基于OBE理念的通识课程教学实践及效果分析_吴海娜.pdf

University Education收稿时间 2021-04-26基金项目 东北大学通识课程立项；天津市教学成果奖重点培育项目（PYGJ-004）。作者简介 吴海娜（1981），女，河南人，博士，副教授，研究方向：凝聚态物理理论、物理学教育。李国云（1974），男，内蒙古人，学士，副院长，研究方向：e-learning、互动教学、智慧课堂、STEAM教育。杨广武（1970），男，黑龙江人，硕士，教授，教研室主任，研究方向：大学物理与实验教学。籍亚玲（1981），女，辽宁人，硕士，东北大学教务处文化素质教育基地办公室主任，研究方向：通识教育。2022年11月November，2022University Education摘要 国内高校积极探索基于OBE教育理念的通识课程教学改革，其实践成效需要更多的具体案例来借鉴和总结经验。文章结合东北大学物理与人类未来（双语）通识课程教学实践，基于OBE理念设计教学，尝试性地利用BB平台将各教学环节与课程目的和评估对标，通过学习数据来探讨课程设计的合理性并分析学生的学习效果。此举将混合式课程内容建设、学习评测、学生学习行为管理跟专业培养目标进行关联，有助于持续提高教学质量，进而提高学生的学习成效。关键词 OBE理念；通识课程；BB平台；目的与评估中图分类号 G642 文献标识码 A 文章编号 2095-3437（2022）11-0027-04一、问题的提出在新一轮科技革命与产业变革背景下，2015年5月19 日，国务院正式印发 中国制造 2025。教育部自2017年以来积极推进新工科建设，全力探索形成引领全球工程教育的中国特色教育模式。2017版的 工程教育认证标准 采用国际上最具影响力的工程教育学位互认协议 华盛顿协议，实现我国工程教育质量标准国际互认。国际互认的基础是实质等效性，遵循成果导向教育（Outcome-based Education，简称OBE）、以学生为中心并持续改进的基本理念。随着近年来我国积极推进工程教育认证工作，OBE的教育理念越来越广泛地与应用型人才培养结合起来，形成一种新型的人才培养模式，并在“一流本科”“一流专业”以及“一流课程”的建设及实践中发挥着愈发重要的作用1-2。随着智能制造、云计算、人工智能、机器人等新工科专业的发展，未来新兴产业和新经济对实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才的需求日益迫切。为弥补高等教育专业化培养模式的局限性，我国高等学校也在积极探索通识教育与专业教育相融合的本科教育改革3。虽然通识教育理念已在国内外高校得到较为普遍的认可，长期实践表明，通识课程是实现通识教育理念的主要载体和渠道。但是，通识教育的成功如何界定？学生的学习成效如何去评价？不少高校构建了基于OBE理念的通识教育课程教学与评估体系，制定了人才培养方案，构建了课程目标及达成途径4。本文以东北大学物理与人类未来（双语）通识课程为例，引入 OBE教育理念，构建网络课程并通过分析具体教学实践中的学习行为数据，形成对课程设计的评估结果和改进建议，为实现基于 OBE理念的通识课程建设和发展提供有益借鉴。二、OBE理念的教育模式变革随着国内外工程教育认证的发展，以及应用新兴信息技术可以实现教学组织模式改革及教学质量的精准识别和检测，OBE成为各国教育改革的主流理念，是推动高校教育质量提升的重要思想之一。OBE最早由美国学者斯派蒂（Spady,William G）于1981年提出，强调围绕学习产出来进行教学设计，组织教学和实施评价，确基于OBE理念的通识课程教学实践及效果分析吴海娜1李国云2杨广武3籍亚玲41.东北大学理学院，辽宁沈阳1108192.Blackboard中国教育研究院，北京1000283.天津中德应用技术大学，天津3003504.东北大学教务处，辽宁沈阳11081927保实现预期学习成果5，斯派蒂等将OBE拓展到终身学习领域6。OBE理念适应了工业化向信息化转变的时代潮流，自提出后便引起全球范围内的教育变革7-8。当前高校中针对本科生的通识选修课程越来越多，旨在培养学生的基础能力、协作沟通能力、主动学习能力以及解决实际问题的能力。现实情况是，由于通识课程大多数是考查课，部分课程没有挑战度，容易通过，被称为“水课”9。出现这种情况实质上是通识课程目标与教学内容缺乏相互支撑的逻辑对应关系。如何明晰课程目标并与学生的实际学习成效一一对应，OBE理念给出了关于课程建设与评价的新视角10。下面以物理与人类未来（双语）通识课程基于OBE理念的具体实践案例进行分析和总结，以期持续提高通识课程教学质量。三、基于OBE理念的通识课程教学设计物理与人类未来（双语）课程是面向本科生的通识选修课。在新工科时代，从信息社会对现代综合人才的需求出发，采用OBE理念对课程教学进行设计和重塑，形成以成果为导向的新型教学方案。2020年春季学期，我们对选修该课程的48名学生（其中大一学生26人，大二学生22人）利用Blackboard（简称BB）平台进行教学实践和数据统计分析。（一一）设计框架设计框架课程实施线上线下混合式教学，一共32学时，10周课程，其中4周为自主学习，6周为线上直播课程学习。通过BB平台的学习行为管理中心来引导和管理学生的在线学习，并设计网络课程教学活动与教学目的和评估匹配。选课的学生主要为理工科学生，结合东北大学理工科专业本科生的培养目标，进一步明确该课程的学习目标，具体如表1所示，BB中设计的各种教学活动与之一一对应。