“ 新林科”建设背景下基于 OBE 理念的 课程教学设计——以“林业试验设计与统计分析”为例论文

2024-05-25 14:22:03 来源: 作者:liyuan
摘要:文章首先论述了“新林科”建设背景下基于OBE理念的林学专业课程教学设计要求,然后分析了“林业试验设计与统计分析”课程教学现状,最后从毕业要求与课程教学目标、课程内容及教学过程设计、课程思政设计、教学考核体系设计四个方面阐述了“新林科”建设背景下基于OBE理念的“林业试验设计与统计分析”课程教学设计实例。
摘要:文章首先论述了“新林科”建设背景下基于OBE理念的林学专业课程教学设计要求,然后分析了“林业试验设计与统计分析”课程教学现状,最后从毕业要求与课程教学目标、课程内容及教学过程设计、课程思政设计、教学考核体系设计四个方面阐述了“新林科”建设背景下基于OBE理念的“林业试验设计与统计分析”课程教学设计实例。
关键词:OBE理念;“新林科”建设;“林业试验设计与统计分析”课程
随着生物技术、信息工程、人工智能等科学技术的迅猛发展,全球科技创新进入了前所未有的密集活跃期。传统的农林教育已无法适应不断涌现的新兴产业发展的现实需求口。“新农科”“新林科”应运而生,登上农林科学教育的舞台。“新林科”是由中国林业教育学会于2018年发布《新林科共识》凹时提出的,其建设愿景是以适应全球新技术革命为方向,以“新农科”建设的总体部署为基础,以实现生态环境根本好转、富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国为目标,对接需求,提升人才培养能力,推进林草高等教育供给需求改革,构建与国家生态文明建设、林草高质量发展相适应的学科和专业体系。因此,林业作为国家生态文明建设的主体,其高等教育肩负着时代赋予的责任,应继续拓宽林学专业教育的范畴和界限,增强林学专业理论和素质教育成效,使林学专业升级为具有新时代特色的“多元化、多方位”林科。
成果导向教育(Outcomes-basedEducation,OBE)理念是高等教育的重要核心理念,贯穿高校人才培养和教育教学的全过程+。在高校课程改革思想的指导下,高等教育应当转变教学理念,由学生被动接受转变为学生主动学习,促使学生学会理论知识,并能将其熟练运用于实践,这才是育人的关键。毕业要求是指学生在毕业时所储备的知识、所获得的能力、所具有的素养应达到一定的质量标准,课程教学则是实现培养目标和达到毕业要求的基石。因此,如何将OBE理念融入课程教学的全过程,科学合理地设计与规划课程教学,从而强有力地支撑林学专业教育发展及特色创新,是教师教学亟须解决的问题。
“林业试验设计与统计分析”不仅是林学本科专业的基础核心课程,而且是林学硕士研究生进行科学研究的“方法论”的重要组成部分,其不仅是一门收集、整理和分析统计数据的方法学科,更是一门探索与揭示森林自然规律及奥秘的统计学科。因此,本文以“林业试验设计与统计分析”课程为例,以“新林科”建设目标为依托,以OBE理念为抓手,融入立德树人思想教育,构建相应的课程教学体系,旨在为林学专业其他课程教学提供一定借鉴。
一、“新林科”建设背景下基于OBE理念的林学专业课程教学设计要求
现代林业具有两大特征:一是大数据、云计算等现代科技和手段被广泛纳入林业发展,二是林业的高度社会化、组织化。现代林业的特性使当前的林业高等教育面临新的机遇和挑战,这要求全国农林高等院校对其教育理念、专业设置、课程体系、培养目标、培养模式和路径做出积极革新。因此,高等农林院校林学专业应当构建可持续、多元化、信息化的课程教学体系。
OBE理念是以学生为主体、以产出为导向、持续改进的成果导向教育,其强调将教授专业知识与培养学生能力有机结合,实现毕业目标,使学生能精准解决现代林业多元化发展问题[6]。因此,融入OBE教学理念的课程教学应具有合理的课程目标、丰富的教学内容、多样的教学方法及有效的考核评价体系,从而构成完整可行且可持续的课程教学体系。该课程教学体系的核心思路如图1所示,具体实施过程需要考虑以下三点:①课程教学过程中需要有明确的且与毕业要求涵盖的知识或能力要点相匹配的课程目标,且有1—2项课程目标作为支撑,因此,教师要合理设计课程教学环节,综合评价课程目标达成情况并进行实时反馈;②不同的课程目标应有与之相对应的课程教学内容,因此教师要合理设计教学内容,科学评判课程目标的完成情况,并以多样化的教学方法为基础、以有效的考核评价体系为抓手,构建多角度、多层次、多环节的评分评价系统[7];③要有相应的教学条件、丰富的教学资源及完善的教学监督管理体系支持整个教学过程及考核评价的实施,从而保障课程目标的达成。经过多轮的教学实践可以发现,课程目标、教学过程和考核评价体系三者之间互为因果、相互反馈,故总结每轮教学过程中存在的亟待解决的问题和有待完善的不足,持续改进课程教学计划及实施方案,优化各教学环节和评价系统,完善和优化教学设计和过程,更有利于学生学习能力的培养。
