基于成果导向与学生中心的教学设计及学习效果评价

基于成果导向与学生中心的教学设计及学习效果评价摘要：基于华盛顿协议的工程教育专业认证的基本理念是成果导向，以学生为中心，以及持续改进。本文基于成果导向与学生中心，探讨了从培养目标到毕业要求，再到课程体系设置的教学设计流程，给出了结合分层次目标模型与能力矩阵表的课程体系设置方法，并以某专业基础课为例研究了以学生为中心的教学内容与方法的设计；最后，提出采用量规（Rubric）评价以实现对学生学习效果的评价，以及基于评价结果的持续改进。关键词：成果导向；学生中心；课程体系；量规；持续改进中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2018）25-0001-05以成果为导向的教育理念，已在世界各国尤其是发达国家达成了共识，但在具体实施中仍然存在若干问题，尤其是在我国的高等工程教育中并未真正实施。尽管也有文献关于成果导向、学生中心的若干研究，但目前我国高等院校的工程教育大多仍采用以知识为导向、以教师为主体的课程体系和教学方式，学生仍在被动地接受教师的知识灌输，并以通过课程考试作为培养质量的主要评价依据[1]。这种培养与考核方式导致的问题是，学生对自己在毕业时所应具备的能力和素质不甚清楚，学习目标不明确，导致学习动力不足，学习变成了应付考试或考核，考试/考核结束，这门课程的学习也就结束；另外，通过课程学习，学生在哪些方面能力得到提高，还存在哪些问题，仅仅通过一个考试分数也无法全面反映。这些都导致培养的学生解决实际工程问题能力较弱，难以满足社会需要。本文以作者多年从事教学及教学管理与研究的经验，以及参与工程教育专业认证的体会，探讨从源头上，也即课程体系设置上，实现基于成果导向与学生中心的高等工程教育改革，并通过学习效果的量规评价，实现对学生能力和素养的考核，以及基于量规评价的学习效果持续改进。一、成果导向教育与学生中心成果导向教育（OutcomeBasedEducation，OBE）是以预期学习产出为中心来组织、实施和评价教育的结构模式[2]。中国自2006年起开展工程教育专业认证，2016年正式成为华盛顿协议成员国，基于华盛顿协议的工程教育专业认证的基本理念就是成果导向，以学生为中心，以及持续改进。李志义等指出，基于成果导向教育的工程教育改革首先要实现如下三个转变：从学科导向向目标导向转变，从教师中心向学生中心转变，从质量监控向持续改进转变[3]。汕头大头以CDIO工程教育改革实践为基础，进行了OBE工程教育改革，主要内容包括制定专业层面的预期“学习产出”，通过一体化课程设计建立课程与培养标准的匹配矩阵，确定课程层面的预期“学习产出”并设计相适应的教学策略，做好专业层面与课程层面的实际“学习产出”评估[2]。杨毅刚分析了高校当前创新培养模式与企业实际技术创新需求的差距，提出基于OBE模式的高校理工科学生技术创新能力培养模式应包括4个步骤：培养目标的确立，技术创新方法论的培养教育，成本控制及相关管理知识的课程，能力综合评价[4]。学生中心SC（StudentCenteredness）区别于传统的“老三中心”模式，即教材为中心、教师为中心、教室为中心。SC改革有三个核心观点：以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学习效果为中心，称为“新三中心”[5]。李志义指出，以学生为中心的教学模式强调学生在教学中的主体地位，强调知识的创新性和实践性，强调知识、能力、素质三维度的教学目标和“全面发展”的教学理念，强调教与学的密切结合，以及课内与课外的密切结合[6]。李枭鹰指出，坚持以学生为中心是本科人才培养创新的理性选择，以学生为中心的关键是课程教学立足于学生发展，建构以学生发展为导向的结构优化的课程体系，课程教学要着力于教会学生学会学习和自主学习[7]。综上，为培养适应经济社会发展的高水平技术创新人才，高等工程教育改革必须落实成果导向及以学生为中心，确立知识、能力、素质培养的教学目标，采用一体化的课程设置以实现课程与培养目标的结合，并探讨利于教学效果与学习效果持续改进的考核与评估方式。