嵌入微課程的工科任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式重構(gòu)

蔣學(xué)煉，臧學(xué)平，莊 茜，楊德健

（天津城建大學(xué)土木工程學(xué)院，天津300384）

任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式是一種建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，將以傳授知識為主的傳統(tǒng)再現(xiàn)式教學(xué)理念，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越鉀Q問題、完成任務(wù)為主的多維探究式學(xué)習(xí)理念.學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，由強(qiáng)烈的問題動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，自主探索學(xué)習(xí)資源，主動(dòng)建構(gòu)和提升自己的知識能力體系.早期任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法主要應(yīng)用于語言類教學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性，以主題討論的形式展開，如Prabhu[1]和Willis[2]文獻(xiàn)中所提及的.近年來其在信息技術(shù)和經(jīng)濟(jì)管理類課程中也有不少嘗試，如“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”[3]，“綜合會計(jì)實(shí)務(wù)”[4]和“工程項(xiàng)目管理”[5].

任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式需要大課時(shí)保證，在目前工科專業(yè)課程普遍壓縮學(xué)時(shí)的背景下，一般認(rèn)為難以實(shí)施這一教學(xué)方法.但隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時(shí)代的到來，學(xué)生日趨適應(yīng)多元化和碎片化的知識傳授，通過引進(jìn)微課程等信息化教學(xué)手段，可以有效解決課堂學(xué)時(shí)偏少的難題，推動(dòng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式在工科課程中的應(yīng)用.本課程團(tuán)隊(duì)在“河流動(dòng)力學(xué)”的教學(xué)改革與研究過程中，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的策略和微課平臺的建設(shè)，探討了任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式的應(yīng)用途徑和方法.本文對此進(jìn)行了思考和總結(jié).

1 工程學(xué)科的課程特點(diǎn)

下面以“河流動(dòng)力學(xué)”為例闡述工程學(xué)科的課程特點(diǎn).“河流動(dòng)力學(xué)”是水利工程學(xué)科的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程[6]，其內(nèi)容是以河流為對象，研究水流結(jié)構(gòu)和泥沙特性、泥沙的運(yùn)動(dòng)輸移特點(diǎn)以及河床演變規(guī)律（見圖1）.在本校港口航道與海岸工程專業(yè)的培養(yǎng)方案中，該課程開設(shè)于第6 學(xué)期，1.5 學(xué)分，24 學(xué)時(shí).

圖1 “河流動(dòng)力學(xué)”的知識點(diǎn)框架

在進(jìn)入“河流動(dòng)力學(xué)”的學(xué)習(xí)之前，學(xué)生應(yīng)已完成“高等數(shù)學(xué)”、“概率統(tǒng)計(jì)”、“工程地質(zhì)”、“水力學(xué)”、“水文學(xué)”等課程的學(xué)習(xí).通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步掌握水流泥沙運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律及其對河道演變的影響，為后續(xù)專業(yè)課程，如“港口工程”、“海岸工程”和“航道工程”等的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)，終極目標(biāo)是使學(xué)生能夠應(yīng)用其解決泥沙引起的一系列工程實(shí)務(wù)問題，如沖淤、水質(zhì)、環(huán)境等（見圖2）.

圖2 “河流動(dòng)力學(xué)”與其他學(xué)科的關(guān)系

作為水利工程學(xué)科的專業(yè)核心課程之一，“河流動(dòng)力學(xué)”的地位十分重要.考慮到課程內(nèi)容中存在大量的邏輯推理和公式推導(dǎo)，目前教學(xué)多數(shù)還是采用傳統(tǒng)講授法.但由于本課程涉及的學(xué)科多、理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、數(shù)學(xué)表達(dá)式復(fù)雜，在較少的課時(shí)情況下，為完成教學(xué)任務(wù)，教師往往會在一次課（2 學(xué)時(shí)）連續(xù)講解多個(gè)知識點(diǎn)，之后以提問或習(xí)題的方式讓學(xué)生參與，鞏固所學(xué).這一授課過程節(jié)奏單調(diào)，各知識點(diǎn)之間缺少內(nèi)化、固化和拓展的過程，放大了課程難度，學(xué)生一旦走神，出現(xiàn)知識點(diǎn)的脫節(jié)就很難再跟上，也就失去了繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣[7].

