基于OBE理念的翻转课堂教学模式在软件类研究生课程教学中的应用

罗 铭,黄海凤

（1．南昌大学 软件学院，江西 南昌 330047； 2．南昌八一起义纪念馆，江西 南昌 330000）

0 引 言

党的十九大报告指出:“要坚定实施科教兴国战略,并培养造就一大批具有国际水平的战略科技人才、青年科技人才”。研究生正是我国高精尖科技研发的主要力量,研究生创新与实践能力的培养,对国家科技的快速发展具有重要的意义。如何通过课程教学模式改革提高研究生创新与实践能力,是高校教师在提高教学质量以及培养高素质人才方面需要考虑的重要问题。

随着互联网+、大数据以及云计算技术在各行各业的不断发展,计算机类与软件类研究生的创新与实践能力培养越发重要。这方面的工作已有不少高校工作者进行了研究与实践,文献[1]提出了一种基于机器学习、大数据与分布式实践平台的研究生实践能力培养模式。文献[2]利用“先修制+翻转课堂”对研究生计算机软件课程进行了教学模式改革。

1 软件类研究生教学模式存在的问题

1.1 创新与实践能力培养不足

创新与实践能力是软件类研究生培养目标的一个重要指标,也是新信息化时代对一个软件类研究生的基本要求。传统的灌输式教学模式没有很好地引导学生在现实互联网或实际软件项目中发现问题,也没有很好地培养学生解决实际应用问题、团队合作以及语言表达等方面的能力。这使得学生在碰到课堂以外的软件问题时束手无策、墨守成规,从而很难满足新工科提出的“培养多样化、创新型卓越工程科技人才,为我国产业发展和国际竞争提供智力和人才支撑”的要求[3]。

1.2 教学模式单一

软件行业发展前景广阔,新信息化时代下的互联网+、大数据以及云计算等新型技术的不断更新,使得社会对创新型应用型软件类研究生的需求越来越旺盛。然而,目前软件类研究生在课堂教学中忽视了该类人才的培养,教学模式侧重理论知识的介绍、忽视实践能力的培养,侧重经典问题的讲解、忽视实际项目的引入,侧重课上知识的传授、忽视课下学习的引导。这严重影响了课堂教学效果以及学生综合素质的提高。

1.3 教学评价片面

教学评价在引导学生自主学习与能力培养方面具有很大的影响。在工科领域,高校越来越强调创新型、应用型、技能型人才的培养,这对软件类研究生的自主学习与主动实践的评价就显得越来越重要。传统的软件类研究生课程教学评价往往只重视理论考试或大作业完成度的考核,这将导致学生只重视理论知识的掌握或大作业知识点的实现,出现平时不学、考前突击的现象。比如大数据技术课程。要学好这门课,单纯地依赖于教师讲授将很难达到预期效果,这就需要设计合理的过程考核机制来引导学生自主地进行知识内化与项目实践,从而调动软件类研究生的学习兴趣,达到提高创新与实践能力的目的。

2 翻转课堂与OBE理念

翻转课堂( flipped classroom)作为一种符合新工科教育理念的新型教学模式已经广泛应用于高校教学中。翻转课堂教学模式翻转了传统的教学模式和教学结构,让学生成为学习主体,教师在课前将准备的教学材料上传到网络供学生预习,在课堂教学过程中仅仅充当学生学习活动的组织者、指导者和帮助者,建立了“以教师为引导,学生为中心”的教学新模式[4-5]。

OBE(Outcome Based Education,成果导向教育)是一种围绕学生预期学习成果为中心来规划教学活动的创新教育范式。基于OBE的教学活动遵循“自后往前”的设计理念,即按照“确定预期学习成果—实现预期学习成果—评价学习成果”的步骤进行[6]。在实施OBE教育模式中,首先需要确定学生的预期学习成果(即教学目标);然后在利用一定的教学方法(如翻转课堂)进行教学活动,所有教学活动强调“以教师为引导,学生为中心”的理念,并紧紧围绕学生的预期学习成果进行;整个教学过程将对学生每个阶段的学习成果进行考核[7]。

