基于能力导向的多维互动教学平台研究和建设

石 雷，毕 翔，徐 娟

（合肥工业大学 计算机与信息学院，安徽 合肥 230009）

1 背 景

百年大计，教育为本[1]。有了教育，有了大学，就有了对质量的期待[2]。我国高等教育已经实现从教育大国到教育强国的转变，但在这一转变过程中，高等教育的质量并没能同步跟进，“钱学森之问”就是对目前我国高等教育质量问题最大的世纪拷问[3]。

2012年，教育部颁发的《关于全面提高高等教育质量的若干意见》也明确指出要“完善人才培养质量标准体系”“巩固本科教学基础地位”[4]。从2012年开始，全国各重点高校陆续公布《本科教育教学质量报告》，接受社会的监督。国家层面也开始采取专业认证、卓越工程师培养等一系列手段和方法，保证本科教学质量的提高。

从本质上说，要提高本科教学质量，就必须改变传统“教师教、学生学”的简单授课模式，改变一门课程结束后一考定学分的简单管理方式，变成能让学生愿意学、主动学的新型教学方式，变成能通过多种方式激发学生学习兴趣，让学生参与到学习中去，体会学习乐趣，提高自身能力，最终提高本科教学质量的新型教学模式[5]。课程设计、课程实践、工程实训、毕业实习、毕业设计、大学生创新实践等，这些都不是通过简单教学就能拿到学分的课程内容，是对传统教学模式的有益补充，因此提出“以能力为导向的一体化教学体系”，建立通识课程、学科专业课程、实践环节和能力拓展课程体系，同时明确建立每门课程的培养目标、课程目标、教学方式和考核方式[6]。

在设计这些有意义有创新性教学体系的同时，还必须看到利用现有条件实施该教学体系的现实困难[7]。首先，实施新的教学体系势必会大大增加一线教师的教学工作量，特别是在目前师生比不高以及对教师职称晋升普遍存在学术化倾向的前提之下，实施新的教学体系容易使一线教师产生抵触心理；其次，实施新的教学体系无疑让教师对评判学生分数拥有更多的自主权，由于没有形成较好的量化标准和监督体系，如何保证公平性也是一个现实难题，如果处理不好，既有可能让教师为如何给学生评判分数而苦恼，也有可能让学生抱怨评判的不公平，甚至出现学生采用不正当手段向教师公关等问题；最后，目前还没有形成一个很好的方法，以便在实施新的教学体系时，激励学生在完成课堂听课的同时，更好地投入到课外学习和自学中去，而这恰恰是提高学生专业能力的重要环节。

我们深入分析产生以上三大问题的原因，研究并提出一种建立在师生之间多维互动基础上的新教学模式，探讨和设计该教学模式的具体实施方案和实现方法[8-9]，并根据研究成果开发了一套“基于能力导向的多维互动教学平台”软件。

2 基于能力导向的多维互动教学模式

2.1 基于能力导向的多维互动教学模式的内涵

基于能力导向的多维互动教学模式的关键是从强化教学主客体之间的交互方式和途径入手，将传统的教师为主体、学生为客体的固定模式转变为主客体可按场景互换的动态模式。其中，“多维互动”是相对于传统教学模式来说的。高校的传统教学模式基本集中在课堂上，单个教师在课堂上面对一个班的学生，知识只是单向的“一维传送”。这种模式下，教师的“教”和学生的“学”之间很容易割裂，形成一种固定死板、缺乏生机的课堂讲授氛围。如果能够设计一种模式，让教师与教师之间、教师与学生之间、学生与学生之间，甚至学生与教师之间，都能够互相影响，让知识不仅能在课堂上，还能更多更容易地在课下进行传递，则会形成一种“多维互动”的教学氛围。

为了达到“多维互动”的效果，设计将着重从两个方面入手：①设计一种模式，使知识能够方便地在课堂和课外传递；②设计一种评价机制，以便促进学生和教师乐意使用这种多维的知识传递方式。

