基于能力導向的多維互動教學平臺研究和建設

石 雷，畢 翔，徐 娟

（合肥工業大學 計算機與信息學院，安徽 合肥 230009）

1 背 景

百年大計，教育為本[1]。有了教育，有了大學，就有了對質量的期待[2]。我國高等教育已經實現從教育大國到教育強國的轉變，但在這一轉變過程中，高等教育的質量并沒能同步跟進，“錢學森之問”就是對目前我國高等教育質量問題最大的世紀拷問[3]。

2012年，教育部頒發的《關于全面提高高等教育質量的若干意見》也明確指出要“完善人才培養質量標準體系”“鞏固本科教學基礎地位”[4]。從2012年開始，全國各重點高校陸續公布《本科教育教學質量報告》，接受社會的監督。國家層面也開始采取專業認證、卓越工程師培養等一系列手段和方法，保證本科教學質量的提高。

從本質上說，要提高本科教學質量，就必須改變傳統“教師教、學生學”的簡單授課模式，改變一門課程結束后一考定學分的簡單管理方式，變成能讓學生愿意學、主動學的新型教學方式，變成能通過多種方式激發學生學習興趣，讓學生參與到學習中去，體會學習樂趣，提高自身能力，最終提高本科教學質量的新型教學模式[5]。課程設計、課程實踐、工程實訓、畢業實習、畢業設計、大學生創新實踐等，這些都不是通過簡單教學就能拿到學分的課程內容，是對傳統教學模式的有益補充，因此提出“以能力為導向的一體化教學體系”，建立通識課程、學科專業課程、實踐環節和能力拓展課程體系，同時明確建立每門課程的培養目標、課程目標、教學方式和考核方式[6]。

在設計這些有意義有創新性教學體系的同時，還必須看到利用現有條件實施該教學體系的現實困難[7]。首先，實施新的教學體系勢必會大大增加一線教師的教學工作量，特別是在目前師生比不高以及對教師職稱晉升普遍存在學術化傾向的前提之下，實施新的教學體系容易使一線教師產生抵觸心理；其次，實施新的教學體系無疑讓教師對評判學生分數擁有更多的自主權，由于沒有形成較好的量化標準和監督體系，如何保證公平性也是一個現實難題，如果處理不好，既有可能讓教師為如何給學生評判分數而苦惱，也有可能讓學生抱怨評判的不公平，甚至出現學生采用不正當手段向教師公關等問題；最后，目前還沒有形成一個很好的方法，以便在實施新的教學體系時，激勵學生在完成課堂聽課的同時，更好地投入到課外學習和自學中去，而這恰恰是提高學生專業能力的重要環節。

我們深入分析產生以上三大問題的原因，研究并提出一種建立在師生之間多維互動基礎上的新教學模式，探討和設計該教學模式的具體實施方案和實現方法[8-9]，并根據研究成果開發了一套“基于能力導向的多維互動教學平臺”軟件。

2 基于能力導向的多維互動教學模式

2.1 基于能力導向的多維互動教學模式的內涵

基于能力導向的多維互動教學模式的關鍵是從強化教學主客體之間的交互方式和途徑入手，將傳統的教師為主體、學生為客體的固定模式轉變為主客體可按場景互換的動態模式。其中，“多維互動”是相對于傳統教學模式來說的。高校的傳統教學模式基本集中在課堂上，單個教師在課堂上面對一個班的學生，知識只是單向的“一維傳送”。這種模式下，教師的“教”和學生的“學”之間很容易割裂，形成一種固定死板、缺乏生機的課堂講授氛圍。如果能夠設計一種模式，讓教師與教師之間、教師與學生之間、學生與學生之間，甚至學生與教師之間，都能夠互相影響，讓知識不僅能在課堂上，還能更多更容易地在課下進行傳遞，則會形成一種“多維互動”的教學氛圍。

為了達到“多維互動”的效果，設計將著重從兩個方面入手：①設計一種模式，使知識能夠方便地在課堂和課外傳遞；②設計一種評價機制，以便促進學生和教師樂意使用這種多維的知識傳遞方式。

