工程教育背景下移動信息化教學改革與實踐

趙嫚 李超

[關鍵詞]信息化;學生中心;過程流體機械;翻轉課堂;教學改革

2013年6 月，我國加入了《華盛頓協議》，成為該協議的簽約成員，這標志著具有國際實質等效的工程教育專業認證的帷幕在我國已經拉開[1]。《華盛頓協議》的“以學生為中心、產出導向和持續改進”的三大基本理念，引導和促進著我國高校的專業建設與課程教學改革。人才培養的核心一環是課程教學，只有保證課程教學產出（課程教學目標），才能保證學生畢業時的學習產出（畢業要求）;只有保證學生畢業時的學習產出，才能保障專業教育產出（專業培養目標）。所以，基于課程教學產出、以學生為中心、持續改進的OBE工程教育理念正被教師以各種教學方式探索和實踐著。進入21世紀，物聯網、云計算、大數據、移動互聯網條件下的新一輪信息化“互聯網+”的快速發展，給高校教育改革注入了強大的技術支撐，基于信息化的教學改革與實踐如火如荼地進行。在眾多的教改方式中，基于移動信息化的翻轉式課堂教學將移動信息化技術與翻轉課堂教學模式有機地結合起來，可借助手機移動終端進行先學后教，對確保學生學習的主體地位，開展成果導向、互動式的教學起到積極的促進作用。

課題組在工程教育背景下，以過程流體機械課程為例，開展了基于移動信息化的翻轉式課堂教學改革與實踐，旨在探索有效的以教學產出為導向、以學生為中心的課程教學新模式，同時進行教學全過程評價，持續改進教學各環節，保障和提高專業工程教育人才培養質量。

一、成果導向的翻轉課堂構建

成果導向的教學設計是遵循反向設計原則的。所謂反向設計，是指課程設計從頂峰成果（培養目標）反向設計以確定所有邁向頂峰成果的教學的適配性。教學的出發點不是教師想要教什么，而是要達成頂峰成果需要什么[2]。由此可以得出，成果導向的課程教學設計是指依據課程教學的最終成果（教學目標）反向設計以達到教學產出的所有環節的適配性。反向設計還包括對教學產出評價的設計，依據教學產出評價制訂持續改進措施，保障和提高教學產出質量。

成果導向下基于移動信息化的翻轉課堂模型如圖1所示，借助移動終端，學生在課前、課中和課后均須積極參與，徹底貫徹以學生為中心的教學理念，同時在三段式中學生的即時學習成果會被隨時收集，形成過程性評價，教師依據過程性評價結果，不斷調整、采取一定的措施持續改進課前準備及課堂教學組織，保障課堂教學產出效果。

（一）課程教學產出及課堂教學產出設計

課程的教學組織設計、組織實施、教學過程監督、教學產出評價的依據是課程教學大綱。在工程教育背景下進行教學大綱編寫時，須明確課程教學對學生達到畢業要求的貢獻是什么以及如何貢獻，所以首先須明確課程的教學目標，即課程教學產出。教學目標制訂一是要依據專業頂層設計所要求該課程應支撐的畢業要求分解的指標點;二是依據教學參與方（企業、學生）反饋意見，課程自身內容、特點而設定的其他目標，此類目標一般也是結合畢業要求指標點而定。課程目標的描述不是單一地對應畢業要求指標點，而是把畢業要求指標點與課程有機地融合在一起。課程的教學要求、教學內容、教學方式和評價方式均圍繞該課程教學目標的達成設計。

以往的課程教學目標是以“了解、理解、掌握”來定義，對于學生來講，到什么程度是了解、什么程度是理解或掌握，均是模糊的。而OBE理念下的課程教學需要體現出的是能力培養，這就需要對教學目標采用精準的能動詞來進行表述。美國著名心理學家、教育家布魯姆（Bloom）將認知分成識記、領會、應用、分析、綜合、評價6個層次。Anderson等人于2001年對布魯姆教育目標分類體系進行了修訂，劃分為記憶、理解、應用、分析、評價、創造等6個層次，程度由低階到高階依次遞增。修訂版分類采用明確的心理過程動詞術語和知識目標分類體系，提高了教學目標的可操作性[3]。

翻轉課堂教學模式實施時，教師必須在每次（或每周）課前發布學習任務單，明確教學活動的教學產出、自學資源及課前自測等。每次課教學內容的教學產出是從課程總教學目標中抽取的，同樣按布魯姆認知領域的“教育目標分類法”列寫。學生通過發布資料自學完成記憶的低層次的教學目標，并進行成果測試，了解知識目標的掌握程度，形成各自的學習難點所在，明確課堂重點學習內容。課前學習任務發布改變了學生傳統的“等、靠、喂”的被動學習方式，提高了學生自主學習的意識和能力，也有利于教師依據反饋數據重新審視學習重、難點問題的界定，積極調整課堂教學設計，突出解決真正的重、難點問題。這樣，學生學習目標明確，教師在構建課堂教學時，才能夠擺脫低階目標，實踐高階目標的培養。

