基于能力導(dǎo)向的多維互動教學(xué)平臺研究和建設(shè)

石 雷，畢 翔，徐 娟

（合肥工業(yè)大學(xué) 計算機(jī)與信息學(xué)院，安徽 合肥 230009）

1 背 景

百年大計，教育為本[1]。有了教育，有了大學(xué)，就有了對質(zhì)量的期待[2]。我國高等教育已經(jīng)實現(xiàn)從教育大國到教育強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變，但在這一轉(zhuǎn)變過程中，高等教育的質(zhì)量并沒能同步跟進(jìn)，“錢學(xué)森之問”就是對目前我國高等教育質(zhì)量問題最大的世紀(jì)拷問[3]。

2012年，教育部頒發(fā)的《關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》也明確指出要“完善人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系”“鞏固本科教學(xué)基礎(chǔ)地位”[4]。從2012年開始，全國各重點(diǎn)高校陸續(xù)公布《本科教育教學(xué)質(zhì)量報告》，接受社會的監(jiān)督。國家層面也開始采取專業(yè)認(rèn)證、卓越工程師培養(yǎng)等一系列手段和方法，保證本科教學(xué)質(zhì)量的提高。

從本質(zhì)上說，要提高本科教學(xué)質(zhì)量，就必須改變傳統(tǒng)“教師教、學(xué)生學(xué)”的簡單授課模式，改變一門課程結(jié)束后一考定學(xué)分的簡單管理方式，變成能讓學(xué)生愿意學(xué)、主動學(xué)的新型教學(xué)方式，變成能通過多種方式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生參與到學(xué)習(xí)中去，體會學(xué)習(xí)樂趣，提高自身能力，最終提高本科教學(xué)質(zhì)量的新型教學(xué)模式[5]。課程設(shè)計、課程實踐、工程實訓(xùn)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、大學(xué)生創(chuàng)新實踐等，這些都不是通過簡單教學(xué)就能拿到學(xué)分的課程內(nèi)容，是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的有益補(bǔ)充，因此提出“以能力為導(dǎo)向的一體化教學(xué)體系”，建立通識課程、學(xué)科專業(yè)課程、實踐環(huán)節(jié)和能力拓展課程體系，同時明確建立每門課程的培養(yǎng)目標(biāo)、課程目標(biāo)、教學(xué)方式和考核方式[6]。

在設(shè)計這些有意義有創(chuàng)新性教學(xué)體系的同時，還必須看到利用現(xiàn)有條件實施該教學(xué)體系的現(xiàn)實困難[7]。首先，實施新的教學(xué)體系勢必會大大增加一線教師的教學(xué)工作量，特別是在目前師生比不高以及對教師職稱晉升普遍存在學(xué)術(shù)化傾向的前提之下，實施新的教學(xué)體系容易使一線教師產(chǎn)生抵觸心理；其次，實施新的教學(xué)體系無疑讓教師對評判學(xué)生分?jǐn)?shù)擁有更多的自主權(quán)，由于沒有形成較好的量化標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)督體系，如何保證公平性也是一個現(xiàn)實難題，如果處理不好，既有可能讓教師為如何給學(xué)生評判分?jǐn)?shù)而苦惱，也有可能讓學(xué)生抱怨評判的不公平，甚至出現(xiàn)學(xué)生采用不正當(dāng)手段向教師公關(guān)等問題；最后，目前還沒有形成一個很好的方法，以便在實施新的教學(xué)體系時，激勵學(xué)生在完成課堂聽課的同時，更好地投入到課外學(xué)習(xí)和自學(xué)中去，而這恰恰是提高學(xué)生專業(yè)能力的重要環(huán)節(jié)。

我們深入分析產(chǎn)生以上三大問題的原因，研究并提出一種建立在師生之間多維互動基礎(chǔ)上的新教學(xué)模式，探討和設(shè)計該教學(xué)模式的具體實施方案和實現(xiàn)方法[8-9]，并根據(jù)研究成果開發(fā)了一套“基于能力導(dǎo)向的多維互動教學(xué)平臺”軟件。