2.2 基于能力導向的多維互動教學模式的設計

基于能力導向的多維互動教學模式以課堂教學、課后自學、實踐教學等幾種典型場景下主客體的構成及相互之間交互的信息內容為依據，針對每種場景，設計基于教師“教”與學生“學”兩種主要行為的評價機制，并給出可量化的評價指標及相應的計算方法，包括學生出勤情況、教師對學生提問的響應情況、學生在線或離線完成課堂練習和課后作業的情況、學生課余學習的交流互動情況、實踐環節的完成情況等。多維互動教學模式所包含的典型內容及互動關系如圖1所示。

圖1 多維互動教學模式所包含的典型內容和互動關系

具體來說，多維互動教學模式的典型內容及互動關系包含3個部分。

1）基于知識點分類的教學資源組織方法。

教學實踐活動表明，無論是課堂教學還是課后自學，如果僅僅把包含課程所有知識點的教學資源（如多媒體課件、輔助資料、習題等）一股腦全部提供給學生學習，這樣很難保證學習效果。在傳統課堂教學方式下，主要依靠任課教師對學生所處層次和專業水平的判斷，并綜合教學經驗，對授課內容及其深度作合理調整和取舍，重新優化組織后再傳授給學生。以促進學生自主學習為根本目標的多維互動教學模式，必須首先研究并解決課程教學資源的合理組織問題。

課程教學內容由若干具有內在聯系的知識點構成，課程教學資源則是圍繞這些知識點進行設計和整理的：首先，教師必須建立課程的知識點集合，并分析各知識點元素的內在聯系，包括先后關系、并列關系等；其次，對各知識點根據教學經驗和教學要求進行分類，包括基本類、提高類、理論類、實踐類等；然后，依據學習需求的不同，按照預定規則抽取對應知識點元素，構成滿足當前教學任務的知識點子集合；最后，圍繞子集合中的元素，合理組織各種教學資源，并提供給學生學習。基于知識點分類的教學資源組織方法的實現過程如圖2所示。

2）多維互動方式及其實現具體內容。

圖2 基于知識點分類的教學資源組織

學生自學的學習效果往往不如有教師參與的課堂學習效果，究其原因，一方面，教師會以一種合理的方式引導學生逐步有序地學習；另一方面，教師可以就學生學習中遇到的問題及時給予解答，便于學生一步步完成所有知識的學習。要實現我們所倡導的“促學生自主學習”根本目標，就必須能夠提供全方位滿足學生課內和課外學習的信息交互渠道。

具體來說，如果學習活動發生在課堂內，則主要通過學生提問與教師解答的方式來解決學生學習中遇到的問題，信息交互在學生和教師之間完成。此外，教師還可以就課程內容的關鍵知識點主動提問學生，并根據學生的回答情況確定是否為其提供幫助，信息交互也在學生和教師之間完成。如果學習活動發生在課外，則學生可以針對遇到的問題向教師尋求幫助，并等待教師響應，信息交互同樣在學生和教師之間完成。與課內不同的是，此時來自教師的信息反饋，如解答等存在不確定的時間遲滯，會對學生的自學活動產生較大影響，因此允許學生以某種方式向關聯學生，如本班和其他班級所有學習該課程的學生尋求幫助，以此解決問題，此時的信息交互在學生和學生之間完成。這種信息交互方式，盡管可以避免出現師生之間信息交互可能存在遲滯的問題，卻可能存在反饋信息不準確的問題。因此，需要補充設計一種約束機制，對該方式下的信息準確性進行判定。

3）基于可量化指標的學生學習效果綜合評價機制。

傳統教學模式下，教師對學生學習效果的評價主要來自本門課程的考試成績，并綜合考慮日常出勤情況、課堂回答問題情況、作業完成情況、實驗實踐完成情況、平時印象等輔助因素。由于這些輔助因素難以量化，或者可量化但是量化不準確，使得考試成績成為評價學生學習效果的唯一指標，造成“一考決定全部”的局面。在依靠學生自主學習的多維互動教學模式下，這一問題帶來的負面影響表現得尤為突出。

為做到全面且準確評價學生的學習效果，可結合多維教學模式中教學活動特點：首先，在確定影響教學效果主要因素的同時，制定合理的評價指標，如有效提問次數、有效幫助他人次數、有效建議數、自學時間數、作業完成次數與分數、自測分數等；其次，通過記錄學生在多維互動教學中的各種學習行為和結果，實現對評價指標的量化；最后，依據不同的影響權重，得到對學生學習效果的綜合評價。為保證評價的準確性，影響權重可以根據教師的教學經驗和評價方法的實施效果，給予動態調整優化。

