工程教育背景下移动信息化教学改革与实践——以过程流体机械课程为例

 

  2013 年 6 月，我国加入了《华盛顿协议》，成为该协议的签约成员，这标志着具有国际实质等效的工程教育专业认证的帷幕在我国已经拉开[1]。《华盛顿协议》的“以学生为中心、产出导向和持续改进”的三大基本理念，引导和促进着我国高校的专业建设与课程教学改革。人才培养的核心一环是课程教学，只有保证课程教学产出（课程教学目标），才能保证学生毕业时的学习产出（毕业要求）；只有保证学生毕业时的学习产出，才能保障专业教育产出（专业培养目标）。所以，基于课程教学产出、以学生为中心、持续改进的 OBE 工程教育理念正被教师以各种教学方式探索和实践着。进入21世纪，物联网、云计算、大数据、移动互联网条件下的新一轮信息化“互联网+”的快速发展，给高校教育改革注入了强大的技术支撑，基于信息化的教学改革与实践如火如荼地进行。在众多的教改方式中，基于移动信息化的翻转式课堂教学将移动信息化技术与翻转课堂教学模式有机地结合起来，可借助手机移动终端进行先学后教，对确保学生学习的主体地位，开展成果导向、互动式的教学起到积极的促进作用。课题组在工程教育背景下，以过程流体机械课程为例，开展了基于移动信息化的翻转式课堂教学改革与实践，旨在探索有效的以教学产出为导向、以学生为中心的课程教学新模式，同时进行教学全过程评价，持续改进教学各环节，保障和提高专业工程教育人才培养质量。

  成果导向的教学设计是遵循反向设计原则的。所谓反向设计，是指课程设计从顶峰成果（培养目标）反向设计以确定所有迈向顶峰成果的教学的适配性。教学的出发点不是教师想要教什么，而是要达成顶峰成果需要什么[2]。由此可以得出，成果导向的课程教学设计是指依据课程教学的最终成果（教学目标）反向设计以达到教学产出的所有环节的适配性。反向设计还包括对教学产出评价的设计，依据教学产出评价制订持续改进措施，保障和提高教学产出质量。成果导向下基于移动信息化的翻转课堂模型如图 1所示，借助移动终端，学生在课前、课中和课后均须积极参与，彻底贯彻以学生为中心的教学理念，同时在三段式中学生的即时学习成果会被随时收集，形成过程性评价，教师依据过程性评价结果，不断调整、采取一定的措施持续改进课前准备及课堂教学组织，保障课堂教学产出效果。

  （一）课程教学产出及课堂教学产出设计

  课程的教学组织设计、组织实施、教学过程监督、教学产出评价的依据是课程教学大纲。在工程教育背景下进行教学大纲编写时，须明确课程教学对学生达到毕业要求的贡献是什么以及如何贡献，所以首先须明确课程的教学目标，即课程教学产出。教学目标制订一是要依据专业顶层设计所要求该课程应支撑的毕业要求分解的指标点；二是依据教学参与方（企业、学生）反馈意见，课程自身内容、特点而设定的其他目标，此类目标一般也是结合毕业要求指标点而定。课程目标的描述不是单一地对应毕业要求指标点，而是把毕业要求指标点与课程有机地融合在一起。课程的教学要求、教学内容、教学方式和评价方式均围绕该课程教学目标的达成设计。以往的课程教学目标是以“了解、理解、掌握”来定义，对于学生来讲，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理念下的课程教学需要体现出的是能力培养，这就需要对教学目标采用精准的能动词来进行表述。美国著名心理学家、教育家布鲁姆（Bloom）将认知分成识记、领会、应用、分析、综合、评价 6个层次。Anderson 等人于 2001 年对布鲁姆教育目标分类体系进行了修订，划分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造等 6 个层次，程度由低阶到高阶依次递增。修订版分类采用明确的心理过程动词术语和知识目标分类体系，提高了教学目标的可操作性[3]。翻转课堂教学模式实施时，教师必须在每次（或每周）课前发布学习任务单，明确教学活动的教学产出、自学资源及课前自测等。每次课教学内容的教学产出是从课程总教学目标中抽取的，同样按布鲁姆认知领域的“教育目标分类法”列写。学生通过发布资料自学完成记忆的低层次的教学目标，并进行成果测试，了解知识目标的掌握程度，形成各自的学习难点所在，明确课堂重点学习内容。课前学习任务发布改变了学生传统的“等、靠、喂”的被动学习方式，提高了学生自主学习的意识和能力，也有利于教师依据反馈数据重新审视学习重、难点问题的界定，积极调整课堂教学设计，突出解决真正的重、难点问题。这样，学生学习目标明确，教师在构建课堂教学时，才能够摆脱低阶目标，实践高阶目标的培养。

  （二）成果导向的翻转课堂实施

  传统的课堂教学模式是以教师为中心、单通道式的，多冠以“低阶课堂”“灌输课堂”“封闭课堂”“重知轻行”和“重学轻思”等形式的“水课”标签。而成果导向的教学理念是以学生为中心，所有教学过程均以教学产出为导向，能力培养为重点，围绕学生这一主体展开实施，是一个双通道过程。这就要求教师在授课过程中挤“水”填“金”，采取各种形式将低阶课堂转变为高阶课堂，将灌输课堂转化为对话课堂，将封闭课堂转变为开放课堂，将课堂教学中的重知轻行转变为知行合一，将课堂教学中的重学轻思转变为学思结合[4]。翻转课堂强调的是课前完成知识自学，课上深化理解、内化知识的一种教学模式[5]。课上教师结合学生的课前学情分析，依据教学产出，联系工程实际，用问题导入，精心整合课程内容，创建学生乐于参与、能够解决工程实际问题的模块化的教学活动，使学生在解决工程问题时能够达到“融会贯通”“举一反三”的效果。在整个教学过程中，可随时借助手机移动终端开展小组讨论、投票问卷、头脑风暴、成果展示、限时测试等互动性活动，既凸显了学生学习的主体地位，又能体现师生互动、同伴学习的团队合作精神，对打造知行合一、学思结合、能力培养的高阶课堂起到了积极的促进作用。

  （三）成果导向的产出评价

  教学产出的评价至关重要，是决定学生学得怎么样、学生为中心主体地位的保障，是决定后期教学持续改进措施制订的依据。传统的教学评价采用终结性评价，评价多为学生卷面成绩的得失分分析，不能完全展示出学习产出的实际效果。OBE 理念下的教学评价是教学产出的全过程评价——形成性评价，此评价不是停留在学生的学习成绩是否达到及格线上，而是要通过评价获取学生知识、能力和素养目标的达成情况，据此采取必要的改进措施保障学生取得预期的学习成果。手机教学 APP 等移动信息化技术的介入，可实现学生课前、课中和课后全过程的学习行为大数据收集，为学生课程学习产出的评价提供平台和不同形式的评价方法。同时，教师通过实时地监测每位学习者的行为表现、即时追踪学生学习状态，为教师的个性化指导与合理、客观的评价提供有效证据[6]；为教师针对性地调整教学内容和优化教学过程提供依据，不断提升教学效果。

  课题组将“云班课”作为移动技术载体，结合兰州理工大学过程装备与控制工程专业的过程流体机械课程，进行了初步教学改革实践。

  三、实施效果分析与反思