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以产出为导向的创新实践课程变革

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摘要:文章将产出为导向的教育理念应用于创新实践课程教学改革,以学生发展为中心,将“综合能力培养”作为课程建设目标,深入分析如何利用反向设计原则设计课程的教学模式和教学内容,提出了以学生能力与素质为评价宗旨的课程考核体系,并总结了对课程持续改进的方式。

关键词:创新实践课程;项目驱动;产出导向;教学改革

以产出为导向的教育(Outcome-BasedEducation,OBE)认为教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果,强调“教育是一种能力培养、能力训练的过程”[1-2],已被许多国家高等教育工程专业所借鉴。我国在2016年正式成为《华盛顿协议》成员国,明确了“以学生为中心”“以产出为导向”的工程教育持续改革理念[3]。为了更好地培养学生的科学和创新思维,全国很多高校都开设了一门特色实践课程———创新实践[4-5],旨在培养学生具备解决复杂工程问题的能力。由于这是一门新型课程,如何设计这门课程的教学模式和考核机制,促进学生多种能力的养成是一个值得研究的问题。本文将OBE理念引入创新实践课程教学中,在教学过程中坚持以学生的学习效果为目标导向,基于反向设计原则设计教学模式和教学内容,提出了以学生能力为中心的个性化考核体系,强调课程的持续改进,促进学生达到“毕业要求”,进而达成“培养目标”。

一、OBE理念分析

(一)OBE理念和创新实践课程

与传统的以教学内容驱动教学活动的方式相比,OBE理念注重知识、能力与素质的一体化,以学生的学习成果作为教学驱动力[6]。在OBE模式下,教师在教学过程中要注重引导学生获取更多成功经验,并将其应用于解决实际问题,达到最佳的学习状态。常规的实践类课程通常采用封闭式、验证式的教学方法,导致学生学习主动性不足、思维固化。当前计算机专业知识更新速度快,对人才的要求与日俱增,不仅要求学生会开发程序,而且具备批判性、创新思维。因此,在实践课中,教师应压缩验证性实验的比例,制定具有挑战性的实验要求,让学生在“做中思”“思中学”。杭州电子科技大学在计算机专业开设了创新实践课,该课程持续4个学期。教师根据社会热点和自身研究领域,申报实践课题;然后师生间进行多轮双向选择,尽可能地让学生能参与感兴趣的课题;最终采用小班化授课方式,进行针对性的项目化实训。美国著名教育家Bloom将认知过程分为6个层次:记忆、理解、应用、分析、评价和创造[7]。常规的实践课程培养前三个低阶能力,而创新实践课则以后3个层次的高阶能力为目标取向,期望能使学生获得决策、创新和可持续发展能力。因此,需要更好地设计创新实践课的教学活动和考核体系,对课程进行持续改进,从而培养学生解决复杂工程

(二)基于OBE理念的创新实践课程改革

传统的正向教学设计方式从学科知识体系出发组织教学内容,忽视了社会对专业人才的真实需求。本文遵循OBE理念教学设计中的反向设计原则,基于社会发展需要定位课程教学目标,以产出为导向,以学生的发展和能力获得为核心,改革教学模式、优化教学内容,最后对学生正向实施该过程。

1.基于人才培养目标和毕业要求的课程教学目标定位为了适应我国经济、科技快速发展的需要,计算机专业旨在培养具有良好的科学素养和职业道德,具备较强的工程实践能力和创新意识的高级工程技术人才。基于反向设计原则,以“培养目标→毕业要求→课程教学目标”为主线,自顶向下地定位教学目标。首先根据培养目标细化得到12个毕业要求,具体描述了学生毕业时所应该具备的能力和素质。然后基于计算机专业人才的培养目标和毕业要求,定位课程教学目标:以“综合能力培养”为目标,通过基于导师制的针对性实训,培养学生能综合应用数学、自然科学和工程科学等专业知识,解决复杂工程问题的能力。

2.以学生发展和能力获得为核心的教学模式改革在总结得到课程教学目标后,秉承人本教育理念,以“学生的发展”为核心,基于教学目标来设计课程的教学模式,重视学生在知识获得后的应用,促进其个体成长和潜能的自我价值实现。关注以下几点:(1)教师应以解决复杂工程问题为目标,引导学生在问题解决过程中合理应用各种技术、资源及工具,提高学生的综合能力。(2)让学生成为课堂的主角,根据学生的兴趣爱好、接受程度来组织教学活动,充分激发其自主学习的兴趣。(3)综合采用项目驱动、团队合作、反馈教学等手段,提高课堂吸引力。