（二）成果導向的翻轉課堂實施

傳統的課堂教學模式是以教師為中心、單通道式的，多冠以“低階課堂”“灌輸課堂”“封閉課堂”“重知輕行”和“重學輕思”等形式的“水課”標簽。而成果導向的教學理念是以學生為中心，所有教學過程均以教學產出為導向，能力培養為重點，圍繞學生這一主體展開實施，是一個雙通道過程。這就要求教師在授課過程中擠“水”填“金”，采取各種形式將低階課堂轉變為高階課堂，將灌輸課堂轉化為對話課堂，將封閉課堂轉變為開放課堂，將課堂教學中的重知輕行轉變為知行合一，將課堂教學中的重學輕思轉變為學思結合[4]。

翻轉課堂強調的是課前完成知識自學，課上深化理解、內化知識的一種教學模式[5]。課上教師結合學生的課前學情分析，依據教學產出，聯系工程實際，用問題導入，精心整合課程內容，創建學生樂于參與、能夠解決工程實際問題的模塊化的教學活動，使學生在解決工程問題時能夠達到“融會貫通”“舉一反三”的效果。在整個教學過程中，可隨時借助手機移動終端開展小組討論、投票問卷、頭腦風暴、成果展示、限時測試等互動性活動，既凸顯了學生學習的主體地位，又能體現師生互動、同伴學習的團隊合作精神，對打造知行合一、學思結合、能力培養的高階課堂起到了積極的促進作用。

（三）成果導向的產出評價

教學產出的評價至關重要，是決定學生學得怎么樣、學生為中心主體地位的保障，是決定后期教學持續改進措施制訂的依據。傳統的教學評價采用終結性評價，評價多為學生卷面成績的得失分分析，不能完全展示出學習產出的實際效果。OBE理念下的教學評價是教學產出的全過程評價——形成性評價，此評價不是停留在學生的學習成績是否達到及格線上，而是要通過評價獲取學生知識、能力和素養目標的達成情況，據此采取必要的改進措施保障學生取得預期的學習成果。手機教學APP 等移動信息化技術的介入，可實現學生課前、課中和課后全過程的學習行為大數據收集，為學生課程學習產出的評價提供平臺和不同形式的評價方法。同時，教師通過實時地監測每位學習者的行為表現、即時追蹤學生學習狀態，為教師的個性化指導與合理、客觀的評價提供有效證據[6];為教師針對性地調整教學內容和優化教學過程提供依據，不斷提升教學效果。

二、移動信息化下翻轉課堂教學改革與實踐

課題組將“云班課”作為移動技術載體，結合蘭州理工大學過程裝備與控制工程專業的過程流體機械課程，進行了初步教學改革實踐。

（一）課前：立足教學產出，構建資源，定時發布，限時完成

課程學習指南是教師依據教學大綱編寫的，向學生下發的關于課程設置依據、學習目標、學習內容、學習方式和過程評價的一個全面、宏觀的介紹。只有明確了這些信息，學生才能對課程學習有正確的認識，做好學習的準備。而每次課前或上次課結束時定時發布的學習任務，使學生清楚知道該部分教學內容的教學產出（教學目標）是什么。為實現“水課”向“金課”五維度的轉變，教師須指明課前學習應達到的記憶、理解等低階學習目標及課堂教學達到的高階學習目標。同時，教師應圍繞課堂教學目標搜集視頻學習或PPT等學習資源，并限時自測。

例如，過程流體機械課程中“壓縮機級的實際進、排氣量”內容是用熱力學理論分析壓縮機級的實際進、排氣量的，為后續壓縮機的性能調節分析及壓縮機的設計打下基礎。此內容的特色為：定性分析中蘊藏深刻的設計思想;定義的進、排氣系數各組成有明確的物理意義，其影響因素的理解對學生而言有難度;熱力計算及計算結果分析評價的能力，對優選設計方案及方案改進至關重要。我們依據課程總教學目標，按新版布魯姆的“教育目標分類法”設置了圖2所示的教學產出。

（二）課中：立足學生中心、知識內化、能力培養、過程管理及評價

課堂教學主要完成高階學習目標，是能力目標和素養目標培養的重要環節。過程流體機械課程在進行課堂教學組織時，首先借助“云班課”APP實施“一鍵式”簽到，快捷省時，確保所有學生參與到課堂教學活動中。隨后在課程教學內容導入的過程中，對課前自測進行點評，對反饋中出現的錯誤率高的信息在教學內容講解時要突出強調。為檢驗重、難點問題解決的效果，保證課堂教學產出，教師借助“云班課”開展了隨機選人釋義、限時在線自測或限時分組討論等活動。這些教學活動的設計與開展，使教師不僅是知識的傳授者，更是教學過程的引導者和推動者，學生不再是知識的被動接受者，而是主動學習者和積極探索者，實現了“以教為中心”向“以學為中心”的轉變。同時，“云班課”APP的使用，使得模塊化的教學環節得到了有效的時間掌控，學生的學習過程得到了記錄和評價。

