基于成果導(dǎo)向教育理念的工業(yè)工程綜合實(shí)踐課堂教學(xué)研究

孫秀芳

（北京聯(lián)合大學(xué)工業(yè)工程系，北京 100101）

1 背景概述

現(xiàn)代教育理念關(guān)注“以學(xué)為中心”，提倡教師應(yīng)幫助學(xué)生積極參與建構(gòu)自己的知識(shí)和道德[1]。在這種教育理念下，要求教師從課堂管理的角度重構(gòu)課堂教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與“做什么”和“如何做”，這將對(duì)教學(xué)提出挑戰(zhàn)。

1981年，Spady W G 等首次提出成果導(dǎo)向教育（Outcomes-based Education，OBE），作為一種先進(jìn)的教育理念，很快得到美歐等國(guó)家的認(rèn)可，并引導(dǎo)工程教育改革[2]。 OBE 所倡導(dǎo)的教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)是以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生通過(guò)教育過(guò)程最后所取得的學(xué)習(xí)成果，學(xué)生學(xué)什么，怎么學(xué)和學(xué)習(xí)效果問(wèn)題。該文以工業(yè)工程綜合實(shí)踐課程一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)為例，開(kāi)展基于OBE 理念的課程設(shè)計(jì)，并進(jìn)行學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)績(jī)效的考察和分析。調(diào)查問(wèn)卷選取了在校44 名大學(xué)生作為調(diào)研對(duì)象，他們分別參加了“以教師為中心”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)和OBE 課堂教學(xué)。并對(duì)這兩種教學(xué)模式下，學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效進(jìn)行對(duì)比分析。

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)分析

傳統(tǒng)教育是學(xué)科導(dǎo)向的，教育模式傾向于解決確定的、線性的、靜止封閉問(wèn)題的科學(xué)模式，知識(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系的系統(tǒng)性和完備性。 而OBE 理念下的教學(xué)模式是反向設(shè)計(jì)，是從需求開(kāi)始設(shè)計(jì)課程[3]。因此，確定學(xué)生預(yù)期的學(xué)習(xí)成果是實(shí)施學(xué)習(xí)成果導(dǎo)向型教學(xué)模式的第一步，也是非常重要的一步。

為了確定合理的學(xué)習(xí)成果，我們前期調(diào)研了課程的需求，包括學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和用人單位對(duì)學(xué)生的能力需求。抽查了工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生，對(duì)北京聯(lián)合大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中最重要的核心能力的排序開(kāi)展了問(wèn)卷調(diào)查。

圖1 學(xué)習(xí)者預(yù)期課程培養(yǎng)專業(yè)核心能力分布

圖2 《工業(yè)工程綜合實(shí)踐》課堂設(shè)計(jì)的“串行目標(biāo)控制”模型

如圖1 所示，通過(guò)對(duì)44 名工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生調(diào)查問(wèn)卷分析，對(duì)工業(yè)工程綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)所預(yù)期培養(yǎng)的核心能力重要程度排序依次為：解決及分析問(wèn)題的能力、專業(yè)知識(shí)的掌握、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手的能力和創(chuàng)新思維的能力。

為了達(dá)到OBE 教育理念的要求，依據(jù)上述學(xué)習(xí)者預(yù)期課程培養(yǎng)專業(yè)核心能力分布的調(diào)查分析，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)、獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力，同時(shí)教師提供學(xué)生激發(fā)創(chuàng)新能力的引導(dǎo)。 因此，以“裝配生產(chǎn)線平衡”教學(xué)環(huán)節(jié)為例，內(nèi)容突出開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)，將教會(huì)學(xué)生裝配生產(chǎn)線平衡的基本思路、基本步驟、設(shè)計(jì)方法以及開(kāi)發(fā)相關(guān)的知識(shí)和手段，并能解決一個(gè)實(shí)際裝配生產(chǎn)線平衡的問(wèn)題設(shè)定為課程學(xué)習(xí)結(jié)果。 設(shè)計(jì)了裝配生產(chǎn)線平衡概念、節(jié)拍的設(shè)定、瓶頸工位動(dòng)作分析，裝配生產(chǎn)線平衡的方法，應(yīng)用ECRS 等工業(yè)工程方法和山積圖等工具手段消除瓶頸工位等教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生既知其然，又知其所以然。

