基于布魯姆教育目標分類的“數據可視化”線上教學實踐

李香林

摘? ? 要：以學生為中心的教學更多地關注學生學習，突如其來的新冠疫情對線上教學提出挑戰。依據布魯姆教學目標分類法，“數據可視化”課程在線教學設計課前、課中、課后三個階段的學習目標，提出“課前自主學習、課中研討、課后綜合訓練”的學習模式。MOOC課程、自建課程資源、討論、互評、參加比賽等為學生提供多種自由、互助式的學習情境與學習方法。分析學習效果及學習目標達成，認為此學習模式是可行的、有效的，實現了OBE理念下以學生為中心的教學。

關鍵詞：布魯姆教育目標分類法;學習模式;學生中心;課程思政

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2021）11-0049-04

教育部關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見（教高〔2019〕6號）指出，圍繞立德樹人，讓學生忙起來，教師強起來[1]。OBE理念強調“成果導向、學生中心、持續改進”。落實以學生為中心理念，讓學生忙起來，讓效果實起來[2]。國內學者趙炬明在關于以學生為中心和美國大學本科教學改革的一系列研究中指出，大學中的“學”就是學生在自己頭腦中構建認知模型，“教”就是教師幫助學生建立認知模型[3]38。腦科學、認知科學等學科的發展促進了傳統教學模式的改變，即“以教為中心”轉變為“以學為中心”，教是手段，學是目的。2020年新冠疫情突發后，線上教學大規模開展，并得到了快速推動。大量的實踐證明，線上教學有利于優質資源共享，能夠充分發揮現代信息化技術的作用，但也顯現出師生溝通、學習管理、學習效果等問題。依據布魯姆教育目標分類法，以學為中心設計教學過程，“數據可視化”課前自主學習、課中研討、課后綜合訓練的線上教學模式從低階學習到高階學習依次構建學生認知，有利于師生、生生充分交流，激發學生學習主動性和創造性。

一、布魯姆教育目標分類法

美國學者布魯姆于1956年提出教育目標分類法模型，如圖1。記住、理解為“低階學習”，應用、分析、評價、創造為“高階學習”[3]38。布魯姆主張，教學認知水平要從低階學習轉向高階學習，培養能思考、會創造的人。該模型充分體現了以學為中心，至今在美國大學中被廣泛使用。

二、“數據可視化”線上教學

以教為中心轉為以學為中心，教學目標、教學內容、教學過程、教學方法、教學效果轉變為以學生為中心視角的學習目標、學習內容、學習過程、學習方法、學習效果[4]。

（一）課程性質及地位

“數據可視化”是呂梁學院信息與計算科學專業的一門專業課，主要介紹可視化基礎、方法、過程等基本理論，以及使用Tableau、Python等工具實現不同行業案例可視化。通過教學使學生學會數據可視化的基本方法、過程，運用可視化方法實現行業應用，創新性地展示可視化需求，為專業實習、畢業論文等綜合實踐服務。

（二）教學設計

1.學習目標

以布魯姆教育目標分類法確定學習目標。學生通過學習數據可視化基礎理論，學會使用Tableau、Python等可視化工具實現不同應用領域中簡單統計圖到復雜圖數據的可視化，實現行業應用、分析，強化觀察能力、動手操作能力，解決數據領域實際問題的能力，養成善于團隊合作、獨立思考和勇于探索、創新的科學精神。

2.學習內容

根據學習目標和課程大綱要求設計學習內容，具體模塊、內容、課時、時間等如表1所示。

3.學習過程

依據表1中的設計思路，將學習過程設計為課前自主學習、課中研討、課后綜合訓練三個階段，即在課前預習完成記住、理解，課中教師組織討論提升學生的應用、分析、評價、創造的能力，課后學生完成實際運用，培養應用和創造能力。具體學習過程如圖2所示。