二、基于成果导向与学生中心的课程体系设置1.基于成果导向与学生中心的教学设计流程。传统的以课程为中心的教学设计流程是：通识基础课→学科基础课→专业基础课→专业课，这是一种以知识为导向，以教师为主体的“老三中心”模式的教学设计，这种设计流程侧重的是知识的完整性，旨在通过教师的讲授使学生获得某一学科领域较完备的知识。而成果导向教育的教学设计流程则应该是：行业需求→培养目标→毕业要求→课程体系→（教学内容，教学方式，教学资源）。该流程是以学生为中心的教学设计，是一种自顶向下式的设计，首先根据行业需求、社会的大背景，以及本专业自身积累的专业特色，确定本专业的培养目标；然后围绕培养目标，结合工程教育专业认证对毕业生的12点能力要求及自身的专业特色，确定毕业要求的一级指标点、二级指标点和三级指标点，建立分层次目标模型；基于该目标模型，以满足毕业要求指标点为根本，进行课程体系设置，并通过构建能力矩阵表，判断课程体系对各指标点的满足情况；结合分层次目标模型和能力矩阵表，进行能力满足度评价与分析，完善课程体系。2.培?B目标的设计。各专业在制定培养方案时，首先应设计培养目标，培养目标对后续的毕业生能力要求、课程体系设置等具有纲领性的作用。培养目标的设计应以“成果导向”、“学生中心”为根本，首先明确毕业生所应具备的知识、能力与素养，以及毕业生的定位，例如，“××专业面向×××需求，面向×××产业，培养掌握×××的核心基础理论、专业知识和实践能力，具有创新意识和国际化视野的高素质工程应用型人才”，既明确了毕业生所应掌握的知识，又明确了毕业生应具备“实践能力”，同时具有“创新意识和国际化视野”这样的素养，而毕业生的定位则是“高素质工程应用型人才”。此外，培养目标还应明确毕业生的就业去向和职业前景，以使学生清晰自己的职业定位，利于职业规划，例如，“毕业生可在×××等领域就业。同时，还可以在与×××相关的×××等多种行业中就业。学生毕业5年左右能在×××或相关领域独立完成所负责的工作，并在项目中担任技术骨干，具备获得中级职称的能力和水平”，既明确了学生的就业行业和领域，又明确了学生的职业前景。3.毕业要求与课程体系设置。课程体系需围绕毕业生能力要求进行设置，而毕业生能力要求则是基于培养目标确定。工程教育专业认证对毕业生提出了12点能力要求，从总体来说，可以概括为知识、能力、素养三个方面，而这12点能力要求，又可根据培养目标、专业特色等，进一步细化，也即可建立图1所示的分层次目标模型，该模型包含了毕业要求的一级指标点、二级指标点和三级指标点。图1中的二级指标是根据工程教育专业认证的12点能力要求构建，各专业可根据自己的专业特点，根据“新工科”建设的需要，进行扩充和完善；三级指标则是根据培养目标中规定的学生所应具备的知识、能力和素养，并考虑知识体系的建构以及能力和素养培养的规律，进行细化。基于分层次目标模型，以满足毕业要求指标点为根本，进行课程体系设置，并构建图2所示能力矩阵表，判断课程体系对各指标点的满足情况。图2中，1.1，2.1，2.2，…，等，对应于图1中的三级指标点，而0.4，0.2，0.5等数字则代表了各课程对指标点的支撑权重。结合分层次目标模型和能力矩阵表，进行能力满足度评价与分析，判断是否存在薄弱或冗余环节，完善与改进课程体系。4.以学生为中心的教学内容与方式设计。课程体系构建起来之后，各课程教学内容与教学方式的设计关系到课程对毕业要求能力指标支撑的实现。需要各课程紧密围绕需要它支撑的能力指标，以学生发展为中心，以学生学习为中心，以学习效果为中心，进行课程的详细设计。以作者讲授的《工程材料与成形技术基础》为例，该课程内容包括工程材料的基本知识、铁碳相图、热处理、典型的成形方法等。