基于問題邏輯認知模式的成果導向教育研究

趙宏 郭蘊

摘 要：新時代新征程中，為我國培育創新型人才、鍛造真正的有效教學是高等教育的重要課題。本文重新審視了人類學習的本質是不斷地探索和解決問題，提出了重新構建大學生的“問題邏輯認知模式”，并提出基于問題邏輯認知模式的成果導向教育（POT-OBE）的教學方法。基于真正有效的教學不是方法手段的使用而是教師的自我認同的底層邏輯，運用動因理論提出了構建提升教師自我認同感的“團隊—教師—學生”共同成長機制。實踐證明，POT-OBE的教學改革和“團隊—教師—學生”機制構建，真正提升了學生解決問題的綜合能力，同時增強了教師的自我認同感，體現了教與學的本質。

關鍵詞：認知模式；問題邏輯；有效教學；成果導向；團隊；教師；學生；成長機制

當下，世界正經歷百年未有之大變局，新一輪科技革命和產業變革縱深發展，帶來的新陳代謝和激烈競爭前所未有。作為高等教育工作者，身負為中華民族育才的使命，為了在時代洪流中培養更多堪當民族復興大任的時代新人，必須從實現我國高等教育高質量發展出發，回答“什么是真正的有效教學”這一關鍵問題，并給出可落地的教學改革方案。

本文從“第一性原理”出發，從“教”與“學”兩個角度對教學的本質進行反思。構建了“團隊—教師—學生”共同成長機制，提出了一種基于問題邏輯認知模式的成果導向教育（Outcome Based Education of Problem Oriented Thinking，POT-OBE），并在南開大學進行了以“3A5S”綜合創新能力培養為目標的大學計算機通識課程改革與實踐，對“什么是真正的有效教學”這一提升教育質量的關鍵問題，給出了能落地的明確回答和實踐經驗。

一、從“第一性原理”出發認識教學本質

第一性原理（First Principle）最早由亞里士多德在《形而上學》一書中提出，指任何一件被獲知的事情都存在的最基本的命題或假

設[1]。運用第一性原理進行思考的方式被稱為“像科學家一樣思考”。在物理學中，第一性原理指從最基本的定律出發，不外加假設與經驗擬合進行推導與計算，又稱從頭計算法（abinitio method）。

埃隆·馬斯克（Elon Musk）被譽為喬布斯之后的創業與創新奇才，他在接受采訪時將第一性原理從自然科學的領域引入大眾視野。馬斯克認為根據第一性原理，而非“類比性思維”來解決問題非常重要[2]。在生活中，人們往往習慣了“舉一反三”的思維方式，即通過類比的方式來進行推論，但這種思維卻不適用于需要深度創新才能解決問題的情境。根據第一性原理思考，則是先剝開事物的表象，去探尋問題最底層的本質，然后再通過層層分析與推理，尋找最有效的解決方案。

下面從第一性原理出發，一方面，基于神經科學與二語習得理論中的三段模型，剖析我國大學生創新能力普遍不強的根本原因，提出非傳統的問題邏輯認知模式；另一方面，提出真正的有效教學來自好教師，并基于動因理論與馬斯洛需求層次理論，分析如何造就好老師，從而產生真正的有效教學。

1．非傳統的問題邏輯認知模式

人類大腦的認知過程，就是在人類的后天生活里，通過不斷地“重復”（例如經驗、秩序、練習、學習、從眾心理等），把一個個模型（神經元之間的連接）內置到大腦神經網絡中，以便下次可以使用該模型快速地去解讀世界。人腦神經網絡的模型一旦形成，模型就會在人未來的學習和生活中直接發生作用，而且不容易發生改變。人類的學習行為是獲取信息，然后對信息進行加工，從而獲得新的理解、知識、行為、技能、價值觀、態度和偏好的過程[3]。

