MOOC環(huán)境下PBL教學(xué)模式在軟件工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用研究

蔡斌++熊慶宇++文俊浩++徐玲++吳映波++楊正益

摘 要：分析MOOC教學(xué)資源的現(xiàn)狀和PBL教學(xué)模式的特點(diǎn)，提出在軟件工程本科教學(xué)中充分利用MOOC資源，將PBL教學(xué)模式與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法進(jìn)行融合，以提升學(xué)生創(chuàng)新能力，并從教學(xué)問題設(shè)計(jì)、教學(xué)方法實(shí)施和學(xué)習(xí)效果考核3個(gè)方面進(jìn)行具體闡述。

關(guān)鍵詞：大規(guī)模在線開放課程；基于問題的學(xué)習(xí)；創(chuàng)新能力培養(yǎng)

0 引 言

信息技術(shù)快速發(fā)展，正滲透和改造著各行各業(yè)，在社會(huì)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)軟件工程本科畢業(yè)生的素質(zhì)提出了新的要求，是否具有創(chuàng)新能力已成為對(duì)人才評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對(duì)于如何培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力，胡鶴玖[1]認(rèn)為轉(zhuǎn)變思想觀念是先導(dǎo)、優(yōu)化課程體系是根本、改革教學(xué)方法是切入點(diǎn)、營(yíng)造創(chuàng)新環(huán)境是著力點(diǎn)。課堂教學(xué)是高校教學(xué)的主要形式，課堂教學(xué)質(zhì)量的高低直接影響著大學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在MOOC資源日益豐富的條件下，謝迎娟等[2]將翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法應(yīng)用于學(xué)生創(chuàng)新教育，探索提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的新途徑。

1 研究背景分析

軟件工程專業(yè)的大部分理論課程仍采用課堂講授的方式授課，學(xué)生在教學(xué)過程中相對(duì)被動(dòng)，沒有充分激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。為了進(jìn)一步提升學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)效果，可以借助廣泛的MOOC資源，將PBL教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

2 MOOC與PBL教學(xué)模式

2.1 MOOC

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，借助多媒體資源提升學(xué)習(xí)效率的創(chuàng)新教育模式不斷涌現(xiàn)。大規(guī)模開放在線課程（Massive Open Online Courses，MOOC）作為一種新興的在線學(xué)習(xí)模式的快速發(fā)展，受到了全球高等教育界的廣泛關(guān)注和大規(guī)模推廣。MOOC以互聯(lián)網(wǎng)開放資源為基礎(chǔ)提供大規(guī)?；?dòng)參與的在線課程，即提供視頻、教材、習(xí)題等傳統(tǒng)的課程材料，并為學(xué)習(xí)者、教師和助教建立學(xué)習(xí)社區(qū)，將數(shù)以萬(wàn)計(jì)的學(xué)習(xí)者在共同學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)興趣的驅(qū)動(dòng)下組織起來(lái)。MOOC突破了傳統(tǒng)課堂教育的時(shí)空限制，任何人在任何地方、任何時(shí)候都能免費(fèi)或廉價(jià)地獲得優(yōu)質(zhì)的教育服務(wù)。MOOC為學(xué)習(xí)者提供了更為靈活的個(gè)性化學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身?xiàng)l件與興趣，自主選擇課程內(nèi)容和安排學(xué)習(xí)時(shí)間。國(guó)際知名的三大MOOC平臺(tái)Coursera、edX、Udacity上有近千門課程可供學(xué)習(xí)者選擇。國(guó)內(nèi)的網(wǎng)易云課堂、中國(guó)大學(xué)MOOC、MOOC中國(guó)、慕課網(wǎng)等MOOC平臺(tái)也提供了大量免費(fèi)課程供學(xué)習(xí)者選擇。特別值得一提的是，在國(guó)內(nèi)外的MOOC平臺(tái)上，軟件開發(fā)或計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)相關(guān)課程占了很高的比例，為軟件工程相關(guān)知識(shí)、技術(shù)的學(xué)習(xí)提供了非常好的在線學(xué)習(xí)資源。

