大數據背景下OBE理念的混合式教學設計探究

牛蕊 于久灝 王慧敬 魏喆 吳昶 王鵬

摘要：信息化時代下，大數據相關技術快速發(fā)展，并已經逐漸在各行業(yè)中得到廣泛應用。OBE理念，即成果導向教育理念，屬于全新的教學理念。本文應用大數據相關技術，結合OBE理念開展混合式教學，闡述OBE相關理念及國內外研究現狀，分析大數據技術在基于OBE教學理念的高校數學混合式教學中的應用意義，并結合高校學生當前數學學習的基本情況，探討如何開展基于大數據背景下OBE理念的混合式教學設計工作，為該項學習模式的時間應用提供參考，促進高校數學教學質量的提升。

關鍵詞：大數據；OBE理念；混合式教學

數學是高校學習中極為關鍵的學科之一，有效開展數學學習活動可以顯著提升學生的綜合素質水平，并能夠支持學生進行專業(yè)知識的學習。但在具體的教學活動開展過程中，由于教學方法、學生教學觀念等多種因素的共同影響，導致學生普遍對數學學習缺乏興趣，不愿積極參與到數學教學活動中，嚴重影響高校數學教學的質量。而通過大數據相關技術，結合OBE理念，應用混合式學習模式，能夠有效解決上述問題，提升相關教學活動效果，同時還可以提升院校人才的培養(yǎng)質量，因此，加強對此方面研究極為重要。

一、大數據、OBE理論相關內涵

（一）大數據相關內涵

大數據是指無法在固定時間內憑借常規(guī)的軟件工具對其中的內容進行抓取、管理和處理的數據集合。大數據技術則是指在多種類型數據中，快速地獲取具有價值的信息的能力。當前大數據技術已經應用于數據挖掘電網、分布式數據庫、大規(guī)模平行處理數據庫、分布式文件系統、互聯網、云計算平臺和可擴展的存儲系統等方面。

（二）OBE相關內涵

OBE又稱成果導向教育理念，最早于1981年被美工學者斯派帝（Spady）提出，并在其著作《基于成效的教育模式：爭議與答案》中闡述：“基于成效的教育是以使學生能成功地展示學習經驗為出發(fā)點而組織和運行的教育系統?！彪S后在經過諸多論證和研究后，國際工程教育人才將OBE作為認證標準。OBE理念注重學生在接受教育后最終所獲得的學習成果，以學生為中心，重點關注發(fā)展學生的能力，當前已經成為教育部本科專業(yè)三級認證的核心理念。OBE理念核心內容是將學習者成果產出作為導向，教學設計所遵循的原則主要分為兩方面：第一，回溯式教學設計，由結果開始入手，反向設計課程教學，并制定相關的教學目標；第二，遵循以學習者為中心的產出設計原則，學生和教師共同確定學習的產出成果，教師根據課程標準合理設計課堂教學，在OBE課堂中，學生身份是主動學習者，直到最終學習成果產出的實現。

二、國內外對OBE理念的研究現狀

（一）國外在OBE理念方面的研究現狀

20世紀80年代，Spady認為通過聚焦和組織教育系統設計教育結構，能夠確保未來達到預期的目標，這就是OBE教育模式的基本定位。隨后，該理念在工程教育系統中逐漸被認可并開始應用于實際教學中，這也對全球其他國家的教育改革與發(fā)展形成了更加深層次的影響。當前，國內外主要圍繞教育教學的理論與實踐層面對OBE理念進行研究。理論層面較具代表性的研究為OBE理念明確關注組織教學活動，即確保通過有效的學習后，學生可以真正掌握所需要的知識，擁有相應的能力和素質。OBE理念下的教學活動分為4個指標，分別為逆向設計、增加機會、高期望、提供支持和注重效果。結合OBE理念，不能將教學計劃與教學大綱作為教學目的，而應當將其看作為教學措施，若其未能較好地滿足學生的實際需求，就必須要予以推翻和重建。在教學過程中，學習輸出應當指向預期，引導學生實現預定的目標成果。相關研究認為，OBE理念清晰地強調學習輸出對于教學活動的推動作用，即教學過程的逆向工程原理。例如，美國在構建課程模式中應用OBE理念，注重提升學生自身的創(chuàng)新能力，這也是實踐層面較具代表性的研究。實現OBE理念可分為四個步驟：定義學習輸出、實現學習輸出、評估學習輸出、使用學習輸出。

