基于OBE理念的混合式教学模式的探索和研究

袁平　张玉军

【摘要】    本文从OBE 教学理念出发，依托超星学习通（辽宁科技大学泛雅）教学平台及学堂在线、中国大学MOOC等网络资源平台，以“新工科”大数据专业课《机器学习》课程为例，对线上线下混合式教学设计模式进行探索和研究，有效地提高了学生学习的主动性和积极性。

【关键词】    OBE     混合式教学    机器学习

引言：

成果导向教育OBE（Out comes-based Education）理念兴起于 20 世纪八九十年代的美国，其核心是以培养学生的能力目标为导向进行各项教学活动，也称为成果目标导向教育。成果导向教育理念的核心是成果，即学生通过某一阶段学习后所能取得学习成果的集合体，涵盖知识、技能、情感与态度等不同模块[1-2]。随着我国“新工科”改革的实施，该方法被国内广大高校借鉴，用于人才培养方案制定和教学改革中，产生了较好的效果[3]。

目前，许多高校已经开设了大数据、人工智能等“新工科”专业，而《机器学习》课程是大数据、人工智能等“新工科”专业的核心研究领域之一。《机器学习》是一门交叉学科，它包含了概率论、矩阵论、统计学、程序设计等多学科多领域的知识。因此，对本科生的基础知识储备深度和广度的要求较高，而对于某些基础较差的学生来说，学习本课程是较为吃力的。由此，有必要对《机器学习》这门课程的教学模式进行探索和研究。随着“互联网+教育”时代的到来，线上线下混合式教学模式也随之应运而生。《机器学习》课程可以尝试采用线上线下混合教学模式实施教学。由于线上线下混合式教学没有统一的模式，所以如果以成果导向教育（OBE）为理念，将线上和线下两种教学模式进行有机配合，充分发挥线上和线下两种教学模式的优势，扬长避短，并将其应用到《机器学习》课程的教与学中去，就能够达到有的放矢、提高教学质量的效果。

一、以OBE为理念的线上线下混合式教学模式

1.1 明确和制定个性化教学目标

《机器学习》课程是我校软件工程、网络工程、物联网工程、大数据等专业大三学生选修的专业课程，其特点是综合性较强，难度较大，需要学生在数学和编程中都具有较好的基础。一般来说，由于经历了大一大二的基础课程和部分专业课程的学习之后，学生在学习过程中逐渐产生了两极分化或多元分化的情况，大三阶段的学生对数学基础和专业知识的掌握程度也因此不同。为了让各层次的学生都有机会学懂《机器学习》课程的思想和方法，有必要对学生因材施教，因此，需要为不同层次的学生制定不同的教学目标。

1.针对数学基础好，编程能力强的学生，对其制定高级目标：即能够设计和改写某个算法的应用程序，能够撰写机器学习课程相关的前沿论文;

2.针对各部分处于中等的学生，对其制定中级目标：即能够设计和开发某个算法的应用程序，能够读懂中文或外文普通期刊中有关算法的论文;

3.针對数学基础薄弱，编程能力较差的学生，对其制定初级目标：即能够知道、叙述、解释或背诵知识点的内容，能够熟练应用课堂所学的某个算法的应用程序。

以《机器学习》课程中决策树这章的内容为例来说明分级教学目标。决策树理论部分和实验部分的主要内容如表1所示：

决策树理论部分、实验部分和扩展部分的三级（高级、中级、初级）教学目标如表2所示：

1.2 线上线下混合教学模式

由于混合式教学就是希望把传统的课堂讲授部分通过视频上线的形式进行前移，因此发布线上教学资源是开展混合式教学的前提。根据我校《机器学习》课程教学大纲的内容和难度，设计和制作了有特色的线上教学资源，线上教学资源包括课程的讲义、课件、（慕课）视频、题库、论文等。另外，我们以OBE为教学理念，根据不同层次的学生，对课程理论知识点进行导入、梳理、挑选、加工、沉淀。在学生走进线下课堂之前，给学生以充分的时间来预习和学习这些线上资源，尽可能让每个学生都具备较好的基础知识储备，以充分保障线下课堂的教学质量和学习效果。在整个教学过程中，我们将线上教学资源穿插在课前、课上和课后三个阶段。

