基于底线管理提升课程教学质量的探索与研究

李晨霞，沈为民，沈常宇，康 娟，张 艳，冯桂兰，金尚忠

(中国计量大学 光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018)

学风建设是高校永恒的主题，但是上课不听、作业抄袭是普遍现象.守住教学质量底线、避免课程考核“放水”已是当务之急.为应对上述现象，教育部印发《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》，要求全面整顿本科教育教学秩序，严格过程管理，增加课程难度、拓展课程深度，切实提高课程教学质量，严把毕业出口关，坚决取消“清考”制度[1].面对要求的提高，专业课教学面临严峻的挑战，传统的教学和教学管理存在以下问题：

1) 当前部分高校学风不佳，面对智能手机花样不断翻新的娱乐趣事，旨在提高学生学习兴趣的种种措施都难以奏效；

2) 生评教、满意度等指标影响教师对学生严格要求，在人情、“维稳”等压力下，把关不严的方式及现象很多，难以守住教学质量的底线；

3) 上同一门专业课的教师较少，较难做到严格保密，传统的教考分离难以实施，须发展新的教考分离方法；

4) 学生学习过程监控困难，难以及时发现未达标学生的需要并给予有步骤的矫正，难以对已经达标的学生进行强化和鼓励，不利于帮助学生提升能力，激发学习动力.

各高校要全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”，合理提升学业挑战度，要切实加强学习过程考核，加大过程考核成绩在课程总成绩中的比重，严格考试纪律[2].针对上述要求，依托中国计量大学光学与电子科技学院光学原理课程，进行底线管理实践教学探索和改革，激发学生的学习兴趣，培养理论基础扎实、实践动手能力强、具有科技创新思维和工程实践技能的科技创新型人才，更好地服务科技强国和教育强国建设.

1 底线管理教学探索与改革思路

光学原理课程是中国计量大学国家一流专业“光电信息科学与工程”和浙江省一流专业“电子科学与技术”的学科基础课，是后续学习光电信息理论、光电检测和从事光学研究的核心基础课.2000年成为校重点课程，2004年成为校精品课程，2005年列为省精品建设课程，2009年获批省光学原理教学团队，2018年成为校课程思政重点课程，2019年评为省级一流本科课程.我们在光学原理课程中进行了底线管理教学探索与改革，其改革思路为：

1) 将课程教学的基本要求单独考核，成绩只分及格和不及格两档，称为及格考试，在期末考试之前安排及格考试.及格考试是课程教学的最低标准，人人都要通过，是课程教学最核心部分，是工程论证的初衷.

2) 针对及格考试，将课程基础核心知识点编制基础训练系统，学生通过基础训练系统，能及时解决课程学习中的基础性问题，充分了解通过课程考核的基本方法和努力方向.

3) 通过事例文档，微课录像等方式指导学生完成大型作业解决复杂问题，完成提升能力训练；

4) 建立一套有效的以学为主的学生自我评价与以教为主的教师评价结合形成性评价体系，促进学生全面发展、准确评价教学效果提高教学质量.

2 底线管理教学改革措施

2.1 及格考试改革及教学试验

按成果导向教育(OBE)理念[3]，学生某一次不成功的学习，只作为改进教学的依据，不影响其最终成果的评价.OBE 强调学生从学习的一开始就有明确目标和预期表现，强调达成性评价而不是比较性评价，不必在学生之间区别出优、良、中、差等不同等级.

根据这个理念，我们提出了及格考试改革并进行教学实验.每门课程都有基本要求，学生只有达到基本要求才能获得及格以上的成绩.如果基本要求非常明确并有一套规范程序判断学生是否达到了基本要求，则就具备了及格考试的条件.及格考试是课程教学的最低标准，人人都要通过；将课程教学的基本要求单独考核，成绩只分及格和不及格两档.及格考试难度需要固定，评分简单.及格考试改革示意图如图1所示，学生只有通过及格考试，才有资格参加期末考试，获得及格以上的成绩.如果学生未通过及格考试则可以申请再次进行及格考试，否则课程直接为不及格.实行底线管理的课程每学期至少安排一次及格考试，开课学期可放在期末考试之前，未开课学期可放在开学初.取消课程补考(目前补考成绩只记及格与不及格，完全可用及格考试代替)，修读过本课程的同学可多次申请及格考试，直到通过为止，这是课程教学最核心部分，须化力气做好.

图1 及格考试改革

及格考试改革真正具有可操作性，需要做许多事情，特别是在课程建设方面与以往大不相同.

1) 需要将课程基本要求落实到编写作业题与考试题的各类问题解决之中，打好量化评价的基础[4].