2 基于能力導(dǎo)向的多維互動教學(xué)模式

2.1 基于能力導(dǎo)向的多維互動教學(xué)模式的內(nèi)涵

基于能力導(dǎo)向的多維互動教學(xué)模式的關(guān)鍵是從強(qiáng)化教學(xué)主客體之間的交互方式和途徑入手，將傳統(tǒng)的教師為主體、學(xué)生為客體的固定模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹骺腕w可按場景互換的動態(tài)模式。其中，“多維互動”是相對于傳統(tǒng)教學(xué)模式來說的。高校的傳統(tǒng)教學(xué)模式基本集中在課堂上，單個教師在課堂上面對一個班的學(xué)生，知識只是單向的“一維傳送”。這種模式下，教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”之間很容易割裂，形成一種固定死板、缺乏生機(jī)的課堂講授氛圍。如果能夠設(shè)計一種模式，讓教師與教師之間、教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間，甚至學(xué)生與教師之間，都能夠互相影響，讓知識不僅能在課堂上，還能更多更容易地在課下進(jìn)行傳遞，則會形成一種“多維互動”的教學(xué)氛圍。

為了達(dá)到“多維互動”的效果，設(shè)計將著重從兩個方面入手：①設(shè)計一種模式，使知識能夠方便地在課堂和課外傳遞；②設(shè)計一種評價機(jī)制，以便促進(jìn)學(xué)生和教師樂意使用這種多維的知識傳遞方式。

2.2 基于能力導(dǎo)向的多維互動教學(xué)模式的設(shè)計

基于能力導(dǎo)向的多維互動教學(xué)模式以課堂教學(xué)、課后自學(xué)、實踐教學(xué)等幾種典型場景下主客體的構(gòu)成及相互之間交互的信息內(nèi)容為依據(jù)，針對每種場景，設(shè)計基于教師“教”與學(xué)生“學(xué)”兩種主要行為的評價機(jī)制，并給出可量化的評價指標(biāo)及相應(yīng)的計算方法，包括學(xué)生出勤情況、教師對學(xué)生提問的響應(yīng)情況、學(xué)生在線或離線完成課堂練習(xí)和課后作業(yè)的情況、學(xué)生課余學(xué)習(xí)的交流互動情況、實踐環(huán)節(jié)的完成情況等。多維互動教學(xué)模式所包含的典型內(nèi)容及互動關(guān)系如圖1所示。

圖1 多維互動教學(xué)模式所包含的典型內(nèi)容和互動關(guān)系

具體來說，多維互動教學(xué)模式的典型內(nèi)容及互動關(guān)系包含3個部分。

1）基于知識點(diǎn)分類的教學(xué)資源組織方法。

教學(xué)實踐活動表明，無論是課堂教學(xué)還是課后自學(xué)，如果僅僅把包含課程所有知識點(diǎn)的教學(xué)資源（如多媒體課件、輔助資料、習(xí)題等）一股腦全部提供給學(xué)生學(xué)習(xí)，這樣很難保證學(xué)習(xí)效果。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式下，主要依靠任課教師對學(xué)生所處層次和專業(yè)水平的判斷，并綜合教學(xué)經(jīng)驗，對授課內(nèi)容及其深度作合理調(diào)整和取舍，重新優(yōu)化組織后再傳授給學(xué)生。以促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為根本目標(biāo)的多維互動教學(xué)模式，必須首先研究并解決課程教學(xué)資源的合理組織問題。

課程教學(xué)內(nèi)容由若干具有內(nèi)在聯(lián)系的知識點(diǎn)構(gòu)成，課程教學(xué)資源則是圍繞這些知識點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計和整理的：首先，教師必須建立課程的知識點(diǎn)集合，并分析各知識點(diǎn)元素的內(nèi)在聯(lián)系，包括先后關(guān)系、并列關(guān)系等；其次，對各知識點(diǎn)根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)要求進(jìn)行分類，包括基本類、提高類、理論類、實踐類等；然后，依據(jù)學(xué)習(xí)需求的不同，按照預(yù)定規(guī)則抽取對應(yīng)知識點(diǎn)元素，構(gòu)成滿足當(dāng)前教學(xué)任務(wù)的知識點(diǎn)子集合；最后，圍繞子集合中的元素，合理組織各種教學(xué)資源，并提供給學(xué)生學(xué)習(xí)?；谥R點(diǎn)分類的教學(xué)資源組織方法的實現(xiàn)過程如圖2所示。

