OBE理念引领下“B-TSP教学设计”模型的探索与实践

王啸楠，汪鑫禹

（1.安徽信息工程学院 计算机与软件工程学院，安徽 芜湖 241000；2.西北师范大学 教育科学学院，兰州 730070）

《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》指出，高校人才培养的核心要素是课程，人才培养质量很大一部分取决于课程质量。随着“金课”标准的提出，OBE（Outcome-based Education）教学理念在我国人才培养过程中逐步被重视。OBE教学理念是指在教育教学过程中，以成果为目标导向，结合人才培养目标，反向建设课程体系的理念。实施成果导向，需要从满足需求开始，尤其是人才能力需求，根据人才能力需求决定培养目标，再决定课程设置和课程改革，反向支撑毕业目标。[1]

随着“四新”（新工科、新医科、新农科、新文科）建设的提出，本科专业人才培养方案中实践类课程的学分占比正在逐年增加，实践类课程教学成为高等院校重点深化教学改革的目标之一。OBE理念下，实践类课程是专业教学中非常重要的一个组成部分，是提高学生专业知识和技能的重要环节，是培养学生创新意识的重要手段，更是培养应用型人才必不可少的环节。

一、高校人才培养实践类课程问题的现状分析

随着我国一流课程建设的深入推进，越来越多的教师开始思考“课程与教学改革要解决的重点问题是什么？”其中学生课程学习投入量作为一流课程建设实效评估的重要观测点之一。有研究者以国家首批一流本科课程认定结果为依据，针对北京大学在内的9所高校62门一流课程统计分析发现，学生对于知识与技能的行为性投入平均分最高，例如按时出勤、按时完成作业、按要求完成学习任务等；对于情感态度与价值观的情感性投入平均分次之，例如尊重教师课堂教学、认同课程目标定位等；对于过程与方法的认知性学习投入平均分最低，例如对课程内容相关的实际情景推理能力、结合课程目标的学习策略制定能力，以及对知识延伸的高阶学习能力等。[2]

通过研究表明，尽管学生整体投入水平较高，但也从侧面反映出实践教学环节的薄弱点，即知识从内化到外用，甚至延伸的过程，一直是学生学习过程中较难实现的阶段。为此，本研究从实际教学经验出发，提出导致学生无法平稳过渡该阶段的三种可能性。

（一）理论基础与实践操作之间的知识脉络不清晰

随着教学改革的深入推进，MOOC、SPOC、微课等教学方式得到了高等院校教师的青睐，而教学微视频，更是成为学生线上自主学习知识的重要学习资源之一，其最大优点在于时间短、知识精炼、易接收，就像一个个“点”印在学生的脑海中。通常一门课学习下来，这样的“点”多达20-30个，甚至更多。

然而，对于实践类课程而言，若将理论知识与实践知识都以“点”的形式呈现，学生往往不具备自主将理论知识的“点”与实践知识的“点”之间映射成“直线”的能力，更遑论知识“面”的构建。这就导致学生无法对课程形成清晰的知识脉络，这也解释了为什么部分学生对知识仅仅停留在浅层理解或基础掌握的层面，较难实现自主运用或场景延伸。该问题已在现实教学中充分暴露，大多的解决方案都是采用教师作主导，帮助学生完成从“点”到“线”，再到“面”的知识构建，而很少有教师从问题本身，即教学资源未形成“线”、“面”去解决。

（二）项目化教学内容设计形式单一影响学生工程能力目标达成的科学评价

项目驱动式课堂教学模式以项目为主导，教师能够充分引导学生提问，帮助学生快速整合所学知识，实现从专业理论向实践能力的转化。[3]然而，部分教师对项目式教学中的“项目”理解不深刻，无法明确地区分教学项目与实践项目，不能准确地理解两者的教学目标差异。教学目标与实践目标均以成果为导向。但教学项目的核心目标是通过采用一定的教学方式，帮助学生掌握和理解所学知识在复杂工程问题中的解决思路与方法，通常该学习过程由教师主导推进，学生在教师引导下完成项目任务。而实践项目的核心目标是通过设置一定的成果考核标准，以学生自主设计为主，包括每个阶段的项目进度、项目实现方法、项目任务分工等，更好地训练学生独立自主思考能力，真正意义上实现知识内化，达到学以致用。通常该学习过程教师仅需要过程把控和目标验收。