因此，在深入掌握課程特點(diǎn)和知識點(diǎn)框架的基礎(chǔ)上，針對存在的問題，引入新的教學(xué)模式有效提升授課效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，是本課程教學(xué)改革研究亟需解決的問題.

2 結(jié)合微課的任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式重構(gòu)

基于建構(gòu)主義理論的任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)法，通過設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合的任務(wù)充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中逐漸積累理論知識和應(yīng)用技能.這一教學(xué)方法適于有充分實(shí)踐時(shí)間的課程，對于短課時(shí)的工科課程，容易出現(xiàn)授課進(jìn)度難控制、課堂管理難協(xié)調(diào)、教學(xué)效果難評價(jià)等問題[8].

作為一種新的教學(xué)策略，翻轉(zhuǎn)課堂（flipping classroom）是短課時(shí)條件下實(shí)施任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式的良好工具[9].通過課外知識傳授和課內(nèi)知識內(nèi)化，可以拓展學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，從而有效克服傳統(tǒng)課堂授課方式的局限性.并且，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的興起，以微視頻為載體的微課程為翻轉(zhuǎn)課堂的開展提供了有力的技術(shù)支持[10].

在深刻理解“河流動(dòng)力學(xué)”的課程特點(diǎn)和翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，本文遵循“學(xué)→懂→會→用→新”的技能學(xué)習(xí)規(guī)律，重新建構(gòu)嵌入微課程的“河流動(dòng)力學(xué)”任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)新模式（見圖3）.

圖3 結(jié)合微課的“河流動(dòng)力學(xué)”任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式

該教學(xué)模式以緒論串講課程框架作為導(dǎo)入點(diǎn)，將主要教學(xué)過程分成課前、課內(nèi)、課后3 個(gè)階段，分別對應(yīng)基礎(chǔ)任務(wù)、訓(xùn)練任務(wù)和創(chuàng)新任務(wù)的開展，以此實(shí)現(xiàn)知識技能的傳遞、內(nèi)化、固化和拓展，并在全部教學(xué)任務(wù)完成后及時(shí)總結(jié)反思，不斷優(yōu)化.這一教學(xué)模式強(qiáng)化了學(xué)習(xí)過程中教師主導(dǎo)作用與學(xué)生主體作用的統(tǒng)一性.教師在良好把握課程體系的基礎(chǔ)上，抽絲剝繭地將瑣碎龐雜的知識點(diǎn)細(xì)分成一個(gè)個(gè)內(nèi)在關(guān)聯(lián)的小模塊，并把每一個(gè)模塊的學(xué)習(xí)目標(biāo)細(xì)化為一個(gè)個(gè)不同層次的小任務(wù)，通過指導(dǎo)學(xué)生一步一步地完成這些小任務(wù)來實(shí)現(xiàn)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo).

2.1 緒論串講導(dǎo)入課程框架

“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授本領(lǐng)，而在于激勵(lì)、喚醒、鼓舞”（德國，第斯多惠）.緒論課的目的就是充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，除了介紹學(xué)科概念、地位作用和學(xué)科聯(lián)系外，應(yīng)重點(diǎn)串講課程內(nèi)容的框架結(jié)構(gòu).圖1 展示了“河流動(dòng)力學(xué)”的知識框架，包括3 個(gè)知識領(lǐng)域、8 個(gè)知識單元和20 個(gè)知識點(diǎn).這種簡要框圖明確指示了各知識點(diǎn)之間的邏輯聯(lián)系，學(xué)生可以借助其理清學(xué)習(xí)思路，抓住知識體系主線，并在授課過程中反復(fù)回味，有效促進(jìn)課程內(nèi)容的融會貫通.串講過程中也可適當(dāng)導(dǎo)入各知識點(diǎn)相關(guān)的工程應(yīng)用實(shí)例，預(yù)留一些懸疑和問題，勾起學(xué)生的求知欲，后續(xù)教學(xué)過程中再逐步解開這些包袱，前后呼應(yīng)，相得益彰.

