新工科背景下基于OBE理念的混合式教学改革研究

朱文龙 廖永新 何霆

摘   要：新工科建设必须改变传统教学模式，充分利用现代化的教学工具和理念，探索新型教学模式。基于OBE理念的混合式教学模式，以课程目标为出发点，通过达成路径的设计和课程内容分解，重构教学框架，充分考虑学生个体差异，利用线上资源和教学工具丰富教学手段。教学实施过程依据课程目标和达成途径具体化为线上线下教学活动。贯穿整个课程的项目，结合过程性评价和总结性评价，反馈学生学习过程，帮助学生主动运用专业知识，激发学生学习兴趣。借助线上教学平台的管理工具，对教学过程进行持续跟踪和数据分析，有利于课程的持续改进，提升工程科目的实践性、创新性和挑战度，有助于新工科培养计划中工程类课程的升级。

关键词：新工科建设;OBE理念;混合式教学;教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2021）21-0088-04

一、引言

“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”的形成标志着新工科建设进入新阶段，各高校努力探索适应新工科专业课程的教学模式。[1]新冠疫情的发生，促使探索性的“线上教学”教改活动变为所有高校必须面对的常态教学活动。尽管随着疫情的缓解，各高校逐步恢复线下教学，但仍有超过3/4的高校教师愿意采用“线上+线下”的混合式教学且逐步变为广大师生乐于接受的“新常态”。[2]新工科要培养具有科学基础、工程能力的综合创新型高素质人才。[3]在混合式教学的“新常态”下，专业课程教学必须充分利用教学内容组织优势、教学资源优势、教学环境优势和灵活评价优势，主动承担新工科人才的培养责任。混合式教學引入基于结果导向的教育理念（Outcome Based Education，OBE）[4]，以学生为中心，遵循结果导向，设计合理的课程目标达成途径和教学框架。教学实施充分利用线上教学平台（例如超星学习通[5]）的过程评价机制，以项目制为主线，线上线下教学活动相结合，促进学生主动学习，提升学生互动意愿，最终达到提高教学效果的目的。随着智能移动终端的普及和新型信息消费业态的兴起，各高校纷纷在计算机类专业开设Android应用软件开发课程。

该课程具有知识点多、技术更新迅速、工程性强、前置知识要求高等诸多特点，是计算机类专业的应用型课程。笔者以《Android系统应用层软件开发》课程为例，将OBE理念和线上线下混合式教学有机融合，推动课程目标达成途径、教学内容、教学实践和评价体系改革，适应新时代新工科人才的培养。

二、课程教学现状

《Android系统应用层软件开发》在计算机类课程体系中起着重要作用，不仅体现在课程体系和知识结构上，而且体现在工程思维、实践能力的塑造上，是计算机基础编程课走向工程应用实践的重要桥梁。[6]尽管学生已经有一定的编程能力和计算机理论知识，但还缺乏足够的工程训练和系统设计思维。教材实例更新慢，知识点单一，缺乏应用背景。采用传统教学方式随着知识点的逐步增加，学生学习积极性会受到影响，甚至对计算机编程丧失信心，影响学生对专业的热情，这也与新工科的培养理念不符。具体体现在以下几个方面。

1.课程内容多，学时少

Android应用软件开发除需要较强的Java编程能力外，还要求掌握集成开发环境、四大组件、多媒体技术、数据存储、资源使用及设计模式等诸多知识点。[7]这些知识点较为抽象、关联性小、应用场合多样。在课时减少的大形势下，教学计划安排“理论18学时+实验24学时”，授课时间紧，课程内容多。传统教学方法容易导致学生无法跟上教学节奏、低头族增多，学生参与度降低，造成教与学之间脱节，极大地影响了教学效果。

