基于問題邏輯認(rèn)知模式的成果導(dǎo)向教育研究

趙宏 郭蘊

摘 要：新時代新征程中，為我國培育創(chuàng)新型人才、鍛造真正的有效教學(xué)是高等教育的重要課題。本文重新審視了人類學(xué)習(xí)的本質(zhì)是不斷地探索和解決問題，提出了重新構(gòu)建大學(xué)生的“問題邏輯認(rèn)知模式”，并提出基于問題邏輯認(rèn)知模式的成果導(dǎo)向教育（POT-OBE）的教學(xué)方法?；谡嬲行У慕虒W(xué)不是方法手段的使用而是教師的自我認(rèn)同的底層邏輯，運用動因理論提出了構(gòu)建提升教師自我認(rèn)同感的“團隊—教師—學(xué)生”共同成長機制。實踐證明，POT-OBE的教學(xué)改革和“團隊—教師—學(xué)生”機制構(gòu)建，真正提升了學(xué)生解決問題的綜合能力，同時增強了教師的自我認(rèn)同感，體現(xiàn)了教與學(xué)的本質(zhì)。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知模式；問題邏輯；有效教學(xué)；成果導(dǎo)向；團隊；教師；學(xué)生；成長機制

當(dāng)下，世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革縱深發(fā)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(fù)為中華民族育才的使命，為了在時代洪流中培養(yǎng)更多堪當(dāng)民族復(fù)興大任的時代新人，必須從實現(xiàn)我國高等教育高質(zhì)量發(fā)展出發(fā)，回答“什么是真正的有效教學(xué)”這一關(guān)鍵問題，并給出可落地的教學(xué)改革方案。

本文從“第一性原理”出發(fā)，從“教”與“學(xué)”兩個角度對教學(xué)的本質(zhì)進(jìn)行反思。構(gòu)建了“團隊—教師—學(xué)生”共同成長機制，提出了一種基于問題邏輯認(rèn)知模式的成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education of Problem Oriented Thinking，POT-OBE），并在南開大學(xué)進(jìn)行了以“3A5S”綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的大學(xué)計算機通識課程改革與實踐，對“什么是真正的有效教學(xué)”這一提升教育質(zhì)量的關(guān)鍵問題，給出了能落地的明確回答和實踐經(jīng)驗。

一、從“第一性原理”出發(fā)認(rèn)識教學(xué)本質(zhì)

第一性原理（First Principle）最早由亞里士多德在《形而上學(xué)》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(shè)[1]。運用第一性原理進(jìn)行思考的方式被稱為“像科學(xué)家一樣思考”。在物理學(xué)中，第一性原理指從最基本的定律出發(fā)，不外加假設(shè)與經(jīng)驗擬合進(jìn)行推導(dǎo)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(chuàng)業(yè)與創(chuàng)新奇才，他在接受采訪時將第一性原理從自然科學(xué)的領(lǐng)域引入大眾視野。馬斯克認(rèn)為根據(jù)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(xí)慣了“舉一反三”的思維方式，即通過類比的方式來進(jìn)行推論，但這種思維卻不適用于需要深度創(chuàng)新才能解決問題的情境。根據(jù)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(zhì)，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(fā)，一方面，基于神經(jīng)科學(xué)與二語習(xí)得理論中的三段模型，剖析我國大學(xué)生創(chuàng)新能力普遍不強的根本原因，提出非傳統(tǒng)的問題邏輯認(rèn)知模式；另一方面，提出真正的有效教學(xué)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(chǎn)生真正的有效教學(xué)。

1．非傳統(tǒng)的問題邏輯認(rèn)知模式

人類大腦的認(rèn)知過程，就是在人類的后天生活里，通過不斷地“重復(fù)”（例如經(jīng)驗、秩序、練習(xí)、學(xué)習(xí)、從眾心理等），把一個個模型（神經(jīng)元之間的連接）內(nèi)置到大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，以便下次可以使用該模型快速地去解讀世界。人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型一旦形成，模型就會在人未來的學(xué)習(xí)和生活中直接發(fā)生作用，而且不容易發(fā)生改變。人類的學(xué)習(xí)行為是獲取信息，然后對信息進(jìn)行加工，從而獲得新的理解、知識、行為、技能、價值觀、態(tài)度和偏好的過程[3]。

