基于反向設(shè)計的整合課程設(shè)計探索與實踐

吳 葛 馮學(xué)玲 鄧春花 徐 琛 尹 仕

(華中科技大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院， 武漢 430074)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，知識的更新迭代日益加速，社會變化充滿不確定性，這就對高校培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力提出了更高的要求。成果導(dǎo)向教育(Outcome-Based Education, OBE)是一種以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教育理念，被認(rèn)為是追求卓越教育的正確方向。華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院2016年提出工程教育專業(yè)認(rèn)證申請并于2017年獲得審批通過。該理念強調(diào)“以學(xué)生為中心”，將教育模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皣@學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)、職業(yè)范圍、專業(yè)設(shè)置等來加強其適應(yīng)社會、適應(yīng)未來的綜合能力培養(yǎng)”，從而為應(yīng)對未來社會變化做好準(zhǔn)備[1-3]。

傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計一般是正向設(shè)計，模式遵循“課程體系-畢業(yè)要求-培養(yǎng)目標(biāo)-需求”，此時的需求不一定滿足國家、社會以及用人單位的需求。而相對于傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計的“正向”而言的反向設(shè)計法強調(diào)“以學(xué)生為中心”，它從需求(包括內(nèi)部需求和外部需求)開始，模式遵循“需求-培養(yǎng)目標(biāo)-畢業(yè)要求-課程體系”。將反向設(shè)計正向?qū)嵤?，“需求”既是起點又是終點，從而最大程度上保證了教育目標(biāo)與結(jié)果的一致性。反向設(shè)計強調(diào)“以學(xué)生為中心，教主于學(xué)”的教學(xué)理念，即教之主體在于學(xué)、教之目的在于學(xué)、教之效果在于學(xué)[4]。因此，反向設(shè)計法要想取得較好的教學(xué)效果，重點在學(xué)生，能否有效地激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的興趣與熱情，將很大程度上決定課程的效果。

美國學(xué)者L·迪·芬克提出以“創(chuàng)造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷”為綜合性大學(xué)課程設(shè)計原則(后文簡稱整合課程設(shè)計)[5]。整合課程設(shè)計在學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計上創(chuàng)造了有意義學(xué)習(xí)分類法，學(xué)習(xí)目標(biāo)不局限于“記憶與理解”，同時涉及價值觀或其他情感因素，幫助學(xué)生在未來學(xué)習(xí)與生活創(chuàng)造意義；評估上采用教育性評估，幫助學(xué)生與過去和未來建立連接，激發(fā)學(xué)生的主動性；教學(xué)活動設(shè)計倡導(dǎo)主動式學(xué)習(xí)，學(xué)生在獲得新的信息和觀點、新的“做”和“觀察”的經(jīng)歷之后，需要時間進(jìn)行反思，以便判斷應(yīng)該賦予這些別樣的學(xué)習(xí)活動以怎樣的意義(“創(chuàng)造意義”，而不是獲取或記憶事實性知識)[5]。

整合性課程設(shè)計能使學(xué)生投入學(xué)習(xí)之中，煥發(fā)高度的活力，有利于解決反向設(shè)計法存在的問題?；诖?，將反向設(shè)計與整合性課程設(shè)計相結(jié)合，構(gòu)建基于反向設(shè)計的整合課程設(shè)計模式，并將其應(yīng)用于“信號與控制綜合實驗”課程。教學(xué)結(jié)果顯示，該設(shè)計能夠有效激發(fā)學(xué)習(xí)主動性，提升學(xué)習(xí)效果。

1 基于反向設(shè)計的整合課程設(shè)計思路

1.1 反向設(shè)計法

反向設(shè)計法，基于OBE理念，強調(diào)“以學(xué)生為中心”[6]。教師在設(shè)計課程的時候，首先從內(nèi)外部需求開始，遵循“需求-培養(yǎng)目標(biāo)-畢業(yè)要求-課程體系”，基于課程體系設(shè)計課程學(xué)習(xí)目標(biāo)；在目標(biāo)確定之后，設(shè)計課程評價方法；再根據(jù)目標(biāo)和課程評價設(shè)計教學(xué)活動[7]。此外，反向設(shè)計強調(diào)“教主于學(xué)”，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需要調(diào)整自己的教學(xué)，因此在教學(xué)活動設(shè)計時，應(yīng)該區(qū)分教法與學(xué)法，根據(jù)學(xué)法確定教法，有利于提升學(xué)生主動性，加大課程參與程度，提升教學(xué)效果。