2.预备知识多，基础参差不齐

课程开设在第四学期，且课程预备知识多，许多学生编程基础不扎实，软件工程和程序设计模式知识缺乏，完全没有系统设计思维。传统教学过程难以准确掌握学生基础和学习状态，无法对基础差的学生进行针对性辅导，也无法对基础好的学生提供进一步的指导。

3.教学手段单一，缺乏工程思维训练

传统教学过程集中讲授理论知识点，学生根据实验指导进行上机实践，完成既定实验项目。学生掌握的知识点较为孤立且缺乏独立思考训练。缺乏应用背景和项目驱动的情况下，学生单方向接受知识，难以积极参与课堂讨论，课堂互动性不足，无法培养新工科教育所需的系统观。

4.评价方法缺乏激励作用

以课堂小测、课程实验报告和课程项目总结等几个方面作为课程综合评价结果，难以掌握学生在学习过程中的参与情况。仅在结课时给出课程考核结果，不能真正反映学生的学习过程和激励学生主动学习。课程面向计算机类不同专业方向开课，被动学习课程案例，缺少与专业关联的兴趣点，造成学生在教学活动中参与的积极性不高。

三、基于OBE理念的混合式教学

基于OBE理念并结合《Android系统应用层软件开发》课程，从课程目标出发，以课程内容为主体，分析课程目标的达成途径，便于线上线下混合式教学实施，如表1所示。

《Android系统应用层软件开发》课程主要有以下三个目标：①掌握Android软件开发;②专业知识应用;③工程思维培养。在OBE理念的引导下，将课程目标具体化，对课程内容进行分解，并通过达成路径把课程目标分解为具有可操作性的步骤和教学方式。达成途径在混合式教学实施过程中能够给学习者以明确的学习路径和方向，同时串联起课程各阶段的知识点。不同层次的学生可以采用不同学习方式和学习时间达到课程目标。对于教师而言，达成途径为线上线下教学的开展提供了清晰的路径，方便教学内容的分解和分配，同时也能够充分利用线上教学平台的资源。通过线上线下课程的有机结合，提供课程的过程性评价和促进课程目标的达成。

1.基于OBE理念的混合式教学框架

OBE理念承认学生个体差异，避免以统一的标准衡量学生的学习过程，线上线下混合式教学提供了这一方式。通过阶段目标进度在达成途径的指引下持续促进学生达成最终课程目标。以学生个体的阶段评价为依据推进下一阶段的教学过程，并充分考虑不同阶段学习内容和不同水平学生的差异。因此学情分析是达成途径通往课程目标的重要依据，但传统方法手段单一，数据片面，无法真实反映个体差异。线上教学平台能够持续性、多维度、动态化和个性化地分析学情，真实反映学生学习状态和目标达成情况。合理利用线上自主学习、线上讨论、线下课堂讲授、线下课堂答疑等多种手段能够持续改进教学过程，最终让学生达成课程目标。

围绕课程目标和达成途径，以学情分析为核心，结合线上线下教学方式的优点，提出适合于《Android系统应用层软件开发》课程的教学框架，如图1所示。

混合式教学框架将课程目标在教学实施过程中分解为阶段目标，并以此为依据进行教学设计。线上教学不再是整个教学活动的辅助手段，而是教学活动的重要组成部分。线上教育平台超星学习通负责监测线上学习过程并收集线上教学活动数据，数据分析结果作为持续性改进的依据。线下教学过程也不再是简单地进行单向知识讲授，而是基于学情分析和线上教学的更为精细和深入的教学活动，避免了学习效果差异过大、学习主动性不强等问题。通过学情分析反馈将线上教学和线下教学组织成有机整体，使学习由浅到深，逐步达成课程目标。每个学生可以及时获得反馈并通过阶段评价度量课程目标达成情况，循序渐进地进行知识和经验的积累。该混合式教学框架将OBE理念贯穿到整个教学过程，让学生可以扩展学习时间，避免前述提到的课时偏少问题。课前问卷以及阶段评价充分考虑学生预备知识参差不齐、学习效果不同的问题，根据反馈结果进行教学设计。学生参与线上学习、线上讨论、线下课堂和线下答疑，并通过产出评价、学情分析的形式参与了教学持续改进过程，变被动听课为主动学习，丰富了教学手段。线上课前视频学习、知识测试、讨论区互动，线下课堂讲授、项目实践等不同课程目标达成途径在混合式教学框架下得到统一。