認知模式則是指人類如何學習，即如何對信息進行獲取、處理的模式。學生在長期的學習過程中形成的認知模式同樣固化于大腦中，學生未來的學習會自動運用該模式。

在我國幼兒園、小學、中學階段及高等教育教學中占據主導地位學習方式的是來自書本的事實性知識的傳遞，采用的是接受式學習模式，即由教師單向傳授知識、學生通過反復記憶，練習和考查的是學生是否記住所學知識的解釋性意義。在此，將這種認知模式命名為“知識邏輯認知模式”。基于知識邏輯認知模式的教學是傳統的教學方式，這種教學方式強調知識的系統性，將完成知識傳授作為基本的教學目標，在學生大腦當中植入的是“類比性思維”的認知模式。事實上，類比性思維學習的前提，是前人已經解決過類似的問題，通過舉一反三的推理就能夠得到新問題的答案。在基礎教育階段，“知識邏輯認知模式”為學生積累知識打下了良好的基礎，形成的思維方式固然是人類學習未知世界的重要途徑之一。但在高等教育階段，如果還僅僅延續這種認識模式，由于忽視了學習知識的根本目的是解決問題，缺少對解決問題的意識和能力的訓練，那么學生在面對需要深度創新、發明創造才能解決的“卡脖子”問題時就往往束手無策了，因此，也很難培養出具有創新能力的人才。

人類學習的本質不是記住知識，而是應用知識解決問題，并且在解決問題的過程中發現和積累新知識。傳統的“知識邏輯認知模式”由于存在缺少知識聯系生活、理論聯系實際的先天缺陷，很難培養出學生的應用之道，更不要說創新之道。高等教育要培養能夠探索未知、解決問題的創新性人才，從腦科學的視角出發，就必須要將某種不同于傳統的模型植入到學生最深層的大腦中，使之成為大學生認識世界、探索未知的一種認知模式。這種認知模式包括如何應用已有知識、如何探索解決問題的實踐性知識以及如何發現新知識等綜合能力，而它的形成必須通過大量問題導向的訓練才可以做到。在此，我們將這種認知模式命名為“問題邏輯認知模式”，即該認知模式是為解決問題和探索未知而進行的一系列學習活動。

20世紀80年代，密歇根州立大學的語言學學者Susan Gass在對二語習得理論的研究中，結合社會語言學、心理語言學和語言學領域的研究成果，集成已有理論提出了IIO三段模型[4]。

在該模型中，Gass將語言從學習到運用的過程概括為輸入（Input）、內化（Intake）和產出（Output）三個階段[5]。二語習得研究關注人在學習語言的過程中心理狀態和大腦機制產生的變化，與認知科學、神經科學密不可分，其成果對認知模式的研究具有重要參考價值。基于Gass的二語習得三段理論，我們在表1中分別給出了“知識邏輯認知模式”和“問題邏輯認知模式”的三段模型，即兩類認知模型在輸入、內化和輸出的不同內容。“知識邏輯認知模式”的關注點是讓學生更好地掌握已有知識，“問題邏輯認知模式”的關注點是對學生解決問題和探索未知的綜合能力的培養。

2. 真正的有效教學來自好教師

反觀目前關于“有效教學”的研究與實踐，雖然催生了BOPPPS、翻轉課堂、PBL（Problem-Based Learning，問題式學習）、研究性學習等眾多新興教學模式，以及任務驅動教學法、啟發式教學法、討論式教學法等一系列創新教學方法，但都停留在教學模式和教學方法等技術性層面的創新，對“什么是真正的有效教學”這一本質問題鮮有足夠深入的探究。自“兩性一度”標準提出后，眾多高校教師投入“金課”建設中，著力于提升課程的高階性、創新性和挑戰度，卻忽視了從教學主體之一——

教師——其自身的內驅動因角度來分析如何提升教學質量，進而回答“什么是真正的好老師”以及“如何造就真正的好老師”這些關鍵問題。

動因理論，又名動機理論，是指關于動機的產生、機制、動機與需要、行為和目標關系的理論。需求層次理論（Need-Hierarchy Theory）由心理學家亞伯拉罕·馬斯洛提出，他認為個體成長的內在動力是動機，而動機是由多種不同層次與性質的需求所組成，并將人的需求劃分為由低到高五個層次，如圖1所示。