1.2 整合課程設(shè)計

整合課程設(shè)計模型如圖1所示[5]。模型包含的組分有情境因素、課程目標(biāo)、反饋與評估以及教學(xué)活動，與其他的課程設(shè)計基本相同。不同的是該模型突出它們之間的相互關(guān)聯(lián)性，當(dāng)學(xué)習(xí)目標(biāo)存在沒有教學(xué)活動支撐或者評估手段評價時，該組分涉及的兩個連接就被打破了。如果三個連接中的兩個破了，那么這個課程設(shè)計也就破了，教學(xué)效果可想而知。

圖1 整合課程設(shè)計模型[5]

1)有意義學(xué)習(xí)分類法

在學(xué)習(xí)目標(biāo)上，芬克創(chuàng)造了超越布魯姆分類法的教育目標(biāo)分類法，即有意義學(xué)習(xí)分類法[8]。與傳統(tǒng)課程設(shè)計中過度強調(diào)“理解和記憶”式目標(biāo)不同，它旨在讓學(xué)生從課程中學(xué)到真正的知識，為學(xué)生帶來意義深遠(yuǎn)的影響。它包括六個維度:①基礎(chǔ)知識，即課程中需要學(xué)生記住和理解的知識、信息、思想等；②應(yīng)用，即學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識進(jìn)行應(yīng)用并解決問題；③綜合，即將不同領(lǐng)域的知識或觀點進(jìn)行融合；④人文維度，即學(xué)生對自身有更深入的理解，對他人以及社會交往有哪些了解；⑤關(guān)心，即學(xué)生的情感、興趣以及價值觀上有哪些變化；⑥學(xué)會學(xué)習(xí)，即學(xué)生成為自主學(xué)習(xí)者，明確需要學(xué)什么以及如何學(xué)[5]。

2)教育性評估

評估體系設(shè)計的遵循以下幾項原則：多元化、公平、公開以及形成性與終結(jié)性相結(jié)合[9-11]。評估體系在進(jìn)行評價的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該能夠幫助學(xué)生認(rèn)識自我，激發(fā)學(xué)生的主動性開發(fā)其他的潛能，營造有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，教育性評估，就是為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量。教育性評估包括前瞻性評估——根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)提供真實情境，以真實完成情況檢驗；設(shè)計評估目標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)——目標(biāo)驅(qū)動來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性；自我評估——給學(xué)生提供形成評估目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)會，能對自己的工作表現(xiàn)評估；“忠實(Fidelity)”反饋——對學(xué)生進(jìn)行高質(zhì)量的反饋，表現(xiàn)為：頻繁(Frequent)、及時(Immediate)、區(qū)分(Discriminating)、關(guān)愛(Loving)[5]。

3)主動式學(xué)習(xí)

教學(xué)活動的設(shè)計包括學(xué)法與教法。研究表明，學(xué)生在積極主動的狀態(tài)下學(xué)習(xí)比在消極被動的狀態(tài)下學(xué)習(xí)學(xué)到的東西更多并且記憶的時間更長[12]。學(xué)習(xí)內(nèi)容的有用性、學(xué)習(xí)任務(wù)的真實性以及挑戰(zhàn)性、環(huán)境的社會性和過程的互動性等，都能有效地促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)[13-14]。主動的教學(xué)活動不僅包括學(xué)習(xí)基本知識、信息和思想的活動，還應(yīng)包括體驗式學(xué)習(xí)以及反思型學(xué)習(xí)。學(xué)生通過教師講授，自學(xué)等途徑獲得信息與思想；教師給學(xué)生創(chuàng)造“動手做”和“觀察”的機(jī)會，學(xué)生通過案例分析、項目設(shè)計等加深知識的理解與記憶；鼓勵學(xué)生思考自己學(xué)習(xí)經(jīng)歷的意義，進(jìn)行反思型對話，可以自我反思也可以與人溝通，內(nèi)容可以是知識、技能、方法、情感、興趣、價值等方面的收獲與轉(zhuǎn)變[5]。

1.3 基于反向設(shè)計的整合課程設(shè)計思路

將反向設(shè)計與整合課程設(shè)計相結(jié)合，形成了基于反向設(shè)計的整合課程設(shè)計。它的步驟與反向設(shè)計法基本一致，不同的是在學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計之前要進(jìn)行教學(xué)情景分析，在進(jìn)行學(xué)習(xí)目標(biāo)、評估手段、教學(xué)活動設(shè)計的過程中需要整合檢視課程設(shè)計組分之間的匹配情況，防止圖1所示課程組分之間的連接被打破，進(jìn)而影響教學(xué)效果。為此，在課程設(shè)計中用到了檢驗整合性的工具——課程設(shè)計工作簿，如表1所示。