3.以目标为导向的教学内容和考核体系设计由于创新实践课程包含4个学期,在设计具体的教学内容时,要从易到难、层层递进,不断提升课程难度来引导学生达成预先设定的能力。在设计教学内容时,同样遵循反向设计原则:沿着“项目目标→相关知识→设计→工程应用”的主线,从实际项目目标入手,以学生期望达成的能力来反推,然后要求学生自学相关知识,并综合利用所学知识分析、设计并实现系统,逐步递进完成知识的串联,最终解决实际工程问题。以培养大数据分析人才为目标,笔者设计了4个学期的实践内容。在前2个学期中,教师可自拟一些难度中等、可操作性强的任务,培养学生独立思考和动手能力。如在第一学期中,让学生完成前后端开发和数据库设计。在第二学期中,让学生了解数据分析流程、学习数据分析工具、并开发可视分析组件。在后2个学期中,设计更具挑战性和创新性的题目,要求学生查阅资料、设计方案并最终实现,提高学生的自主学习、团队协作能力和创新意识。如在第三学期中,让学生针对具体问题,利用数据挖掘算法寻找数据中潜在的模式。在第四学期中,让学生针对某一领域数据,设计一个完整实用的数据分析系统,能够辅助决策。此外,传统的考核体系利用出勤率、考试成绩来评价教学效果、衡量学生对知识点的掌握程度,无法评价学生能力的获得。本课程以学生能力与素质为评价宗旨,设计课程考核体系,注重平时学习过程的考核。

二、创新实践课程教学模式设计

基于OBE理念设计了一种适合于创新实践课程的新型教学模式,主要分为3个部分:基于MOOC的课前自学、项目驱动的课堂互动式教学和课后研讨。

(一)基于MOOC的课前自学与编程类课程不同,创新实践课程不讲授编程语言,而是要求学生能综合运用多门技术完成一个实际项目。这些技术可能是已经学习过的,也可能是全新的。因此,在新的教学模式中课前自主学习是基础。以互联网为载体的大规模在线开放课程———慕课(MassiveOpenOnlineCourse,MOOC)[8]提供了丰富的教学资源、信息更新迅速、且多数课程资源向大众免费开放,为学生的课前自学提供了一种新的解决方案。老师在课前针对教学内容和项目需求总结所要用到的技术,甄选出优质的MOOC视频、让学生观看学习,并布置简单的练习题。学生可以自行安排视频学习时间,完成课前任务。同时要求学生每周发一份学习周报给老师,让老师掌握每个同学的学习进展。这样不仅为学生减少了挑选优质学习资源的时间代价,而且提高了他们的自学能力,从某种程度上将课堂从封闭式向开放式转变,实现了学习时间、空间上的开放。

(二)项目驱动的课堂互动式教学课堂教学包括2部分。教师首先介绍课程相关的理论知识,让学生了解课程目标及实施方式[9]。然后针对课前自学环节中学生的反馈信息,对于普遍性问题和难点问题进行统一解答。第二部分以项目为完成目标,教师首先介绍项目需求,然后开展互动式教学,引导学生有体系地应用知识来解决实际问题。具体实践中,首先将学生分成创新研究小组,要求以小组为单位完成任务,鼓励学生相互合作、共享技能。为了更好地提高学生的积极性,采用不同的手段刺激学生完成项目。在创新实践1和2中,学生处于技术初步运用阶段,老师可以给出一些难度中等的案例,介绍要完成的目标和要求,如设计一个具有特定功能的可视分析组件。为了提高趣味性和竞争性,采用具有动态完成时间的挑战赛形式———项目的截止时间取决于最快完成小组所用的时间。假设一共有5个小组,按照最先完成的2组作为项目截止的日期,前两组获得全部得分,其他小组按照在项目截止日期时的完成结果给予一定得分,以此促使学生提高学习效率。在创新实践3和4中,着力培养学生的创新思维能力,鼓励学生开展探索式、合作研究式的学习。老师给出数据和总体分析目标,布置开放式的任务,要求学生在指定时间内完成,如基于公共交通数据分析城市热门的旅游景点,每个小组自行选择相关技术和工具来完成分析任务,最终可能得到不同的规律和结果。在每学期末,每个小组都要提交项目文档、演示视频和代码,并组织一次项目答辩验收。答辩时要求学生通过现场演示、录制视频等多种方式展示学习成果,其他小组的同学可以对当前答辩小组进行提问,最终由老师和其他小组共同评估每个小组的完成情况,包括数据分析方案的有效性、可视化组件的美观性和新颖性、对分析目标解答的准确性等。在整个项目驱动的教学过程中,教师以引导为主,参与每个小组的团队讨论,对项目中间完成过程把关并进行针对性指导。学生以小组为单位学习、讨论与合作,提出解决方案。采用上述教学方式,将课堂变成了“学习共同体”,培养学生获得多种能力。