2.2 PBL教學(xué)模式

基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning，PBL）是一種教育策略，該策略指的是在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，積極組織學(xué)生主動(dòng)參與并自己尋找問題答案的教學(xué)模式[3]。PBL是基于建構(gòu)主義教育理念而發(fā)展起來(lái)的教學(xué)模式，不同于傳統(tǒng)以知識(shí)灌輸為主的教學(xué)方式，PBL教學(xué)中教師提出真實(shí)且較為復(fù)雜的問題，學(xué)生小組通過團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)創(chuàng)造性地解決問題并分享各自學(xué)習(xí)成果，教師對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行檢查和評(píng)估以確定是否達(dá)到學(xué)習(xí)效果，并通過反思修正教學(xué)策略。在此過程中，通過互動(dòng)討論及概念辨證等方式，培養(yǎng)學(xué)生觀察研判、探究思考、解決問題、歸納整合及溝通表達(dá)等實(shí)際應(yīng)用能力[4]。PBL強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，學(xué)習(xí)過程是在老師的組織下由學(xué)生小組成員共同完成。問題、教師和團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)是PBL教學(xué)的三大關(guān)鍵要素。問題設(shè)計(jì)的好壞對(duì)于PBL的成功至關(guān)重要，問題應(yīng)當(dāng)是復(fù)雜、劣構(gòu)和開放的，而且必須真實(shí)且和學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)相協(xié)調(diào)。教師作為PBL活動(dòng)的組織者和促進(jìn)者，主要工作是定義問題、制定教學(xué)策略、記錄和觀察學(xué)習(xí)進(jìn)程、評(píng)估學(xué)習(xí)效果。教師在整個(gè)PBL進(jìn)程中要鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)自己的想法進(jìn)行論證并在小組中公開演講、答辯和自我反思，從而形成高級(jí)的思維技巧。PBL采用的是團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)的模式，小組中的每個(gè)成員都是PBL的參與者，擔(dān)任不同的角色，從不同方面促進(jìn)問題的解決。發(fā)揮好問題、教師和團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)這三個(gè)關(guān)鍵要素在PBL教學(xué)中的核心作用，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)有很大幫助[5]。

3 MOOC環(huán)境下PBL教學(xué)模式應(yīng)用

在軟件工程專業(yè)課教學(xué)中，為了實(shí)現(xiàn)MOOC環(huán)境下PBL教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法的結(jié)合，從以下3個(gè)方面進(jìn)行研究。

3.1 采用改進(jìn)的3C3R模型進(jìn)行問題設(shè)計(jì)

為了提高M(jìn)OOC環(huán)境下PBL教學(xué)模式中問題設(shè)計(jì)的質(zhì)量，可以參考3C3R問題設(shè)計(jì)模型，并根據(jù)軟件工程專業(yè)特點(diǎn)和高等學(xué)校教學(xué)特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。3C3R問題設(shè)計(jì)模型由美國(guó)學(xué)者Woei Hung于2006年提出，它為使用PBL模式開展教學(xué)提供了一套完整的問題設(shè)計(jì)概念框架。3C3R PBL問題設(shè)計(jì)模型如圖1所示。

“3C”是3C3R模型的核心部分，指“問題”中包含的教學(xué)內(nèi)容（Content）、問題情境（Context）和各變量間的聯(lián)系（Connection）。其中，教學(xué)內(nèi)容是核心部分的第一個(gè)要素，它以課程教學(xué)大綱為依據(jù)，確定問題中所包含知識(shí)的深度和廣度；問題情境是核心部分的第二個(gè)要素，它將抽象的教學(xué)內(nèi)容與具體的應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)合起來(lái)，不僅能激發(fā)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且對(duì)學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活應(yīng)用掌握的知識(shí)有很大幫助；各變量的聯(lián)系是其核心部分的第三個(gè)要素，它將PBL教學(xué)過程中的各組成部分按照特定的形式聯(lián)系起來(lái)，使孤立的組成部分結(jié)合成一個(gè)整體?！?R”是該模型的進(jìn)程部分，指學(xué)生在問題解決過程中的研究進(jìn)程（Researching）、推理進(jìn)程（Reasoning）和反思進(jìn)程（Reflecting）。其中，研究進(jìn)程是其進(jìn)程部分的第一個(gè)要素，它旨在幫助學(xué)生發(fā)掘問題中的求解目標(biāo)和上下文關(guān)系，為進(jìn)一步解決問題做好鋪墊；推理進(jìn)程是其進(jìn)程部分的第二個(gè)要素，它旨在幫助學(xué)生將研究進(jìn)程中提取的、相互孤立的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行提升，建立屬于自己的解決問題的技能；反思是其進(jìn)程部分的第三個(gè)要素，它旨在幫助學(xué)生對(duì)已經(jīng)掌握的解決問題技能進(jìn)行評(píng)價(jià)、改進(jìn)和推廣，適應(yīng)更廣泛的問題類型和問題情景，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。endprint

