基于黑盒測試的高校課堂教學目標達成度研究

張勇斌蔡吉飛李 燁

(北京印刷學院,北京 102600)

高等教育是國家發(fā)展水平和潛力的重要標志,黨和政府一直高度重視高等教育質(zhì)量[1]。高校課堂是教育教學的主陣地,課堂教學質(zhì)量是人才培養(yǎng)質(zhì)量的主要判定依據(jù)[2]。隨著教育教學改革的持續(xù)推進,高校課堂教學取得了可喜進步與發(fā)展,如內(nèi)化和創(chuàng)新模式[3]、翻轉(zhuǎn)課堂等教學模式應用[4]。

這些對探索提高課堂教學質(zhì)量具有積極意義,但是缺乏對課堂教學目標達成度的研究,還不能夠充分回答課堂教學突出的普遍性問題[5]。因此,本文依據(jù)軟件開發(fā)中黑盒測試原理,針對每一個課堂教學目標,測試學生是否達到。通過關(guān)注學生所學到的,引導教師對課堂教學方法的思考,為課堂教學創(chuàng)新效果分析提供依據(jù)。

1 高校課堂教學改革現(xiàn)狀與成因

大學課堂是傳播知識的場所,更是培養(yǎng)學生辯證思維和解決實際問題能力的重要場所。然而,當前課堂教學還是以書本知識和教師單向傳授為主。教師對學生是否學、學生是否達到課堂教學所設(shè)定學習目標等情況沒有掌握[6],學生學習效果不明顯,創(chuàng)新與批判性思維能力沒有得到提升[7];

為此,已有大量研究試圖解決存在的問題,其中包括:

對課堂教學改革是宏觀對策與建議。如:通過大學生對課堂教學參與度和滿意度調(diào)查問卷分析,提出樹立“大教學”理念、構(gòu)建“大教學”體制、重定位課堂教學目標與功能、建立強大學生學習支持服務體系[8];分析課堂教學質(zhì)量不高原因,提出改革課程設(shè)置、加強課堂教學研究、增強教師隊伍建設(shè)和建立科學教學質(zhì)量評估體系等對策[9]和提高課堂教學有效性[10]。

盡管這類研究為提升課堂教學質(zhì)量提供了有價值的參考,但是,對于高校一線教師而言,要落實到課堂教學實踐中,還需要具體化和可操作化。

還有對教學理論和方法在課堂教學中應用研究。如:將翻轉(zhuǎn)課堂[11]、對分課堂[12]引入到教學中。雖然這些研究對于高校教師開展課堂教學有具體的幫助,但是,教學效果以教師和學生的主觀性評價為主,缺乏客觀的數(shù)據(jù)支撐。

當前高校課堂教學出現(xiàn)的主要問題,可以總結(jié)為以下兩點:

一是以“教材”“教師”和“教室”為中心的傳統(tǒng)教學模式依舊占據(jù)主流。其本質(zhì)是以傳遞知識為目標[13],采用“滿堂灌”教學方式[9]。由于沒有充分考慮到學生的需求,不關(guān)注學生的反應,因此,課堂氣氛比較沉悶。

另一個原因是“以學生為中心”的理念尚未真正深入教職員工。雖然教育部對本科教學審核評估提出了“以學生為中心”“以結(jié)果為導向”“以持續(xù)改進為宗旨”的質(zhì)量評價理念,關(guān)注教學效果和學習效果,然而,“以學生為中心”的理念沒有深入到學校教職人員頭腦之中。

2 課堂教學目標達成度的黑盒測試模型

2.1 黑盒測試方法與流程

黑盒測試是工程中,特別是軟件工程中常用的一種測試方法。之所以稱之為“黑盒測試”是因為測試人員在對測試對象進行測試時,只需要知道測試對象的輸入、輸出和功能,而無需了解測試對象內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、具體實現(xiàn)方式,以此來檢測測試對象的每一個功能模塊是否達到預期。

黑盒測試既可以用于系統(tǒng)測試,也可以用于單元測試[14]。由于不需要了解軟件的具體實現(xiàn)方式,在實施黑盒測試時依據(jù)的是規(guī)范,因此,黑盒測試又稱為基于規(guī)范的測試,也稱為功能性測試。

黑盒測試的基本流程如下:首先要進行測試設(shè)計,也就是根據(jù)需求規(guī)范來設(shè)計測試用例;其次,是測試用例開發(fā);最后,是執(zhí)行測試,即運行測試用例,判斷運行結(jié)果是否符合規(guī)范要求,并記錄測試結(jié)果[15]。黑盒測試的流程如圖1所示。

圖1 黑盒測試流程

2.2 課堂教學目標測試用例設(shè)計

無論采用何種課堂教學模式,都要求教師設(shè)定明確的課堂教學目標,因此,教學目標可用作黑盒測試中的規(guī)范。教學目標由多因素來確定,包括人才培養(yǎng)目標、課程總目標、課程特點、學生特點以及教學情境等因素[16]。

在實踐中,多數(shù)教師由于缺乏教學設(shè)計理論指導,出現(xiàn)目標含糊不清、層次不分明等問題[16]。為此,建議課堂教學設(shè)計采用反向教學設(shè)計方法[17],即首先確定課堂教學期待學生取得的結(jié)果,然后再確定如何評價學生取得了預期結(jié)果,最后設(shè)計學與教活動。該設(shè)計方法包含了教學目標和評價,適合本文所提出的黑盒測試。此外,在設(shè)計課題教學目標時,結(jié)合布魯姆認知水平分類層次模型[18],將教學目標分為記憶、理解、應用、分析、評價和創(chuàng)造六個層次,不僅有利于教師思考課堂教學目標設(shè)計的科學性和合理性,同時,也有利于開展學生對課堂教學目標達成度的測試用例設(shè)計。