（二）國內在OBE理念方面的研究現狀

自20世紀80年代提出OBE相關理念后，國外主要圍繞OBE的理念、發(fā)展及實現OBE理念的要素進行研究，中國再基于國外研究不斷深入，并且逐漸開始實踐應用該理念。我國最早于2003年開始研究OBE理念，姜波將其總結為“兩個目標、三個假設和四個原則”，并且以此為基礎判斷從事基于結果的教育活動。李光梅教授于2007年闡述OBE教育的本質、特點及其在學生的未來發(fā)展成長過程中的契合性，并認為當前的教育需要高度重視學生創(chuàng)新能力、應用能力、問題解決能力的提升，應當將其放在首位。在實際教學過程中，教師通過對科學技術的合理利用，借助計算機開展在線學習，合理融合課內和課外學習，讓學生的知識更為豐富，并培養(yǎng)學生發(fā)現和解決問題的能力。通過將“互聯網+”時代的在線課程與OBE理念相結合，郭倩文建立了面向學習者、信息和資源、學習輸出的三級開放課程結構模型。當前，我國學者對于OBE理念的研究主要是構建全新的教學模式。

三、以大數據為基礎的高校數學學習方式中落實混合式學習模式的意義

混合式學習是同時融合傳統學習方法和線上學習方法的新型學習模式，該學習模式的廣泛應用，能夠改變學生對于學習的固有認知、教師自身的角色定位和教學模式。在實踐教學過程中，教師除擔任教學的設計者與組織者外，同時也肩負著啟發(fā)和引導學生的任務，對于提升學生學習的創(chuàng)造性與積極性和改善實際教學效果發(fā)揮著極為重要的作用。除此之外，混合式學習模式注重在合適的時間內使用適當的學習方法讓學生獲得更高的學習效果。此目標的實現，要求教師積極加強對于大數據等相關技術的應用，從互聯網中獲取海量的教學資源，并借助相關的教學平臺開展線下與線上混合的教學活動，讓課堂教學通過線上教學得以被豐富和完善，使得線上教學逐漸成為課堂教學的補充和延伸。此外，還要求學生能夠借助電腦或移動終端設備在相關的教學平臺上獲取對應的知識并學習，學生可以按自身的特點與認知規(guī)律開展線上和線下混合學習模式，讓學習活動更具針對性和有效性。在教師的合理引導下，學生還能夠通過思維導圖、在線交流等形式改進傳統學習方法，達到提升學生學習活動質量的目的。而且，結合大數據相關信息技術所構建的學習模型，在促進教師進行多樣化教學活動的同時，還可以讓學生獲得更多的學習機會、更加豐富的學習資源以及可視化的學習體驗，進而充分激發(fā)學生的學習興趣，保障后續(xù)教學活動的高質量開展。

四、當前高校數學教學與學生學習的基本情況

相關調查表明，當前諸多高校學生對數學學習缺乏足夠興趣，且普遍存在知識應用能力不強的問題，具體體現在如下幾個方面。

（一）數學知識自身存在一定難度

數學知識自身存在一定難度，具有較強的邏輯性和抽象性，很容易讓學生對其產生強烈的畏難心理，導致在數學知識的學習時缺乏積極性，甚至存在一定的抵觸心理，一旦面臨問題，沒有主動深入地思考，就簡單地認為自己無法解決，失去數學學習的信心。