1.课前预习阶段

每周开课前，在超星学习通上发布课程讲义、PPT课件，选择学堂在线、中国大学MOOC等慕课视频，并指出课前学习内容的重点和难点。其中，慕课视频课程选择了清华大学袁春教授主讲的《大数据机器学习》和中国地质大学蒋良孝教授主讲的《机器学习》慕课视频，并且在慕课视频资源中选择符合我校《机器学习》课程教学大纲的学习内容作为学生课前自学的内容。

为了督促学生观看慕课资源，要求学生在每个视频播放过程中拍摄一张观看视频的照片并发送到超星学习通上，同时，要求学生在观看视频后，录制在线观看慕课后的心得体会音频或视频并发送到超星学习通上，以此作为课程课前预习考核的第一部分内容。为了检验学生课前线上预习的效果，在学生观看完慕课视频之后，在超星学习通上发布供学生预习时进行自测的测试题（题型一般以选择题和填空题形式为主），要求学生在超星学习通上进行预习测试，以此作为课前考核的第二部分内容，另外，每次预习测试的成绩也计入学生的平时成绩。

除了课前预习的自测题之外，教师还提供了大量测试题用于课上和课后的测验，并将其填充到超星学习通题库中，从而从教学过程的各个阶段了解学生对各章节知识点的掌握情况，形成循环式教学过程。

2.课上教学阶段

为了达到更好的教学效果，在线下课堂授课过程中采取“边学边看边练”的教学方式，即教师结合具体案例和实验组织学生把线上所学基础知识进行巩固与灵活应用的同时，进一步讲授重点内容和难点内容，或者解答学生在线学习过程中反馈的共性问题。在此过程中，采取学生参与式学习方式，采用分组讨论、小组合作、组间互评等方式，教师边讲解，小组成员边演练，让教师主导课堂进程，学生作为课堂主体，以实现一些更高级的教学目标，发挥学生主动探索的能动性，激发学生学习的积极性，让学生有更多的机会在认知和实践层面参与学习。我校《机器学习》课程一般的线下课堂教学流程如下：

每次线下授课的课前3分钟均安排学生到超星学习通上签到，从而保证学生线下学习的出勤率和学生线下课堂的听课质量。为了初步了解和掌握学生在线上的预习效果，以便在课堂授课时对学生掌握较差的知识点进行重点讲解，在授课前先进行课内前测。教师组织学生在超星学习通上进行五分钟的测试（测试题以客观题为主），教师依据超星学习通上实时给出的学生答题统计数据和线上预习作业的完成情况进行有的放矢地授课。经过教师查缺补漏之后，教师根据学生学习情况进行重点知识、难点知识的讲授以及对课前预习中学生反馈的问题进行解答。在每次线下授课中，教师会穿插一到两次课堂活动，在学生听课的同时，也让学生作为课堂主体参与到教学活动中来，完成課上的测试和训练。最后，在下课前的一段时间内（10至15分钟）安排随堂测试环节，进行当堂章节知识点的考核，课上考核成绩也计入学生的平时成绩。

3. 课后复习、总结、反思阶段

为了提升学生的学习质量，对课后学习的跟进，要求学生在课后需要完成当堂的课后作业。通过超星学习通的作业功能，进行课后作业的布置。同样的，课后作业成绩也计入学生的平时成绩。

在超星学习通上，教师可以实时观察学生提交和完成作业的情况，并进行查阅和评价。另外，学生可以对课上存在的疑问随时在QQ群或微信群中进行留言提问，同时也可以私信教师，教师进行差异化辅导。

二、结束语

本文根据OBE教学理念针对不同层次、不同水平、不同基础的学生设计和制定初级、中级、高级三级教学目标，并根据教学对象和教学目标实施教学。在教学实践和教学研究过程中使用网络教学平台的高质量学习资源，设计和实践基于网络教学平台的混合式教学模式和教学方案，从而提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果。

参  考  文  献

[1] 卢艳军，张晓东，徐涛.成果导向理念下专业人才培养方案设计[J]..黑龙江教育（高教研究与评估），2021，（8）：79.

[2] 施晓秋.遵循专业认证 OBE 理念的课程教学设计与实施[J].高等工程教育研究，2018（5）：154.

[3] 马佳，汪宏友.成果导向教育（OBE）理论研究文献综述[J].创新创业理论研究与实践，2019（16）：88-89.