課堂教學目標確定后,下一個重要的環(huán)節(jié)是依據(jù)每一個教學目標設(shè)計并開發(fā)能夠評價學生是否達到教學目標的多種形式,如課堂問卷、單選、多選等。在實踐中,可以由授課教師獨立設(shè)計和開發(fā),也可以由課程相同或相近的多位教師共同來完成;而對于同一個教學目標,可能有一個或多個測試用例,因此,教學目標與測試用例之間是一對多的關(guān)系,開發(fā)出來的測試內(nèi)容,可以在課堂教學過程中發(fā)放給學生,由學生完成測試。同時,根據(jù)需要可采取課堂內(nèi)測試與課后測試相結(jié)合;因為在課堂上測試,能夠提供快速的教學反饋;而課后測試,則是由于一些高階學習不能夠在課堂規(guī)定時間內(nèi)完成,需要學生課后學習。

此外,由于信息技術(shù)與網(wǎng)絡技術(shù)的日益成熟,應用日趨普及,建議采用網(wǎng)絡教學平臺開展測試。因為通過網(wǎng)絡平臺,不僅能夠獲取每一名學生測試數(shù)據(jù),而且能夠得到整個班級的總體情況;同時,網(wǎng)絡平臺為測試結(jié)果的實時反饋提供了技術(shù)支撐與保障。

3 黑盒測試在課堂教學應用

依據(jù)本文所提出的黑盒測試方法,我們在2020—2021學年第二學期,2020級物流工程專業(yè)“C語言程序設(shè)計”課程中開展課堂教學的黑盒測試?！癈語言程序設(shè)計”課程是為北京印刷學院物流工程專業(yè)大學一年學生在第二個學期開設(shè)的一門選修課程,課程一共48個學時。2020級物流工程專業(yè)有40名學生選修了“C語言程序設(shè)計”課程,其中女生27人,男生13人。

“C語言程序設(shè)計”課程第一次課堂教學目標包括學生了解課程整體內(nèi)容、課程要求和課程考核等目標。表1是針對第一次課堂教學中的一個教學目標,學生記住該課程考核方法,設(shè)計了黑盒測試用例。

表1 “課程考核方法”教學目標測試用例表

在課堂教學之前,授課教師將問卷錄入到網(wǎng)絡教學系統(tǒng)中。本文采用的云班課[19]教學系統(tǒng),學生可以通過智能手機、平板或者電腦等多種不同終端設(shè)備訪問教學系統(tǒng)。在課堂教學過程中,授課教師登錄云班課系統(tǒng),向同學們開放問卷;學生回答并提交問卷,問卷結(jié)果能夠?qū)崟r顯示在云平臺,如圖2所示。

圖2 課程目標達成測試結(jié)果

通過執(zhí)行測試,我們知道有97%的學生掌握了學習考核方法,還有3%的學生對課程考核方法不太清楚。

每一個教學目標,教師可以設(shè)計開發(fā)一個或多個測試用例。例如針對學生能夠應用輸出函數(shù)printf這個目標,教師設(shè)計了2個測試用例,一個是學生編寫代碼,另一個測試用例是問卷,如表2所示。

表2 “輸出函數(shù)”教學目標測試用例

第一個測試用例,在課堂上發(fā)布,讓學生清楚需要執(zhí)行的任務、任務完成提交時間節(jié)點和提交內(nèi)容。學生在課后完成代碼編寫和程序的運行,并在規(guī)定時間內(nèi)將代碼和運行結(jié)果提交到云平臺;最后,學生之間對提交的作業(yè)在云平臺上進行匿名評價。由圖3,可知該學生掌握了輸出函數(shù)printf應用,100%達到了設(shè)定的教學目標。

圖3 printf函數(shù)編寫教學目標達成度

第二個測試用例是對學生的問卷調(diào)查,在課堂教學中開放給學生課堂投票,并顯示投票結(jié)果,如圖4所示。其中:

圖4 printf函數(shù)應用教學目標達成度

72%的學生能夠掌握了printf函數(shù)的使用,20%學生還沒有完全達到該教學目標,8%學生沒有執(zhí)行設(shè)計的教學活動。

通過針對每一個教學目標,設(shè)計測試用例,借助網(wǎng)絡平臺,在課堂教學過程中或者是課堂之外開展教學目標達成度的黑盒測試,教師不僅能夠?qū)崟r掌握對于設(shè)定的教學目標,學生掌握的實際情況,而且,學生對課堂教學目標有一個清晰的了解,對自己是否達到教學目標有一個實時的、客觀的認識。為教師的“教”和學生“學”提供的反思機會,也為“教”與“學”的改革創(chuàng)新效果提供數(shù)據(jù)分析的支持。

4 結(jié)語

本文提出的結(jié)合黑盒測試的課堂教學目標達成度方法,符合“以學生為中心”教育理念提出的關(guān)注學生學習效果[13],符合以學生學到了什么、學會了什么評價教育成效[1]的指導原則;有助于為不同課堂教學改革方法提供定量分析的依據(jù),同時,還有助于教師在開展課堂教學目標設(shè)計時,重新思考和反思教學目標的設(shè)計,對于提高大學課堂教學質(zhì)量具有重要意義。

然而,由于課堂教學目標包含不同維度,如知識、能力、智慧和人格維度[20],有些維度的目標難以直接或者短期內(nèi)通過測試用例來評估,因此,本文所提出的黑盒測試,有可能不滿足對此類教學目標達成度的評估,未來可進一步深入研究。