（二）部分學生數學基礎相對較差

由于部分學生的數學基礎較為薄弱，未能深入地理解和記憶數學基本公式及理論，且缺乏正確的學習方法，導致無法高效地進行數學學習，在知識應用方面也存在諸多不足。

（三）缺乏明確的學習目標

數學實踐教學過程中，存在部分學生未能明確學習的目標的情況，并且其對于數學學科的理解相對片面，認為自身的專業(yè)學習和數學學科之間沒有過多聯系，甚至簡單地認為學習數學知識缺乏實用性，這也是導致學生對于數學學習缺乏興趣且學習效果差強人意的原因之一。

（四）未能與學生專業(yè)相關聯

部分高校的數學教師在開展教學活動的過程中，未能與學生所在專業(yè)內容相結合，導致所教學的數學知識缺乏足夠的實用性。在設置教學案例過程中，普遍將數學計算作為教學重點，未能培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)能力。而且，由于受到傳統教育理念的長期影響，部分數學教師在教學過程中沿用傳統教學模式，即常見填鴨式以及滿堂彩式教學模式，這類教師缺乏較強的信息化教學能力與意識，難以有效創(chuàng)新課堂教學方法。而學生長期的被動式學習，造成對于合作探究學習和主動學習缺乏足夠積極性，如此也會對高校數學教學的質量產生影響。此外，教學評價方面也存在諸多不足，如只注重最終評價，對于提升學生素養(yǎng)能力的過程評價缺乏足夠重視，使得高校數學教學效果無法得到實質性地提升。

五、OBE理念在高校數學教學中的重要性

上文可知，對于意志力差、基礎相對薄弱的高校學生而言，數學這門學科“談虎色變”，但由于諸多專業(yè)都會應用到數學相關知識，學生又不得不學，同時，傳統的教學模式難以讓學生對于數學學習保持較高的積極性與學習效率。而OBE理念基于成果為導向，注重提升學習效果，提高學生學習能力，是傳統教學難以做到的，也與當前高校培養(yǎng)人才的方向相契合，所以應當在高校數學教學中合理融合OBE理念。

六、以大數據為基礎，結合OBE理念落實高校數學混合式學習

（一）加強創(chuàng)新課程體系

隨著科學技術的快速發(fā)展，大數據相關技術得以廣泛應用，互聯網中教學資源也日漸豐富，這為混合式學習模式的有效開展打下了堅實的基礎。但在使用該模式開展教學活動的過程中，教師需要結合學生的實際情況，合理篩選線上教學內容，同時教師需要具備較強的獲取網絡資源能力和知識整合能力。

此外，還需要落實如下工作：

第一，要深入研究學生的專業(yè)教材內容。數學學習是為學生的專業(yè)學習所服務，所以可以以此為出發(fā)點，結合OBE理念，倒推教學模式與教學內容，合理選擇與學生所學專業(yè)相契合的教學內容，建立以問題導入、分析研究與問題解決為主線的教學方案。

第二，在合理結合教學內容與學生專業(yè)需求的同時，還必須考慮學生的接受能力，適當把控相關知識的深度與廣度，同時，還可以應用模塊化教學，即將課堂教學內容劃分為基礎內容、實驗建模、專業(yè)知識應用、專題強化等多個模塊，根據專業(yè)教學的實際需求，結合課程設計的情況，通過對各模塊的合理利用確保教學活動的高效進行。此外，教師還可以合理利用網絡平臺，推動教學內容和大數據教學資源的有效整合，同時遵循OBE理念，建立擁有多種媒體和教學方法的教學資源庫，確保能夠以成果為導向開展混合式教學活動。

（二）加強創(chuàng)新學生的學習模式

通過合理使用相關智能教學平臺和在線課程，可以從環(huán)境角度保障混合學習模式的有效性，能夠讓學生在自學時可以獲得更為豐富的學習資源；通過合理使用大數據相關技術、數學軟件及教學資源，能夠讓高校數學學習活動更具層次感，也能夠讓學生在學習相關知識時更為輕松，進而提升學習的質量?；诖髷祿嚓P技術，遵循OBE理念，借助網絡資源或互動式教學平臺開展的混合式學習活動，分為如下三個步驟：

