基于OBE理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在軟件類研究生課程教學(xué)中的應(yīng)用

羅 銘,黃海鳳

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

0 引 言

黨的十九大報(bào)告指出:“要堅(jiān)定實(shí)施科教興國戰(zhàn)略,并培養(yǎng)造就一大批具有國際水平的戰(zhàn)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(fā)的主要力量,研究生創(chuàng)新與實(shí)踐能力的培養(yǎng),對國家科技的快速發(fā)展具有重要的意義。如何通過課程教學(xué)模式改革提高研究生創(chuàng)新與實(shí)踐能力,是高校教師在提高教學(xué)質(zhì)量以及培養(yǎng)高素質(zhì)人才方面需要考慮的重要問題。

隨著互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算技術(shù)在各行各業(yè)的不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)類與軟件類研究生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力培養(yǎng)越發(fā)重要。這方面的工作已有不少高校工作者進(jìn)行了研究與實(shí)踐,文獻(xiàn)[1]提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)與分布式實(shí)踐平臺的研究生實(shí)踐能力培養(yǎng)模式。文獻(xiàn)[2]利用“先修制+翻轉(zhuǎn)課堂”對研究生計(jì)算機(jī)軟件課程進(jìn)行了教學(xué)模式改革。

1 軟件類研究生教學(xué)模式存在的問題

1.1 創(chuàng)新與實(shí)踐能力培養(yǎng)不足

創(chuàng)新與實(shí)踐能力是軟件類研究生培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要指標(biāo),也是新信息化時(shí)代對一個(gè)軟件類研究生的基本要求。傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式?jīng)]有很好地引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)實(shí)互聯(lián)網(wǎng)或?qū)嶋H軟件項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)問題,也沒有很好地培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問題、團(tuán)隊(duì)合作以及語言表達(dá)等方面的能力。這使得學(xué)生在碰到課堂以外的軟件問題時(shí)束手無策、墨守成規(guī),從而很難滿足新工科提出的“培養(yǎng)多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才,為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供智力和人才支撐”的要求[3]。

1.2 教學(xué)模式單一

軟件行業(yè)發(fā)展前景廣闊,新信息化時(shí)代下的互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算等新型技術(shù)的不斷更新,使得社會對創(chuàng)新型應(yīng)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(xué)中忽視了該類人才的培養(yǎng),教學(xué)模式側(cè)重理論知識的介紹、忽視實(shí)踐能力的培養(yǎng),側(cè)重經(jīng)典問題的講解、忽視實(shí)際項(xiàng)目的引入,側(cè)重課上知識的傳授、忽視課下學(xué)習(xí)的引導(dǎo)。這嚴(yán)重影響了課堂教學(xué)效果以及學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

1.3 教學(xué)評價(jià)片面

教學(xué)評價(jià)在引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)方面具有很大的影響。在工科領(lǐng)域,高校越來越強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新型、應(yīng)用型、技能型人才的培養(yǎng),這對軟件類研究生的自主學(xué)習(xí)與主動實(shí)踐的評價(jià)就顯得越來越重要。傳統(tǒng)的軟件類研究生課程教學(xué)評價(jià)往往只重視理論考試或大作業(yè)完成度的考核,這將導(dǎo)致學(xué)生只重視理論知識的掌握或大作業(yè)知識點(diǎn)的實(shí)現(xiàn),出現(xiàn)平時(shí)不學(xué)、考前突擊的現(xiàn)象。比如大數(shù)據(jù)技術(shù)課程。要學(xué)好這門課,單純地依賴于教師講授將很難達(dá)到預(yù)期效果,這就需要設(shè)計(jì)合理的過程考核機(jī)制來引導(dǎo)學(xué)生自主地進(jìn)行知識內(nèi)化與項(xiàng)目實(shí)踐,從而調(diào)動軟件類研究生的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到提高創(chuàng)新與實(shí)踐能力的目的。