（三）課后：總結與提升

傳統教學模式下，學生課堂聽講，課后完成作業，相當于將學生解決問題的能力培養與評價后置。此舉使得課堂教學效果體現不及時，教師發現問題解決問題不及時，有時從學生作業中得到的反饋信息不真實，造成教師認為學生已達到了每次課的教學目標，而后信心滿滿地開展后面的教學;而學生則問題越積越多，開始厭學，甚至棄學。過程流體機械課程教學改革將能力培養主抓在課堂的舉措，使得存在的問題現形于課堂，便于教師及時調整和改進教學組織。課后，為進一步提高課堂教學產出效果，要求學生以思維導圖的形式或“出門條”的形式，圍繞課堂教學產出進行梳理，將所學信息深加工，總結歸納出求解問題的思路及注意事項;發布在線再測，鞏固學生對知識點的理解。同時，為進一步加強師生之間的交流，及時為學生解惑，我們在“云班課”APP專門設置了答疑討論區，打破了教學指導時間和場地的限制。

三、實施效果分析與反思

我校借助云班課APP開展的基于移動信息化的過程流體機械課程教學改革與實踐初探，是以2015級過程裝備與控制工程專業1班56名學生為對象開展的。與以往的課堂組織實施及效果相比，學生的到課率明顯提高，課堂教學活動參與度明顯提高，期末卷面成績及格率提升至90.7%;作業以限時上傳至APP的形式開展，學生的時間觀念得以加強;項目小組活動的開展，使學生的團隊合作能力和批判性思維能力的培養得到了保障;作業的在線批閱及實時的在線答疑，使學生學習過程中存在的問題得以及時解決，學生滿意度較高。但另一方面，通過對課程教學資源的整合、課堂教學組織的回顧以及學生反饋的信息可以得出，基于移動信息化的過程流體機械課程教學改革與實踐還有很多需要進一步完善和值得關注的地方。

（一）加強課前學習資料及明確教學產出的構建及發布

現有課前資料主要以PPT為主，視覺效果不突出，激發學生學習興趣的程度不夠，故在后續課前學習資源的建設過程中，一是要借助龐大的網絡資源優選精彩片段來充實內容;二是要為增強學生對專業的熱愛，增強學生的愛國主義情懷和民族自豪感，及時發布與課程相關的新聞報道，如“十九大代表風采-姜妍：為乙烯裝置安上中國‘心”，以充實資源庫;三是對難以理解的知識點，錄制短視頻，供學生反復學習。教學產出的構建及定時發布有助于學生明確學習方向，針對課前自學，有目的性地參與課堂活動，提高課堂產出，因此要對已有的課堂教學產出進一步分析、明確，借助云班課APP功能限時發布。

（二）“以學生為中心”課堂教學模式的有效實施

“以教師為中心”向“以學生為中心”課堂教學模式的轉變需要教師和學生雙方的努力，但學生能否在課堂中活躍起來，打破沉默式的被動學習模式，主要還是取決于教師對課堂教學環節的設計與組織實施。為此，應總結以往課堂教學活動中出現的問題，綜合學生給出的建議，針對不同教學內容、明確的教學產出，進一步探討適宜的教學活動，規劃實施過程中的引導措施及可能出現探討問題的預案。

（三）課前自學評價反饋應及時

課前自學評價主要是考查學生對知識的認知和領會程度，而及時的評價反饋能夠使學生認識到不足，明確課堂重點疑問，做好解難準備;也能讓教師及時調整課堂開始階段對知識的講解程度及后續應用、評價，甚至是創造能力培養的教學活動開展程度。為此，今后在學習任務發布的同時，應加強課前學習目標的確切性，在自測題庫中精選課前自測題，提高學生限時完成度，把評價結果及時反饋給學生和教師。

四、結語

我校自開展工程教育專業認證工作起，抓OBE進課堂落實一直是課程教學改革的重中之重。基于移動信息化的過程流體機械課程教學改革與實踐，改變了傳統教學“以教師為中心”，灌輸式、單聲道的教學模式，形成了以教學產出為導向、學生為中心、能力培養為主線的雙通道教學模式。課前、課中和課后三段式的課程教學設計與實踐，激發了學生課堂參與的積極性，保障了學生創新思維、批判思維、團隊合作等綜合素質和能力的培養。“云班課”APP移動信息化的介入，還實現了教學產出的形成性評價，不僅調動了學生學習的主動性，對學生能力目標培養的達成進行了全面評價，更使得教師及時發現教學過程中存在的問題，即知即改，確保持續改進工作落到實處。