3 基于OBE理念的翻转课堂教学模式

基于OBE理念的翻转课堂教学模式需要遵循“明确教学目标—开展教学活动—评价教学效果”的基本流程来进行教学活动设计,其中开展教学活动主要采用翻转课堂教学理念,包括“课前准备—课中交流—课后完善”3个步骤。具体基于OBE理念的翻转课堂教学模式(OFTM,Teaching Mode of flipped classroom based on OBE)见图1。

图1 基于OBE理念的翻转课堂教学模式示意图

1)明确教学目标。

在新工科建设背景下,工科研究生的教学目标与预期学习成果需要遵循“定位应用,紧跟产业”的基本原则,这就要求教师引导学生关注2018年11月国家统计局发布的《战略性新兴产业分类(2018)》。对于软件类研究生需要重点关注新一代信息技术产业与数字创意产业,主要包括下一代信息网络、信息安全、云计算、大数据、人工智能、数字文化创意等应用领域。预期的学习成果尽量与这些应用领域进行结合,使高校教育能紧紧围绕国家与地方产业的发展需求并牢牢把握新兴产业的发展方向,改变目前工科教育理科化、知识结构与产业发展不同步、实践能力与企业需求不匹配的教育窘境,真正实现高等教育育人的价值。

2)开展教学活动。

明确学生的预期学习成果后,教师围绕这些目标对教学内容、教学方法以及教学过程进行规划,具体包括下面3个流程。

(1) 课前准备。学生在该阶段的学习目的是熟悉课堂内容,并记录没有理解或需要提问、提想法的部分,这些难点可以选择在线提问,也可以放在课中的知识交流阶段。对于重点和必须掌握的知识点,通常教师会准备一些在线练习或测试,学生可以通过这些测试来了解自身对该知识点掌握的准确性和完备性。教师在该阶段需要做大量的教学内容与教学资源整理工作,基于OBE理念,教师需要围绕学生预期学习成果和教学大纲制作知识点微视频、PPT、实践指导书、测试题等教学材料,并同步到网络教学平台。

(2) 课中交流。在上个阶段,学生对一堂课的知识理解一般不够全面,在一些重点难点地方还需要进一步学习。同时,教师可以通过学生的线上反馈或在线测试来总结学生的共性问题与个性问题,以便确定在课中知识交流阶段需要重点准备的教学内容,从而提高课堂教学效果。

(3)课后完善。通过网络教学平台,学生可以进一步复习相关知识点,完成在线测试或老师布置的课后作业,达到知识巩固以及检验知识掌握程度的目的。对于没有理解的部分可以在线上向同学以及教师进行提问。

3)评价教学效果。

基于OBE理念的翻转课堂教学模式使用过程评价与成果评价两者结合的评价方式。过程评价主要是对学生课前准备、课中交流与课后完善3个过程中知识点掌握程度、学习积极性、问题分析与解决能力、团队合作与语言表达能力等方面的评价。成果评价是对学生的期中测试、期末考试以及实践成果进行评价。为了提高教学效果,对学生的评价不仅仅来自于教师与自身,还来自于学习小组的组内与组间的评价。另外新的教学模式还引入了对教师的评价,即教师将收到学生就教学内容、教学方法以及课程考核方面的评价与建议,教师可以通过这些反馈发现教学问题,并进一步了解学生的需求并改进教学方法,从而提高教学效果。

4 OFTM在软件类研究生课程教学中的应用

4.1 应用对象

作为未来计算机领域的重要建设者,软件类研究生需要具备一些计算机安全技术方面的知识。南昌大学从2012年就已经为软件工程硕士研究生开设了计算机安全技术这门课,该课程安排了32教学学时,全部为理论学时。以软件工程2017级、2018级研究生为应用对象,选择在计算机安全技术课程教学中使用基于OBE理念的翻转课堂教学模式(OFTM),合理地采用OFTM可以较好地弥补该课程没有实验学时的缺陷,达到学生创新与实践能力提高的目的(表1)。