表1 課程設(shè)計工作簿

使用這個工作簿進(jìn)行檢驗課程整合性時，需要注意：

1)教學(xué)情境分析

包括教學(xué)的具體情境、一般情境、課程的學(xué)科特點、學(xué)生的特征、教師的特征，以獲得有用資源。

2)反向設(shè)計的步驟及組分之間的聯(lián)系

從有意義學(xué)習(xí)分類法的六個維度進(jìn)行學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計，盡量包括每一種類型；每一個目標(biāo)設(shè)計對應(yīng)的評估手段；教學(xué)活動設(shè)計時，要注重引導(dǎo)學(xué)生的主動性；在整合設(shè)計時，每一個目標(biāo)都應(yīng)該有對應(yīng)的評估手段以及教學(xué)活動來支撐，與學(xué)習(xí)目標(biāo)無關(guān)的評估手段及教學(xué)活動應(yīng)該摒棄。

3)區(qū)分學(xué)法和教法

在進(jìn)行教學(xué)活動設(shè)計時，要注意區(qū)分學(xué)法和教法，要“教主于學(xué)”，先設(shè)計學(xué)法，后設(shè)計教法，堅持“以學(xué)生為中心”的原則，引導(dǎo)學(xué)生積極主動參與，提升學(xué)習(xí)興趣以及教學(xué)效果。

2 基于反向設(shè)計的整合課程設(shè)計實踐

下文將介紹基于反向設(shè)計的整合課程設(shè)計在 “信號與控制綜合實驗”課程建設(shè)的思路。

2.1 教學(xué)情境

依照專業(yè)培養(yǎng)計劃對教學(xué)的具體情境、一般情境以及課程的學(xué)科特點進(jìn)行分析：“信號與控制綜合實驗”是針對華中科技大學(xué)水利水電專業(yè)大三學(xué)生開設(shè)的實踐課程；期望學(xué)生能將先修課程“信號與系統(tǒng)”“自動控制原理”等知識綜合應(yīng)用，為今后從事信號與系統(tǒng)的工程設(shè)計、施工和科學(xué)研究等方面的工作奠定基礎(chǔ)。

通過問卷對學(xué)生的特征進(jìn)行分析，包括學(xué)生對先導(dǎo)課程的掌握情況；分析學(xué)生偏好的學(xué)習(xí)方式；對課程的學(xué)習(xí)有沒有類似的經(jīng)歷；分析學(xué)生對課程的初始感覺；學(xué)生對本門課程有哪些期望與收獲。

教學(xué)情境的分析，能夠為學(xué)習(xí)目標(biāo)、反饋評估以及教學(xué)活動設(shè)計等過程提供針對性的幫助。

2.2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

基于有意義學(xué)習(xí)分類法，選取五個維度制定課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)目標(biāo)必須可觀察、可評估[15]。

1)基礎(chǔ)知識

能概述構(gòu)建典型系統(tǒng)模型的步驟；能描述頻域設(shè)計法、根軌跡法、狀態(tài)空間法的原理及設(shè)計思路。

2)應(yīng)用

能運用多種設(shè)計對系統(tǒng)性能進(jìn)行改善，并通過實驗驗證方案的有效性和合理性。

3)綜合

能正確設(shè)計用于模擬系統(tǒng)的電路原理圖，能根據(jù)復(fù)雜工程項目的功能或技術(shù)需求進(jìn)行綜合分析(技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會)選取合理實驗參數(shù)；能明確測試目標(biāo)，設(shè)計合理的實驗步驟和實驗方案，并能運用仿真工具證明其合理性和有效性。

4)人文維度

能評估并反思信號與系統(tǒng)、自動控制原理知識的應(yīng)用能力，能評估及反思自學(xué)能力、團(tuán)隊合作能力，課程對自己及社會的意義。

5)學(xué)會學(xué)習(xí)

能圍繞目標(biāo)和擁有的資源學(xué)習(xí)知識、鍛煉技能，并與團(tuán)隊成員合作開展項目的設(shè)計、實施與運行；能反思學(xué)習(xí)及項目實踐經(jīng)歷，豐富信號與控制認(rèn)知及實踐框架。

2.3 反饋及評估

評估設(shè)計時，引入教育性評估?？紤]“前瞻性”，考核項目選擇具有工程背景的實例，給定約束條件，讓學(xué)生自行設(shè)計方案，進(jìn)行案例分析，系統(tǒng)優(yōu)化，讓學(xué)生在“真實情境下”學(xué)習(xí)。

針對學(xué)習(xí)目標(biāo)中的“基礎(chǔ)知識”“應(yīng)用”和“綜合”，要求學(xué)生課堂回答問題并且完成實驗報告，內(nèi)容包括設(shè)計方案、框圖、實驗操作、數(shù)據(jù)記錄分析。確定評價的“目標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)”，通過提前下發(fā)評價量表，學(xué)生可以在方案設(shè)計及實驗過程中，更準(zhǔn)確地抓住主題，更好地自主學(xué)習(xí)。表2是課程評價量表[15]，制定量表時，考慮評價維度與學(xué)習(xí)目標(biāo)的匹配度，如表3所示。此外，針對目標(biāo)1、2、3，要求學(xué)