2.2 課前自學(xué)掌握基本概念

課程團(tuán)隊(duì)找出各知識點(diǎn)中的基本概念，將其內(nèi)容模塊化，在微課平臺上設(shè)置任務(wù)點(diǎn)，根據(jù)需要分別以微視頻、教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)錄像、動(dòng)畫演示等形式進(jìn)行講解或演示，并在每個(gè)任務(wù)點(diǎn)后布置基礎(chǔ)任務(wù)（即完成隨機(jī)抽取的思考理解題）.指導(dǎo)學(xué)生在課前線上自主學(xué)習(xí)基本知識點(diǎn)，完成基礎(chǔ)任務(wù)，并基于微課平臺的學(xué)情統(tǒng)計(jì)功能掌握學(xué)習(xí)的情況，發(fā)現(xiàn)存在的共性問題.

由于微課平臺能夠精確監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和完成任務(wù)情況，使得學(xué)生在考核的壓力下更主動(dòng)、更廣泛地激活所學(xué)知識和經(jīng)驗(yàn)，來理解、分析、解決基礎(chǔ)任務(wù).通過問題的解決來建構(gòu)知識，正是探索性學(xué)習(xí)的主要特征.

2.3 課堂訓(xùn)練內(nèi)化知識技能

根據(jù)《注意力曲線》[11]中所提到的，成年人對節(jié)奏不變的事情的注意力集中時(shí)長約20 min.“河流動(dòng)力學(xué)”每周兩次課，每次2 學(xué)時(shí)（90 min），需要合理規(guī)劃為4 個(gè)不同節(jié)奏和形式的授課板塊，以避免學(xué)生出現(xiàn)思維疲倦.在實(shí)踐中，本課程團(tuán)隊(duì)將每次課分解為答疑解惑、課堂講授、計(jì)算訓(xùn)練和教師點(diǎn)評4 個(gè)環(huán)節(jié).

答疑解惑階段平行開展小組討論和教師答疑，目的是通過適當(dāng)?shù)膶W(xué)生、教師之間不同觀點(diǎn)的交鋒，補(bǔ)充、修正和加深對上次課的創(chuàng)新任務(wù)和課前基礎(chǔ)任務(wù)中存在的困惑的理解.課堂講授階段講解知識點(diǎn)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，尤其是邏輯推理和公式推導(dǎo).由于學(xué)生在課前的自主學(xué)習(xí)和課內(nèi)的答疑解惑階段已掌握了與此相關(guān)的基本概念，教師無需花費(fèi)大量時(shí)間講解基礎(chǔ)知識，學(xué)生也可及時(shí)跟上教師的進(jìn)度，保持良好的注意力，大大提高講授效率.此階段基本完成了某次課的知識技能傳授工作，接下來教師將題庫中的綜合應(yīng)用題作為訓(xùn)練任務(wù)布置給學(xué)生，并在訓(xùn)練過程中隨時(shí)答疑和交流，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知.最后，教師隨堂批閱訓(xùn)練任務(wù)，重點(diǎn)解讀其中的共性問題和易錯(cuò)點(diǎn)，及時(shí)查漏補(bǔ)缺，實(shí)現(xiàn)知識技能的內(nèi)化.

2.4 課后創(chuàng)新應(yīng)用固化和拓展知識技能

常見的微課程教學(xué)過程一般只包括課前自學(xué)和課堂內(nèi)化兩部分.考慮到工科課程強(qiáng)調(diào)應(yīng)用的特點(diǎn)，通過借鑒美國工科院校培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的經(jīng)驗(yàn)[12]，本教學(xué)模式增設(shè)了“課后創(chuàng)新應(yīng)用固化和拓展知識技能”這一環(huán)節(jié)，即教師課后通過微課平臺向?qū)W生發(fā)布創(chuàng)新任務(wù)，要求以小組協(xié)作的方式完成，并配套工程視頻或?qū)嶒?yàn)錄像，以及相關(guān)參考文獻(xiàn)或鏈接.創(chuàng)新任務(wù)提取自與當(dāng)前學(xué)習(xí)主題相關(guān)的工程案例，注重基礎(chǔ)知識和專業(yè)理論向崗位技能的轉(zhuǎn)化，側(cè)重于思考能力和行動(dòng)能力的培養(yǎng).通過精巧構(gòu)思和設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)接近真實(shí)的工程實(shí)務(wù)情境，學(xué)生不但需要運(yùn)用本課程的知識，還需要調(diào)用其他知識和技能，如電子表格、工程軟件等逐級遞進(jìn)地完成任務(wù)，增強(qiáng)其對應(yīng)用理論知識和技能工具解決工程問題的理解.借助微課平臺的任務(wù)提交和反饋交流功能，教師可在課后對不同小組進(jìn)行個(gè)性化輔導(dǎo)，以此實(shí)現(xiàn)知識技能的固化和拓展.

