基于成果导向的“轮机案例分析”课程混合式教学模式

张兴彪

(大连海事大学 轮机工程学院,辽宁 大连 116026)

一、引言

2016年起,中国海事局针对将事故经验教训运用于海员培训的议题开展了一系列的研究和实践,并先后4次在国际海事组织(IMO)人的因素、培训和值班分委会(HTW)会议上提交了相关提案,均被审议并采纳。为了支持上述提案,大连海事大学开设了“轮机案例分析”课程,并且已经完成多届本科生的授课。2022年IMO海上安全委员会第106届(MSC 106)会议通过了以中国海事局提案《关于事故和经验教训应用于海员教育和培训指南框架的建议》为蓝本制定的新通函——《在海员教育和培训中应用伤亡案例和经验教训的指南框架》(MSC.1/Circ.1661),标志着我国在船员教育和培训领域的研究取得世界性成果。

当前,案例教学已经逐渐被国内高校所接受和采用,尤其在法学、工商管理等专业教学中得到广泛应用。目前,航海类高校对单门航海类专业课程采用案例分析教学已有比较多的实践探讨,但是未见国内其他航海类院校专门开设“轮机案例分析”或类似课程。“轮机案例分析”课程教学还在实践探索阶段,存在诸多不足,亟须对该课程的教学内容、教学模式、考核办法、课程思政等方面开展深入研究和实践。

二、课程概况和教学研究的意义

“轮机案例分析”是大连海事大学轮机工程(海上方向)专业的一门32学时的限选课,安排在第三学年第二学期进行。该课程的主要教学目标包括:(1)理解船舶设备的结构、工作原理和常见故障,能够综合运用科学原理和方法调查和分析轮机事故案例,具有分析、判断和解决轮机设备故障的能力;(2)理解国际公约、法规、规范的轮机设备的要求,能够运用多学科的原理和方法研究轮机事故案例,能够分析复杂轮机工程问题并得出具有指导意义的结论和方案。课程研究轮机海事事故案例,课程任务是结合轮机案例强化学生掌握和运用专业知识,使学生对轮机设备树立系统观和整体观;课程目的是培养学生分析判断能力、理论联系实际能力,为将来从事相关领域工作打好基础。“轮机案例分析”课程具有以下特点:(1)搭建了一个虚拟实践活动平台;(2)具有鲜明的拟真性;(3)用模拟的思维活动丰富了实践内容;(4)营造的氛围利于激励学生的实践热情。

目前课程教学中,仍存在以下几个问题:(1)课程与几门专业课同步进行,授课教师需要讲解学生还没有学到的专业知识,既浪费学时又影响学习效果;(2)教学形式属于“填鸭式”封闭课堂教学模式,学生失去最初的新鲜感后学习热情和积极性会逐渐降低;(3)在有限的学时内无法对案例背景和详细内容进行深入讲解;(4)课程目前采取提交案例分析报告的单一考核形式,不利于多角度评价学生的学习效果和教师的教学效果。

大连海事大学轮机工程学院以工程教育认证标准为依据,目前已形成 “课程体系→教学大纲→课程实施→课程目标达成评价→毕业要求达成评价→毕业要求→课程体系”的闭环培养体系,体系运行贯彻“学生中心、成果导向、持续改进”方针。“轮机案例分析”课程目前还未完全满足工程教育认证要求,还需要进一步改进和完善。基于成果导向理念,对课程内容、教学模式设计和方法、教学评价方法等进行研究和实践,可以解决课程存在的问题,从而更好地贯彻实施闭环培养体系,实现最佳教学效果和满足工程教育认证标准要求。

三、基于成果导向(OBE)的混合式教学模式设计

(一)成果导向(OBE)教育理念

成果导向(Outcomes-Based Education,简称 OBE)教育理念是一种以成果为目标导向、以学生为本,采用逆向思维方式进行课程体系建设的先进教育理念。OBE教育理念包含四大原则:清楚聚焦、扩大机会、提高期待、反向设计。清楚聚焦是指课程设计与教学要清楚地聚焦在学生完成学习过程后能达成的最终学习成果,并让学生将学习目标聚焦在学习成果上,是OBE实施原则中最重要和最基本的原则。扩大机会是指课程设计与教学要充分考虑每个学生的个体差异,要在时间和资源上保障每个学生都有达成学习成果的机会。提高期待是指教师应该提高对学生学习的期待,制定具有挑战性的执行标准,以鼓励学生深度学习,促进更成功的学习。反向设计是以最终学习成果为起点,反向进行课程设计,开展教学活动。实施OBE教育理念包括五大要点:确定学习成果、构建课程体系、确定教学策略、自我参照评价、逐级达到顶峰。