2.2 基于能力导向的多维互动教学模式的设计

基于能力导向的多维互动教学模式以课堂教学、课后自学、实践教学等几种典型场景下主客体的构成及相互之间交互的信息内容为依据，针对每种场景，设计基于教师“教”与学生“学”两种主要行为的评价机制，并给出可量化的评价指标及相应的计算方法，包括学生出勤情况、教师对学生提问的响应情况、学生在线或离线完成课堂练习和课后作业的情况、学生课余学习的交流互动情况、实践环节的完成情况等。多维互动教学模式所包含的典型内容及互动关系如图1所示。

图1 多维互动教学模式所包含的典型内容和互动关系

具体来说，多维互动教学模式的典型内容及互动关系包含3个部分。

1）基于知识点分类的教学资源组织方法。

教学实践活动表明，无论是课堂教学还是课后自学，如果仅仅把包含课程所有知识点的教学资源（如多媒体课件、辅助资料、习题等）一股脑全部提供给学生学习，这样很难保证学习效果。在传统课堂教学方式下，主要依靠任课教师对学生所处层次和专业水平的判断，并综合教学经验，对授课内容及其深度作合理调整和取舍，重新优化组织后再传授给学生。以促进学生自主学习为根本目标的多维互动教学模式，必须首先研究并解决课程教学资源的合理组织问题。

课程教学内容由若干具有内在联系的知识点构成，课程教学资源则是围绕这些知识点进行设计和整理的：首先，教师必须建立课程的知识点集合，并分析各知识点元素的内在联系，包括先后关系、并列关系等；其次，对各知识点根据教学经验和教学要求进行分类，包括基本类、提高类、理论类、实践类等；然后，依据学习需求的不同，按照预定规则抽取对应知识点元素，构成满足当前教学任务的知识点子集合；最后，围绕子集合中的元素，合理组织各种教学资源，并提供给学生学习。基于知识点分类的教学资源组织方法的实现过程如图2所示。

2）多维互动方式及其实现具体内容。

图2 基于知识点分类的教学资源组织

学生自学的学习效果往往不如有教师参与的课堂学习效果，究其原因，一方面，教师会以一种合理的方式引导学生逐步有序地学习；另一方面，教师可以就学生学习中遇到的问题及时给予解答，便于学生一步步完成所有知识的学习。要实现我们所倡导的“促学生自主学习”根本目标，就必须能够提供全方位满足学生课内和课外学习的信息交互渠道。

具体来说，如果学习活动发生在课堂内，则主要通过学生提问与教师解答的方式来解决学生学习中遇到的问题，信息交互在学生和教师之间完成。此外，教师还可以就课程内容的关键知识点主动提问学生，并根据学生的回答情况确定是否为其提供帮助，信息交互也在学生和教师之间完成。如果学习活动发生在课外，则学生可以针对遇到的问题向教师寻求帮助，并等待教师响应，信息交互同样在学生和教师之间完成。与课内不同的是，此时来自教师的信息反馈，如解答等存在不确定的时间迟滞，会对学生的自学活动产生较大影响，因此允许学生以某种方式向关联学生，如本班和其他班级所有学习该课程的学生寻求帮助，以此解决问题，此时的信息交互在学生和学生之间完成。这种信息交互方式，尽管可以避免出现师生之间信息交互可能存在迟滞的问题，却可能存在反馈信息不准确的问题。因此，需要补充设计一种约束机制，对该方式下的信息准确性进行判定。

3）基于可量化指标的学生学习效果综合评价机制。

传统教学模式下，教师对学生学习效果的评价主要来自本门课程的考试成绩，并综合考虑日常出勤情况、课堂回答问题情况、作业完成情况、实验实践完成情况、平时印象等辅助因素。由于这些辅助因素难以量化，或者可量化但是量化不准确，使得考试成绩成为评价学生学习效果的唯一指标，造成“一考决定全部”的局面。在依靠学生自主学习的多维互动教学模式下，这一问题带来的负面影响表现得尤为突出。

为做到全面且准确评价学生的学习效果，可结合多维教学模式中教学活动特点：首先，在确定影响教学效果主要因素的同时，制定合理的评价指标，如有效提问次数、有效帮助他人次数、有效建议数、自学时间数、作业完成次数与分数、自测分数等；其次，通过记录学生在多维互动教学中的各种学习行为和结果，实现对评价指标的量化；最后，依据不同的影响权重，得到对学生学习效果的综合评价。为保证评价的准确性，影响权重可以根据教师的教学经验和评价方法的实施效果，给予动态调整优化。