2.混合式教学实施

将教学过程分解为开课前、开课中、结课时和结课后四个阶段并在不同阶段依据表1的课程目标及达成途径具体化为不同的教学活动，如图2所示。

开课前，教师将学生名单导入在线教育平台超星学习通，同时采用分组活动功能将学生分为三人一组，便于课程项目的开展。为了让学生充分理解线上线下混合式教学方式，通过线上教学的方式进行教学模式宣讲，重点强调混合式教学与传统教学模式的差异和混合式教学的具体实施过程。

开课后，每次课前先开放线上自学慕课视频和知识点测试，采用过关测试形式督促学生学习并反馈学习效果和评估阶段目标。在学习过程中，学生可以针对知识点或难题发起话题，学生或教师可以通过回复进行答疑，话题还可以通过共享的形式让所有学生参与。教师可以针对课程难点重点设立话题开展互动，如Android中事件机制的实现方法、异步任务的应用和不同数据存储方式的区别等。除了教学平台的话题互动，学生也可以通过微信等方式进行线上互动。这个阶段能够帮助学生学习基础知识，带着问题上课，同时也可以通过在线教学平台收集学生学习情况，为线下教学提供依据。

超星学习通提供了基于PBL[8]的项目管理平台。根据开课前的分组划分，各个小组开展一个贯穿整个课程教学过程的实践项目，项目源于学生调研、教师启发和模仿经典产品等途径。项目自由选择可以充分发挥各专业的优势，同时提供从基础编程、专业理论知识到应用的桥梁。例如有人工智能专业小组开发“基于人脸识别的签到系统”或“温室数据监测App”等项目。学习通针对课程项目提供小组交流平台，可以提供项目进度和问题跟踪，教师也能持续关注各个小组的项目推进情况并及时给予指导。线下课堂根据在线学习平台的学情反馈，重点讲授难点知识和重点知识，同时引导学生对项目开展过程中遇到的难题进行讨论。在项目节点的线下课中，项目小组通过阶段成果展示的方式呈现实践成果，同时开展课堂讨论与线上互动点评，点评情况会成为最终课程成绩评定的组成部分。对于知识掌握得较好的学生，将引导其进行拓展知识的学习和运用。课后，线上阶段测试主要检测线下课堂教学的重点难点掌握情况，同时发布时间节点信息以推进课程项目。在线互动平台还可以通过线上话题互动的方式，针对线下课堂讲授遗留的问题或项目对难题进行解答。教学可以及时根据平台提供的学情分析数据及时了解学生学习情况和课程项目推进情况，为下次课有针对性地做好教学准备。

结课时，通过线上教学平台导出过程评价和学生提交的材料，并基于评价标准计算期末成绩，分析课程项目成果，指导学生完善项目，积极参与创新创业或学科竞赛。结课后，通过学生成绩、过程评价、课程项目、调查问卷等材料进行目标达成度分析，形成课程报告，用于下次开课的持续改进。

3.混合式教学评价

基于OBE理念的教学评价紧扣课程目标的达成，通过持续的过程性评价促进学生学习。根据课程目标反向设计评价方式，过程性评价和总结性评价相结合，各个评价环节所占比例和评价类别如表2所示。

过程性评价和总结性评价相结合的方式充分利用线上视频学习、阶段测试、主题互动等环节的留痕操作准确反映学生的学习状态，利用线下项目的自评、互评和项目总结激发学生积极参与讨论，提高学生学习的参与度。

