基于OBE理念的翻轉課堂教學模式在軟件類研究生課程教學中的應用

羅 銘,黃海鳳

（1．南昌大學 軟件學院，江西 南昌 330047； 2．南昌八一起義紀念館，江西 南昌 330000）

0 引 言

黨的十九大報告指出:“要堅定實施科教興國戰略,并培養造就一大批具有國際水平的戰略科技人才、青年科技人才”。研究生正是我國高精尖科技研發的主要力量,研究生創新與實踐能力的培養,對國家科技的快速發展具有重要的意義。如何通過課程教學模式改革提高研究生創新與實踐能力,是高校教師在提高教學質量以及培養高素質人才方面需要考慮的重要問題。

隨著互聯網+、大數據以及云計算技術在各行各業的不斷發展,計算機類與軟件類研究生的創新與實踐能力培養越發重要。這方面的工作已有不少高校工作者進行了研究與實踐,文獻[1]提出了一種基于機器學習、大數據與分布式實踐平臺的研究生實踐能力培養模式。文獻[2]利用“先修制+翻轉課堂”對研究生計算機軟件課程進行了教學模式改革。

1 軟件類研究生教學模式存在的問題

1.1 創新與實踐能力培養不足

創新與實踐能力是軟件類研究生培養目標的一個重要指標,也是新信息化時代對一個軟件類研究生的基本要求。傳統的灌輸式教學模式沒有很好地引導學生在現實互聯網或實際軟件項目中發現問題,也沒有很好地培養學生解決實際應用問題、團隊合作以及語言表達等方面的能力。這使得學生在碰到課堂以外的軟件問題時束手無策、墨守成規,從而很難滿足新工科提出的“培養多樣化、創新型卓越工程科技人才,為我國產業發展和國際競爭提供智力和人才支撐”的要求[3]。

1.2 教學模式單一

軟件行業發展前景廣闊,新信息化時代下的互聯網+、大數據以及云計算等新型技術的不斷更新,使得社會對創新型應用型軟件類研究生的需求越來越旺盛。然而,目前軟件類研究生在課堂教學中忽視了該類人才的培養,教學模式側重理論知識的介紹、忽視實踐能力的培養,側重經典問題的講解、忽視實際項目的引入,側重課上知識的傳授、忽視課下學習的引導。這嚴重影響了課堂教學效果以及學生綜合素質的提高。

1.3 教學評價片面

教學評價在引導學生自主學習與能力培養方面具有很大的影響。在工科領域,高校越來越強調創新型、應用型、技能型人才的培養,這對軟件類研究生的自主學習與主動實踐的評價就顯得越來越重要。傳統的軟件類研究生課程教學評價往往只重視理論考試或大作業完成度的考核,這將導致學生只重視理論知識的掌握或大作業知識點的實現,出現平時不學、考前突擊的現象。比如大數據技術課程。要學好這門課,單純地依賴于教師講授將很難達到預期效果,這就需要設計合理的過程考核機制來引導學生自主地進行知識內化與項目實踐,從而調動軟件類研究生的學習興趣,達到提高創新與實踐能力的目的。

2 翻轉課堂與OBE理念

翻轉課堂( flipped classroom)作為一種符合新工科教育理念的新型教學模式已經廣泛應用于高校教學中。翻轉課堂教學模式翻轉了傳統的教學模式和教學結構,讓學生成為學習主體,教師在課前將準備的教學材料上傳到網絡供學生預習,在課堂教學過程中僅僅充當學生學習活動的組織者、指導者和幫助者,建立了“以教師為引導,學生為中心”的教學新模式[4-5]。

OBE(Outcome Based Education,成果導向教育)是一種圍繞學生預期學習成果為中心來規劃教學活動的創新教育范式。基于OBE的教學活動遵循“自后往前”的設計理念,即按照“確定預期學習成果—實現預期學習成果—評價學習成果”的步驟進行[6]。在實施OBE教育模式中,首先需要確定學生的預期學習成果(即教學目標);然后在利用一定的教學方法(如翻轉課堂)進行教學活動,所有教學活動強調“以教師為引導,學生為中心”的理念,并緊緊圍繞學生的預期學習成果進行;整個教學過程將對學生每個階段的學習成果進行考核[7]。

