“少教多学”理念下国家级一流课程概率论与数理统计本校化混合式教学实践研究
作者: 宋超 刘建新
摘 要:“少教多学”倡导“先学后教,以学定教”,体现以学生为中心的现代教育理念。在该理念的指导下,引入国家级一流线上课程概率论与数理统计资源,并进行适合该校学生特点的本校化课程改造使之可以更好地服务于课程教学。基于BOPPPS的混合式教学设计和实施,有效地提高该课程的过关率和学生的学习能力,促进学生思维的发展。
关键词:少教多学;概率论与数理统计;混合式教学;BOPPPS;一流课程
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2024)24-0044-05
Abstract: The concept of Teaching Less and Learning More advocates "learning first and then teaching, and teaching based on learning", reflecting the modern educational concept of student-centered learning. Under the guidance of this concept, the resources of the national first-class online course Probability Theory and Mathematical Statistics were introduced, and the school-based curriculum reform suited to the characteristics of our students was carried out to better serve the curriculum teaching. The design and implementation of blended teaching based on BOPPPS has effectively improved the pass rate of the course and students' learning ability, promoting the development of students' thinking.
Keywords: Teaching Less and Learning More; Probability Theory and Mathematical Statistics; blended teaching; BOPPPS; first class courses
概率论与数理统计是理、工、经、管和医等各专业大学生的必修公共基础课,是大学数学三大主干课程之一。在信息化和数字化的今天,它的理论与方法不断向各个学科渗透,应用范围越来越广泛,同时作为大数据时代人工智能、机器学习等热门研究领域的基础性入门课程,它在培养学生认识世界的不确定性,建构大数据时代下的统计思维新模式,形成新的科学的世界观和方法论上有不可替代的作用。概率论与数理统计作为大学数学课程中唯一一门研究随机现象统计规律性的数学课程,有自身学科特点和规律,初学者学习起来往往有一定的难度,难以抓住课程的关键点和课程的本质[1-2]。
由北京科技大学概率与统计教学组设计并实施的概率论与数理统计线上课程,2020年被教育部认定为首批“国家级一流本科课程”(线上一流课程)。目前,该课程在中国大学MOOC已经开设十余轮,相关课程资源也被发布在学习强国、超星泛雅等网络平台,深受广大学习者喜爱。该课程内容安排以传统的概率论与数理统计的内容为主,教学资源主要以视频教学为主,每个章节含有测验题以及作业题[3-5]。特别引人入胜的是视频资源中关于基本知识点的讲解透彻清晰、对部分知识点讲解时辅助以实验仿真,使得学生对所学的知识点有直观的感受,从而对知识点的理解更加深刻,是特别适合学生进行线上学习的一流课程。
2019年10月,教育部发布《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》的指导性文件[6],开启了“双万计划”国家级一流本科课程的认定工作。从文件精神看对混合式一流课程的认定要求实际上是在大力倡导基于国家精品在线课程应用的线上线下混合式优质课程建设,即充分应用线上“金课”进行本地化改造,探索线上“金课”的多种应用模式,打造适合本校学生特点和人才培养需求的“混合式金课”。实际上,一方面由于受到各个方面因素的影响和制约,使用已有的一流线上资源的高校或是教师少之又少;另一方面对教师使用者来说,多是“拿来主义”,并未根据学生的实际情况进行课程的改造以及教学资源的重组或是因地制宜为学生提供引导式学习方案,致使学生的学习效果不佳。
针对上述问题,本研究旨在引入国家级一流线上课程的前提下,研究如何根据南京工程学院(简称“我校”)应用型专业的学生的知识基础、专业差别、学生特点,进行适应化、本地化、校本化的课程资源重组、课程资源增删、课程学习引导、课外资源扩充、思政元素设计,以及基于BOPPPS教学六环节的混合式教学设计实施与评价。该研究将为充分利用已有的国家级一流线上资源进行本校化混合式教学设计提供有价值的教学参考与借鉴。
一 教学设计与实施
(一) 对“少教多学”的认识
“少教多学”的教学理念最早在新加坡作为国家教育教学改革的指导思想在全国加以推广和应用,并得到了我国教育工作者的广泛关注和研究实践[7-9]。“少教多学”倡导“先学后教,以学定教”,体现了以学生为中心的现代教育理念。这种理念更多地强调了学生的主观能动性,教师把更多的时间还给学生,引导他们自主学、主动学、深度学和创新学的“多学”,从而可以更好地培养和锻炼学生以问题为中心的探究能力和解决能力,逐渐养成善思考、会思考的习惯,逐步成长为一个懂学习、会学习的终身学习者;而教师的作用更多地体现在高质量的教学设计和高质量的课程把控上,通过设计高质量的课堂活动承载教学内容以完成学习目标。这一过程对教师提出更高的要求和标准,而不是原来传统课程上教师们喋喋不休的、满堂灌的教学重复,“少教”落脚点变成了有针对性地教、有启发性地教、有深度性地教。“少教多学”的教学思想体现了工程教育认证的OBE理念,是符合现代教育发展趋势和新工科建设的要求的。