3 多維互動教學平臺

3.1 多維互動教學平臺的整體軟件架構

多維互動教學平臺的整體軟件架構如圖3所示。設計該平臺時應充分考慮其通用性和可擴展性，也就是說平臺不是針對于一個教師或一門課程，而是能滿足一所學校幾十個院系所有課程的使用需求，因此平臺整體采用B/S架構。用戶角色包括高級管理員、普通（院系）管理員、教師、助教、學生等各種不同角色。平臺使用既能滿足用戶利用普通電腦（如在辦公室使用系統），也能滿足用戶在多媒體教室（如教師授課使用系統），同時還能讓學生用平板電腦或智能手機使用系統。

3.2 多維互動教學平臺的功能模塊

根據上一節的分析和教學平臺的進一步設計，平臺具體功能模塊如圖4所示。

具體來說，平臺總共包括四大功能模塊，22個子功能模塊，各功能模塊描述如下。

1）基礎數據管理。

圖3 多維互動教學平臺的整體軟件架構圖

圖4 平臺具體功能結構和功能模塊

基礎數據管理負責對平臺中用到的各類基礎數據信息進行管理，包括學期信息管理、院系班級設置、用戶信息管理、課程基本信息、課程開課信息、教師課程關聯和學生選課管理7個子模塊。

2）課堂教學。

課堂教學模塊是教師用戶在課堂教學時所操作的專門模塊，包括課件播放、課堂點名、課堂練習和課后作業4個子模塊。

3）學生信息管理。

學生信息管理負責對課堂教學模塊中所產生的各類信息進行編輯和匯總，主要由助教用戶和教師用戶共同操作完成，包括學生考勤信息、學生課堂練習、學生課后作業、學生交流互助、實驗報告批閱和平時分匯總6個子模塊。

4）學生在線服務。

學生在線服務模塊完全由學生用戶操作，包括我的學習總覽、我的在線學習、我的交流互助、提交實驗報告和學習資料下載5個子模塊。

3.3 多維互動教學平臺的軟件實現

目前，多維互動教學平臺已經開發完畢并投入使用。用戶普遍反映，平臺減輕了教師教學中不必要的機械工作量，在增加學生學習動力的同時也提高了學生的學習興趣，實現了部分預期目標。

4 結 語

為了提高學生能力水平，提出一種關注教學整個過程的多維互動教學模式，并在此基礎上設計開發出一套多維互動教學平臺軟件，以輔助該教學模式的有效實施。實際使用效果表明，該模式能有效提升學生的學習質量，而配套開發的平臺軟件則有效減輕了教師教學過程中的機械教學工作，如上課點名信息的記錄、學生作業成績的記錄、平時分學期末的匯總等。目前，平臺軟件還在不斷使用和改進中，下一步將汲取更多先進的教學理念和手段，融入到多維互動教學模式中，并在軟件平臺里予以體現，以期取得更好的教學效果。

[1]吳美燕. 解讀中國基礎教育[J]. 教學與管理, 2006(1): 38-41.

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[3]徐月紅, 岳賢平.“錢學森之問”的理論研究綜述[J]. 閱江學刊, 2015(2): 87-95.

[4]教育部. 教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見[J]. 中國高等教育, 2012(11): 20-24.

[5]李培根. 以學生為中心的教育:一個重要的戰略轉變[J]. 中國高等教育, 2011(Z2): 8-9.

[6]教育部. 合肥工業大學構建以能力為導向的一體化教學體系[EB/OL]. [2015-10-14]. http://www.moe.edu.cn/jyb_xwfb/s6192/s133/s190/201510/t20151014_213216.htm.

[7]曾翰穎. 慕課時代下重構計算機基礎教育[J]. 計算機教育, 2015(3): 98-101.

[8]楊姝. 信息化背景下高校計算機教育教學改革的方向和路徑[J]. 信息技術與信息化, 2015(1): 14-15.

[9]李鳳霞, 彭遠紅. 虛擬實驗方法全面助力計算機教育教學改革[J]. 計算機教育, 2015(17): 1.