2）多維互動方式及其實現(xiàn)具體內(nèi)容。

圖2 基于知識點(diǎn)分類的教學(xué)資源組織

學(xué)生自學(xué)的學(xué)習(xí)效果往往不如有教師參與的課堂學(xué)習(xí)效果，究其原因，一方面，教師會以一種合理的方式引導(dǎo)學(xué)生逐步有序地學(xué)習(xí)；另一方面，教師可以就學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問題及時給予解答，便于學(xué)生一步步完成所有知識的學(xué)習(xí)。要實現(xiàn)我們所倡導(dǎo)的“促學(xué)生自主學(xué)習(xí)”根本目標(biāo)，就必須能夠提供全方位滿足學(xué)生課內(nèi)和課外學(xué)習(xí)的信息交互渠道。

具體來說，如果學(xué)習(xí)活動發(fā)生在課堂內(nèi)，則主要通過學(xué)生提問與教師解答的方式來解決學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問題，信息交互在學(xué)生和教師之間完成。此外，教師還可以就課程內(nèi)容的關(guān)鍵知識點(diǎn)主動提問學(xué)生，并根據(jù)學(xué)生的回答情況確定是否為其提供幫助，信息交互也在學(xué)生和教師之間完成。如果學(xué)習(xí)活動發(fā)生在課外，則學(xué)生可以針對遇到的問題向教師尋求幫助，并等待教師響應(yīng)，信息交互同樣在學(xué)生和教師之間完成。與課內(nèi)不同的是，此時來自教師的信息反饋，如解答等存在不確定的時間遲滯，會對學(xué)生的自學(xué)活動產(chǎn)生較大影響，因此允許學(xué)生以某種方式向關(guān)聯(lián)學(xué)生，如本班和其他班級所有學(xué)習(xí)該課程的學(xué)生尋求幫助，以此解決問題，此時的信息交互在學(xué)生和學(xué)生之間完成。這種信息交互方式，盡管可以避免出現(xiàn)師生之間信息交互可能存在遲滯的問題，卻可能存在反饋信息不準(zhǔn)確的問題。因此，需要補(bǔ)充設(shè)計一種約束機(jī)制，對該方式下的信息準(zhǔn)確性進(jìn)行判定。

3）基于可量化指標(biāo)的學(xué)生學(xué)習(xí)效果綜合評價機(jī)制。

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價主要來自本門課程的考試成績，并綜合考慮日常出勤情況、課堂回答問題情況、作業(yè)完成情況、實驗實踐完成情況、平時印象等輔助因素。由于這些輔助因素難以量化，或者可量化但是量化不準(zhǔn)確，使得考試成績成為評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果的唯一指標(biāo)，造成“一考決定全部”的局面。在依靠學(xué)生自主學(xué)習(xí)的多維互動教學(xué)模式下，這一問題帶來的負(fù)面影響表現(xiàn)得尤為突出。

為做到全面且準(zhǔn)確評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，可結(jié)合多維教學(xué)模式中教學(xué)活動特點(diǎn)：首先，在確定影響教學(xué)效果主要因素的同時，制定合理的評價指標(biāo)，如有效提問次數(shù)、有效幫助他人次數(shù)、有效建議數(shù)、自學(xué)時間數(shù)、作業(yè)完成次數(shù)與分?jǐn)?shù)、自測分?jǐn)?shù)等；其次，通過記錄學(xué)生在多維互動教學(xué)中的各種學(xué)習(xí)行為和結(jié)果，實現(xiàn)對評價指標(biāo)的量化；最后，依據(jù)不同的影響權(quán)重，得到對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的綜合評價。為保證評價的準(zhǔn)確性，影響權(quán)重可以根據(jù)教師的教學(xué)經(jīng)驗和評價方法的實施效果，給予動態(tài)調(diào)整優(yōu)化。