(二) 课程引入与本校化重构设计
鉴于北京科技大学的概率论与数理统计一流线上课程在超星泛雅平台有授权的示范包,为了便于自身的教学与过程监督和管理,教师可以直接利用课程的示范包在超星泛雅平台的个人空间建立新的课程。新导入的课程主要包含课程视频和章节测验两部分内容。为方便学生的主动学习,明确课程章节知识点的学习要求,并检测学生的学习效果,拓宽学生的课程知识面,在已有的资源之上,重新设计了该课程每一章节的线上资源板块。首先,在原来每一章的后面新增板块:课外研学,该内容以扩宽课程相应知识点在具体实际生活中的应用,培养学生学以致用的实践动手能力为主。比如学习完条件概率后,让学生利用该知识点分析如何通过持续改进条件概率提高成功的可能性;又或是学习完统计学的基本概念后让学生了解和分析辛普森悖论,从而分析和识别一些常见的直觉错误,逐步建立基于数据的统计新思维。其次,新设计的每一节的资源具体包括:学习要求、视频讲解、课程测验以及课外阅读部分(如图1所示以随机事件为例)。其中,学习要求部分站在学生的角度说明完成具体一节课程学习后,学生该达到的具体目标,反映了以学生学习成果为导向的教学设计理念。相比于传统的课程要求中的了解、理解、掌握等抽象的学习要求来讲,新设计的学习要求部分能更好地落实“学生为中心”的教学要求,以及更方便地量测和评估学习的学习效果,这对于后续学生学习该课程的效果评价具有重要的数据支撑。课堂测验部分一般包括四个选择题,难易程度差别较大、有明显的区分度,主要用来检测学生自主学习的效果或是学完某节知识点后的掌握情况,为教师对课堂教学内容的选取及重难点的讲解提供数据支持。对于课程中某些知识点产生的背景、起源以及相应的知识点应用或是提高部分(主要服务于学生考研,根据学生掌握程度的不同,供分层教学使用)等资源主要放在了课外阅读部分(比如生日悖论、狼来了等问题)。
图1 课程的具体学习资源(以随机事件为例)
(三) 基于BOPPPS的混合式教学设计与实施
1 基于BOPPPS的整体教学设计
BOPPPS教学模式源于加拿大的教师技能培训,是教师进行有效教学设计及课堂教学的一种典型教学模式,该模式在国内得到了广泛的认可和推广[10]。该教学模式将课堂教学划分为六个环节,具体为:导言(Bridge in)→学习目标(Objective/Outcome)→前测(Pre-assessment)→参与式学习(Participatory Learning)→后测(Post-assessment)→总结(Summary)。BOPPPS是这六个环节的英文首字母的组合,六个教学环节由表及里、由浅入深、首尾呼应、环环相扣,形成了一个完整的课堂教学组织和实施系统。下面以该课程教学中的“方差”一节为例,简要说明基于BOPPPS的混合式教学模式的教学设计和实施过程(整个实施过程依赖于超星泛雅平台以及学习通APP实现)[11-13]。图2以第四章方差一节为例,给出了基于BOPPPS的整体教学设计过程。
2 育人元素设计
课堂教学实施过程中,不仅要完成知识的传授,还要完成对学生这个特殊群体的人文教育和价值观的塑造,从而为培养合格的社会主义建设者和接班人打下良好的基础。2020年教育部发布《高等学校课程思政建设指导纲要》,明确指出立德树人成效是检验高校一切工作的根本标准。全面推进课程思政建设,就是要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中,帮助学生树立正确的世界观、人生观、价值观,这是人才培养的应有之义,更是必备内容。因此在教学设计中,重点分析了该节知识点所蕴含的思政元素,并在教学实施过程中给予恰当的呈现和表述,使学生能在潜移默化中体会到“四个自信”,感受数学之美,培养学生的抽象概括能力和逻辑推理能力,从而达到立德树人的目的。图3仍以第四章方差一节为例,给出了整节课堂教学的课程思政元素教学设计。
3 教学实施过程
首先在超星泛雅平台发布周学习安排,让学生事先了解下一周即将要学习的课程内容。学生在学习通APP的手机端(或是PC端)均会收到发布的通知,及时查看便可获悉学习安排。学生根据周学习安排,查看具体知识点的学习要求,带着学习要求学生观看教学视频,教学视频设置为首次观看只能以正常速度进行,非首次观看学生可以根据自身的掌握情况快进或是倍速播放,以方便学生进一步地学习相应的困难部分。线上视频资源学习结束后,可以进行课堂测验了解学习的掌握情况,以便安排在课堂学习中的精力分配。同时在泛雅平台的讨论区或是通过学习通线上调研章节知识点中学生学习的困难之处,结合测验的结果,便可大致了解学生的学习效果,为开展有效课堂教学提供数据参考和支持,这样教师便可在有限的课堂时间内实现选择性地教、深度性地教及创造性地教,相应地学生也在课堂内外实现了要学会、愿学、会学。
鉴于线上视频教学的知识碎片化的特点,课堂之上教师在导入部分首先重点阐述该节内容产生的背景以及可能的应用场景,其次以PPT展示整节教学内容的知识点构成和逻辑关系,以便学生将新学的理论知识纳入到自己已有的知识图谱的网络结构中来,最后再次说明该节的学习要求即学生学习后的成果,强调学生学习的“成果导向”。前测环节主要在学习通平台发放关于数学期望选择题,学生现场解答。通过题目检测学生是否具备了最基本的数学期望的计算能力,这是学习方差的基础;然后再发放关于方差的选择题,基于此,了解学生关于最基本方差的计算的掌握情况。同时,在学习通发布调查问卷,具体为:对本节内容你尚有哪些问题不能理解清楚?你是否了解方差的应用?以了解学生对本节知识的掌握程度和需要深入讲解的知识点。后测部分在学习通平台发放关于方差的选择题供学生作答,进一步了解学生听课后的效果和反馈。同时在学习通平台发放本节作业,待学生提交互评。