4.學習方法與特色

（1）引入MOOC課程預習任務。引入中國大學MOOC浙江大學陳為與巫英才教授開設的“可視化導論”，該課程是為數不多的優質可視化課程，理論知識面廣而全、技術新，而且有學習任務節點、測試、討論、考試等。課前要求學生自主完成該課程全部內容，最終成績作為本課程理論成績。在此基礎上，學生完成EXCEL基本圖表可視化實驗。

（2）使用超星學習通平臺自建課程資源。課前，教師在超星學習通平臺完成課程資源建設供學生學習，如大綱、進度表、教案、PPT、視頻、數據、實驗報告、網絡學習資源、比賽等。部分視頻、實驗報告后期由學生提供。學生按照每節課預習要求完成相應的內容，如播放PPT、視頻，參加討論、投票等。

（3）線上討論學生實驗報告、視頻。課前，教師調試好平臺、PPT、耳麥等，充分挖掘平臺的共享屏幕、投票、作業、討論等功能。課上，在回顧課前預習的基礎上要求學生完成實驗，最后挑選典型的實驗報告和實驗視頻進行具體討論。另外，要求每個學生與其他同學進行視頻打分互評，并將優秀視頻和實驗報告作為學習案例上傳超星學習通平臺作為課程資源供大家學習。

（4）參加疫情數據可視化分析比賽。科技抗疫、大數據公益挑戰賽是由北京市政府與中國計算機學會共同組織，旨在對疫情期間各類數據進行可視化和數據分析，讓數據說話，讓老百姓對疫情發展有較清晰的認識，為抗疫提供服務。學生按比賽要求組隊，在查找數據的基礎上實現疫情數據可視化。該比賽貫穿了課前、課中、課后整個階段：課前要求學生關注疫情，收集數據;課中要求學生運用學到的知識完成并提交第一階段成果;課后綜合運用所學內容提交最后的論文。比賽為學生提供了實踐場景，讓學生真正投入到解決社會實際問題中。

（5）滲透課程思政。新冠病毒

（COVID-19）感染的肺炎疫情牽動著全國人民的心，全國人民同舟共濟、眾志成城，打響了一場沒有硝煙的疫情阻擊戰。課程學習中讓學生及時參與疫情數據可視化比賽，調動學生的主動性和積極性，讓學生投入抗疫的戰斗中，培養學生強烈的社會責任感。參加比賽，學生真實地接觸實際問題，培養學生的團隊合作精神。該比賽有專門的QQ交流群，約有1500人，成員來自不同行業，學生明顯地感受到山外有山，培養學生謙虛學習、務實上進的品德。

學生學習MOOC課程，自建課程資源不受時間、地點的約束，完全是自主的。課堂討論、互評時，師生、生生是平等的，少了拘束，學生發言的自由度增加，溝通充分。比賽時，學生自由組隊，不受約束，可以充分發揮團隊作用。滲透課程思政使學生自覺地接受了責任、擔當教育。

（三）學習效果

學習效果衡量的是教學目標的達成，包括長期效果和短期效果，長期效果當下不好測評，而短期學習效果滲透到教學中，成為教學過程的一部分。課前，根據學生預習情況重新調整上課方法、節奏，課中學生討論、互評促使學生對自己的認知建構進行調整，培養學生資料查閱、交流表達等綜合能力，有效激發學生的學習興趣，強化學生自主學習的能力，并以此作為學習效果的反饋。教師根據學生學習效果反饋調整教學過程，更能體現教師教學與學生學習的因果關系[5]。另外，可以用評價量表對學生學習效果進行評價，如表2為可視化比賽論文評價量表，學生對照評價量表調整自己的論文。

課程結束后做調查，生成的能力提升詞云圖如圖3所示。分析可知，學生除了學會使用軟件進行數據可視化外，提高、提升、自學能力、數據分析、論文成為中心詞，這充分說明學生自學能力、完成論文和數據分析能力得到了提高。