3 多维互动教学平台

3.1 多维互动教学平台的整体软件架构

多维互动教学平台的整体软件架构如图3所示。设计该平台时应充分考虑其通用性和可扩展性，也就是说平台不是针对于一个教师或一门课程，而是能满足一所学校几十个院系所有课程的使用需求，因此平台整体采用B/S架构。用户角色包括高级管理员、普通（院系）管理员、教师、助教、学生等各种不同角色。平台使用既能满足用户利用普通电脑（如在办公室使用系统），也能满足用户在多媒体教室（如教师授课使用系统），同时还能让学生用平板电脑或智能手机使用系统。

3.2 多维互动教学平台的功能模块

根据上一节的分析和教学平台的进一步设计，平台具体功能模块如图4所示。

具体来说，平台总共包括四大功能模块，22个子功能模块，各功能模块描述如下。

1）基础数据管理。

图3 多维互动教学平台的整体软件架构图

图4 平台具体功能结构和功能模块

基础数据管理负责对平台中用到的各类基础数据信息进行管理，包括学期信息管理、院系班级设置、用户信息管理、课程基本信息、课程开课信息、教师课程关联和学生选课管理7个子模块。

2）课堂教学。

课堂教学模块是教师用户在课堂教学时所操作的专门模块，包括课件播放、课堂点名、课堂练习和课后作业4个子模块。

3）学生信息管理。

学生信息管理负责对课堂教学模块中所产生的各类信息进行编辑和汇总，主要由助教用户和教师用户共同操作完成，包括学生考勤信息、学生课堂练习、学生课后作业、学生交流互助、实验报告批阅和平时分汇总6个子模块。

4）学生在线服务。

学生在线服务模块完全由学生用户操作，包括我的学习总览、我的在线学习、我的交流互助、提交实验报告和学习资料下载5个子模块。

3.3 多维互动教学平台的软件实现

目前，多维互动教学平台已经开发完毕并投入使用。用户普遍反映，平台减轻了教师教学中不必要的机械工作量，在增加学生学习动力的同时也提高了学生的学习兴趣，实现了部分预期目标。

4 结 语

为了提高学生能力水平，提出一种关注教学整个过程的多维互动教学模式，并在此基础上设计开发出一套多维互动教学平台软件，以辅助该教学模式的有效实施。实际使用效果表明，该模式能有效提升学生的学习质量，而配套开发的平台软件则有效减轻了教师教学过程中的机械教学工作，如上课点名信息的记录、学生作业成绩的记录、平时分学期末的汇总等。目前，平台软件还在不断使用和改进中，下一步将汲取更多先进的教学理念和手段，融入到多维互动教学模式中，并在软件平台里予以体现，以期取得更好的教学效果。

[1]吴美燕. 解读中国基础教育[J]. 教学与管理, 2006(1): 38-41.

[2]尹志军. 关于高校计算机教育改革的思考[J]. 教育理论与实践, 2006(12): 52-53.

[3]徐月红, 岳贤平.“钱学森之问”的理论研究综述[J]. 阅江学刊, 2015(2): 87-95.

[4]教育部. 教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见[J]. 中国高等教育, 2012(11): 20-24.

[5]李培根. 以学生为中心的教育:一个重要的战略转变[J]. 中国高等教育, 2011(Z2): 8-9.

[6]教育部. 合肥工业大学构建以能力为导向的一体化教学体系[EB/OL]. [2015-10-14]. http://www.moe.edu.cn/jyb_xwfb/s6192/s133/s190/201510/t20151014_213216.htm.

[7]曾翰颖. 慕课时代下重构计算机基础教育[J]. 计算机教育, 2015(3): 98-101.

[8]杨姝. 信息化背景下高校计算机教育教学改革的方向和路径[J]. 信息技术与信息化, 2015(1): 14-15.

[9]李凤霞, 彭远红. 虚拟实验方法全面助力计算机教育教学改革[J]. 计算机教育, 2015(17): 1.