2.5 課程結(jié)束后及時(shí)研討總結(jié)

每一輪課程教學(xué)結(jié)束后，課程團(tuán)隊(duì)都應(yīng)對整個(gè)教學(xué)過程進(jìn)行批判性反思和優(yōu)化改進(jìn)，重點(diǎn)集中于兩個(gè)方面：一是線上自主學(xué)習(xí)和課堂講授之間的銜接是否平滑，是否有效提升了教學(xué)效率；二是是否有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并有效提升其自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)以及實(shí)踐創(chuàng)新的能力.

3 應(yīng)用實(shí)例節(jié)選

課程團(tuán)隊(duì)在2015 級港口航道與海岸工程專業(yè)本科生中實(shí)行了本文的教學(xué)模式，以下選取水流結(jié)構(gòu)知識單元（見圖1）為例，具體描述“結(jié)合微課的任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式”的實(shí)施過程（見圖4）.

圖4 水流結(jié)構(gòu)知識單元的應(yīng)用示例

水流結(jié)構(gòu)知識單元按照任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式組織實(shí)施，通過微課平臺的有效銜接，教師的主導(dǎo)性、學(xué)習(xí)資源的易得性和學(xué)生的主體性構(gòu)成了有機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的整體.課前、課內(nèi)和課后3 個(gè)階段的學(xué)習(xí)資源都上傳到微課平臺，學(xué)生可以根據(jù)自己需求，反復(fù)觀看微課資源學(xué)習(xí)和鞏固知識技能.

任務(wù)的組織采用翻轉(zhuǎn)課堂的模式，即課前學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)基礎(chǔ)概念，完成思考理解題，課內(nèi)綜合運(yùn)用討論、交流、答疑、授課、點(diǎn)評等手段協(xié)助完成訓(xùn)練任務(wù)，課后主要對課前和課內(nèi)學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行鞏固，完成工程案例項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生自主拓展知識、獨(dú)立分析問題、協(xié)作解決問題的創(chuàng)新工作能力.

4 初步效果評價(jià)

為了衡量上述教育模式的效果，比較了本校港口航道與海岸工程專業(yè)2014 級（采用傳統(tǒng)授課模式）和2015 級（采用本文模式）的“河流動(dòng)力學(xué)”課程總評成績（見圖5）.這兩個(gè)年級的入學(xué)成績、生源構(gòu)成以及授課教師、大綱、教材、題庫、考試難度基本一致.可以發(fā)現(xiàn)，2015 級學(xué)生的優(yōu)良率有顯著提高（從2014 級的40.99%上升到2015 級的71.63%），中等成績和不及格率均大幅下降.這表明新的教學(xué)模式更大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化了知識固化和技能拓展，是對傳統(tǒng)講授模式的有效補(bǔ)充和改進(jìn).

圖5 “河流動(dòng)力學(xué)”總評考核成績比較

5 結(jié) 語

工程學(xué)科的課程內(nèi)容多，受學(xué)時(shí)的限制，傳統(tǒng)講授方式往往過于強(qiáng)調(diào)知識體系的完整性和連續(xù)性，忽視了知識點(diǎn)的融會貫通、知識向能力的轉(zhuǎn)化以及創(chuàng)造性思維的啟發(fā)，導(dǎo)致學(xué)生普遍存在厭學(xué)倦怠問題，形成了“教師辛苦講，學(xué)生用心玩”的不良教學(xué)效果.

本課程團(tuán)隊(duì)在課程改革中嘗試了任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式，結(jié)合微課提出了解決短課時(shí)條件下繁雜知識點(diǎn)傳授和難度遞進(jìn)任務(wù)完成之間悖論的可能途徑.初步的教學(xué)效果表明，本文提出的新教學(xué)模式改變了傳統(tǒng)的教與學(xué)結(jié)構(gòu)，不但扭轉(zhuǎn)了學(xué)生被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式，而且豐富了枯燥的專業(yè)課程授課內(nèi)容，使得專業(yè)教師實(shí)際上成為促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的導(dǎo)師，將單純的教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲慕逃?