通俗点来说，教学项目的学习过程是“引”，目标是“学”；而实践项目的学习过程是“导”，目标是“练”。因此，在项目化教学实施过程中仅仅将教学项目的目标达成，作为学生工程能力目标达成的考核是较为片面的。教学项目目标的达成，仅仅能够说明学生已具备理论知识有效应用到工程实践的能力，但学生单独面对复杂工程问题时，是否具备独立思考、自主运用专业知识、技术方法和现代工具分析和解决实际问题的能力则无法验证。

（三）产出导向设计的教学理念易忽略学生工程素养的培养

学生在学习中的主体地位需要在课程教学全过程中得到尊重和体现。随着一流课程建设的推进，以学生为中心，以能力为核心的产出导向的设计思路已日益成熟，呈现出“重数理知识、强实践能力”的良好趋势。相对而言，“工程素养”的部分往往容易被教师忽略，导致学生在实习工作期间呈现出个人专业能力突出，但社交能力较差、团队意识薄弱等职业素养不足的现象。因此，立足面向新时代国家发展战略和人才需求，应在实践教学中将工程知识转化为工程能力进而升华为工程素养，获得知识、能力和素质的全面提升，让学生收获成长与发展带来的存在感和成就感。[4]

二、“B-TSP教学设计”模型的提出

基于上述当前大学人才培养实践类课程存在的四个问题，借鉴澳大利亚查尔斯特大学topic tree 概念，[5]提出“B-TSP教学设计”模型（以下简称“B-TSP模型”）。其内涵为：将ADDIE模型的阶段成果作为划分依据，（1）以Bi-Tree（两树：主题知识树、项目实践树）资源为学习基础，实现理论知识与实践知识相映射关系；（2）通过设置Bi-Stage（两阶段：理论学习、项目实践）阶段完成课程从理论到实践的跨阶段实施；（3）通过实现Bi-Project（两项目：教学项目、实践项目）项目产出验证学生工程实践能力目标的达成度。（具体如图1所示）。

图1 “B-TSP教学设计”模型总框架图

Bi-Tree两树资源的层级定位取决于学习者当前的认知程度及其学习需求，包括目标需求、资源需求、环境需求等，结合学习目标进行重难点设计、教学工具选择、教学策略构建、学习评价设计等。资源结构框架搭建的核心在于解决学习者学习目标与学习实施过程一致性问题，是学习者在学习过程中需求实现的重要路径设计。资源质量保证的要点在于师生共同开发创建学习材料，注重开发过程的规范性和准确性。

Bi-Stage两个阶段以两树资源为基础，辅助其他配套资源，以信息化教学平台为支撑，借助现代教学技术手段，根据教学设计开展教学活动和研讨活动，实现学习目标。在此过程中，制定者需要厘清两个不同阶段的学习目标，帮助学习者完成对应的学习任务；而学习者则需要全身心参与到学习各项活动中，提升自我学习效率。

Bi-Project 两个项目既是Bi-Stage 两个阶段的产物，也是课程评价的重要维度之一。其中，过程性评价贯穿于项目化教学设计的各个阶段，常用的方式有调研分析、小组讨论总结、阶段质量评估、提问答辩等。而总结性评价通常在实施阶段完成后进行的，常用的方式有知识测验、作业设置、项目成果展示等。制定者更多地从项目实施角度出发进行评价，而学习者更多地从项目资源角度出发进行评价。每个教学环节都要与教学评价相互渗透，通过评价整合的数据可以进一步反馈至教学其他步骤，检视全教学过程中的各个环节。