二、“林业试验设计与统计分析”课程教学现状
“林业试验设计与统计分析”课程具有很强的逻辑性和广泛的应用性[8],需重点解决如何科学合理地设计试验,并针对收集的试验数据开展正确的统计分析,以获得有效的试验结果及结论,从而达到试验目的和要求等问题。目前,“林业试验设计与统计分析”是林学相关领域和实际工作中必不可少的工具[9-10]。因此,笔者结合近几年的教学实践经验,分析发现该课程教学存在以下问题。①教学过程缺少趣味性、师生互动少。“林业试验设计与统计分析”课程中繁杂的公式和概念要求学生在课堂上高度集中注意力,因为一旦走神,就会影响学生对后续所学内容的理解和掌握。此外,目前该课程教学模式多为“填鸭式”教学,缺少必要的师生互动,学生学习兴趣下降。②课程教学重点不突出,且缺乏与林业生产及科研的结合。“林业试验设计与统计分析”课程教学中教师过分侧重理论知识的讲解,缺乏对林业实际问题的应用,导致学生在学习过程中需要掌握的理论知识过多,对所学知识的理解处于“一知半解”的状态,在遇到林业生产中的实际问题时仍不知所措。③课程部分教学内容较为落后,需要及时更新。当前社会处于大数据时代,林学前沿领域常需要处理海量的数据,常用的数据统计分析软件如Excel、SPSS等已经不能完全满足发展需求,需要使用如R语言、Python、MATLAB等编程软件进行数据挖掘,这便对本课程知识体系的更新提出了要求。当前“林业试验设计与统计分析”课程教学内容,尤其是上机实操内容,与学科前沿存在一定的脱节,一定程度上导致学生的学习主观能动性下降。④课程考核模式单一、标准不合理。“林业试验设计与统计分析”课程采用期末闭卷考试,主要考查学生对数理统计中理论知识的掌握程度,缺乏对上机实操及对解决实际问题能力的考核。这种单纯的闭卷考试容易把学生引入学习误区,即“只把精力放在抄笔记、记笔记、背笔记上,不考虑知识的活学活用”,最终导致学生“高分低能”,毕业后无法满足社会对“一专多能”林业复合型创新人才的需要。
三、“新林科”建设背景下基于OBE理念的“林业试验设计与统计分析”课程教学设计实例
在“新林科”建设背景下,基于上述问题,“林业试验设计与统计分析”课程将OBE理念引入课程教学体系设计,综合阐述毕业要求、课程目标、教学过程、考核评价体系之间的关系,同时融入思政元素,以期达到学科育人目标。
(一)毕业要求与课程教学目标
“林业试验设计与统计分析”课程教学的主要目标是加深学生对林业试验设计原则及方法和数据资料的整理、检验、分析等基本理论的理解,使学生能够独立设计并实施试验,科学有效地分析试验资料,正确解决林业生产中的实际问题,对探讨森林的生长发育规律、“双碳”目标的实现、量化当今气候变化对人类生存造成的影响等现实问题的解决起到至关重要的作用[11]。根据对林学专业毕业要求的理解,本课程主要达成夯实林学理论知识、解决林业生产中的实际问题、独立开展科学研究等目标[12]。总体上,该课程目标与毕业要求相一致。
(二)课程内容及教学过程设计
为实现课程目标,针对不同的学生层次及培养目标,教师可设计一系列有针对性、多角度、多层次的教学环节,以便有效帮助学生理解相关知识和熟练运用所学知识解决实际问题,从而达成课程目标。因此,以实现不同的课程目标为出发点,恰当地调整和选择要教授和学习的课程内容,着重指出哪些为重点讲解和必须掌握的知识点,哪些为只需简单了解的内容,在一定程度上能够促进课程目标的实现。例如,为支撑毕业要求中学生应具备扎实的专业知识,结合林学专业其他课程,教师可将统计学知识、数学建模用于模拟森林生长发育规律、预测未来气候变化对森林生长的影响等;将误差分析、参数估计、假设检验、回归分析等设为重点讲解内容,这些内容的掌握有利于学生正确处理数据、判断数据的准确性和可靠性,了解不同森林类型间的差异、预测林木及林分生长发育规律,进而有利于解决林业生产中遇到的实际问题。