圖1 馬斯洛需求層次理論

根據馬斯洛需求層次理論，在生理和安全的基本需求得到滿足后，真正驅動個人成長的是愛與歸屬、尊嚴和自我實現的需求，而人生至高的追求是獲得自我實現。《教學勇氣——

漫步教師心靈》一書的作者帕克·帕爾默也認

為：“真正好的教學不能降低到技術層面，真正好的教學來自教師的自身認同與自身完整。”[6]因此，好老師并非天生，而是在教學管理實踐中、在教育改革發展中鍛煉成長起來的。有扎實學識，賦予了教師教學的“底氣”；而有理想信念、有道德情操、有仁愛之心，則是賦予了教師教學的“勇氣”。真正地擁有教學的“勇氣”與“底氣”的好老師，不在于外在采用了什么教學方法和技巧，而是如何利用這些教學技巧，更好地完成自我表達。對教師來講，要創造真正的有效教學，“我”才是一切問題的根源，必須有動因來激勵教師發自內心的愿望。當一個教師擁有了作為教師的“自我認同”，真正熱愛自己所從事的教育事業，才能充分展示自我個性、融合各種教學方法、深入探究學生心理，最終創造出真正的有效教學。

哈佛商學院教授克萊頓·克里斯坦森在《你要如何衡量你的人生》一書中，將人們做某件事的動因歸結為發自內心的愿望，而真正讓人們滿意并愛上工作的是激勵因素。他將激勵因素總結為以下四個方面[7]。

（1）有挑戰性：做一些具有挑戰性的事，會給人帶來動力；

（2）獲得認可：在工作、學習中獲得社會給予的正向反饋，會提升人的成就感；

（3）責任感：覺得自己應該做這樣的事，做這樣的事是對的；

（4）個人成長：做這件事的時候，能夠實現個人的成長。

二、“團隊—教師—學生”共同成長機制的構建

挑戰性、獲得認可、責任感、個人成長是教師認同自我、熱愛教學的四種激勵因素，愛與歸屬、尊嚴、自我實現是驅動教師個人成長的三層高階需求。為了解決教學主體（教師和學生）的和諧統一、提升教師自我認同的問題，基于動因理論與馬斯洛需求層次理論，我們提出了一種“團隊—教師—學生”共同成長機制，如圖2所示。

（1）團隊建設。團隊是最重要的基石，是教師個人成長的沃土，是教師主動投入教學的發動機。在“對得起來南開求學的所有學生”的團隊文化的影響下，以團隊為單位組織教學教研教改活動，并為團隊成員規劃個人成長目標與路徑，使團隊成員產生強烈的歸屬感，從而使教師在工作中得到“愛與歸屬”需求的滿足。

（2）教師個人成長。教師在團隊的有力支撐下，主動承擔使命、提升教學能力，受到“動因理論”中“挑戰性”與“責任感”的激勵，進而促成教師獲得獎項激勵等外界認可，得到“尊嚴”需求的滿足。

（3）學生個人成長。教師的付出促進學生的個人成長，為學生端正“三觀”、達成綜合能力培養目標，使學生在自身成長中收獲成功的喜悅，學生的反饋反作用于教師使其收獲職業的幸福感，從而獲得作為教師“自我實現”需求的滿足。

（4）教師受到“動因理論”中“獲得認可”的激勵，并且進一步在“個人成長”動因的激勵下不斷提升個人能力，主動去承擔有“挑戰性”的教研工作，主動肩負國家培養人才的“責任”，從而形成持續激勵的正向循環。

“團隊—教師—學生”共同成長機制將教學團隊建設和教師、學生的成長相結合，滿足教師職業的三層需求、引入教學過程的四項激勵，其目標是使學生收獲成功的喜悅，教師提升對職業的自我認同，團隊成員之間形成“勇于承擔、共同進步、互助分享”的氛圍，最終使團隊凝聚力得以增強，團隊文化得以鞏固。

“團隊—教師—學生”共同成長機制應用于南開大學公共計算機校級團隊的實踐表明，在沒有獎金、職稱等激勵因素下，該機制能夠基于動因理論科學規劃教師實現自我認同的四項激勵因素，激發了教師自發的教學熱情，促成了教師從“應付教學”到“投入教學”再到“熱愛教學”的轉變，凝聚了團隊的巨大力量。在2018—2022年5年期間，15名團隊成員共建設了6門省部級一流課程，獲得了省部級教學成果特等獎1項和一等獎1項，南開大學教學成果一等獎2項和二等獎5項，上線了11門中英文慕課，主持了10余項省部級教改項目和幾十項校級教改項目，編寫了10余本教材，正式發表了30余篇教學論文。