2 翻轉(zhuǎn)課堂與OBE理念

翻轉(zhuǎn)課堂( flipped classroom)作為一種符合新工科教育理念的新型教學(xué)模式已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高校教學(xué)中。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式翻轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)結(jié)構(gòu),讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體,教師在課前將準(zhǔn)備的教學(xué)材料上傳到網(wǎng)絡(luò)供學(xué)生預(yù)習(xí),在課堂教學(xué)過程中僅僅充當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)活動的組織者、指導(dǎo)者和幫助者,建立了“以教師為引導(dǎo),學(xué)生為中心”的教學(xué)新模式[4-5]。

OBE(Outcome Based Education,成果導(dǎo)向教育)是一種圍繞學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)成果為中心來規(guī)劃教學(xué)活動的創(chuàng)新教育范式。基于OBE的教學(xué)活動遵循“自后往前”的設(shè)計(jì)理念,即按照“確定預(yù)期學(xué)習(xí)成果—實(shí)現(xiàn)預(yù)期學(xué)習(xí)成果—評價(jià)學(xué)習(xí)成果”的步驟進(jìn)行[6]。在實(shí)施OBE教育模式中,首先需要確定學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)成果(即教學(xué)目標(biāo));然后在利用一定的教學(xué)方法(如翻轉(zhuǎn)課堂)進(jìn)行教學(xué)活動,所有教學(xué)活動強(qiáng)調(diào)“以教師為引導(dǎo),學(xué)生為中心”的理念,并緊緊圍繞學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)成果進(jìn)行;整個(gè)教學(xué)過程將對學(xué)生每個(gè)階段的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行考核[7]。

3 基于OBE理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

基于OBE理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式需要遵循“明確教學(xué)目標(biāo)—開展教學(xué)活動—評價(jià)教學(xué)效果”的基本流程來進(jìn)行教學(xué)活動設(shè)計(jì),其中開展教學(xué)活動主要采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念,包括“課前準(zhǔn)備—課中交流—課后完善”3個(gè)步驟。具體基于OBE理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式(OFTM,Teaching Mode of flipped classroom based on OBE)見圖1。

圖1 基于OBE理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式示意圖

1)明確教學(xué)目標(biāo)。

在新工科建設(shè)背景下,工科研究生的教學(xué)目標(biāo)與預(yù)期學(xué)習(xí)成果需要遵循“定位應(yīng)用,緊跟產(chǎn)業(yè)”的基本原則,這就要求教師引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注2018年11月國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(2018)》。對于軟件類研究生需要重點(diǎn)關(guān)注新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)與數(shù)字創(chuàng)意產(chǎn)業(yè),主要包括下一代信息網(wǎng)絡(luò)、信息安全、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字文化創(chuàng)意等應(yīng)用領(lǐng)域。預(yù)期的學(xué)習(xí)成果盡量與這些應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行結(jié)合,使高校教育能緊緊圍繞國家與地方產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求并牢牢把握新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,改變目前工科教育理科化、知識結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展不同步、實(shí)踐能力與企業(yè)需求不匹配的教育窘境,真正實(shí)現(xiàn)高等教育育人的價(jià)值。

2)開展教學(xué)活動。

明確學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)成果后,教師圍繞這些目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及教學(xué)過程進(jìn)行規(guī)劃,具體包括下面3個(gè)流程。

(1) 課前準(zhǔn)備。學(xué)生在該階段的學(xué)習(xí)目的是熟悉課堂內(nèi)容,并記錄沒有理解或需要提問、提想法的部分,這些難點(diǎn)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(diǎn)和必須掌握的知識點(diǎn),通常教師會準(zhǔn)備一些在線練習(xí)或測試,學(xué)生可以通過這些測試來了解自身對該知識點(diǎn)掌握的準(zhǔn)確性和完備性。教師在該階段需要做大量的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)資源整理工作,基于OBE理念,教師需要圍繞學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)成果和教學(xué)大綱制作知識點(diǎn)微視頻、PPT、實(shí)踐指導(dǎo)書、測試題等教學(xué)材料,并同步到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

