宋曉燕,劉寶林,宋丹萍,盧　莎

(1.上海理工大學 醫(yī)療器械與食品學院,上海 200093; 2.上海理工大學 教務處,上海 200093;3.上海理工大學 科技處,上海 200093)

教學設計是根據(jù)教學大綱的要求和學生的特點,將教學目標、教學方法、教學步驟以及教學重點和難點等有序的結合起來制定成可執(zhí)行的教學方案。教學方案的完整性很容易實現(xiàn),但是科學性卻很難把握,也很難評估,尤其是自我評估。創(chuàng)新是我國科技和教育發(fā)展的一個主旋律,因此,如何以人本教育為基本原則通過現(xiàn)代交互式教學培養(yǎng)高水平應用性人才,是教育工作者需要深入思考的一個問題,也是必須要面對的一道難題。為此,我國各個大學的不同學科(例如英語、食品科學、化學等)相繼根據(jù)本學科的教學特點對教學方法進行了優(yōu)化[1-3]。其中,正交試驗設計分析法的效果較為明顯,然而,由于受到學科特點的局限性,目前還沒有一個通用的正交試驗設計分析方法可以供大家借鑒。為了提高教師教學方案的設計能力,提高上海市整體本科教育教學質量,2013年上海市教委對市屬高等學校提出了多種要求,也啟動了新教師專題培訓項目,截至2016年12月29日已經(jīng)有7期。新教師入職培訓基于新教師的職崗任務與勝任要求,設計了“宏觀視野”“技能精練”“素質養(yǎng)成”三大學習模塊。通過系統(tǒng)全面的入職培訓,旨在幫助新入職教師具有崇高的職業(yè)理想、良好的職業(yè)道德、必備的學術規(guī)范與心理素養(yǎng),樹立先進的教育理念,形成一定的教學教育技能,提升科研、人文等綜合職業(yè)素養(yǎng),為其今后的教師生涯發(fā)展奠定良好的基礎[4]。加涅九步教學法作為本項目的必修課之一,要求教師在培訓后能夠靈活運用,因為它適用于任何學科。

加涅九步教學法由美國當代著名的教育心理學家和杰出的教學設計理論家羅伯特·米爾斯·加涅(Robert Mills Gagne,1916—2002)設計,他的教學設計思想比較豐富,尤其是對教學事件和教學過程有獨特的見解。加涅九步教學法的具體教學事件和順序請見參考文獻[5]中的引文部分。然而,九大教學事件的順序、所需時間以及所采用的教學技術都并非一成不變,需要教師根據(jù)實際情況合理調整[6-7]。靈活運用加涅九步法要求教師能夠從學校硬件設施、專業(yè)、課程時間、心理學以及學生特點幾個角度綜合考慮。盡管該方法幾乎適用于所有學科,但是,要想找到最佳的教學方案卻絕非易事,需要通過多次教學試驗的嘗試和總結。然而,這樣的工作幾乎不可能完成,例如,如果每個教學事件需要考慮5個因素,那么九步一共需要考慮45個因素,按照最簡單的排列組合,每門課程一共需要的教學重復次數(shù)最少為59=1 953 125。如果再考慮各個教學事件之間的先后順序以及主次順序,需要重復的次數(shù)會更多,將是更加繁重的任務,也需要花費大量的財力和人力。為了使此過程變得簡單易行,本文引入了正交試驗評估法,幫助教師在短時間內找出適合自己的最佳教學方案。

一、加涅九步法正交評估試驗的設計

(一)明確教學方案評估指標

教學過程質量好壞的評價指標有很多,可以是學生對知識點的記憶程度、學生對知識的運用能力、學生與教師之間的互動情況以及教師預期的其他目的(如氣氛活躍、高出勤率和學生的認可度等)。確定好了評估指標之后,教師需要找到一個方法對考核指標的好壞量化,常用的方法是打分。

(二)確定評估因素和因素的水平

對于加涅九步法而言,評估因素是確定的,分別是引起注意、告訴目標、回憶先前學習、呈現(xiàn)刺激、提供學習指導、引發(fā)業(yè)績、提供反饋、評估業(yè)績、增強保持與遷移。因素的水平可以分別為言語信息、智力技能、認知策略、態(tài)度、動作技能等。此時的評估因素數(shù)為9,水平數(shù)均為5。此外,因素的水平數(shù)可以根據(jù)具體情況做增加或減少,例如可以增加“多媒體技術使用”和“課堂環(huán)境”等。此時的評估因素數(shù)為9,水平數(shù)均為7。