3 基于OBE 的工業(yè)工程綜合實(shí)踐課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)策略

OBE 課程設(shè)計(jì)與教學(xué)要充分考慮每個(gè)學(xué)生的個(gè)體差異，要在時(shí)間和資源上保障每個(gè)學(xué)生都有達(dá)成學(xué)習(xí)成果的機(jī)會(huì)。 教師應(yīng)以更加彈性的方式來(lái)配合學(xué)生的個(gè)性化要求，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)證明自己所學(xué)，展示學(xué)習(xí)成果。因此，該文基于《工業(yè)工程綜合實(shí)踐》課程內(nèi)容的特點(diǎn)，整合Keller 教授的動(dòng)機(jī)—成績(jī)—教學(xué)影響理論動(dòng)機(jī)模型[4]的設(shè)計(jì)過(guò)程，構(gòu)建了“動(dòng)機(jī)分析→控制策略→執(zhí)行策略→評(píng)價(jià)結(jié)果→反饋控制→持續(xù)改進(jìn)”的“串行目標(biāo)控制” 模型作為課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的依據(jù)，如圖2 所示。

在該模型中，考慮到學(xué)生階段目標(biāo)影響下一個(gè)階段策略，所以采用兩級(jí)控制。把前述知識(shí)點(diǎn)設(shè)置到教學(xué)中間環(huán)節(jié)中來(lái)，加入中間課堂評(píng)價(jià)。

3.2 課堂設(shè)計(jì)

3.2.1 教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)——以裝配生產(chǎn)線平衡教學(xué)環(huán)節(jié)為例

依據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類[5]認(rèn)知過(guò)程維度，設(shè)定裝配生產(chǎn)線平衡教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)目標(biāo)，如表1 所示，并設(shè)計(jì)聯(lián)系知識(shí)向度和認(rèn)知?dú)v程向度的課程教學(xué)活動(dòng)，如表2 所示。設(shè)計(jì)教師課堂評(píng)價(jià)向量包括：評(píng)量1. 觀察學(xué)生；評(píng)量2. 詢問(wèn)學(xué)生；評(píng)量3. 提問(wèn)；評(píng)量4. 答辯。

表1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

表2 教學(xué)活動(dòng)的向度維度設(shè)計(jì)

依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)如下。

活動(dòng)1：利用“微助教”平臺(tái)，學(xué)生每次課上進(jìn)行限時(shí)5 分鐘，“裝配生產(chǎn)線平衡”概念單選和判斷題訓(xùn)練。

活動(dòng)2： 用視頻記錄裝配生產(chǎn)線各工序完成時(shí)間和動(dòng)作。

活動(dòng)3：衡量裝配生產(chǎn)線平衡情況。

活動(dòng)4：明確增值和非增值時(shí)間。

活動(dòng)5：使用ECRS 法則改善平衡。 繪制山積圖。

活動(dòng)6：制定改善方案，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可行性。PDCA 循環(huán)改善。

活動(dòng)7：案例制作、答辯。

3.2.2 能力評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

依據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類法，記憶、理解和應(yīng)用為低階能力；高階能力，如分析和綜合信息的能力、評(píng)價(jià)能力、創(chuàng)造性思維的能力等。 高階能力可以通過(guò)以團(tuán)隊(duì)的形式完成某些比較復(fù)雜的任務(wù)來(lái)獲得。 為此，該文設(shè)計(jì)的“裝配生產(chǎn)線平衡”教學(xué)環(huán)節(jié)能力知識(shí)矩陣，將學(xué)生目前具備的能力置于一個(gè)完整過(guò)程的環(huán)境之中去評(píng)價(jià)。