(2) 課中交流。在上個(gè)階段,學(xué)生對一堂課的知識理解一般不夠全面,在一些重點(diǎn)難點(diǎn)地方還需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)。同時(shí),教師可以通過學(xué)生的線上反饋或在線測試來總結(jié)學(xué)生的共性問題與個(gè)性問題,以便確定在課中知識交流階段需要重點(diǎn)準(zhǔn)備的教學(xué)內(nèi)容,從而提高課堂教學(xué)效果。

(3)課后完善。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,學(xué)生可以進(jìn)一步復(fù)習(xí)相關(guān)知識點(diǎn),完成在線測試或老師布置的課后作業(yè),達(dá)到知識鞏固以及檢驗(yàn)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(xué)以及教師進(jìn)行提問。

3)評價(jià)教學(xué)效果。

基于OBE理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式使用過程評價(jià)與成果評價(jià)兩者結(jié)合的評價(jià)方式。過程評價(jià)主要是對學(xué)生課前準(zhǔn)備、課中交流與課后完善3個(gè)過程中知識點(diǎn)掌握程度、學(xué)習(xí)積極性、問題分析與解決能力、團(tuán)隊(duì)合作與語言表達(dá)能力等方面的評價(jià)。成果評價(jià)是對學(xué)生的期中測試、期末考試以及實(shí)踐成果進(jìn)行評價(jià)。為了提高教學(xué)效果,對學(xué)生的評價(jià)不僅僅來自于教師與自身,還來自于學(xué)習(xí)小組的組內(nèi)與組間的評價(jià)。另外新的教學(xué)模式還引入了對教師的評價(jià),即教師將收到學(xué)生就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及課程考核方面的評價(jià)與建議,教師可以通過這些反饋發(fā)現(xiàn)教學(xué)問題,并進(jìn)一步了解學(xué)生的需求并改進(jìn)教學(xué)方法,從而提高教學(xué)效果。

4 OFTM在軟件類研究生課程教學(xué)中的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用對象

作為未來計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的重要建設(shè)者,軟件類研究生需要具備一些計(jì)算機(jī)安全技術(shù)方面的知識。南昌大學(xué)從2012年就已經(jīng)為軟件工程碩士研究生開設(shè)了計(jì)算機(jī)安全技術(shù)這門課,該課程安排了32教學(xué)學(xué)時(shí),全部為理論學(xué)時(shí)。以軟件工程2017級、2018級研究生為應(yīng)用對象,選擇在計(jì)算機(jī)安全技術(shù)課程教學(xué)中使用基于OBE理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式(OFTM),合理地采用OFTM可以較好地彌補(bǔ)該課程沒有實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的缺陷,達(dá)到學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力提高的目的(表1)。

4.2 應(yīng)用過程

在明確教學(xué)目標(biāo)階段,計(jì)算機(jī)安全技術(shù)課程的第一個(gè)預(yù)期學(xué)習(xí)成果是一份學(xué)習(xí)報(bào)告,旨在讓學(xué)生在學(xué)習(xí)之初能全面地了解計(jì)算機(jī)安全技術(shù)的概況。接下來的4個(gè)預(yù)期學(xué)習(xí)成果都是面向電子商務(wù)應(yīng)用。電子商務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,對其攻擊手段層出不窮,使得電子商務(wù)安全的研究與應(yīng)用成為一個(gè)熱點(diǎn)。最后兩個(gè)預(yù)期學(xué)習(xí)成果主要圍繞惡意程序及其防御系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。預(yù)期學(xué)習(xí)成果的設(shè)定旨在提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性、問題分析與解決能力、創(chuàng)新與實(shí)踐能力。

在開展教學(xué)活動階段,圍繞預(yù)期學(xué)習(xí)成果對課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化,強(qiáng)調(diào)知識點(diǎn)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的關(guān)聯(lián),突出理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐的結(jié)合。整個(gè)教學(xué)過程基于OBE理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,學(xué)生通過課前、課中與課后3種方式來學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)安全技術(shù),并利用這些技術(shù)完成預(yù)期學(xué)習(xí)成果。