3 基于OBE理念的翻轉課堂教學模式

基于OBE理念的翻轉課堂教學模式需要遵循“明確教學目標—開展教學活動—評價教學效果”的基本流程來進行教學活動設計,其中開展教學活動主要采用翻轉課堂教學理念,包括“課前準備—課中交流—課后完善”3個步驟。具體基于OBE理念的翻轉課堂教學模式(OFTM,Teaching Mode of flipped classroom based on OBE)見圖1。

圖1 基于OBE理念的翻轉課堂教學模式示意圖

1)明確教學目標。

在新工科建設背景下,工科研究生的教學目標與預期學習成果需要遵循“定位應用,緊跟產業”的基本原則,這就要求教師引導學生關注2018年11月國家統計局發布的《戰略性新興產業分類(2018)》。對于軟件類研究生需要重點關注新一代信息技術產業與數字創意產業,主要包括下一代信息網絡、信息安全、云計算、大數據、人工智能、數字文化創意等應用領域。預期的學習成果盡量與這些應用領域進行結合,使高校教育能緊緊圍繞國家與地方產業的發展需求并牢牢把握新興產業的發展方向,改變目前工科教育理科化、知識結構與產業發展不同步、實踐能力與企業需求不匹配的教育窘境,真正實現高等教育育人的價值。

2)開展教學活動。

明確學生的預期學習成果后,教師圍繞這些目標對教學內容、教學方法以及教學過程進行規劃,具體包括下面3個流程。

(1) 課前準備。學生在該階段的學習目的是熟悉課堂內容,并記錄沒有理解或需要提問、提想法的部分,這些難點可以選擇在線提問,也可以放在課中的知識交流階段。對于重點和必須掌握的知識點,通常教師會準備一些在線練習或測試,學生可以通過這些測試來了解自身對該知識點掌握的準確性和完備性。教師在該階段需要做大量的教學內容與教學資源整理工作,基于OBE理念,教師需要圍繞學生預期學習成果和教學大綱制作知識點微視頻、PPT、實踐指導書、測試題等教學材料,并同步到網絡教學平臺。

(2) 課中交流。在上個階段,學生對一堂課的知識理解一般不夠全面,在一些重點難點地方還需要進一步學習。同時,教師可以通過學生的線上反饋或在線測試來總結學生的共性問題與個性問題,以便確定在課中知識交流階段需要重點準備的教學內容,從而提高課堂教學效果。

(3)課后完善。通過網絡教學平臺,學生可以進一步復習相關知識點,完成在線測試或老師布置的課后作業,達到知識鞏固以及檢驗知識掌握程度的目的。對于沒有理解的部分可以在線上向同學以及教師進行提問。

3)評價教學效果。

基于OBE理念的翻轉課堂教學模式使用過程評價與成果評價兩者結合的評價方式。過程評價主要是對學生課前準備、課中交流與課后完善3個過程中知識點掌握程度、學習積極性、問題分析與解決能力、團隊合作與語言表達能力等方面的評價。成果評價是對學生的期中測試、期末考試以及實踐成果進行評價。為了提高教學效果,對學生的評價不僅僅來自于教師與自身,還來自于學習小組的組內與組間的評價。另外新的教學模式還引入了對教師的評價,即教師將收到學生就教學內容、教學方法以及課程考核方面的評價與建議,教師可以通過這些反饋發現教學問題,并進一步了解學生的需求并改進教學方法,從而提高教學效果。

4 OFTM在軟件類研究生課程教學中的應用

4.1 應用對象

作為未來計算機領域的重要建設者,軟件類研究生需要具備一些計算機安全技術方面的知識。南昌大學從2012年就已經為軟件工程碩士研究生開設了計算機安全技術這門課,該課程安排了32教學學時,全部為理論學時。以軟件工程2017級、2018級研究生為應用對象,選擇在計算機安全技術課程教學中使用基于OBE理念的翻轉課堂教學模式(OFTM),合理地采用OFTM可以較好地彌補該課程沒有實驗學時的缺陷,達到學生創新與實踐能力提高的目的(表1)。