表2 信號與控制綜合實驗課程評價量表

生課堂進(jìn)行案例分享及自評、互評。

針對目標(biāo)4“人文維度”、目標(biāo)5“學(xué)會學(xué)習(xí)”，要求學(xué)生撰寫反思日志，幫助學(xué)生利用評價量表進(jìn)行“自我評估”，對學(xué)習(xí)中存在的問題及時改進(jìn)。

教學(xué)反饋上，做到及時、有區(qū)分度。課前批改預(yù)習(xí)作業(yè)，等級分優(yōu)良中差；課中講解典型問題，驗收實驗，發(fā)現(xiàn)問題要求學(xué)生修改；課后批改報告，總結(jié)報告問題反饋學(xué)生。

2.4 教學(xué)活動

教學(xué)活動的設(shè)計應(yīng)該是能夠促進(jìn)學(xué)生主動、積極地學(xué)習(xí)，它包括學(xué)法與教法。

學(xué)生學(xué)法：課前，閱讀課題組提供的大綱，結(jié)合

實驗任務(wù)、微課學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)仿真軟件，確定待優(yōu)化性能指標(biāo)，擬定實驗方案；課中，小組討論，分享方案，進(jìn)行自評、互評，提問咨詢，完善實驗方案，完成實操；課后，分析數(shù)據(jù)，完成報告，線上分享反思總結(jié)。

教師教法：依照“教主于學(xué)”的原則，教法與學(xué)法相對應(yīng)。課前，給學(xué)生提供大綱，學(xué)習(xí)資料、布置任務(wù)、線上答疑；課中，組織學(xué)生分享討論、講解實驗原理及注意事項、分析預(yù)習(xí)作業(yè)共性問題，反饋預(yù)習(xí)完成情況、現(xiàn)場答疑評價；課后，組織學(xué)生分享反思，總結(jié)評價，課程迭代。

整個流程如圖2所示，遵循：線上預(yù)習(xí)(課前)，線下實驗(課內(nèi))，線上總結(jié)(課后)。

圖2 教學(xué)活動設(shè)計

表4 信號與控制綜合實驗課程設(shè)計

2.5 整合性檢視

利用課程設(shè)計工作簿，對信號與控制綜合實驗課程設(shè)計進(jìn)行整合檢視。依次將學(xué)習(xí)目標(biāo)，評估手段，教學(xué)活動以及有用資源填入表格，并且按照圖1整合課程設(shè)計的模型對每一行(目標(biāo)-評估手段-教學(xué)活動)進(jìn)行細(xì)分，檢視各組分之間的連接，去掉沒有關(guān)聯(lián)的評估手段以及教學(xué)活動，這樣就完成了整個教學(xué)設(shè)計，具體表述見表4。

3 教學(xué)效果

“信號與控制綜合實驗”課程應(yīng)用基于反向設(shè)計的整合課程設(shè)計模式進(jìn)行改革已經(jīng)兩年。為了檢驗該模式的教學(xué)效果，采用發(fā)放問卷的形式，收集結(jié)果，詳細(xì)信息見表5。100%的學(xué)生認(rèn)為重新設(shè)計的課程對自己能力的提高有幫助；72%學(xué)生認(rèn)為以真實項目驅(qū)動的任務(wù)，任務(wù)合適，28%的學(xué)生任務(wù)難度偏大；95%的學(xué)生認(rèn)為自己的工程操作能力有提高；90%的學(xué)生認(rèn)為自己的工程設(shè)計能力有提高；75%的學(xué)生認(rèn)為自己在團(tuán)隊合作和自我反思方面的能力有了明顯提高，其他25%的學(xué)生認(rèn)為有所提高。以上調(diào)查結(jié)果顯示了學(xué)生對教學(xué)改革的認(rèn)可度較高。但是，在教學(xué)反思里面部分學(xué)生反饋，希望老師能夠詳細(xì)的講解一下實驗方案，微課視頻錄制也希望更加詳細(xì)一些，這說明在課程任務(wù)設(shè)置上，可能并沒有兼顧到所有的學(xué)生，教師應(yīng)該設(shè)計不同的實驗任務(wù)，供不同層次的學(xué)生進(jìn)行選擇。

表5 問卷調(diào)查結(jié)果

4 結(jié)語

基于反向設(shè)計的整合課程設(shè)計模式，通過有意義的學(xué)習(xí)目標(biāo)、教育性評估手段以及主動式教學(xué)活動的設(shè)計，有利于豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性；從內(nèi)外部需求開始反向設(shè)計，正向?qū)嵤?，最大程度上保證了教育目標(biāo)與結(jié)果的一致性，提升了教學(xué)效果，具有一定的推廣價值。