表1 基于OFTM的計(jì)算機(jī)安全技術(shù)教學(xué)實(shí)踐

在評價(jià)教學(xué)效果階段,對學(xué)生的考核使用“過程評價(jià)+成果評價(jià)”的方式,過程評價(jià)的比重占整個(gè)評價(jià)的30%,分解為課前學(xué)習(xí)、課中交流以及課后學(xué)習(xí)的評價(jià),體現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的特點(diǎn)。成果評價(jià)占比70%,其中的實(shí)踐成果評價(jià)是貫穿整個(gè)教學(xué)活動期間的,占比25%,突出了OBE中成果導(dǎo)向的理念。

4.3 應(yīng)用效果

通過OFTM的應(yīng)用,2017級、2018級軟件工程碩士研究生計(jì)算機(jī)安全技術(shù)課程的學(xué)習(xí)氛圍與教學(xué)效果明顯優(yōu)于上幾屆。新的教學(xué)模式不僅僅是在教學(xué)手段上優(yōu)于傳統(tǒng)的教學(xué)模式,更重要的是在提高學(xué)生綜合能力以及教師教學(xué)質(zhì)量上起了積極的作用,主要效果包括如下幾個(gè)方面。

(1)新的教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性。OFTM利用預(yù)期學(xué)習(xí)成果以及課程考核的相互協(xié)調(diào)配合,極大地激發(fā)了學(xué)生對課程知識的學(xué)習(xí)自覺性。與此同時(shí),OFTM在教學(xué)活動開展中能夠以學(xué)生為中心,不斷引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、語言表達(dá)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作以及分析總結(jié),改變了之前教師滿堂灌的教學(xué)模式。

(2)新的教學(xué)模式促進(jìn)了師生間的互動交流,利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺與課中交流環(huán)節(jié),學(xué)生更容易打開心扉表達(dá)自己的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)問題與學(xué)習(xí)心得,使得教學(xué)過程在一種民主氛圍下形成教師更懂學(xué)生、學(xué)生更愛學(xué)習(xí)的良好局面。另一方面,新的教學(xué)模式還促進(jìn)了學(xué)生間的互動交流,通過小組討論與生生互評,給學(xué)生間團(tuán)結(jié)互助、知識共享與發(fā)現(xiàn)問題提供了平臺。很多學(xué)生反饋這不僅對他們在知識學(xué)習(xí)方面有較大促進(jìn),而且在處理問題以及人際溝通上得到了鍛煉。

(3)新的教學(xué)模式提高了學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力。計(jì)算機(jī)安全技術(shù)課程的預(yù)期學(xué)習(xí)成果主要是圍繞社會需求來設(shè)計(jì)的,引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)安全技術(shù)解決實(shí)際問題。在課中交流與課后鞏固階段,學(xué)生需要在習(xí)得計(jì)算機(jī)安全關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上討論技術(shù)優(yōu)化與應(yīng)用創(chuàng)新。在過程評價(jià)與成果評價(jià)階段,會著重對學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力、項(xiàng)目分析與設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新實(shí)踐能力進(jìn)行考核。

5 結(jié) 語

針對軟件類研究生傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題,根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂與OBE的創(chuàng)新教學(xué)理念,設(shè)計(jì)了基于OBE理念的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式(OFTM),該教學(xué)模式體現(xiàn)了OBE理念中“明確教學(xué)目標(biāo)—開展教學(xué)活動—評價(jià)教學(xué)效果”的基本框架,其中開展學(xué)習(xí)活動主要采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式,包括“課前準(zhǔn)備—課中交流—課后完善”3個(gè)步驟。通過OFTM在軟件工程碩士研究生課程中的應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)新的教學(xué)模式提倡的以“以教師為引導(dǎo),學(xué)生為中心”的教學(xué)理念順應(yīng)新工科的培養(yǎng)目標(biāo),能夠較大程度地提高學(xué)生的綜合能力。該教學(xué)模式是一個(gè)值得繼續(xù)研究和完善的新型教學(xué)方式,適合在工科類本科生與研究生大部分課程中推廣應(yīng)用。