(三)课后研讨由于课堂时间有限,需要引导学生利用课外时间拓展知识面。老师可以根据学生完成情况在课堂上提出具有启发性的问题,学生利用课后时间查阅资料并深入思考,与老师在课后进行线下探讨。老师还可以补充提供与项目有关的最新研究动态,指导学生检索文献资料,进一步了解技术前沿,完善自己的项目。在整个教学过程中,教师根据学生的反馈情况持续地改进授课形式和内容,学生不断地学习新的知识和技能,稳步提升自己的能力。

三、以学生能力为评价宗旨的课程考核体系

以项目驱动的创新实践课程无法采用试卷考核,本文以学生能力和素质为评价宗旨,设计多元化的考核指标,注重学生在整个教学过程中的综合表现,突出学习的过程性。在考核体系中,不仅老师对每个同学打分,小组成员内部、小组之间同样相互评价,因此成绩构成更能反映学生学习过程的真实情况。考核体系中各项评价标准比重如表1所示,同时包括教师评价和学生评价:1.教师评价(70%):课堂评价(30%)是对学生在课堂上的学习表现进行评价。项目完成情况包括3部分:项目文档和项目答辩情况各占10%;项目成果占20%,主要对项目功能完整性、使用便利性、创新性等进行评分。2.学生评价(30%):具体包括组内成员互评(15%)和组间成员评价(15%)。由于小组成员合作完成一个项目,小组内部对每个成员对项目的贡献程度最为了解,因此要求小组成员之间进行互评;根据每个小组的答辩情况,团队之间可以了解别的小组的完成情况,进行成果互评。

四、教学效果调查及持续改进

为了更好地达成专业培养目标,使学生能力与毕业要求相符合,需要对课程进行持续改进。在学期结束后,对学生进行了调查。70%以上的学生认为通过课程学习自己的自学、动手和工程实践能力有所提高。部分较优异的同学认为在项目化的课程实训中,提高了自己的团队协作和创新能力。90%以上的学生认可项目化实践、小组合作的形式。还有同学表示,在找实习工作时,工作单位对他们做的项目非常感兴趣,在面试过程中进行了详细的询问。此外,课程还取得了一定的研究成果,有同学在老师的指导下将项目成果整理成论文发表在计算机相关的学术会议和期刊上。但是在课程改革过程中,学生和老师都遇到了很多问题和挑战。对于老师来说,导师制和项目化的课堂教学模式不仅要求教师准备大量资料用于学生课前和课后学习,而且要求教师实时跟进每个小组的项目进展,评估平时的学习过程,需要付出大量精力。对于学生来说,由于专业基础与实践能力存在差异,基础扎实、学习效率高的学生能很好地跟上课程节奏;而部分学生一直在学习编程技术,实际运用有所欠缺,在遇到问题时有畏难情绪,过分依赖老师帮助解决问题。为了更好地持续改进,可以从几个方面入手:1.探索以老带新的形式,让创新实践3的小组一对一地指导创新实践1的小组,不仅分担了老师的工作量,而且提高了高年级学生的领导能力。2.引入互动式讲座,让每个小组以特定主题搜索资料并进行演讲,分享知识、扩充班级同学的知识面。3.事先对学生基础进行摸底调查,针对学生的差异化现状,采用分层教学方法。4.进一步研究如何能调动学生的学习积极性,克服畏难情绪。5.根据学生反馈结果,调整课程考核体系,不断改善学生对课程指标点的达成情况。

五、结语

本文在创新实践课程建设中引入OBE教育理念,遵循反向设计原则设计教学模式和教学内容、优化考核体系、提出持续改进的策略。教学实践表明,基于OBE理念的创新实践课程改革在提高学生的动手能力、创新意识方面具有优势,学生对这种教学模式接受度较高。由于该门课程的教学还处于探索阶段,我们将继续研究持续改进方式,进一步提高教学质量。

参考文献

[1]李志义.产出导向的教学设计[J].中国大学教学,2015(3):32-39.[2]李志义.适应认证要求,推进工程教育教学改革[J].中国大学教育,2014(6):9-16.

[3]顾佩华.基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式———汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究,2014(1):27-37.

[4]黄雪梅.围绕机电实验平台的创新实践课程[J].实验室研究与探索,2011,30(3):140-144.

[5]陈妙,陈敏,余日安,等.公共卫生创新实践课程的构建及作用探讨[J].基础医学教育,2014(12):1031-1033.

[7]魏宏聚.新课程三维目标表述方式商榷———依据布鲁姆目标分类学的概念分析[J].教育科学研究,2010(4):10-12.

[8]万昆,叶冬连,戚丽,等.多维视阈下的国内MOOC研究进展与可视化分析[J].中国远程教育,2015(2):38-44.

[9]史晓颖,黄彬彬,刘庚.面向大数据可视分析人才培养的创新实践课程教学探讨[J].中国教育信息化,2017(4):22-24.

作者:史晓颖;林菲;龚晓君 单位:杭州电子科技大学

以产出为导向的创新实践课程变革责任编辑:张雨    阅读:人次