新工科背景下基于OBE理念的混合式教學改革研究

朱文龍 廖永新 何霆

摘 ? 要：新工科建設必須改變傳統教學模式，充分利用現代化的教學工具和理念，探索新型教學模式。基于OBE理念的混合式教學模式，以課程目標為出發點，通過達成路徑的設計和課程內容分解，重構教學框架，充分考慮學生個體差異，利用線上資源和教學工具豐富教學手段。教學實施過程依據課程目標和達成途徑具體化為線上線下教學活動。貫穿整個課程的項目，結合過程性評價和總結性評價，反饋學生學習過程，幫助學生主動運用專業知識，激發學生學習興趣。借助線上教學平臺的管理工具，對教學過程進行持續跟蹤和數據分析，有利于課程的持續改進，提升工程科目的實踐性、創新性和挑戰度，有助于新工科培養計劃中工程類課程的升級。

關鍵詞：新工科建設;OBE理念;混合式教學;教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2021）21-0088-04

一、引言

“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”的形成標志著新工科建設進入新階段，各高校努力探索適應新工科專業課程的教學模式。[1]新冠疫情的發生，促使探索性的“線上教學”教改活動變為所有高校必須面對的常態教學活動。盡管隨著疫情的緩解，各高校逐步恢復線下教學，但仍有超過3/4的高校教師愿意采用“線上+線下”的混合式教學且逐步變為廣大師生樂于接受的“新常態”。[2]新工科要培養具有科學基礎、工程能力的綜合創新型高素質人才。[3]在混合式教學的“新常態”下，專業課程教學必須充分利用教學內容組織優勢、教學資源優勢、教學環境優勢和靈活評價優勢，主動承擔新工科人才的培養責任。混合式教學引入基于結果導向的教育理念（Outcome Based Education，OBE）[4]，以學生為中心，遵循結果導向，設計合理的課程目標達成途徑和教學框架。教學實施充分利用線上教學平臺（例如超星學習通[5]）的過程評價機制，以項目制為主線，線上線下教學活動相結合，促進學生主動學習，提升學生互動意愿，最終達到提高教學效果的目的。隨著智能移動終端的普及和新型信息消費業態的興起，各高校紛紛在計算機類專業開設Android應用軟件開發課程。

該課程具有知識點多、技術更新迅速、工程性強、前置知識要求高等諸多特點，是計算機類專業的應用型課程。筆者以《Android系統應用層軟件開發》課程為例，將OBE理念和線上線下混合式教學有機融合，推動課程目標達成途徑、教學內容、教學實踐和評價體系改革，適應新時代新工科人才的培養。

二、課程教學現狀

《Android系統應用層軟件開發》在計算機類課程體系中起著重要作用，不僅體現在課程體系和知識結構上，而且體現在工程思維、實踐能力的塑造上，是計算機基礎編程課走向工程應用實踐的重要橋梁。[6]盡管學生已經有一定的編程能力和計算機理論知識，但還缺乏足夠的工程訓練和系統設計思維。教材實例更新慢，知識點單一，缺乏應用背景。采用傳統教學方式隨著知識點的逐步增加，學生學習積極性會受到影響，甚至對計算機編程喪失信心，影響學生對專業的熱情，這也與新工科的培養理念不符。具體體現在以下幾個方面。

1.課程內容多，學時少

Android應用軟件開發除需要較強的Java編程能力外，還要求掌握集成開發環境、四大組件、多媒體技術、數據存儲、資源使用及設計模式等諸多知識點。[7]這些知識點較為抽象、關聯性小、應用場合多樣。在課時減少的大形勢下，教學計劃安排“理論18學時+實驗24學時”，授課時間緊，課程內容多。傳統教學方法容易導致學生無法跟上教學節奏、低頭族增多，學生參與度降低，造成教與學之間脫節，極大地影響了教學效果。

2.預備知識多，基礎參差不齊

課程開設在第四學期，且課程預備知識多，許多學生編程基礎不扎實，軟件工程和程序設計模式知識缺乏，完全沒有系統設計思維。傳統教學過程難以準確掌握學生基礎和學習狀態，無法對基礎差的學生進行針對性輔導，也無法對基礎好的學生提供進一步的指導。

3.教學手段單一，缺乏工程思維訓練

傳統教學過程集中講授理論知識點，學生根據實驗指導進行上機實踐，完成既定實驗項目。學生掌握的知識點較為孤立且缺乏獨立思考訓練。缺乏應用背景和項目驅動的情況下，學生單方向接受知識，難以積極參與課堂討論，課堂互動性不足，無法培養新工科教育所需的系統觀。

4.評價方法缺乏激勵作用

以課堂小測、課程實驗報告和課程項目總結等幾個方面作為課程綜合評價結果，難以掌握學生在學習過程中的參與情況。僅在結課時給出課程考核結果，不能真正反映學生的學習過程和激勵學生主動學習。課程面向計算機類不同專業方向開課，被動學習課程案例，缺少與專業關聯的興趣點，造成學生在教學活動中參與的積極性不高。