在深入分析Woei Hung提出的面向3C3R問題設(shè)計(jì)模型的9步問題設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)上，按照以下7個(gè)步驟進(jìn)行問題設(shè)計(jì)：① 設(shè)置教學(xué)目標(biāo)：教師根據(jù)軟件工程本科專業(yè)培養(yǎng)方案和專業(yè)課教學(xué)大綱確定教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，并提出對(duì)學(xué)生軟件工程問題解決能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)要求；② 教學(xué)內(nèi)容分析：教師分解各項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容，將其歸入到概念、原則、程序和事實(shí)這4個(gè)類別中并形成簡(jiǎn)單的由軟件工程學(xué)科知識(shí)向?qū)崿F(xiàn)教學(xué)目標(biāo)過渡的教學(xué)流程；③ 確定問題情境：為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以電子商務(wù)、電子政務(wù)、工業(yè)控制、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、即時(shí)通訊、社交平臺(tái)等典型的軟件應(yīng)用場(chǎng)景為設(shè)計(jì)問題的情境；④ 相關(guān)性分析：教師將確定的問題情境中包含的所有教學(xué)內(nèi)容和對(duì)學(xué)生在探究和推理過程中的能力要求進(jìn)行相關(guān)性分析，將教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)中包含的知識(shí)、能力、素質(zhì)等相關(guān)要求進(jìn)行相關(guān)性分析，以保證該問題情境能夠有效而高效地落實(shí)教學(xué)目標(biāo)；⑤ 校準(zhǔn)分析：通過問題的相關(guān)性分析，教師可將同時(shí)包含軟件工程學(xué)科教學(xué)內(nèi)容和真實(shí)情境的問題表述出來(lái)，但是這僅僅是一個(gè)問題的雛形，還需要進(jìn)一步從教學(xué)內(nèi)容、問題情境、推理進(jìn)程3個(gè)方面校準(zhǔn)問題的有效性和高效性；⑥ 反思進(jìn)程設(shè)計(jì)：反思是PBL教學(xué)模式的重要特征之一，在問題中加入反思可以幫助學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣；⑦ 檢測(cè)3C3R模型各部分的內(nèi)在聯(lián)系：該步驟的任務(wù)就是對(duì)PBL問題中的6個(gè)要素進(jìn)行檢測(cè)，看它們是否相互聯(lián)系、相互支持，形成一個(gè)完整的、滿足PBL教學(xué)模式要求的問題。

以上的7步問題設(shè)計(jì)過程，層層推進(jìn)，具備如下兩個(gè)特點(diǎn)：重視軟件工程學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容，以學(xué)科知識(shí)內(nèi)容作為核心部分的第一要素；以學(xué)生為中心，從學(xué)生需要的角度指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)問題。

3.2 實(shí)施PBL和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)方法

為了充分利用豐富的MOOC教學(xué)資源，發(fā)揮PBL教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用，將兩種教學(xué)方式結(jié)合起來(lái)，建立一種融合式的教學(xué)方法。該教學(xué)方法的實(shí)施過程如圖2所示。