認(rèn)知模式則是指人類如何學(xué)習(xí)，即如何對信息進(jìn)行獲取、處理的模式。學(xué)生在長期的學(xué)習(xí)過程中形成的認(rèn)知模式同樣固化于大腦中，學(xué)生未來的學(xué)習(xí)會自動運用該模式。

在我國幼兒園、小學(xué)、中學(xué)階段及高等教育教學(xué)中占據(jù)主導(dǎo)地位學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)模式，即由教師單向傳授知識、學(xué)生通過反復(fù)記憶，練習(xí)和考查的是學(xué)生是否記住所學(xué)知識的解釋性意義。在此，將這種認(rèn)知模式命名為“知識邏輯認(rèn)知模式”?；谥R邏輯認(rèn)知模式的教學(xué)是傳統(tǒng)的教學(xué)方式，這種教學(xué)方式強調(diào)知識的系統(tǒng)性，將完成知識傳授作為基本的教學(xué)目標(biāo)，在學(xué)生大腦當(dāng)中植入的是“類比性思維”的認(rèn)知模式。事實上，類比性思維學(xué)習(xí)的前提，是前人已經(jīng)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(chǔ)教育階段，“知識邏輯認(rèn)知模式”為學(xué)生積累知識打下了良好的基礎(chǔ)，形成的思維方式固然是人類學(xué)習(xí)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(xù)這種認(rèn)識模式，由于忽視了學(xué)習(xí)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(xùn)練，那么學(xué)生在面對需要深度創(chuàng)新、發(fā)明創(chuàng)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(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的人才。

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

20世紀(jì)80年代，密歇根州立大學(xué)的語言學(xué)學(xué)者Susan Gass在對二語習(xí)得理論的研究中，結(jié)合社會語言學(xué)、心理語言學(xué)和語言學(xué)領(lǐng)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(xué)習(xí)到運用的過程概括為輸入（Input）、內(nèi)化（Intake）和產(chǎn)出（Output）三個階段[5]。二語習(xí)得研究關(guān)注人在學(xué)習(xí)語言的過程中心理狀態(tài)和大腦機制產(chǎn)生的變化，與認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)密不可分，其成果對認(rèn)知模式的研究具有重要參考價值?；贕ass的二語習(xí)得三段理論，我們在表1中分別給出了“知識邏輯認(rèn)知模式”和“問題邏輯認(rèn)知模式”的三段模型，即兩類認(rèn)知模型在輸入、內(nèi)化和輸出的不同內(nèi)容?！爸R邏輯認(rèn)知模式”的關(guān)注點是讓學(xué)生更好地掌握已有知識，“問題邏輯認(rèn)知模式”的關(guān)注點是對學(xué)生解決問題和探索未知的綜合能力的培養(yǎng)。

2. 真正的有效教學(xué)來自好教師

反觀目前關(guān)于“有效教學(xué)”的研究與實踐，雖然催生了BOPPPS、翻轉(zhuǎn)課堂、PBL（Problem-Based Learning，問題式學(xué)習(xí)）、研究性學(xué)習(xí)等眾多新興教學(xué)模式，以及任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法、討論式教學(xué)法等一系列創(chuàng)新教學(xué)方法，但都停留在教學(xué)模式和教學(xué)方法等技術(shù)性層面的創(chuàng)新，對“什么是真正的有效教學(xué)”這一本質(zhì)問題鮮有足夠深入的探究。自“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)提出后，眾多高校教師投入“金課”建設(shè)中，著力于提升課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，卻忽視了從教學(xué)主體之一——

教師——其自身的內(nèi)驅(qū)動因角度來分析如何提升教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)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(guān)鍵問題。

動因理論，又名動機理論，是指關(guān)于動機的產(chǎn)生、機制、動機與需要、行為和目標(biāo)關(guān)系的理論。需求層次理論（Need-Hierarchy Theory）由心理學(xué)家亞伯拉罕·馬斯洛提出，他認(rèn)為個體成長的內(nèi)在動力是動機，而動機是由多種不同層次與性質(zhì)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(jù)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(qū)動個人成長的是愛與歸屬、尊嚴(yán)和自我實現(xiàn)的需求，而人生至高的追求是獲得自我實現(xiàn)。《教學(xué)勇氣——

