冼遠(yuǎn)清

（廣東海洋大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 湛江524088）

一、引言

2018年，中國高校畢業(yè)生高達(dá)820萬，加上去年未就業(yè)學(xué)生，畢業(yè)生將面臨巨大就業(yè)壓力[1]。就業(yè)壓力主要源于人才質(zhì)量不高，學(xué)生動手能力差、創(chuàng)新能力不強(qiáng)，其根源是目前部分學(xué)生求知欲望不高，學(xué)習(xí)積性不強(qiáng)，專業(yè)興趣不濃，上課不認(rèn)真、逃課、玩手機(jī)、玩游戲等現(xiàn)象屢見不鮮[2][3]。

為了改變學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐及創(chuàng)新能力，必須進(jìn)行教學(xué)改革，將注重“灌輸式”“填鴨式”教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目式、討論式教學(xué)，將學(xué)生被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，將注重知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙?shí)踐能力、創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力培養(yǎng)，只有這樣才能培養(yǎng)出新世紀(jì)社會實(shí)際需要的創(chuàng)新人才，才能真正緩解就業(yè)壓力。

國家相關(guān)部門和高校都十分重視教學(xué)改革，教育部也制定了一系列文件，從本科學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容和課程體系、教材建設(shè)與改革、精品課程、慕課、精品課程共享平臺建設(shè)等方面進(jìn)行宏觀指導(dǎo)[4]。

許多學(xué)者進(jìn)行了大量有關(guān)教學(xué)改革的研究，如馮露[5]等提出基于問題的探究式教學(xué)方式，以解決教學(xué)中學(xué)生參與度不高的情況；顧佩華[6]等在信息類教學(xué)中引入了CDIO教學(xué)模式，進(jìn)一步提高了學(xué)生參與度和動手能力；徐曉飛[7]指出要抓住MOOC之機(jī)遇，促進(jìn)計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)改革，以解決優(yōu)秀教學(xué)資源配置不合理問題；戰(zhàn)德臣[8]等提出《大學(xué)計(jì)算機(jī)課程》基于MOOC和SPOCs的教學(xué)改革實(shí)踐；薛云[9]等為提高課堂活躍程度，提出了基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

相關(guān)研究雖然取得了一定的成效，但也存在一些不足，如學(xué)生的主觀能動性仍未充分發(fā)揮，在選課人數(shù)多的情況下效果不明顯，教學(xué)模式可拓展性不強(qiáng)等問題。

為解決上述問題，本文提出一種基于CDIO和SPOC深度融合的CDIO-On-SPOC教學(xué)模式。CDIO是Conceive(構(gòu)思)、Design(設(shè)計(jì))、Implement(實(shí)現(xiàn))和 Operate(運(yùn)作)四個(gè)單詞的縮寫，是麻省理工學(xué)院等提出的工程教育模式，是一種以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，能讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程[6][10]，能有效解決工程教育中理論知識學(xué)習(xí)與實(shí)踐能力之間的平衡關(guān)系，提升教學(xué)質(zhì)量。

而SPOC(Small Private Online Course)是美國加州大學(xué)伯克利分校阿曼多·福克斯教授提出的小規(guī)模限制性在線課程[11]，它強(qiáng)調(diào)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的重要性，引入了翻轉(zhuǎn)課堂[12]理念，并利用在線教學(xué)資源Anytime、Anywhere、Anyone的特點(diǎn)，以人為中心，注重教學(xué)實(shí)效性、學(xué)生參與性，注重培養(yǎng)學(xué)生溝通交流能力和創(chuàng)新意識。

為此，本文將融合CDIO和SPOC的思想與理念，深入挖掘兩者的優(yōu)點(diǎn)和交叉點(diǎn)，提出并設(shè)計(jì)CDIO-On-SPOC教學(xué)改革模式，將促進(jìn)教育教學(xué)資源優(yōu)化，提升教學(xué)質(zhì)量工程，最終培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量技術(shù)人才。

二、CDIO-On-SPOC教學(xué)模式的原則與設(shè)計(jì)方案

深度融合CDIO和SPOC的思想，在SPOC模式的教學(xué)環(huán)節(jié)中融入先進(jìn)的CDIO工程教育理念與模式，充分利用傳統(tǒng)課堂，引入項(xiàng)目教學(xué)法，形成一套優(yōu)勢互補(bǔ)、功能齊全的新式教學(xué)改革方式：CDIO-On-SPOC教學(xué)模式。

在理解人本主義[13]的內(nèi)涵與外延基礎(chǔ)上，利用建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論[14]和系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計(jì)理論，深度融合CDIO和SPOC的思想與理念，提出CDIO-On-SPOC教學(xué)模式的設(shè)計(jì)原則，并對該模式的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.設(shè)計(jì)原則