圖3 “裝配生產(chǎn)線平衡”教學(xué)環(huán)節(jié)能力知識(shí)矩陣

圖4 “學(xué)生中心組”和“教師中心組”學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效對(duì)比分析

依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求，分層次構(gòu)筑“裝配生產(chǎn)線平衡”知識(shí)單元教學(xué)問(wèn)題；對(duì)應(yīng)如圖3 所示“裝配生產(chǎn)線平衡”教學(xué)環(huán)節(jié)能力知識(shí)矩陣，分層次構(gòu)筑完成圖3 評(píng)價(jià)，來(lái)展示《工業(yè)工程綜合實(shí)踐》課堂學(xué)習(xí)者獲取的階段能力。 并作為反饋信號(hào)用于教師評(píng)估學(xué)生能力達(dá)標(biāo)程度，以制定下一步教學(xué)安排。

4 學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效評(píng)價(jià)

為了考察課堂教學(xué)效果，該文考察了影響OBE 課堂學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)績(jī)效的可能性，選用六個(gè)維度影響因素，包括：（1）學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)；（2）學(xué)習(xí)者的外界支持；（3）學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力；（4）學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格；（5）教師的因素；（6）學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)互動(dòng)因素[6]。采用調(diào)查問(wèn)卷法，分析影響因素的重要度，進(jìn)一步完成對(duì)基于OBE理念開(kāi)展的“以學(xué)為中心”的課堂與傳統(tǒng)課堂學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效的對(duì)比分析。

該次調(diào)查人數(shù)為44 人，其中男女生比例為，女生占31.82%，男生占68.18%，年齡分為18 歲以下占6.82%；18~22 歲占61.36%；大于22 歲占31.82%。 將被試人員分為“學(xué)生中心組”和“教師中心組”兩個(gè)組，分別采用OBE 課堂和傳統(tǒng)課堂兩種教學(xué)方法開(kāi)展“裝配生產(chǎn)線平衡”教學(xué)環(huán)節(jié)。

通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷分析，得出了影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效6 個(gè)要素影響強(qiáng)度的排序依次為：學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力；教學(xué)機(jī)構(gòu)與教師的因素；學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)；學(xué)習(xí)者的外界支持；學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)互動(dòng)因素；學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格。 其中學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力、教學(xué)機(jī)構(gòu)與教師的因素、學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)占了總量的85%以上，具有決定性影響因素，而學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力在其中大于45%。

因此，第二階段調(diào)查關(guān)注于被試兩個(gè)組的學(xué)生知識(shí)積累量隨著時(shí)間的變化。結(jié)果如圖4 所示，藍(lán)色虛線為理論上課堂設(shè)計(jì)期望知識(shí)累積速度曲線； 綠色線為隨著課堂推進(jìn)“學(xué)生中心組”學(xué)生知識(shí)累積速度曲線；紅色線為“教師中心組”學(xué)生知識(shí)累積速度曲線。 調(diào)查結(jié)果顯示，在學(xué)習(xí)開(kāi)始A 階段，“教師中心組”學(xué)生知識(shí)累積迅速，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于“學(xué)生中心組”。由于知識(shí)獲取的途徑多樣，甚至高于理論設(shè)計(jì)速度；在學(xué)習(xí)中期B 階段，“教師中心組”學(xué)生知識(shí)累積開(kāi)始下降并低于“學(xué)生中心組”；在學(xué)習(xí)后期C 階段，隨著學(xué)習(xí)時(shí)間增加，兩組的知識(shí)積累速度都發(fā)生了下降，但“學(xué)生中心組”與理論期望值接近，而“教師中心組”下降顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

該文基于OBE 理念，提出“串行目標(biāo)控制”模型開(kāi)展課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，并對(duì)工業(yè)工程綜合實(shí)踐課程中“裝配生產(chǎn)線平衡”環(huán)節(jié)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)評(píng)價(jià)進(jìn)行了應(yīng)用研究。通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的分析，表明該模型設(shè)計(jì)的課堂，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和知識(shí)獲取的效率。