针对毕业要求中独立开展科学研究能力的培养,教师可以有针对性地介绍几种常用的试验设计方法(如随机区组设计、裂区设计、拉丁方设计及正交设计等)和统计分析方法(如方差分析、相关分析、回归分析等)。此外,除了将课程目标合理分配于教学过程,教师还需要运用一些科学有效的教学方法,以丰富课程教学过程、调动学生主观能动性,最终实现毕业目标。近年来,关于如何科学有效地提高教学质量的研究很多[13-16],其涉及的教学方法和手段多样,如分组教学、翻转课堂、案例教学、线上线下相结合教学等。因此,教师有必要以要达成的课程目标为基础,依据不同教学内容,科学合理地选择与之相适应的一种或多种教学手段。例如,针对参数估计或假设检验,可采用线上线下相结合的授课方式,即首先对学生进行分组,然后采用翻转课堂教学方式,学生先通过线上自学课程内容,再在课堂上以小组为单位针对采用不同抽样方式获取的样本对总体参数估计结果进行讨论,并以学生为教授主体上台讲解不同总体参数的估计方法及注意事项,从而掌握正确的参数估计方法。同时,通过上机实操增强学生的学以致用能力,使其快速掌握相应知识点。
(三)课程思政设计
2022年10月16日,习近平总书记在党的二十大报告中指出,推动绿色发展,促进人与自然和谐共生[17]。“提升生态系统多样性、稳定性、持续性”及“积极稳妥推进碳达峰碳中和”这两方面彰显了林业在减缓气候变化过程中发挥着不可替代的作用。森林被称为“地球之肺”,是中国特色社会主义生态文明建设的根基。而林学专业为森林可持续经营、维持森林生态系统平衡等方面提供了知识库、技能库和人才库,需要培养德才兼备的林业复合型人才。因此,在林学专业课程讲授过程中,除了添加职业道德和素养、法律法规等教育,还应融入习近平新时代中国特色社会主义思想教育。例如,在抽样调查中的等概抽样教学中,教师可以引入职业道德中公平、民主的思想;在参数估计章节讲授中,教师可以融入中华民族的传统美德—求真务实;在假设检验教学中,教师可吸纳党的二十大报告的新思想,为学生提供如何评价和提升森林生态系统多样性、稳定性和持续性等方法。通过与思政课程协同讲授,可强化学生的职业操守,提升学生对自我价值的认可程度,为社会储备更多人才。
(四)教学考核体系设计
制定有效的考核方案是科学评价课程教学质量、合理量化学生学习掌握情况的重要环节,也是为下一轮教学计划提供改进方案的必备前提。林学专业认证强调过程性和参与性考核,不能简单地将期末考试作为唯一的评判标准,而应在教学过程中增加考核点,定性或量化学生对学习内容的掌握程度,并根据不同的评价结果有针对性地调整教学方法、改进学生的学习方法、增强学生的学习能力。例如,在假设检验教学过程中,教师可以设置话题讨论、问卷调查、作业评选、情景模拟、案例讲解等多环节的考核点,强化学生的参与感,优化过程考核方式。此外,在话题讨论中,根据课程目标的不同及学生兴趣的差异,教师要合理配置话题,针对不同目标分配不同的主题,并观察和评判学生在不同课程目标上的完成情况及掌握程度。
此外,“新林科”建设背景下,构建科学合理的“林业试验设计与统计分析”课程教学质量监督体系,是保持课程教学高效性和持续性、增强学生学习能动性、提升教学目标达成效率的基础保证。因此,课程负责人应结合“新林科”建设特点及目标,制定或修订教学大纲,汇总各个教学班级课程的考核数据,依据各考核环节的目标达成度及其所赋权重(该权重应具有充分的支撑理由),采用定性评价法,运用目标达成度评价值,量化各教学环节的实际效果,指出潜在的教学问题,并拟定相应的改进方案,最后经系主任、学院依次审核,进而推动课程持续改进方案的实施。即审核通过,则在新一轮教学活动中采用拟定方案实施教学活动。如此,以达成课程教学目标和提升教学质量为导向、多环节相互反馈、持续改进教学实施方案的课程教学改革机制便得以落实。其中,课程教学目标达成度评价值计算明细如表1所示。
总之,课程教学是专业教育的基本单元,课程目标的实现可为专业人才毕业要求的达成奠定一定的基础。在林学专业课程教学过程中,全面融入OBE理念,是实现“新林科”建设背景下林学专业认证的有效途径,是达成培养知识面广、应用能力强的“一专多能”的卓越农林科技人才目标的重要手段,是促进林业高等教育与现代林业发展有机结合的关键环节。因此,在“林业试验设计与统计分析”课程教学设计、评价、质量监督与改进、思政融入等过程中,要推动林学专业“一专多能”人才培养目标的达成。
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