三、POT-OBE的提出與構建

OBE在當前的教育中發揮著重要作用。基于“問題邏輯認知模式”的研究，我們提出一種在高校教學中的基于問題邏輯認知模式的成果導向教育——POT-OBE。OBE首先要解決“目標是什么”“為什么是這個目標”“如何實現目標”以及“如何檢驗目標是否實現”四個問題[8]。下面以南開大學計算機系列通識課程為例，回答構建POT-OBE時必須回答的上述四個問題。

（1）“目標是什么”的問題。在南開大學的大學計算機通識課程改革中，我們提出了面向大學生計算機通識素養的3A5S模型[8]，將大學計算機通識素養教育的目標歸納為“能想”“能用”和“能創新性解決問題”三種能力，簡稱3A（3 Abilities）；以及“一會發現問題、二會團隊合作、三會求解問題、四會寫（科研論文）、五會說（成果展示）”五種技能，簡稱5S（5 Skills）。以3A5S能力目標模型為中心，向下推導出知識目標，向上提煉出素養目標[9]，重構以能力為中心的能力、知識和素養三位一體的培養目標。

（2）“為什么是這個目標”的問題。從“第一性原理”出發，研究并提出了在高校要重新構建大學生的“問題邏輯認知模式”，即培養學生具有面對問題進行求解和探索發現新知識的意識和能力。同時明確了好老師是真正的有效教學的保障。

（3）“如何實現目標”的問題。首先，我們構建了“團隊—教師—學生”共同成長機制，充分發揮教師的作用；其次，提出了可落地的3A5S目標的實現路徑[8]。

在3A5S目標的實現路徑中，每一種能力的培養都圍繞“問題邏輯認知模式”進行教學。下面以“能想”能力培養為例，具體介紹一次“C++程序設計基礎”課程的教學與傳統知識邏輯的認知模式下的教學的不同，如表2所示。

從這個例子可以看出，基于POT-OBE的課程的教學方式與傳統教學方式有著明顯的不同，前者通過問題發現及求解的全過程重構學生的問題邏輯認知模式，后者一般是直接告知結果，學生重復練習。

在“能用”和“能創新性求解問題”的能力培養上，我們同樣采用的是提出問題、設計求解方案、學習方法、有效求解、科學評價這一重構學生的問題邏輯認知模式的路徑。特別是在“能創新性求解問題”能力的培養上，我們提出了挑戰性項目學習CPBL[8]。

（4）“如何檢驗目標是否實現”的問題。對3A5S目標分別根據他們的特點和教學方式，采用了不同的情況的評價方法[8]。

綜上，以我們的課程為例，構建POT-OBE主要包括如圖3所示的內容。

通過POT-OBE在南開大學計算機系列通識課程中5年多的實踐，我們欣喜地看到，大部分學生的3A5S能力得到了顯著提高，自主選擇的“問題求解項目”覆蓋科技、文化、學習、生活方方面面，不僅展現了學生對于大學生活的思考，還體現出新時代青年學子的青春活力與家國情懷。

參考文獻：

[1]劉冬. 基于第一性原理的信息內容產業發展研究[J].科技與出版，2018（6）：6-10.

[2]王馨，李平. 東西融合之悟性思維：伊隆·馬斯克的隱喻謎團[J].外國經濟與管理，2018，40（1）：124-140.

[3] GROSS R. Psychology： The science of mind and behaviour 6th Edition[M]. Hachette UK， 2012.

[4]王榮英. Gass習得模式的語言輸出研究[J]. 湖南城市學院學報，2007（6）：94-96.

[5] GASS S M. Integrating research areas： A framework for second language studies1[J]. Applied linguistics， 1988，9（2）：198-217.

[6]帕爾默. 教學勇氣：漫步教師心靈[J]. 閱讀，2016（95）：65.

[7]克里斯坦森，詹姆斯，等. 你要如何衡量你的人生[J]. 新經濟導刊，2013（Z1）：119.

[8]趙宏，郭蘊. 面向綜合能力培養的大學計算機通識課程改革[J]. 中國大學教學，2021（6）：15-19.

[9]趙宏，高裴裴，梁賽. 大學數據素養類融合課程建設的探索與實踐[J]. 中國大學教學，2022（5）：28-32.

[基金項目：教育部新文科研究與改革實踐項目（2021020001），教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會2020新時代大學計算機賦能教育改革項目（2020-JZW-CT-A02）]

[責任編輯：余大品]