评价项目多样化、评价主体多元化、评价过程化是该评价方法的主要特点。混合式教学评价弥补了传统课程以总结性评价为主的缺陷，能避免学生项目参与度低、动手能力弱等后果。尽管上述评价过程较为复杂，但是得益于线上教学平台的数据分析能力和教学组织功能，實际操作比传统方法更为方便。评价过程通过课程项目进行小组互评、组内互评和项目自评，促进学生责任心的培养，更加真实地反映学生参与项目的过程及贡献。

4.教学实施效果

《Android系统应用层软件开发》课程在采取了案例教学后，教学效果明显提升，达到了以下几个方面的效果。

（1）提升学生的学习兴趣。线上互动过程不仅可以让学生有更多的思考时间，还可以避免有些学生不善于口头表达的问题，学生的积极互动也会反映在最终成绩里。每次课前慕课视频学习过程都会发起10多个主题，线上讨论热烈。教师主动发起的主题也得到了积极响应，有力地促进学生积极思考、参与学习过程。

（2）培养学生的工程思维。自由选题的课程项目贯穿整个教学过程，是培养学生工程思维的良好途径，符合新工科建设过程中应用型课程的培养方法。项目调研、项目规划、设计与实现、调试和答辩等多个环节均以小组形式开展，不仅需要学生积极参与，也需要小组成员相互配合。基于PBL的方式促使学生运用所学Android开发技术和专业知识为项目的开展提供方案，完成各自的任务，从而实现Android开发技术应用的过程。

（3）持续改进教学活动。线上教学过程积累了大量的过程性评价数据，为精准定位教学难点提供了数据支撑。各种线上互动主题呈现了学生学习过程碰到的问题，为教学活动提供依据。各个课程项目的完成为下一次开课提供了丰富的素材，有利于教学活动的持续改进和提供教学案例。

四、结语

在新工科建设背景下，基于OBE理念，以《Android系统应用层软件开发》课程为例，从课程目标出发，以课程内容为主体，分析课程目标的达成途径，便于线上线下混合式教学的实施。围绕课程目标和达成途径，以学情分析为核心，结合线上线下教学方式的优点，提出适合于应用类课程的教学框架。将教学过程分解为开课前、开课中、结课时和结课后四个阶段并具体化为不同的教学活动。利用在线教学管理工具，围绕课程项目，采用过程性评价和总结性评价相结合的方式，激发学生主动学习、积极参与课程项目，培养学生的工程思维，促进教学活动的持续改进。基于OBE理念的线上线下混合式教学可以灵活地组织教学内容和教学形式，有助于课程目标的达成，是培养新工科专业学生所需能力的理想教学方式。

参考文献：

[1]莫甲凤，黄涣，杨乐平，等.新工科背景下的STEM课程建设：理论、经验与策略[J].中国人民大学教育学刊，2020（4）：11-22.

[2]郑宏，谢作栩，王婧.后疫情时代高校教师在线教学态度的调查研究[J].华东师范大学学报（教育科学版），2020，38（7）：54-64.

[3]何凯，宋英杰，楚旺，等.新工科背景下软件工程系统能力培养探索[J].计算机教育，2020（11）：165-169.

[4]趙士银，周坚.OBE理念下应用型本科高校大学数学教学改革与实践研究——以线性代数为例[J].高教学刊，2021（5）：153-156.

[5]成超.基于超星学习通的课程教学数据分析挖掘研究[J].科教导刊，2020（7）：123-124.

[6]唐广花.案例驱动教学法在《Android移动开发技术》课程的应用[J].计算机工程与科学， 2019，41（S1）：196-199.

[7]黄丽丽.基于翻转课堂的Android软件开发课程的探讨[J].计算机产品与流通， 2018（10）：28.

[8]马树军，张瀚.新工科视域下PBL教学模式研究与实践[J].创新创业理论研究与实践， 2020（24）：62-64.

（编辑：王天鹏）