2) 针对每一类问题编写试题，形成数目庞大的试题库，并且能对学生开放.这里强调试题库对学生开放，以便学生可以边训练边测试，了解自己相对课程基本要求的差距，增强学习动力与紧迫感.试题库开放的前题是试题量非常大，完全靠手工编写困难很大，需要结合工科理论的特点，通过编写计算机程序辅助完成.

3) 试题库用于正式考试前还需进行教学试验.例如，每次及格考试的难度应大致相同，则由试题库抽题组成一份完整的试卷时，需要知道每道题的难度系数，以保证卷子的平均难度系数在合适的范围内.虽然根据教学经验教师可大致确定各道题的难度系数，但仍需在教学实践中适当修正.另外，及格考试如何做好教考分离、用时多长、如何评分等等，都需要有试验中发现问题并加以解决.

2.2 基础训练系统改革

为了避免出现大面积不及格的情况，需要对学生学习情况及时跟踪与评估.目前手写作业是作业的主要形式，批改及反馈的周期较长(从布置作业到上交、批改返还至少2～3周)；作业抄袭现象又很严重，面对大量学生教师很难判断谁抄谁，难以正确评分.如果能够开发出基础训练系统，可按一定要求产生作业题，记录学生做题情况，自动批分，学生提出请求时可给予辅导或提示，则大大方便了学生自主学习，同时记录的文档可随时上传给教师，教师可以同步掌握学生的练习情况.基础训练系统产生的作业题与及格考试试题库中的试题是关联的，学生可以从练习得分情况判断自己离及格有多远.

图2 基础训练系统

数学化及定量计算是工科理论的特征，将教学内容整理成一系列核心问题，每个问题会涉及若干个变量或参数，并有一些方程相关联，由于局限于基本要求，所以这些问题应该用常规的方法就能解决，不需要特别的解题技巧，通常用解析表达式就能给出题解结果.针对课程基本要求设计了基础训练系统，如图2所示.由电脑自动产生作业题，学生如果有解题思路，则可直接解题，输入结果.如果没有解题思路，则通过参数设定、约束条件表达、相关公式选择等，熟悉、理解题意，形成解题思路.一般设置两个界面，在预习时，可以查得分、对答案、看提示，再重做；在做题时，也可查得分但次数有限(一般设置1～3次)，最后点击“保存文档”，则自动保存题目、解答、得分以及为防抄袭设置的辅助信息.

基础训练系统有以下作用：

1) 避免作业抄袭.每道作业题虽涉及同一类问题(例如显微镜问题、望远镜问题，等等)，但每类问题中的已知量和未知量可以不同组合，例如10个变量已知其中3个通过7个独立方程可以解出另外7个变量，则有120种不同组合，而已知变量的取值可以在一定范围内随机设置，每次点击“出题”后产生作业题几乎不会重复，所以每位同学做的题目都是不同的.

2) 促进学生自主学习.学生练习时遇到困难基础训练系统会给予帮助或提示，同一问题的训练有多种不同类型的题目，举一反三就将这一类问题搞得很清楚.

3) 作业信息交流、保存方便.完成作业后保存的文档可及时发给老师，老师检查文档若无异常(如是否抄袭，是否修改原始文档等)，则只需记录成绩，不需批改.电子文档形式的作业保存非常方便，学生可用它日后复习，教师可用它作为教学资料接受教学检查.

4) 基础训练系统为及格考试做好了准备.基础训练系统为学生达到课程基本要求而设计，及格考试中的试题多半可以通过基础训练系统中“产生作业题”的方式形成，因此可以大大丰富及格考试的试题库.当然，基础训练系统经过适当改造也可组成计算机考试系统.

2.3 能力提升教学改革

学生仅仅通过及格考试是不够的，要拿到学位则平均学分绩点须2.0(相当于各课程平均成绩70分)以上，这要求学生具有处理复杂问题的能力[4，5].

工程教育专业认证标准要求本科学生能够于解决复杂工程问题，并给出了“复杂工程问题”的7个特征.课程中的复杂问题不一定都是工程问题，但其特征与“复杂工程问题”的特征相似.

基础训练系统局限于有解析解的问题，学生通过推导和计算，将结果与标准答案进行比对，所用方法都是常规性的，少有创新性.能力提升教学中让学生解决的问题可能涉及多个方面、多个因素，多项要求之间存在矛盾与冲突，需要深入的分析、建模、综合、创新等，问题的解决没有标准答案，学生可以自由发挥.能力提升作业一般需要通过电脑设计、编程、操作来完成，结果可以用数据表格、曲线、图形、动画等来表现，目的是要让学生以计算机为工具处理应用问题的能力不断增强.