支撑的毕业要求包括：（1）工程知识：使学生掌握用于解决复杂机械工程问题所需的材料科学等工程基础知识，以及相关的机械制造工程原理与技术知识；（2）问题分析：使学生能够对复杂机械工程问题中涉及的材料进行成分、组织与性能分析；（3）设计/开发解决方案：使学生在设计针对复杂机械工程问题的解决方案时，具备为产品选择适用材料及毛坯并确定加工工艺路线的能力，并在此过程中体现创新意识；（4）环境和可持续发展：使学生能够了解材料的成分及成形方法对社会可持续发展的影响。针对该课程涉及内容多而课内学时不足的现状，根据“以学生发展为中心、以学生学习为中心、以学习效果为中心”的原则，采用课上课下相结合、课内课外相衔接的教学方式，具体举措包括：（1）根据课程讲授的进度，布置课程研究项目，内容是针对具体机械产品为其选择适用的材料并进行加工工艺路线设计（包括热处理），该项目是对学生问题分析及设计/开发能力的培养和训练。该项目完全在课外进行，不占用课程学时，并且学生可以带着项目研究时遇到的问题进行课堂学习，提高课堂学习的兴趣和效果；（2）对于课程涉及的前沿性内容的学习，采用课下课上相结合的方式，也即学生利用网络资源、开放的精品课程资源等，先进行课下学习，然后课上交流研讨，提高学生学习的自主性，激发学习动力；（3）在实践环节方面，利用金属成形与热处理仿真分析软件，在课程项目环节，针对具体的机械产品，进行成形与热处理过程的仿真分析，加深对工程知识的理解与掌握，提高问题分析及设计/开发解决方案的能力。这样的举措，改变了简单的教师灌输式学习，学习的主体由教??转变为学生，实现了学生的发展，提高了学习效果。三、学习效果的Rubric评价1.量规（Rubric）评价。课程的考试/考核，不仅是对一个阶段学习的了结并给个最终评定，而且还要基于考试/考核结果分析对毕业生能力要求的达成情况，更重要的是，基于考试/考核结果以及对能力要求的达成情况，寻求教学效果与学习效果持续改进的途径。现行的主要考试/考核方式中，理论课主要是根据期末考试以及平时的测验和作业进行成绩评定，可通过对各试题完成情况的分析，对学生的知识掌握程度以及问题分析和研究能力进行定量的评价，分析毕业要求能力的达成情况；而实践环节的成绩评定，则基本没有期末考试，主要是根据实践环节的完成情况，以及平时的表现等，给出一个综合分数。课程体系中，实践课所承担的任务，除了加深对知识的理解和掌握外，更重要的是能力和素养的培养，而现行的考核方式不利于对学生综合能力和素养的评价。量规的使用则可以全面地评价学生学习效果，分析学生在能力与素养方面的优势与不足，指明学生努力与改进的方向，达到促进学生发展、改善教学质量的目的，实现工程教育专业认证的理念――持续改进。量规（Rubric），是一个评分工具，它为一个作品或其他成果表现（比如一篇文章的观点、组织、细节、表达、布局等）列出标准，并且从优到差明确描述每个标准的水平[8]。下面以北京工业大学机械工程专业的一门综合性实践训练“机械制造训练”为例，阐述量规在实践课评价中的应用。2.实践课的量规评价应用实例。“机械制造训练”是第6学期为本科生开设的一门实践必修课，该课程内容是围绕一个减速器产品的设计、制造、装配、检验，实现对学生的综合性训练，不仅检验学生对知识的掌握程度，更重要的是作为工程技术人员在能力与素养方面的训练。该课程对毕业要求的支撑包括：（1）设计/开发解决方案：能够设计产品及核心零部件的加工工艺流程；（2）环境和可持续发展：能够理解和评价材料以及毛坯和零件的成形与加工过程，对环境可持续发展的影响；（3）个人和团队：能够作为个体独立承担给定任务，具有团队协作意识，具有团队管理和项目实施能力；（4）沟通：绘制工程图纸、编制工艺卡和撰写报告，并与业界同行进行有效沟通和交流，通过答辩陈述发言；（5）项目管理：通过对零件毛坯材料的选择、制造、采购、外协加工、产品质量控制、生产组织及人员管理等环节，理解并掌握工程管理原理与经济决策方法。根据该课程对学生毕业要求能力的支撑，以及各能力的详细描述，制定了如表1所示含有二级指标的评价量规，并给出了各指标的相应权重。对各能力指标制定了4个等级标准A，B，C，D，各标准都有详细的描述和对应的分数。通过量