OBE教育模式的教学驱动力是学生学习成果,强调“教育是一种能力培养、能力训练”过程。[1]OBE教育模式是以预期学习成果为中心来组织、实施和评价教育的教育结构模式。[2]OBE的精神实质为“以学生为本,由以教师为中心转变为以学生为中心”。实施OBE教育模式包括定义、实现、评价和使用学习成果四个步骤[3]。OBE教育模式强调学习过程中以学生为主体,重视培养学生自主学习意识,主张学生自主学习、自我评价和相互评价。在教学过程中,教师起着示范和指导作用,教师是学习过程的示范者、管理者和监督者。

(二)混合式教学模式

混合式教学是将线上教学和线下教学相结合的一种教学模式。该教学模式将传统教学和网络教学的优势结合起来,既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用,又充分体现学生作为学习主体的主动性、积极性和创造性。混合式教学具有以下特征:(1)外在表现形式是采用“线上”和“线下”两种途径开展教学;(2)“线上”教学不是教学辅助活动,而是教学必备活动;(3)“线下”教学不应照搬传统课堂教学活动,而是基于前期“线上”的学习成果开展的更深入的教学活动;(4)充分发挥“线上”和“线下”两种教学的优势;(5)混合式教学扩展了传统教学的时间和空间。

(三)课程教学模式设计

基于OBE教学模式的四大原则,凡是可以培养学生工程实践能力的教学方法和模式均可采用。目前混合式教学的应用越来越普遍,实施基于OBE理念的工程教育专业认证后,基于OBE教育理念的混合式教学研究备受重视。OBE教育理念与混合式教学在教学目标、教学过程、教学效果方面具有良好的契合性,是传统课堂教学和简单线上教学向混合式教学转变的有效途径。[4]

OBE教育理念与混合式教学相辅相成,OBE教育理念为混合式教学进一步指明了方向,而混合式教学有助于落实OBE教育理念。OBE教育理念和混合式教学的广泛普及使得基于OBE教育理念的混合式教学模式设计日益重要。基于以上分析,教师团队为“轮机案例分析”课程设计了如图1所示的混合教学模式。

图1 开放性问题驱动的闭环提升混合教学模式

第一阶段,基于OBE教育理念和工程教育认证要求,轮机工程(海上方向)专业培养计划确定了“轮机案例分析”课程的毕业要求。教师团队根据毕业要求设定了包括知识目标、素质目标和能力目标的课程目标,形成对毕业要求的支撑关系,根据课程目标确定教学内容、学时数和考核评价办法。

第二阶段,建立线上教学平台与学习交流社区。教师在线上教学平台发布案例内容、背景资料、案例分析所需的基础理论及常见的轮机事故案例分析方法;学生在线上教学平台提前预习相关内容,并在学习交流社区进行讨论或提问,教师可适当引导讨论并对学生的疑问进行实时或延时解答。

第三阶段,学生在线上预习相关的案例知识后,教师在线上发布案例中待解决的问题,学生小组对问题展开讨论并探究当前案例中的解决方案是否合理,是否存在替代解决方案。

第四阶段,学生在线讨论、分析案例中问题的原因,积极思考解决问题的理论和技术手段,教师针对学生的学习活动进行启发和引导。

第五阶段,学生小组通过小组交流、研究探讨、完成测验、实验、作业等方式分析和解决问题,教师对学生的学习活动与方案设计进行引导和指正。

第六阶段,学生小组向教师及全班同学展示学习成果,成果形式包括替代解决方案、改进措施、分析方法、人为因素分析等,通过学生互评和教师评判相结合的方式评价学习成果。最后,学生完成课程论文撰写,教师对课程论文进行评价。

该教学模式中设计了三个闭环提升环节:第一,完成每个案例教学后,教师进行案例教学反思,并在下一个案例教学中作出改进,从而提升教学能力;第二,每个学期结束后,教师可对整个课程教学进行反思并据此提升教学水平;第三,学生完成每个案例的学习后,均可自觉反思并提升学习能力。