3 多維互動教學(xué)平臺

3.1 多維互動教學(xué)平臺的整體軟件架構(gòu)

多維互動教學(xué)平臺的整體軟件架構(gòu)如圖3所示。設(shè)計該平臺時應(yīng)充分考慮其通用性和可擴(kuò)展性，也就是說平臺不是針對于一個教師或一門課程，而是能滿足一所學(xué)校幾十個院系所有課程的使用需求，因此平臺整體采用B/S架構(gòu)。用戶角色包括高級管理員、普通（院系）管理員、教師、助教、學(xué)生等各種不同角色。平臺使用既能滿足用戶利用普通電腦（如在辦公室使用系統(tǒng)），也能滿足用戶在多媒體教室（如教師授課使用系統(tǒng)），同時還能讓學(xué)生用平板電腦或智能手機(jī)使用系統(tǒng)。

3.2 多維互動教學(xué)平臺的功能模塊

根據(jù)上一節(jié)的分析和教學(xué)平臺的進(jìn)一步設(shè)計，平臺具體功能模塊如圖4所示。

具體來說，平臺總共包括四大功能模塊，22個子功能模塊，各功能模塊描述如下。

1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。

圖3 多維互動教學(xué)平臺的整體軟件架構(gòu)圖

圖4 平臺具體功能結(jié)構(gòu)和功能模塊

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理負(fù)責(zé)對平臺中用到的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理，包括學(xué)期信息管理、院系班級設(shè)置、用戶信息管理、課程基本信息、課程開課信息、教師課程關(guān)聯(lián)和學(xué)生選課管理7個子模塊。

2）課堂教學(xué)。

課堂教學(xué)模塊是教師用戶在課堂教學(xué)時所操作的專門模塊，包括課件播放、課堂點(diǎn)名、課堂練習(xí)和課后作業(yè)4個子模塊。

3）學(xué)生信息管理。

學(xué)生信息管理負(fù)責(zé)對課堂教學(xué)模塊中所產(chǎn)生的各類信息進(jìn)行編輯和匯總，主要由助教用戶和教師用戶共同操作完成，包括學(xué)生考勤信息、學(xué)生課堂練習(xí)、學(xué)生課后作業(yè)、學(xué)生交流互助、實驗報告批閱和平時分匯總6個子模塊。

4）學(xué)生在線服務(wù)。

學(xué)生在線服務(wù)模塊完全由學(xué)生用戶操作，包括我的學(xué)習(xí)總覽、我的在線學(xué)習(xí)、我的交流互助、提交實驗報告和學(xué)習(xí)資料下載5個子模塊。

3.3 多維互動教學(xué)平臺的軟件實現(xiàn)

目前，多維互動教學(xué)平臺已經(jīng)開發(fā)完畢并投入使用。用戶普遍反映，平臺減輕了教師教學(xué)中不必要的機(jī)械工作量，在增加學(xué)生學(xué)習(xí)動力的同時也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)了部分預(yù)期目標(biāo)。

4 結(jié) 語

為了提高學(xué)生能力水平，提出一種關(guān)注教學(xué)整個過程的多維互動教學(xué)模式，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)出一套多維互動教學(xué)平臺軟件，以輔助該教學(xué)模式的有效實施。實際使用效果表明，該模式能有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，而配套開發(fā)的平臺軟件則有效減輕了教師教學(xué)過程中的機(jī)械教學(xué)工作，如上課點(diǎn)名信息的記錄、學(xué)生作業(yè)成績的記錄、平時分學(xué)期末的匯總等。目前，平臺軟件還在不斷使用和改進(jìn)中，下一步將汲取更多先進(jìn)的教學(xué)理念和手段，融入到多維互動教學(xué)模式中，并在軟件平臺里予以體現(xiàn)，以期取得更好的教學(xué)效果。

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