三、“B-TSP教学设计”模型的实践

“B-TSP”模型的具体构建采用OBE理念中的“成果导向”原则，根据课程学习目标的能力点达成项（知识目标、能力目标、素养目标）进行量化拆分。依据知识目标将课程划分多个主题知识单元，不同主题知识单元支撑不同知识子目标达成。而每个主题知识单元目标的达成则通过该主题知识单元下知识点学习度来支撑，此为两树中的主题知识树的反向设计。项目实践树的反向设计同样如此，不同点在于项目实践树根据能力目标不同划分为教学项目和实践项目。不同项目支撑课程不同实践目标能力点达成，而每个实践项目的达成则通过不同的主题单元能力目标组合来支撑，此为两树融合。而素养目标则贯穿于整个课程学习过程中，通过实践项目中的素质能力目标达成度来支撑。最终在教学过程中通过“知识点学习目标达成——主题单元能力目标达成——项目实践能力目标达成——课程学习目标达成”的顺序展开教学。（具体如图2所示）。

图2 反向设计思路

（一）通过Bi-Tree实现知识脉络可视化

Bi-Tree两树包括主题知识树与项目实践树。其结构的搭建是整个教学设计模型有效实施的基础，也是该模型创新关键所在。首先，通过知识能力目标重构搭建主题知识树。根据专业人才培养中的毕业能力要求，对现有课程知识点进行重新梳理和重构，利用布鲁姆分类法，结合课程目标，将课程知识点进行多层分解，明确每一个知识点所需要达到的认知领域目标（识记、理解、应用、分析、综合、评价）。而后将已碎片化的知识根据不同的主题需求重新整合，形成独立的主题单元。假设课程理论知识是一棵主题知识树，则每个主题单元即为该树的枝丫，树叶对应不可再分的教学知识点，这样教师和学生就可以清楚地了解一门课涉及多少主题单元和知识点。将每一个主题单元设计为一个TK（Topic Knowledge 主题知识）资源包，根据当前主题单元的需求导向，设置不同类型的学习资源。

其次，根据课程能力目标达成结果反向构建项目实践树。项目实践树由多个项目单元组成，每个项目单元又由多个主题知识单元为理论支撑，实现理论到实践的转化。项目的设计要以能力为导向，基于解决问题的知识架构方法，提高学习者解决问题的思维过程，先建立项目模型，不拘泥于项目细节。按实际模型变化产生新的问题，以需求变化为因，循序渐进引入知识解决为果。整个演变过程应注重与学习者已有的知识或模型建立连接。尽量基于同一个场景变化，当知识与场景需求不再匹配时，自然而然地引入新的案例或场景。

根据项目目标不同，可将项目单元开发为TP（Teaching Project 教学项目）资源包和PP（Practice Project 实践项目）资源包。顾名思义，教学项目由教师主导，带领学生完成的学习型项目，一般用于多个主题知识单元的综合训练；实践项目由学生主导，自主完成的实践型项目，一般用于强化工程能力的团队项目实践。

最后，将主题之间与项目成果的关联性、依赖性以可视化网络的形式呈现出来，方便学习者快速建立全局的知识视图，拥有直观的学习体验。例如，可通过树枝、树丫、树叶和果实的颜色变化展示学生的学习进度和成效，学生每完成一个项目，则会在对应的枝丫上产生相对应的果实。（具体如图3所示）。

图3 两树融合效果图

（二）通过Bi-Stage实现知识强化与进阶

项目式教学贯穿整个学习过程，因此，两个项目的产出成为两个阶段的划分依据。第一阶段理论知识学习阶段，主题知识树为主，项目实践树中的TP教学项目为辅，以教师主导，学生主体，学教并重，在该阶段完成专业知识的学习与基础应用能力的培养。该阶段教学设计主要采用线上线下混合式教学，线上借助平台呈现学生数据，包括学习数据、操作数据、过程性评价数据等，并将数据实时推送给教师，将经验式教学转变为数据驱动教学；线下的课堂教学则是基于线上学习数据结果，制定教学策略，开展更加深入的课堂教学活动，从而实现课前先行探索、课中协作研讨、课后拓展巩固的闭环衔接。[6]

第二阶段综合项目实践阶段，以项目实践树中的PP 实践项目为主，教师以成果导向，学生主体，学训一体，在该阶段完成综合能力与工程素质的培养。该阶段教学设计中，教师角色转变为项目经理，引导学生团队合理选择并搭建项目框架、鼓励学生团队自主选择恰当的工具、平台或方法完成项目任务，有效促进学生自主学习活动和协作学习活动同时进行、相互融合[7]，教师作为项目验收人员，要求学生团队按照项目实施计划，逐步提交项目成果、完成项目验收答辩，进一步培养学生团队思维、工程思维、创新思维、图样表达等能力。