CDIO-On-SPOC教學(xué)模式設(shè)計(jì)原則，包括主動性原則、實(shí)用性原則和創(chuàng)新性原則。

（1）主動性原則

運(yùn)用人本主義和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，在CDIO-On-SPOC教學(xué)模式設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動參與的重要性，體現(xiàn)以學(xué)生為本，鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題，主動參與知識建構(gòu)的全過程。

（2）實(shí)用性原則

學(xué)生到高校學(xué)習(xí)，目的就是習(xí)得有用的知識和技能，可以在日后的工作中派上用場，為尋找更好的就業(yè)崗位增加籌碼。因此，高校和教師在設(shè)計(jì)教學(xué)模式與內(nèi)容時(shí)，應(yīng)充分考慮實(shí)用性原則，積極調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。

（3）創(chuàng)新性原則

創(chuàng)新性是CDIO-On-SPOC教學(xué)模式設(shè)計(jì)的靈魂。創(chuàng)新性在CDIO-On-SPOC模式中，指的是要運(yùn)用具有“求真、開放、平等、協(xié)作、分享”等特征的互聯(lián)網(wǎng)思維[15]，模式設(shè)計(jì)要敢于打破常規(guī)，要有獨(dú)樹一幟的信心，要能反映新觀點(diǎn)、新方法和新思路，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣，幫助學(xué)生樹立創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.教學(xué)模式設(shè)計(jì)

筆者結(jié)合所在學(xué)校的教學(xué)實(shí)際情況，兼顧可操作性、易操作性，以主動性、實(shí)用性、創(chuàng)新性為設(shè)計(jì)原則，提出圖1所示的教學(xué)模式。

圖1 CDIO-On-SPOC教學(xué)模式

CDIO-On-SPOC教學(xué)模式主要包括前期準(zhǔn)備工作、SPOC學(xué)生與教師雙向選擇、CDIO-On-SPOC教學(xué)活動、教學(xué)后期考核四大部分。

其中，第一部分前期準(zhǔn)備工作主要包括前期分析和SPOC學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)與開發(fā)兩部分；第二部分是SPOC限制性準(zhǔn)入，實(shí)行學(xué)生與教師雙向選擇，并完成學(xué)習(xí)小組的劃分；第三部分是CDIO-On-SPOC教學(xué)模式的核心部分，以學(xué)生主動參與、項(xiàng)目牽引、團(tuán)隊(duì)教學(xué)等形式為設(shè)計(jì)主線，包括構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行四個(gè)環(huán)節(jié)的主要教學(xué)活動；第四部分是教學(xué)后期考核工作，目的是根據(jù)教學(xué)過程中實(shí)施效果及時(shí)反饋，為下一步提高教學(xué)質(zhì)量做好準(zhǔn)備，包括學(xué)生考試、學(xué)生評價(jià)、項(xiàng)目考核更新等三個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）前期準(zhǔn)備

①前期分析

前期分析包括對教學(xué)文件、學(xué)習(xí)對象、學(xué)習(xí)內(nèi)容以及教學(xué)項(xiàng)目的分析，目的是了解和分析教學(xué)要求、對象、內(nèi)容，為順利推進(jìn)CDIO-On-SPOC教學(xué)模式各教學(xué)環(huán)節(jié)做好鋪墊。教學(xué)相關(guān)文件分析，包括對課程大綱、教材、教學(xué)管理等方面的分析，掌握本課程的定位、期望與要求。學(xué)習(xí)對象分析，包括對學(xué)生學(xué)習(xí)需求、計(jì)算機(jī)的水平、使用MOOC平臺熟練程度、學(xué)習(xí)的態(tài)度等因素分析。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分析，采用項(xiàng)目教學(xué)方法，對存在的教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，進(jìn)而確定教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容的時(shí)間分配和開發(fā)項(xiàng)目的選擇。

②SPOC學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)與開發(fā)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)主導(dǎo)SPOC學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)與開發(fā)，團(tuán)隊(duì)成員包括主講教師、教學(xué)管理人員、實(shí)驗(yàn)支持人員、部分已修本課程優(yōu)秀學(xué)生代表以及學(xué)科帶頭人等。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)與開發(fā)中，既可引入MOOC課程資源，又可利用或改進(jìn)學(xué)校已有的精品課程或BlackBoard平臺課程等資源，也可根據(jù)課程需求建立新的學(xué)習(xí)資源，包括課程策劃、視頻錄制、課程上線和功能測評等。學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)與開發(fā)應(yīng)以實(shí)用性和節(jié)約性為主，充分利用好現(xiàn)有資源。