第一，課前的預習階段。教師按下堂課的教學內容，結合學生對于上節(jié)課知識的掌握情況，合理準備相關的教學資源，再通過相關的平臺或移動終端，推送各類學習資源。在此期間，也需要向學生灌輸OBE理念，使得其在預習活動中能夠以成果導向，通過軟件探究、課間觀看及微課學習等形式，圍繞設定目標預習課堂教學的內容，記錄下自己不懂的部分，最終完成預習任務。對于未能有效完成預習任務的學生，教師可以通過相關平臺與學生交流，給予學生必要的指導和幫助，幫助其最終完成相關任務。所有學生都完成預習任務后，教師分析和匯總學生的學習情況，了解學生存在的不足之處，再合理調整課堂教學的內容與方法，從而有效提升教學的質量。

第二，課中的學習階段。此階段是混合式學習的核心，結合學生的預習反饋情況，教師統一講解其中的共性問題及難點與重點問題。學生以互聯網輔助學習，通過網絡完成多種形式的學習，如小組PK、趣味搶答、網上答題、小組討論等，使課堂學習的效果得以提升。此外，教師還可以基于教學目標并結合教學內容，使用情景教學、軟件操作等形式引入相關知識，讓學生能夠有目的地深入思考所學習的知識，逐漸解決學習中的各種問題，進而有效強化學生對于相關知識的掌握程度。在學習實踐過程中，教師可以引導學生繪制思維導圖，將其和OBE理念相結合，在記錄自身探究問題思路的同時，逐漸實現學習目標。

第三，課后的鞏固階段。在此階段下，教師引導學生總結課堂學習的內容、梳理所學知識，讓學生按照自己對于知識的掌握情況，再結合本堂課的學習目標，合理采取各種措施鞏固所學內容，再讓學生整理自己的學習成果，并將其上傳到相應的教學平臺以展示，如此就能讓相關教學資源更為豐富，以便為后續(xù)的學習提供必要的參考。此外，學生還應當圍繞課堂學習內容，根據教師發(fā)布的拓展內容進行學習，了解和掌握拓展知識，進而拓展其思維能力，更好地應用OBE理念。

（三）創(chuàng)新學習評價體系

教師需要根據混合式學習模式的特點，結合OBE理念，創(chuàng)建學習評價體系，實現過程性評價與總結性評價相結合，并以此為基礎形成綜合性的考核評價機制。OBE理念注重以成果為導向的學習，而通過網上教學平臺可以有效地記錄學生對于知識掌握情況及學習軌跡，從而建立相應電子學習檔案。因此，教師可以通過教學平臺，深入了解學生的課前學習情況、軟件應用情況、課堂互動情況和課后拓展情況等，并基于此開展過程性評價，全面考核學生數學知識的掌握情況、建模能力、學習態(tài)度和軟件應用能力等。

七、結束語

如何充分利用大數據相關知識輔助高校數學教學，同時遵循OBE理念，促進信息技術、先進教學理念與教學實踐的深度融合，這對于一線教師而言是一項嚴峻的挑戰(zhàn)。如何高效利用新興技術與理念，以更好地服務于教師教學和學生學習，成為當前教育工作者和相關專家學者需要深入研究和實踐的內容。高校的目的是社會培養(yǎng)應用型人才，作為高校的教育工作者，必須要積極更新自身的教育理念，打破傳統的教學模式，積極創(chuàng)新，在教學過程中深入探索，尋找適合自己的教學方法，讓學生能夠學好數學，更好地進行專業(yè)學習。

作者單位：牛蕊 于久灝 王慧敬 魏喆 吳昶 王鵬

黑龍江工程學院

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項目：2021年度省高等教育教學改革研究項目（SJGY20210752）；黑龍江工程學院2021年度新工科（新文科）研究與實踐項目（重點項目XGK2021312）；黑龍江工程學院教育教學改革研究重點項目（JG202101）；2021年度黑龍江工程學院教育教學改革研究項目（JG202114）。