表1课程学习目标与评估O1.工程知识02.问题分析03.设计/开发解决方案04.研究05.使用现代工具能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据，并通过信息综合得到合理有效的结论能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性06.工程与社会07.环境和可持续发展08.职业规范09.个人和团队10.沟通11.项目管理12.终身学习能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力（续表）在OBE教学设计中，课程学习目标由传统的基础知识的学习转变为“知识、能力、价值、创造”的综合目标的学习，着重于让学生提升运用物理学的基本原理、科学方法及技术解决实际问题的能力。课程教学活动与学生培养目标及评估相关联。经过一学期学生学习活动的数据统计发现，课程教学活动设计基本涵盖了教学目的，12项目标和评估中有9项可以评估，其中第3项“设计/开发解决方案”、第10项“沟通”的对应较为明显。但第1项、第7项和第11项没有对应，这说明应调整教学活动或课程目标使之能够量化并有产出。上述结果可以为教师进一步优化教学设计和为教学管理部门提供课程质量评价提供依据。（二二）教学内容框架教学内容框架学生对课程的学习以成绩评定规则为引导，网络课程学习成绩占50%，团队项目成绩占40%，课上讨论占10%。表2为基于OBE理念的课程层面教学内容设计框架，对知识和能力进行定义、实现、评价和使用四个步骤的设计。表2基于OBE理念的网络课程设计框架知识（内容、课程信息、教师信息）教学大纲包含的课程内容，完成课程需要达到的目标1.学习网络教学资源（观看网络视频、课件、参考文献等）2.完成小组项目合作并提交项目书面报告及答辩PPT3.博客分享及讨论版讨论各内容版块点击数、学习时长、答题正确率及答题时间1.每位学生有自己的成绩单、学习行为及效果分析报告2.教师有每位学生的学习行为分析数据3.教务处有课程总体评价报告定义实现评价使用28University Education能力（公告、学习指导、任务、博客、团队、讨论版）小组线上日志、任务、博客的更新频率，任务完成的行为数据（续表）定义实现评价使用整个学期学生对上述网络课程各部分的点击数情况见图 1，知识和能力两个维度的点击数比值约为 6:4（知识维度中演示实验视频由天津中德应用技术大学杨广武老师研发团队提供）,这与学生的学习认知规律相符合。再细致分析能力维度点击数的数据见图2，可以看出，作业提交点击次数最多，高达950次，其次是学习引导及课程安排，这体现出学生具有一定的自主学习能力。网络课程各模块点击数博客4%公告2%任务12%成绩单4%教师信息0.4%课程信息12.6%学习指导4%团队12%讨论版2%内容47%图1网络课程学习数据报告10009008007006004003002001000能力维度点击数课程安排学生感想学习导引作业提交课程导论拓展资源图2网络课程中能力维度点击数情况（三三）项目驱动的项目驱动的PBLPBL教学教学目前，教育已经进入4.0 时代，新时代需要高校培养具有创新思维、团结协作、解决问题能力的新型高素质人才。基于新时代新工科建设对人才培养的要求，把OBE（结果导向教育）理念和PBL（基于问题的学习）教学法引入课程设计，围绕实际人才需求明确课程对学生的培养目标；从解决具体实际问题出发，把教师对知识系统性的讲授与发挥学生的创造性思维和主观能动性相结合，在解决问题的过程中培养学生自主学习、分工协作的能力，以提高学生的学习成效。可以在物理与人类未来（双语）课程中加大学生合作探究式学习及自主学习的比重，激发学生主动学习以物理学为基础的自然科学的兴趣。按照自由组队的原则，每队人数不超过5人，全班分为13个小组。项目题目来源于2020年国际青年物理学家竞赛（简称“IYPT”）17道题目中的5道题目，遴选原则为无需特殊的实验仪器，学生在家也能自己做实验。例如，其中一道题目为“不起眼的瓶子”，将点燃的蜡烛放在瓶子后面，如果从蜡烛的对面吹瓶子，蜡烛同样可能熄灭，好像瓶子根本不在那里，解释这个现象。从上述开放性问题出发，学生通过团队合作，深入探讨如何通过解决实际问题来锻炼其综合实践能力。每周团队日志等活动都在BB平台上记录完成。图3给出BB平台上的学生分组及点击情况，纵坐标线段表示人数，柱状表示点击次数。数据显示，每组平均点击数为85次，第12组（4人）点击次数最少，为14次，第2组（5人）点击次数最多，为272次。每组总人数和总点击数没有规律性，跟每组学生的具体情况有关。300250200150100500各组人数及点击情况组1 组2 组3 组4 组5组6 组7 组8 组9 组10 组11 组12 组13人数点击数6543210图3分组学习情况从网络学习时间数据来看（见图4），每组在BB平台停留时间平均为 15.8 小时，第 10 组（3 人）停留时间最少，为2.84小时，第7组（5人）停留时间最多，为31.32小时。从图4还可以看出，周三在BB平台上活动的时间最多，其次是周四和周日，周六在BB平台上活动的时间最少。分析其原因，有可能是因为全校周三下午一般不安排课程，团队有一个相对集中的时间开展项目。之后的教学设计也可以将学生的课表考虑在内，为学生提供更加合理便利的学习活动。各组每周学习时间组1组2组3组4组