(三)選正交表,設計表頭

新教師對加涅九步法的掌握也并非完全陌生,因此,沒有必要對所有的因素和水平都進行評估,尤其是對大學物理和高等數(shù)學這類比較經(jīng)典的公共課[8]。所以,在選擇表頭的時候只需選擇自己最沒有把握的若干因素和水平即可。目前作者所在的學校每學期共有16～18個教學周。我們希望能有一半時間摸索,一半時間驗證優(yōu)化。因此,課題組一般重點考慮其中的四個教學事件,因素水平選擇每個教學事件相關度最大的三個習得性能。這樣所選擇的正交表為L9(34),只需要9次課便可得出具有參考意義的結果,如表1所示。

表1　加涅九步法正交評估的表頭設計(舉例)Tab.1　Header of the orthogonal design for optimizing the Gagne’s Nine-step teaching approach(Model)

其中,A、B、C和D分別代表任意選擇的四個需要評估的教學事件,這里分別選取“引起注意”“告訴目標”“回憶先前學習”和“呈現(xiàn)刺激”。

(四)評估試驗方案的確定

任取四個評估因素并對每個評估因素任意選取三個水平之后,所需要開展的試驗方案如表2所示。

表2　加涅九步法正交評估試驗方案(舉例)Tab.2　Experimental scheme of the orthogonal designfor optimizing Gagne’s Nine-stepteaching approach(Model)

其中,A、B、C和D所在列的1、2和3分別代表所在列考察因素的不同水平,這里分別選取“智力技能”“認知策略”和“態(tài)度”。為了最大可能性的反映學生的客觀情況,試驗自始至終,一直以正常課堂為背景,不讓學生意識到他們是試驗對象,否則學生會刻意的強化自己認為非常重要的方面,這樣不利于得到有效的數(shù)據(jù)。例如,如果一位平時不愛發(fā)言的學生得知本學期的課程均屬于試驗課堂,他們會說服自己多發(fā)言多討論。這樣會嚴重影響實驗結果的可靠性。分數(shù)列的值為本組試驗所得分數(shù)。

二、加涅九步法正交評估試驗的結果分析

(一)單因素的水平重要性分析

正交試驗結果的讀取法在這里不做闡述,請參考李云雁和胡傳榮編著的《試驗設計與數(shù)據(jù)處理》第二版第六章[9]。

表3　試驗方案及試驗結果Tab.3　Experimental scheme and results

由表3、表4和表5(見下頁)可知,對于隨機選取的四個評估因素,影響預期教學效果的主次因素依次為“告訴目標”“回憶先前學習”“呈現(xiàn)刺激”和“引起注意”,說明讓學生明白本節(jié)課的教學目標最關鍵。換而言之,對于本課程而言,“教”與“學”誰起主導作用,“教什么”和“學什么”也必須先搞清楚。通常,很多人都認為教師才是一堂課的主角,但忽視了教育學生才是最終目的。之所以兩者之間存在這么明顯的矛盾,是因為大家習慣性的以責任來評估一堂課,更喜歡以教學效果來評估責任該由誰來承擔。其實,教授與學習究竟誰該處于主導地位取決于教學的目的。如果評估結果以授課和解惑為依據(jù),教授的作用應該是主導的,因為教師必須超越學生的思維境界。如果以創(chuàng)新為依據(jù),學生的學習態(tài)度應該起主導作用,因為創(chuàng)新要在教師傳授的基礎上自己加以發(fā)散和應用。因此,“告訴目標”應該是教師在正式上課前必須完成的工作。

表4　試驗結果分析ⅠTab.4　Analysis of the experimental results Ⅰ

表5　試驗結果分析ⅡTab.5　Analysis of the experimental results Ⅱ

第二個重要的因素是“回憶先前學習”,也就是要求學生有一定的基礎,換而言之,就是上節(jié)課接收了多少。接著要求教師能很好地刺激學生的學習積極性,尤其是對于概念性比較強的課程。最后是“引起注意”。當然,本次結果并不能代表所有的學科,尤其是在學生差異性很大的條件下。此外,試驗課程(“制藥化工原理”和“食品物性學”)屬于考查課還是考試課對結果也有一定的影響。但是,作為評估一種教學方法和理念的先進性或者與目標教學思想的接近程度上具有一定的借鑒意義。