4.2 应用过程

在明确教学目标阶段,计算机安全技术课程的第一个预期学习成果是一份学习报告,旨在让学生在学习之初能全面地了解计算机安全技术的概况。接下来的4个预期学习成果都是面向电子商务应用。电子商务产业发展迅速,对其攻击手段层出不穷,使得电子商务安全的研究与应用成为一个热点。最后两个预期学习成果主要围绕恶意程序及其防御系统的实现。预期学习成果的设定旨在提高学生自主学习积极性、问题分析与解决能力、创新与实践能力。

在开展教学活动阶段,围绕预期学习成果对课程内容进行优化,强调知识点与产业应用的关联,突出理论学习与工程实践的结合。整个教学过程基于OBE理念的翻转课堂教学模式,学生通过课前、课中与课后3种方式来学习计算机安全技术,并利用这些技术完成预期学习成果。

表1 基于OFTM的计算机安全技术教学实践

在评价教学效果阶段,对学生的考核使用“过程评价+成果评价”的方式,过程评价的比重占整个评价的30%,分解为课前学习、课中交流以及课后学习的评价,体现了翻转课堂教学模式的特点。成果评价占比70%,其中的实践成果评价是贯穿整个教学活动期间的,占比25%,突出了OBE中成果导向的理念。

4.3 应用效果

通过OFTM的应用,2017级、2018级软件工程硕士研究生计算机安全技术课程的学习氛围与教学效果明显优于上几届。新的教学模式不仅仅是在教学手段上优于传统的教学模式,更重要的是在提高学生综合能力以及教师教学质量上起了积极的作用,主要效果包括如下几个方面。

(1)新的教学模式激发了学生的学习自主性。OFTM利用预期学习成果以及课程考核的相互协调配合,极大地激发了学生对课程知识的学习自觉性。与此同时,OFTM在教学活动开展中能够以学生为中心,不断引导学生独立思考、语言表达、团队协作以及分析总结,改变了之前教师满堂灌的教学模式。

(2)新的教学模式促进了师生间的互动交流,利用网络教学平台与课中交流环节,学生更容易打开心扉表达自己的学习需求、学习问题与学习心得,使得教学过程在一种民主氛围下形成教师更懂学生、学生更爱学习的良好局面。另一方面,新的教学模式还促进了学生间的互动交流,通过小组讨论与生生互评,给学生间团结互助、知识共享与发现问题提供了平台。很多学生反馈这不仅对他们在知识学习方面有较大促进,而且在处理问题以及人际沟通上得到了锻炼。

(3)新的教学模式提高了学生的创新与实践能力。计算机安全技术课程的预期学习成果主要是围绕社会需求来设计的,引导学生利用计算机安全技术解决实际问题。在课中交流与课后巩固阶段,学生需要在习得计算机安全关键技术的基础上讨论技术优化与应用创新。在过程评价与成果评价阶段,会着重对学生技术应用能力、项目分析与设计能力以及创新实践能力进行考核。

5 结 语

针对软件类研究生传统教学模式中存在的问题,根据翻转课堂与OBE的创新教学理念,设计了基于OBE理念的翻转课堂教学模式(OFTM),该教学模式体现了OBE理念中“明确教学目标—开展教学活动—评价教学效果”的基本框架,其中开展学习活动主要采用翻转课堂教学模式,包括“课前准备—课中交流—课后完善”3个步骤。通过OFTM在软件工程硕士研究生课程中的应用,发现新的教学模式提倡的以“以教师为引导,学生为中心”的教学理念顺应新工科的培养目标,能够较大程度地提高学生的综合能力。该教学模式是一个值得继续研究和完善的新型教学方式,适合在工科类本科生与研究生大部分课程中推广应用。