该教学模式采取多方合作、分组开展研究的方法,按照反向设计、正向实施的原则,融合神经网络反向求导不断优化的方法,在课前、课中、课后各个过程中,根据个体学习成果、评教情况、反馈情况改进原有的课程设计与课程教学。在工程教育专业认证背景下,基于双导向的深度OBE教学模式的研究与设计,能够有效地解决在执行OBE教育内涵时存在的争议与困难,在教学改革中具有实现意义与推广价值。