(四)课程教学实施要点

“轮机案例分析”课程中的案例是指“船舶运营实际中真实的轮机事故情境经典型化处理后形成的可供学生思考、分析和决断的案例”。轮机案例教学的目的是通过独立研究和相互讨论来提高学生分析和解决实际问题的能力。在筛选和形成轮机案例过程中需要注意以下事项:(1)案例必须是真实的,而不应该是虚拟的;(2)案例主要来源于国内外航运管理部门或航运企业正式的事故案例报告;(3)为了便于分析,案例尽可能时间清晰、情境完整和图文并茂;(4)案例要尽可能涵盖常见船舶轮机设备的典型故障;(5)案例的选择要与专业课程的知识点紧密结合,要有代表性,宜精不宜多。

为了适应成果导向教育的要求,在教学活动中要遵循以下原则:

1.注重运用正确的事故分析模型

事故分析模型包括能垒模型、线性序列模型、流行病学模型、系统模型、STEP图、MTO方法、流程图模型、损失因果模型等,每种模型均有适用范围和优缺点。教师应鼓励学生学会运用正确的事故模型分析轮机事故案例,好的事故分析模型可以使案例易于理解,更利于提高案例的警示性和借鉴性。

2.熟悉调查流程和事故报告格式

为了更好地分析轮机案例,教师和学生应该熟悉海事事故调查流程和事故报告格式。海事事故调查流程分为发起调查、调查准备、收集证据、证据分析、提出建议、撰写事故报告六个阶段。一份完整的事故报告通常包括概要、背景和目的、分析方法、事故信息、事故分析、结论、事故建议、附录等方面内容。

3.实现教学时间、空间和内容开放

教学时间由课内延伸到课外,要注重引导学生合理规划课外时间,布置课外学习任务,促进学生课外自学。教学空间从教室内向教室外拓展,针对本专业的特点,部分案例分析课程可以尝试在教学实习船、陆上机舱进行,使学生获得对机械设备更直观的认识。教学内容从教材内向教材外扩充,实时引入行业新知识、新技术、新规范、新工艺、新成果,向学生布置拓展性的课外学习任务。

4.注重培养分析、评价和创造能力

认知过程分为记忆、理解、应用、分析、评价和创造六个层次,前三个属于低阶层次,后三个属于高阶层次。高阶层次认知活动(高层次的教学活动)发展高阶能力。根据OBE教育提高期待的实施原则,应注重培养学生分析、评价和创造能力以及程序性、策略性思维能力。通过设置无固定答案的开放性问题和挑战性任务(独立开展案例研究、提出改进建议、进行技术改进等),将学生置于发展高阶能力的情境之中,学生通过思考、质疑、研究、决策、设计等活动培养分析和综合信息能力、策划和组织能力、创造性思维能力。

教师应该要求学生大量阅读案例,指导学生学会捕捉案例关键信息,分清事件的主次顺序和内在联系,寻找故障现象背后隐藏的原因,引导学生进行提炼、归纳和概括思维训练。在小组和课堂讨论中,教师要给予每个学生发言机会,要求学生力争做到有自己的见解,尽量使发言具有系统性、完整性。在授课过程中可运用的技巧包括:(1)案例选择要先易后难;(2)在案例学习和讨论中营造竞争氛围;(3)指导学生进行必要的总结;(4)多行引导少做说教;(5)讨论方式要多样且有新意;(6)教师不应以权威者自居。

四、混合式教学模式评价体系设计

OBE理念下混合式教学课程评价模式的构建原则包括科学性原则、导向性原则、系统性原则和发展性原则。科学性原则是指课程评价模式应以科学的方法为基础,以先进的教育评价理论为指导,结合混合式课程的特点与要求,符合教育改革发展趋势;导向性原则体现在课程评价模式应利于引导学生开展自主学习和激发学习热情,实现课程从重教向重学转变;系统性原则是指课程、教学与评价三者之间紧密联系和密不可分,课程评价设计应保持与课程和教学的设计一致;发展性原则是指通过循环反馈的调节机制对课程进行综合评估和分析,实现改进教学质量和提升学生学习成果的目的。

基于上述原则和轮机工程专业工程教育认证的毕业要求,课程团队构建了OBE理念下“轮机案例分析”课程混合式教学评价模式,如图2所示。该课程评价模式强调学生的主体地位,聚焦学生的学习成果,在评价内容、评价方法与评价主体方面融合价值目标、知识目标和能力目标,客观判定与毕业要求指标点相关联的课程目标达成情况,并以合理的评价、科学性分析和评价结果分析反馈促进教学设计、评价改进和实现课程目标成果。