三、基于OBE理念的混合式教學

基于OBE理念并結合《Android系統應用層軟件開發》課程，從課程目標出發，以課程內容為主體，分析課程目標的達成途徑，便于線上線下混合式教學實施，如表1所示。

《Android系統應用層軟件開發》課程主要有以下三個目標：①掌握Android軟件開發;②專業知識應用;③工程思維培養。在OBE理念的引導下，將課程目標具體化，對課程內容進行分解，并通過達成路徑把課程目標分解為具有可操作性的步驟和教學方式。達成途徑在混合式教學實施過程中能夠給學習者以明確的學習路徑和方向，同時串聯起課程各階段的知識點。不同層次的學生可以采用不同學習方式和學習時間達到課程目標。對于教師而言，達成途徑為線上線下教學的開展提供了清晰的路徑，方便教學內容的分解和分配，同時也能夠充分利用線上教學平臺的資源。通過線上線下課程的有機結合，提供課程的過程性評價和促進課程目標的達成。

1.基于OBE理念的混合式教學框架

OBE理念承認學生個體差異，避免以統一的標準衡量學生的學習過程，線上線下混合式教學提供了這一方式。通過階段目標進度在達成途徑的指引下持續促進學生達成最終課程目標。以學生個體的階段評價為依據推進下一階段的教學過程，并充分考慮不同階段學習內容和不同水平學生的差異。因此學情分析是達成途徑通往課程目標的重要依據，但傳統方法手段單一，數據片面，無法真實反映個體差異。線上教學平臺能夠持續性、多維度、動態化和個性化地分析學情，真實反映學生學習狀態和目標達成情況。合理利用線上自主學習、線上討論、線下課堂講授、線下課堂答疑等多種手段能夠持續改進教學過程，最終讓學生達成課程目標。

圍繞課程目標和達成途徑，以學情分析為核心，結合線上線下教學方式的優點，提出適合于《Android系統應用層軟件開發》課程的教學框架，如圖1所示。

混合式教學框架將課程目標在教學實施過程中分解為階段目標，并以此為依據進行教學設計。線上教學不再是整個教學活動的輔助手段，而是教學活動的重要組成部分。線上教育平臺超星學習通負責監測線上學習過程并收集線上教學活動數據，數據分析結果作為持續性改進的依據。線下教學過程也不再是簡單地進行單向知識講授，而是基于學情分析和線上教學的更為精細和深入的教學活動，避免了學習效果差異過大、學習主動性不強等問題。通過學情分析反饋將線上教學和線下教學組織成有機整體，使學習由淺到深，逐步達成課程目標。每個學生可以及時獲得反饋并通過階段評價度量課程目標達成情況，循序漸進地進行知識和經驗的積累。該混合式教學框架將OBE理念貫穿到整個教學過程，讓學生可以擴展學習時間，避免前述提到的課時偏少問題。課前問卷以及階段評價充分考慮學生預備知識參差不齊、學習效果不同的問題，根據反饋結果進行教學設計。學生參與線上學習、線上討論、線下課堂和線下答疑，并通過產出評價、學情分析的形式參與了教學持續改進過程，變被動聽課為主動學習，豐富了教學手段。線上課前視頻學習、知識測試、討論區互動，線下課堂講授、項目實踐等不同課程目標達成途徑在混合式教學框架下得到統一。

2.混合式教學實施

將教學過程分解為開課前、開課中、結課時和結課后四個階段并在不同階段依據表1的課程目標及達成途徑具體化為不同的教學活動，如圖2所示。

開課前，教師將學生名單導入在線教育平臺超星學習通，同時采用分組活動功能將學生分為三人一組，便于課程項目的開展。為了讓學生充分理解線上線下混合式教學方式，通過線上教學的方式進行教學模式宣講，重點強調混合式教學與傳統教學模式的差異和混合式教學的具體實施過程。

開課后，每次課前先開放線上自學慕課視頻和知識點測試，采用過關測試形式督促學生學習并反饋學習效果和評估階段目標。在學習過程中，學生可以針對知識點或難題發起話題，學生或教師可以通過回復進行答疑，話題還可以通過共享的形式讓所有學生參與。教師可以針對課程難點重點設立話題開展互動，如Android中事件機制的實現方法、異步任務的應用和不同數據存儲方式的區別等。除了教學平臺的話題互動，學生也可以通過微信等方式進行線上互動。這個階段能夠幫助學生學習基礎知識，帶著問題上課，同時也可以通過在線教學平臺收集學生學習情況，為線下教學提供依據。