（四）學習成果

學習成果不同于學習效果，學習成果一般由課程考核評價來體現。課前自主學習、課中研討、課后綜合訓練的學習模式基本實現了課程預定的學習目標，同時實現了OBE理念下成果導向課堂教學的幾個轉變：灌輸—對話、封閉—開放、知識—能力、重學輕思—學思結合、重教輕學—教主于學，布魯姆教育目標分類思想在“數據可視化”線上教學中有效地實現了以學為中心。

1.課程考核與評價

“數據可視化”課程考核采取多元化形式，由MOOC課程學習、實驗、視頻、可視化比賽組成，體現課前、課中、課后的全環節考核。課前通過對MOOC課程學習情況考查課程理論部分記憶、理解的情況;課中通過學生錄制視頻和提交實驗報告考查學生可視化設計、分析及會用軟件的程度;課后以提交的疫情可視化比賽論文考查學生綜合應用及解決實際問題的能力。

課程評價由課前、課中、課后三部分成績構成。綜合成績=課前（20%）+課中（50%）+課后（30%）。課前：MOOC課程“可視化導論”考試成績;課中：實驗視頻學生互評及實驗報告成績組成;課后：疫情可視化比賽論文成績。

成績分布如圖4所示，課前、課中、課后、綜合成績清晰顯示，課前學生能積極參與MOOC課程的學習，完成要求內容。課中實驗報告及視頻完成較好，全部達到要求。課后比賽論文成績不如前面幾項理想，但也基本達到目標要求。實驗、論文、綜合成績基本符合正態分布。

2.討論

從學習全過程及成績分布分析可知，學生能很好地達成記憶、理解全部目標，較好地達成應用、分析目標，基本達成綜合目標。具體分析如下。

（1）MOOC課程由浙江大學師資力量雄厚的國家重點實驗室開設，從內容到方法對學生有很強的吸引力，且低階學習階段學習內容學生容易完成。

（2）實驗、視頻要求學生不僅會使用軟件，更多地要求學生將可視化理論應用于其中，認知構建有一定難度。

（3）比賽論文對學生學習提出更高的要求，積極參與比賽的學生實踐了全過程，收集數據，查閱大量資料，將之前所學多門課程及社會實踐積累綜合運用，并發揮了學生個人的主觀能動性及潛在能力。

通過調查發現，以學生為中心的學習設計還存在一些問題。學生的學習處于應用階段，達到創造階段的還很少，學生發展顯現出不足。50%的學生還是易接受“教師講學生學”的傳統教學方法，20%的學生特別喜歡討論式的課堂，主動性、積極性挖掘還不夠。教師、學生在學習效果反饋中做出的調整精準度還不夠。學生還不能適應“忙”起來的學習狀態，認為自己需要完成的學習任務過多。

布魯姆教育目標分類思想充分體現以學為中心，是實現讓學生“忙”起來的有效途徑。以學生為中心理念轉變需要一個過程，從研究實踐過程出發，打造金課，持續創新，深化我國本科教學改革，逐步提高人才培養質量。后疫情時代，在“AI+教育”下的線上線下混合教學將會有大的發展，教師、學生、管理者如何適應這種轉變，探索以學生為中心，提高學習效果的教學改革大有文章可做。

參考文獻：

[1]教育部.教育部關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見（教高〔2019〕6號）[EB/OL].（2019-10-12）[2021-01-05].http：//www.gov.cn/xinwen/2019-10/12/content_5438706.htm.

[2]邵澤斌.讓學生忙起來，管理如何嚴起來[EB/OL].（2019-12-03）[2021-01-05].http：//news.gmw.cn/2019-12/03/content_33368674.htm.

[3]趙炬明，高筱卉.關于實施“以學生為中心”的本科教學改革的思考[J].中國高教研究，2017（8）.

[4]高筱卉，趙炬明.大學教學設計：歷史、實踐與管理——美國經驗研究[J].中國高教研究，2019（4）：49.

[5]趙炬明.關注學習效果：美國大學課程教學評價方法述評——美國“以學生為中心”的本科教學改革研究之六[J].高等工程教育研究，2019（6）：10.

編輯∕丁俊玲