（三）通过Bi-Project实现知识向能力转化

TP 教学项目是第一阶段学习产物，主要采用师生间“教与学”的互动方式展开，以教学知识点巩固为目标，完成理论知识到工程实践的转化。可采用同一项目不同场景迭代的方式展开，场景需求之间呈现递进关系。或同一项目不同模块衔接的方式展开，模块功能之间呈现接口关系。这种“从简单到复杂、从单一到多元”的渐进式学习路径，可以让学生快速地理解知识间的相互关系。

PP 实践项目是第二阶段学习产物，主要采用生生间“学、训、练”的互动方式展开，以职业能力培养为目标，实现工程素养从无到有的形成。PP实践项目根据课程目标不同，可以设计跨学科项目，也可以设计专业内项目，让学生在项目实现过程中重新巩固、掌握该门课程的知识与技能，强化工程能力，加强团队交流，培养团队意识，提高创新能力和独立思考能力。

四、基于项目成果的总结性评价方案的设计

教学评价分为过程性评价和总结性评价，其中过程性评价贯穿于教学的各个阶段，强调对被评价对象习得过程的评估与测量，通过教学全过程的跟踪、评价诊断和及时反馈，实现以评促学、以评促教的目的；而总结性评价则是在实施阶段完成后进行的，强调对被评价对象学习目标达成度的评定与衡量，通过设置相应的考核目标和方案，对某一阶段的教育活动作出总结性的结论。

过程性评价的特点即在于其动态性和诊断性[8]，及其在被评价对象中的个体迥异性。因此，面对不同的教学场景、教学活动设计、教学技术手段等，无法针对过程性评价形成统一范式。基于上述原因，此处仅结合B-TSP模型中两项目在课程目标中的不同定位，给与总结性评价方案设计思路。突出两个项目的考核目标与考核方案的差异性，进一步明确两个项目在该模型中的培养目标区分度。（具体如表1所示）。

表1 两个项目总结性评价方案设计对比

五、以《面向对象程序设计》为试点课程的模型验证

以《面向对象程序设计》课程为试点，于2020年开始采用B-TSP教学模型，每届参与课程学习人数约700人，通过两届教学效果验证该模型的有效性。结合2018—2021级四届学生数据对该门课程教学实践和建设效果进行分析。学生综合成绩逐年递增，优秀率（综合成绩>=90分）从3.16%增长到11.78%，实现倍数翻番，（具体如图5所示）。通过课程质量评价调查问卷数据显示，该门课程的评价分数与学校总课程评价平均分差值明显减小，在教学模型采用之前，尽管评价分数有所上升（-0.99%至-0.32%），但与学校总课程评价平均分相比，仍处于负值状态。从2020级采用B-TSP教学模型开始，评价差值大幅度提升（-0.31%至2.40%），2021级正式实现反超，（具体如图5所示）。

图5 学生综合成绩趋势图

以2021 级学生数据为例，学生累计在线学习两树资源时长14899.4 小时，人均在线学习两树资源时长20.08小时。两树资源评分4.8分（满分5分）。第一阶段测试评分生均64.9分，第二阶段综合项目考核评分生均80分，其中功能得分点和创新得分点显著提升。教学活动有效性评估数据以在线学习平台记录的过程数据为依据，主要包括课堂出勤率、课前课后任务完成度、作业完成质量、随机测试评分、课堂互动等，最终经由在线学习平台生成数据报表并综合评分，生均教学活动参与质量评分81分。

六、结语

B-TSP教学模型将教育理念迁移到实践教学中，形成工程知识、能力、素质教学与育人活动互相促进的良性循环。课程实践数据表明，随着B-TSP教学模式的日益成熟，其正向教学成效也日益显著，目前已开始在其他工科实践类课程中展开试点教学。该模型真正地解决了学生从专业知识到实践能力的转化，实现工程素养从无到有，从有到强。