教學(xué)過程中，先由教師設(shè)計(jì)每個(gè)單元的引導(dǎo)性問題。問題要具備豐富的內(nèi)涵，涵蓋教學(xué)內(nèi)容、現(xiàn)實(shí)情境和教學(xué)指導(dǎo)等多個(gè)方面，特別要突出學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。教師把設(shè)計(jì)的問題通過課堂教學(xué)向全體學(xué)習(xí)小組進(jìn)行展示。各學(xué)習(xí)小組對(duì)問題進(jìn)行分析，挖掘其內(nèi)部包含的子問題，把解決問題需要掌握的知識(shí)點(diǎn)羅列出來(lái)。接下來(lái)，小組成員發(fā)揮主觀能動(dòng)性，圍繞解決問題需要的知識(shí)點(diǎn)開展自我學(xué)習(xí)。在自我學(xué)習(xí)過程中，充分發(fā)揮MOOC資源對(duì)知識(shí)碎片化的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，靈活選取和掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。在學(xué)習(xí)過程中，各學(xué)習(xí)小組組織內(nèi)部討論，相互交流、促進(jìn)和質(zhì)疑，也可以利用MOOC平臺(tái)的在線社區(qū)與教師和其他學(xué)習(xí)小組成員進(jìn)行討論。必要的情況下，教師可以組織面向問題分析和知識(shí)學(xué)習(xí)的全班討論，解答疑難，推動(dòng)各小組形成各自對(duì)問題的解決方案。最后，教師需要組織全班討論，讓各小組分享自己的問題解決方案，其他小組對(duì)方案進(jìn)行分析、論證和評(píng)估。在小組分享解決方案的過程中，要突出展示方案形成過程中的學(xué)習(xí)方法和建立方案的思路，推動(dòng)小組間全方面了解和相互學(xué)習(xí)。

PBL模式和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)過程重點(diǎn)在團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)和評(píng)估反饋兩個(gè)階段。團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)以各學(xué)習(xí)小組為主體，完全在尋求問題解決方案的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行，避免了教師對(duì)知識(shí)的被動(dòng)灌輸，小組成員有目標(biāo)地通過MOOC資源等各種渠道主動(dòng)學(xué)習(xí)。通過小組討論、在線交流、形成方案等環(huán)節(jié)，把MOOC中碎片化的知識(shí)點(diǎn)連貫起來(lái)，形成解決特定問題的領(lǐng)域知識(shí)。在評(píng)估反饋階段，各小組發(fā)揮各自所長(zhǎng)，展示學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)成果，督促學(xué)生自我反省、博采眾長(zhǎng)、不斷進(jìn)步。整個(gè)教學(xué)過程，以解決問題為主線，突出學(xué)生有目標(biāo)的自我學(xué)習(xí)，通過不同范圍的討論，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3.3 建立多元化的學(xué)習(xí)效果考核體系

與融合式教學(xué)過程相匹配，建立注重學(xué)習(xí)過程的多元化考核體系，該考核體系如圖3所示?？己藘?nèi)容包含在線學(xué)習(xí)、單元測(cè)試、小組討論、在線討論、課堂分享、期末測(cè)試等多個(gè)方面。在線學(xué)習(xí)考核以在線學(xué)習(xí)時(shí)間和各知識(shí)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果為依據(jù)；單元測(cè)試以MOOC平臺(tái)提供的單元測(cè)試結(jié)果為依據(jù)；小組討論和在線討論的研討記錄也作為考核依據(jù)；課堂分享的展示效果和討論積極性作為對(duì)各小組和小組成員評(píng)價(jià)的依據(jù)；最后的期末測(cè)試考核每個(gè)同學(xué)對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)所要求知識(shí)的掌握程度?？己说闹黧w也實(shí)現(xiàn)了多樣化，包括個(gè)人自評(píng)、組內(nèi)互評(píng)、組間互評(píng)、教師評(píng)測(cè)等。

多元化的學(xué)習(xí)效果考核體系關(guān)注MOOC環(huán)境下PBL教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中的多個(gè)方面，從學(xué)習(xí)過程、討論過程、課堂展示、學(xué)習(xí)結(jié)果等不同方面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果，注重學(xué)生的差別化評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)個(gè)性化發(fā)展和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

信息技術(shù)快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，迫切需要培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新能力的實(shí)用型軟件工程人才。充分利用內(nèi)容豐富的MOOC教學(xué)資源，將PBL教學(xué)模式和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法結(jié)合起來(lái)，能夠有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。按照3C3R模型進(jìn)行教學(xué)問題設(shè)計(jì)，能夠提升問題的針對(duì)性和合理性，結(jié)合多元化的學(xué)習(xí)效果考核方法，為有效實(shí)施PBL教學(xué)提供了保障。

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（編輯：郭田珍）endprint