本次正交實驗得出這樣的結論與傳統(tǒng)的教學理念有非常大的關系。學生都是00后,他們從小就是優(yōu)秀的信號接收器。如果在上課的時候教師沒有給出明確的授課重點和難點列表,大部分學生都難以把握本節(jié)課的邏輯和節(jié)奏。例如,在“制藥化工原理”的課堂上,相對于工程熱物理學科的學生而言,食品專業(yè)的學生數(shù)學功底較差,很容易把難點理解為重點,把難以理解的公式作為重點考試內容看待,大部分精力耗費在公式的推導過程中,卻把關鍵的操作單位設計方法忽略。再例如,為學生講授對流換熱章節(jié)時,學生面對雷諾數(shù)、努賽爾特準數(shù)、普蘭特準數(shù)等一大串一般準數(shù)容易頭暈腦漲,如果告訴他們本節(jié)的目的是要求考試時會選擇公式即可,本堂課的氣氛和聽課效果會好很多。不僅如此,學生們輕松的心情加上豐富的創(chuàng)造力會讓教師收到意外的收獲。

然而,俗話說:巧婦難為無米之炊。因此,告知學生本門課的重點和目標之后,需要一個很好的過渡才能順利進入課堂。此時,教師可以通過引導學生回憶先前學習過的知識與本節(jié)課無縫銜接起來。不僅在“制藥化工原理”的課堂上,“食品物性學”也同樣需要學生不斷地通過回顧舊知識來正確理解新知識。例如,在講授微生物概念之前,會引導學生回顧“生物”的概念,然后通過米與納米等不同尺寸間的數(shù)量級差異讓學生受到一定的刺激,感受微生物世界的神奇,從而達到“引起注意”的目的。

(二)最佳試驗方案組合的分析

由表3還可看出,對于本門課程,最佳的教學方案是在“引起注意”“告訴目標”“回憶先前學習”和“呈現(xiàn)刺激”四個教學事件過程中分別著重考慮培養(yǎng)學生的“智力技能”和“認知能力”。這樣的教學方案不僅要求教師能恰到好處地根據(jù)學生的智力水平制訂“引起注意”和“告訴目標”的方案,還要求教師憑借豐富的經(jīng)驗或者系統(tǒng)的設計讓學生打開腦洞?！爸扑幓ぴ怼笔且婚T理論性較強的學科,為了能快速激發(fā)學生回憶起先前學過的知識并對新知識產(chǎn)生興趣,特別準備了豐富的生活案例。例如,在講授熱傳導、熱對流與熱輻射三者的區(qū)別時,通過“餃子怎么才能熟的快一點”為話題,讓學生踴躍參與討論和回答環(huán)節(jié),然后通過學生發(fā)言與教師引導剖析的適度穿插達到講授的目的。

此外,本部分需要特別說明的是對“最佳”兩個字的解釋。在本次試驗中,顯然最佳方案組合是為了獲得最高的打分。然而,在得到分數(shù)表的時候不妨以辯證的方法重新解讀下這個最佳方案。例如,可以提出“最佳方案一定是最好的,或者說是我們真正期望的嗎?”“最佳方案組合對某個因素而言一定是最佳的嗎?”“我們的評分標準是否本來就存在缺陷?”等問題。戴上這些“有色眼鏡”后,最佳方案的結果雖然最吻合于評判標準,卻發(fā)現(xiàn)了其他問題,例如:1)這樣的方案恰恰表明學生的創(chuàng)新能力有待大幅度提升,我們的教學模式還在骨子里存在問題;2)學生之間的差異性是很大的,社會也希望學生的個體差異性繼續(xù)保持甚至更大一些,如果存在了最佳方案,學生的差異性誰來負責?3)也許根本不存在最佳方案,或許我們的教學理念和宗旨存在缺陷。

總之,目的決定了最佳方案的存在性與可接受程度。因此,在使用正交實驗試驗設計教學模式之前,需要一個很明確的目的來評估或者約束打分標準。只有如此,才能保證無論實驗的結果是好是壞,取得的都是有用的數(shù)據(jù)。

三、結論

加涅九步教學法是美國著名心理學家羅伯特·米爾斯·加涅(Robert Mills Gagne,1916—2002)結合科學心理學和教育學設計的一套教學理論,此方法可行性強、適用面廣而且簡潔易懂。然而,要想達到非常好的教學效果,要求教師根據(jù)自身特點、課程特點、教學硬件條件和學生特點,總結出一套最適用于自己的加涅九步法[10],此過程的工作量巨大,過程也很漫長。因此,本文提出了一種快速有效的正交試驗評估法,幫助教師盡快找到指定課程的最佳教學方案,并舉例描述了此方法的基本原理和使用方法。同時,本文也闡明了利用辯證法看待正交實驗設計所得結果的客觀價值的意義,希望對相關教育工作者具有參考價值。受到篇幅限制和文章重心約束,本文沒有對加涅九步教學正交評估法做非常詳細的介紹,我們會在后敘文章中做更為深入的解讀和糾正。

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