超星學習通提供了基于PBL[8]的項目管理平臺。根據開課前的分組劃分，各個小組開展一個貫穿整個課程教學過程的實踐項目，項目源于學生調研、教師啟發和模仿經典產品等途徑。項目自由選擇可以充分發揮各專業的優勢，同時提供從基礎編程、專業理論知識到應用的橋梁。例如有人工智能專業小組開發“基于人臉識別的簽到系統”或“溫室數據監測App”等項目。學習通針對課程項目提供小組交流平臺，可以提供項目進度和問題跟蹤，教師也能持續關注各個小組的項目推進情況并及時給予指導。線下課堂根據在線學習平臺的學情反饋，重點講授難點知識和重點知識，同時引導學生對項目開展過程中遇到的難題進行討論。在項目節點的線下課中，項目小組通過階段成果展示的方式呈現實踐成果，同時開展課堂討論與線上互動點評，點評情況會成為最終課程成績評定的組成部分。對于知識掌握得較好的學生，將引導其進行拓展知識的學習和運用。課后，線上階段測試主要檢測線下課堂教學的重點難點掌握情況，同時發布時間節點信息以推進課程項目。在線互動平臺還可以通過線上話題互動的方式，針對線下課堂講授遺留的問題或項目對難題進行解答。教學可以及時根據平臺提供的學情分析數據及時了解學生學習情況和課程項目推進情況，為下次課有針對性地做好教學準備。

結課時，通過線上教學平臺導出過程評價和學生提交的材料，并基于評價標準計算期末成績，分析課程項目成果，指導學生完善項目，積極參與創新創業或學科競賽。結課后，通過學生成績、過程評價、課程項目、調查問卷等材料進行目標達成度分析，形成課程報告，用于下次開課的持續改進。

3.混合式教學評價

基于OBE理念的教學評價緊扣課程目標的達成，通過持續的過程性評價促進學生學習。根據課程目標反向設計評價方式，過程性評價和總結性評價相結合，各個評價環節所占比例和評價類別如表2所示。

過程性評價和總結性評價相結合的方式充分利用線上視頻學習、階段測試、主題互動等環節的留痕操作準確反映學生的學習狀態，利用線下項目的自評、互評和項目總結激發學生積極參與討論，提高學生學習的參與度。

評價項目多樣化、評價主體多元化、評價過程化是該評價方法的主要特點。混合式教學評價彌補了傳統課程以總結性評價為主的缺陷，能避免學生項目參與度低、動手能力弱等后果。盡管上述評價過程較為復雜，但是得益于線上教學平臺的數據分析能力和教學組織功能，實際操作比傳統方法更為方便。評價過程通過課程項目進行小組互評、組內互評和項目自評，促進學生責任心的培養，更加真實地反映學生參與項目的過程及貢獻。

4.教學實施效果

《Android系統應用層軟件開發》課程在采取了案例教學后，教學效果明顯提升，達到了以下幾個方面的效果。

（1）提升學生的學習興趣。線上互動過程不僅可以讓學生有更多的思考時間，還可以避免有些學生不善于口頭表達的問題，學生的積極互動也會反映在最終成績里。每次課前慕課視頻學習過程都會發起10多個主題，線上討論熱烈。教師主動發起的主題也得到了積極響應，有力地促進學生積極思考、參與學習過程。

（2）培養學生的工程思維。自由選題的課程項目貫穿整個教學過程，是培養學生工程思維的良好途徑，符合新工科建設過程中應用型課程的培養方法。項目調研、項目規劃、設計與實現、調試和答辯等多個環節均以小組形式開展，不僅需要學生積極參與，也需要小組成員相互配合。基于PBL的方式促使學生運用所學Android開發技術和專業知識為項目的開展提供方案，完成各自的任務，從而實現Android開發技術應用的過程。

（3）持續改進教學活動。線上教學過程積累了大量的過程性評價數據，為精準定位教學難點提供了數據支撐。各種線上互動主題呈現了學生學習過程碰到的問題，為教學活動提供依據。各個課程項目的完成為下一次開課提供了豐富的素材，有利于教學活動的持續改進和提供教學案例。

四、結語

在新工科建設背景下，基于OBE理念，以《Android系統應用層軟件開發》課程為例，從課程目標出發，以課程內容為主體，分析課程目標的達成途徑，便于線上線下混合式教學的實施。圍繞課程目標和達成途徑，以學情分析為核心，結合線上線下教學方式的優點，提出適合于應用類課程的教學框架。將教學過程分解為開課前、開課中、結課時和結課后四個階段并具體化為不同的教學活動。利用在線教學管理工具，圍繞課程項目，采用過程性評價和總結性評價相結合的方式，激發學生主動學習、積極參與課程項目，培養學生的工程思維，促進教學活動的持續改進。基于OBE理念的線上線下混合式教學可以靈活地組織教學內容和教學形式，有助于課程目標的達成，是培養新工科專業學生所需能力的理想教學方式。

參考文獻：

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[8]馬樹軍，張瀚.新工科視域下PBL教學模式研究與實踐[J].創新創業理論研究與實踐， 2020（24）：62-64.

（編輯：王天鵬）