复杂问题常常不能以解析解的方式表达，需要建立只能数值求解的数学物理模型，甚至需要重组知识体系或对知识结构进行调整，将相关物理量集合在一起，形成可数值求解的一类问题.需要建设多种课程教学文档，包括课堂教学用的课件、知识体系重组后的简明讲义、数值计算示例文档或程序、基于电脑设计与计算的新型作业、课外辅导用的微课录像等.

2.4 评价模式改革

在基础性评价包括期中、期末考试等的基础上有机结合了发展评价，促进学生全面发展.基础评价关注的是已经完成的学业，看重评价结果，而发展评价侧重于学生的发展，把发展作为出发点，促进学生知识、能力、态度及情感的和谐发展.

课程教学中对学生在整个学习过程中的表现进行跟踪与评估，通过基础训练系统产生的习题和生成的试卷学生可以进行自我评估，并根据基础训练系统的提示实现对知识点的进一步掌握，提高学生主动学习的能力，同时记录的文档可随时上传给教师，教师可以同步掌握学生的学习发展情况[6-9].

3 底线管理改革成效

我们在中国计量大学“光学原理”课程教学中开展了底线管教学改革.以光学原理课程教学大纲为依据，对于课程中每个重要结论或相对独立的内容进行知识点重组，整理出一系列基础问题，以及涉及多方面的复杂问题.通过基础训练、及格考试和复杂问题训练，而不是通过降低试卷难度、缩小考试范围甚至变相泄题等不正当手段，让学生通过课程考核.解决目前学生、教师和管理者对课程教学最关心的问题.

我们对比了中国计量大学光电信息科学与工程专业学生实行底线管理教学改革前的2015级和实施底线管理教学改革后的2016级光学原理课程个体目标达成情况，如图3所示.从图中可以看出2015级绩点较低的同学在期中和期末成绩上表现较差，相对于改革前，2016级即使绩点较低的同学在期中和期末测试上也能较好的达成，说明本课程的教学改革在继续保障绩点高的同学的达成情况下，大大地提高了中低绩点同学的达成度，取得了良好的教学效果.对学生来说，在不明显增加负担的前提下，能及时解决课程学习中的基础性问题，充分了解通过课程考核的基本方法和努力方向，明确能力提升和获取教师帮助的途径.对教师来说，能够摆脱简单重复性工作，有精力更多关注学生学习中的疑难问题，做好形成性评价工作.对管理者来说，不仅能够守住成绩管理的底线，避免学风进一步滑坡，还能顺应新工科改革的趋势，提升教学质量.

图3 光学原理成绩按学生绩点分布对比图

在此基础上，我们面向教学班的全体同学进行了问卷调查，统计结果表明，90%以上的学生认为训练系统和及格考试对课程内容的学习帮助很大.学生训练题的分数与其考试成绩成正比，这表明新的教学模式充分调动了学生的学习积极性，不但能满足所学知识的应用需求，还有利于教学过程的跟踪和评价.

我们的教学改革有以下优点和特色：

1) 能够长期坚持的教学改革.许多教学建设或改革项目结题后就不再继续做了，原因是这些改革措施需要学生、教师化费太多的时间和精力，因而难以持续.而按本项目的方法完成课程建设后，针对基本要求的基础训练和考核变得相对简单，一般问题学生能够通过电脑自己解决，训练时产生的纪录文档、单元测试的成绩表等使教师可随时掌握每个学生的学习情况.这样的教学改革使教学效率大大提高，既不会显著增加学生负担，也不需要教师超额工作，能够长期坚持.

2) 在差异化训练中贯彻因材施教的理念.将基本问题与复杂问题分开，分别建立基础训练系统和能力提升系统，差生可在基础训练方面多化些时间，优秀学生在能力提升方面多下功夫.以往所有学生做相同作业，现在即使在基础训练中，学生也可选择难度系数不同的题目.能力提升训练时更是一人多题选择(难、中、易都有)，不同人做不同题目.

3) 发挥工科专业在数据分析和实验操作方面的特长.工程应用的特点是最终结果都需要用数据表征，公式推导是获取数据的手段.所以在基础训练中虽然解题过程需要一些公式推导，但多数题目可设计成答案为数据的形式，这使判分变得简单.而在能力提升训练中，示例文档教学生如何用数值搜索、试验的方法解方程，很少用到复杂的数学推导，更多的是电脑操作(一般只需少量程序代码，甚至不需编程)，勤动手，多试验，就会得到较好的结果.