漫步教師心靈》一書的作者帕克·帕爾默也認(rèn)

為：“真正好的教學(xué)不能降低到技術(shù)層面，真正好的教學(xué)來自教師的自身認(rèn)同與自身完整?！盵6]因此，好老師并非天生，而是在教學(xué)管理實踐中、在教育改革發(fā)展中鍛煉成長起來的。有扎實學(xué)識，賦予了教師教學(xué)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(xué)的“勇氣”。真正地?fù)碛薪虒W(xué)的“勇氣”與“底氣”的好老師，不在于外在采用了什么教學(xué)方法和技巧，而是如何利用這些教學(xué)技巧，更好地完成自我表達(dá)。對教師來講，要創(chuàng)造真正的有效教學(xué)，“我”才是一切問題的根源，必須有動因來激勵教師發(fā)自內(nèi)心的愿望。當(dāng)一個教師擁有了作為教師的“自我認(rèn)同”，真正熱愛自己所從事的教育事業(yè)，才能充分展示自我個性、融合各種教學(xué)方法、深入探究學(xué)生心理，最終創(chuàng)造出真正的有效教學(xué)。

哈佛商學(xué)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(jié)為發(fā)自內(nèi)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(jié)為以下四個方面[7]。

（1）有挑戰(zhàn)性：做一些具有挑戰(zhàn)性的事，會給人帶來動力；

（2）獲得認(rèn)可：在工作、學(xué)習(xí)中獲得社會給予的正向反饋，會提升人的成就感；

（3）責(zé)任感：覺得自己應(yīng)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?qū)崿F(xiàn)個人的成長。

二、“團隊—教師—學(xué)生”共同成長機制的構(gòu)建

挑戰(zhàn)性、獲得認(rèn)可、責(zé)任感、個人成長是教師認(rèn)同自我、熱愛教學(xué)的四種激勵因素，愛與歸屬、尊嚴(yán)、自我實現(xiàn)是驅(qū)動教師個人成長的三層高階需求。為了解決教學(xué)主體（教師和學(xué)生）的和諧統(tǒng)一、提升教師自我認(rèn)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(xué)生”共同成長機制，如圖2所示。

（1）團隊建設(shè)。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(xué)的發(fā)動機。在“對得起來南開求學(xué)的所有學(xué)生”的團隊文化的影響下，以團隊為單位組織教學(xué)教研教改活動，并為團隊成員規(guī)劃個人成長目標(biāo)與路徑，使團隊成員產(chǎn)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(dān)使命、提升教學(xué)能力，受到“動因理論”中“挑戰(zhàn)性”與“責(zé)任感”的激勵，進(jìn)而促成教師獲得獎項激勵等外界認(rèn)可，得到“尊嚴(yán)”需求的滿足。

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

（4）教師受到“動因理論”中“獲得認(rèn)可”的激勵，并且進(jìn)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(dān)有“挑戰(zhàn)性”的教研工作，主動肩負(fù)國家培養(yǎng)人才的“責(zé)任”，從而形成持續(xù)激勵的正向循環(huán)。

“團隊—教師—學(xué)生”共同成長機制將教學(xué)團隊建設(shè)和教師、學(xué)生的成長相結(jié)合，滿足教師職業(yè)的三層需求、引入教學(xué)過程的四項激勵，其目標(biāo)是使學(xué)生收獲成功的喜悅，教師提升對職業(yè)的自我認(rèn)同，團隊成員之間形成“勇于承擔(dān)、共同進(jìn)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(xué)生”共同成長機制應(yīng)用于南開大學(xué)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(xué)規(guī)劃教師實現(xiàn)自我認(rèn)同的四項激勵因素，激發(fā)了教師自發(fā)的教學(xué)熱情，促成了教師從“應(yīng)付教學(xué)”到“投入教學(xué)”再到“熱愛教學(xué)”的轉(zhuǎn)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(shè)了6門省部級一流課程，獲得了省部級教學(xué)成果特等獎1項和一等獎1項，南開大學(xué)教學(xué)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(fā)表了30余篇教學(xué)論文。