“轮机案例分析”课程采用形成性评价与终结性评价相结合的方式对学生学习成果进行考核评定。形成性评价是对学生学习过程中的表现、取得的成绩以及反映出的情感、态度、策略等方面的发展作出的评价,是基于对学习过程的持续观察、记录、反思而作出的发展性评价,是混合式教学模式的重要内容之一。形成性评价能够激励学生学习,帮助学生有效调控自己的学习过程,使学生获得成就感,增强自信心,培养合作精神。终结性评价也称总结性评价,一般是在一段教学活动后,为了解教学活动的最终效果而进行的评价,学期末或学年末进行的各科考试、考核都属于这种评价,其目的是检验学生的学业是否最终达到各科教学目标要求。

形成性评价主要内容包括网络资源、线上测试、课堂练习、问题讨论、协作和交流、资源分析、课后作业的完成情况,评价时充分考虑个体参与度、协作参与度和学习态度等相关因素。终结性评价主要是按照要求完成案例分析论文的选题和撰写,论文内容包括案例经过、案例分析、案例总结、改进方案和建议等。

图2 OBE理念下课程混合式教学评价模式

如图2所示,轮机案例分析课程形成性评价主要包括课前预习评价、课中学习评价和课后提升评价三个阶段。课前预习评价主要目的是检查学生是否按时完成课前的线上预习任务和成果产出,教师根据具体情况合理设置评价内容和方法,并对评价内容和方法进行科学性分析,以完善课前预习的线上评价过程,同时教师通过分析评价结果实现下一步课中教学设计的改进。

课中学习评价是对学生科学探究的意识、能力、情感、态度、价值观等方面的评价,评价内容和方法注重对学生应用所学知识分析和解决实际工程问题能力的检查和评价。课中学习评价必须及时有效,即进行即时评价,及时对学生学习过程中遇到的困难给予解释、引导,帮助学生找到方法和思维上的优缺点,激励学生学习热情。

课后提升评价是对学生分析、评价和创造三个高阶认知层次的检查和评价,是检验学生的高阶能力。教师应该提高对学生学习的期待,制定具有挑战性的课后提升任务,以鼓励学生进行深度学习,促进最成功的学习。课后提升任务可以包括完善解决方案、提出改进措施、案例分析方法运用、人为因素分析等方面内容。

课程的终结性评价通过案例分析论文的形式进行考核。案例分析论文的题目由任课教师提供或学生自选,学生搜集、整理、分析和总结相关案例资料,最终完成一份完整的案例分析论文。案例分析论文要求学生能够运用多学科的原理和方法研究轮机事故案例,能够分析复杂轮机工程问题并得出具有指导意义的结论和方案。课程组为学生提供了比较全面的案例分析论文参考题目,规定了论文的内容组成和写作要求,制定了具体的评分标准。

课程的成果评价实质上是指课程目标达成情况评价。本课程包含三个课程目标,教学大纲中详细规定了各课程目标的分数和比例。课程目标评价数据为每个课程目标对应的形成性评价和终结性评价考核环节的成绩。基于课程目标评价数据,可以通过对应的计算公式获得学生单项课程目标的达成值以及课程目标达成值的均值。

本专业课程评价的评价周期为一年。每学年课程结束后,课程组分析评价结果的科学性和有效性,根据每位学生的课程评价结果,撰写课程目标达成情况分析报告,提出针对的教学改进措施,对课程目标、教学内容、教学方法、考核方式等进行修订并实施。这种课程质量持续改进机制可以不断提高学生培养质量,为实现达成毕业要求指标点和专业人才培养目标提供有力支撑。

五、结语

“轮机案例分析”课程实施问题驱动混合式教学模式既强调发挥教师的引导、启发和监督等主导作用,又充分调动学生作为学习主体的主动性、积极性和创造性,将传统课堂优势和互联网优势结合起来,可以激发学生的学习兴趣,锻炼学生思考能力,提高学生创造力,从而取得最理想的学习成果。OBE理念下课程混合式教学评价模式设计能够客观地反映学生的学习成果以及教师的教学效果,有利于促进学生的学习行为和教师的教学活动,也可为其他开展混合式教学的类似课程的评价提供参考和指导。