4.2 應用過程

在明確教學目標階段,計算機安全技術課程的第一個預期學習成果是一份學習報告,旨在讓學生在學習之初能全面地了解計算機安全技術的概況。接下來的4個預期學習成果都是面向電子商務應用。電子商務產業發展迅速,對其攻擊手段層出不窮,使得電子商務安全的研究與應用成為一個熱點。最后兩個預期學習成果主要圍繞惡意程序及其防御系統的實現。預期學習成果的設定旨在提高學生自主學習積極性、問題分析與解決能力、創新與實踐能力。

在開展教學活動階段,圍繞預期學習成果對課程內容進行優化,強調知識點與產業應用的關聯,突出理論學習與工程實踐的結合。整個教學過程基于OBE理念的翻轉課堂教學模式,學生通過課前、課中與課后3種方式來學習計算機安全技術,并利用這些技術完成預期學習成果。

表1 基于OFTM的計算機安全技術教學實踐

在評價教學效果階段,對學生的考核使用“過程評價+成果評價”的方式,過程評價的比重占整個評價的30%,分解為課前學習、課中交流以及課后學習的評價,體現了翻轉課堂教學模式的特點。成果評價占比70%,其中的實踐成果評價是貫穿整個教學活動期間的,占比25%,突出了OBE中成果導向的理念。

4.3 應用效果

通過OFTM的應用,2017級、2018級軟件工程碩士研究生計算機安全技術課程的學習氛圍與教學效果明顯優于上幾屆。新的教學模式不僅僅是在教學手段上優于傳統的教學模式,更重要的是在提高學生綜合能力以及教師教學質量上起了積極的作用,主要效果包括如下幾個方面。

(1)新的教學模式激發了學生的學習自主性。OFTM利用預期學習成果以及課程考核的相互協調配合,極大地激發了學生對課程知識的學習自覺性。與此同時,OFTM在教學活動開展中能夠以學生為中心,不斷引導學生獨立思考、語言表達、團隊協作以及分析總結,改變了之前教師滿堂灌的教學模式。

(2)新的教學模式促進了師生間的互動交流,利用網絡教學平臺與課中交流環節,學生更容易打開心扉表達自己的學習需求、學習問題與學習心得,使得教學過程在一種民主氛圍下形成教師更懂學生、學生更愛學習的良好局面。另一方面,新的教學模式還促進了學生間的互動交流,通過小組討論與生生互評,給學生間團結互助、知識共享與發現問題提供了平臺。很多學生反饋這不僅對他們在知識學習方面有較大促進,而且在處理問題以及人際溝通上得到了鍛煉。

(3)新的教學模式提高了學生的創新與實踐能力。計算機安全技術課程的預期學習成果主要是圍繞社會需求來設計的,引導學生利用計算機安全技術解決實際問題。在課中交流與課后鞏固階段,學生需要在習得計算機安全關鍵技術的基礎上討論技術優化與應用創新。在過程評價與成果評價階段,會著重對學生技術應用能力、項目分析與設計能力以及創新實踐能力進行考核。

5 結 語

針對軟件類研究生傳統教學模式中存在的問題,根據翻轉課堂與OBE的創新教學理念,設計了基于OBE理念的翻轉課堂教學模式(OFTM),該教學模式體現了OBE理念中“明確教學目標—開展教學活動—評價教學效果”的基本框架,其中開展學習活動主要采用翻轉課堂教學模式,包括“課前準備—課中交流—課后完善”3個步驟。通過OFTM在軟件工程碩士研究生課程中的應用,發現新的教學模式提倡的以“以教師為引導,學生為中心”的教學理念順應新工科的培養目標,能夠較大程度地提高學生的綜合能力。該教學模式是一個值得繼續研究和完善的新型教學方式,適合在工科類本科生與研究生大部分課程中推廣應用。