三、POT-OBE的提出與構(gòu)建

OBE在當(dāng)前的教育中發(fā)揮著重要作用?；凇皢栴}邏輯認(rèn)知模式”的研究，我們提出一種在高校教學(xué)中的基于問題邏輯認(rèn)知模式的成果導(dǎo)向教育——POT-OBE。OBE首先要解決“目標(biāo)是什么”“為什么是這個目標(biāo)”“如何實現(xiàn)目標(biāo)”以及“如何檢驗?zāi)繕?biāo)是否實現(xiàn)”四個問題[8]。下面以南開大學(xué)計算機系列通識課程為例，回答構(gòu)建POT-OBE時必須回答的上述四個問題。

（1）“目標(biāo)是什么”的問題。在南開大學(xué)的大學(xué)計算機通識課程改革中，我們提出了面向大學(xué)生計算機通識素養(yǎng)的3A5S模型[8]，將大學(xué)計算機通識素養(yǎng)教育的目標(biāo)歸納為“能想”“能用”和“能創(chuàng)新性解決問題”三種能力，簡稱3A（3 Abilities）；以及“一會發(fā)現(xiàn)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(biāo)模型為中心，向下推導(dǎo)出知識目標(biāo)，向上提煉出素養(yǎng)目標(biāo)[9]，重構(gòu)以能力為中心的能力、知識和素養(yǎng)三位一體的培養(yǎng)目標(biāo)。

（2）“為什么是這個目標(biāo)”的問題。從“第一性原理”出發(fā)，研究并提出了在高校要重新構(gòu)建大學(xué)生的“問題邏輯認(rèn)知模式”，即培養(yǎng)學(xué)生具有面對問題進(jìn)行求解和探索發(fā)現(xiàn)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(xué)的保障。

（3）“如何實現(xiàn)目標(biāo)”的問題。首先，我們構(gòu)建了“團隊—教師—學(xué)生”共同成長機制，充分發(fā)揮教師的作用；其次，提出了可落地的3A5S目標(biāo)的實現(xiàn)路徑[8]。

在3A5S目標(biāo)的實現(xiàn)路徑中，每一種能力的培養(yǎng)都圍繞“問題邏輯認(rèn)知模式”進(jìn)行教學(xué)。下面以“能想”能力培養(yǎng)為例，具體介紹一次“C++程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學(xué)與傳統(tǒng)知識邏輯的認(rèn)知模式下的教學(xué)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(xué)方式與傳統(tǒng)教學(xué)方式有著明顯的不同，前者通過問題發(fā)現(xiàn)及求解的全過程重構(gòu)學(xué)生的問題邏輯認(rèn)知模式，后者一般是直接告知結(jié)果，學(xué)生重復(fù)練習(xí)。

在“能用”和“能創(chuàng)新性求解問題”的能力培養(yǎng)上，我們同樣采用的是提出問題、設(shè)計求解方案、學(xué)習(xí)方法、有效求解、科學(xué)評價這一重構(gòu)學(xué)生的問題邏輯認(rèn)知模式的路徑。特別是在“能創(chuàng)新性求解問題”能力的培養(yǎng)上，我們提出了挑戰(zhàn)性項目學(xué)習(xí)CPBL[8]。

（4）“如何檢驗?zāi)繕?biāo)是否實現(xiàn)”的問題。對3A5S目標(biāo)分別根據(jù)他們的特點和教學(xué)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(gòu)建POT-OBE主要包括如圖3所示的內(nèi)容。

通過POT-OBE在南開大學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)、生活方方面面，不僅展現(xiàn)了學(xué)生對于大學(xué)生活的思考，還體現(xiàn)出新時代青年學(xué)子的青春活力與家國情懷。

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[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(xué)校大學(xué)計算機課程教學(xué)指導(dǎo)委員會2020新時代大學(xué)計算機賦能教育改革項目（2020-JZW-CT-A02）]

[責(zé)任編輯：余大品]