（2）SPOC學(xué)生與教師雙向選擇

教師利用教學(xué)管理系統(tǒng)中顯示的選課學(xué)生情況，可以有針對性地對學(xué)生進(jìn)行篩選，主要是剔除一些學(xué)習(xí)態(tài)度不好的學(xué)生。反過來，學(xué)生也可以根據(jù)教師的評價(jià)情況選擇自己喜歡的教師。這種雙向選擇有利于后續(xù)教學(xué)活動的開展，對教師也有促進(jìn)作用。雙向選擇完成后，應(yīng)進(jìn)行學(xué)習(xí)小組的劃分，確定學(xué)習(xí)小團(tuán)隊(duì)，并注重團(tuán)隊(duì)意識的培養(yǎng)。

（3）CDIO-On-SPOC 教學(xué)活動

本環(huán)節(jié)是整個(gè)教學(xué)過程的核心，以項(xiàng)目開發(fā)為主線，利用CDIO的思想，將學(xué)習(xí)過程拆分成構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行四個(gè)子環(huán)節(jié)。

①構(gòu)思（Conceive）環(huán)節(jié)

構(gòu)思環(huán)節(jié)中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生要主動參與，學(xué)生可以在MOOC或教學(xué)團(tuán)隊(duì)指定的平臺上完成相關(guān)教學(xué)單元內(nèi)容，平臺上將記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和進(jìn)度，并反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。同時(shí)，與團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行項(xiàng)目的討論、分析、調(diào)研，完成項(xiàng)目的需求分析，撰寫分析報(bào)告。

②設(shè)計(jì)（Design）環(huán)節(jié)

在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)引入翻轉(zhuǎn)課堂并和傳統(tǒng)課堂相結(jié)合，進(jìn)行過程支持，充分利用傳統(tǒng)課堂和翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)點(diǎn)，教師作為引導(dǎo)者，對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。

對學(xué)生團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中需要完成項(xiàng)目的功能設(shè)計(jì)，進(jìn)行技術(shù)研討，確定項(xiàng)目開發(fā)路線，采用團(tuán)隊(duì)內(nèi)部討論、課堂演講、團(tuán)隊(duì)匯報(bào)、團(tuán)隊(duì)答辯等方式進(jìn)行，充分挖掘?qū)W生的主觀能動性，讓團(tuán)隊(duì)每一個(gè)成員都參與其中。項(xiàng)目功能設(shè)計(jì)以實(shí)用性為主，在確保實(shí)用性基礎(chǔ)上有創(chuàng)新點(diǎn)。

③實(shí)現(xiàn)（Implement）環(huán)節(jié)

實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)是教學(xué)過程的難點(diǎn)。學(xué)生團(tuán)隊(duì)需要查閱和參考大量技術(shù)文檔，并采用合適的技術(shù)平臺，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目功能的開發(fā)。在實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)中，可以邀請高年級學(xué)生作為助教，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)和開發(fā)，提高學(xué)習(xí)的效率和效果。

功能開發(fā)完成后，團(tuán)隊(duì)之間可以交叉測試，修改BUG，進(jìn)一步完善項(xiàng)目功能。測試完成后，將開發(fā)過程積累的資料和文檔進(jìn)行梳理，形成規(guī)范化的開發(fā)文檔。

④運(yùn)行（Operate）環(huán)節(jié)

運(yùn)行環(huán)節(jié)主要是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)思維，將完成項(xiàng)目部署和系統(tǒng)維護(hù)，并創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式，利用“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的新思路[16]，推廣團(tuán)隊(duì)產(chǎn)品。

在運(yùn)行環(huán)節(jié)引入“以賽代學(xué)”和“以賽促學(xué)”的理念，引導(dǎo)學(xué)生參加各類大學(xué)生競賽，如軟件杯、藍(lán)橋杯、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等，將學(xué)生的思維與實(shí)踐拓展到課外，使得學(xué)生關(guān)注社會需求，拓展專業(yè)視野。

CDIO-On-SPOC教學(xué)活動全程貫徹“做中學(xué)”的工程教育理念，能夠提高學(xué)生動手能力，有利于提升學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)。

（4）教學(xué)后期考核工作

教學(xué)后期考核工作由學(xué)生考核、項(xiàng)目考核、學(xué)生評價(jià)等三部分組成。學(xué)生課程考核是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。本模式創(chuàng)新考核方法，改變過去“一卷定終身”的做法，采用期末考試占30%、項(xiàng)目考核占30%、教學(xué)活動參與占20%、團(tuán)隊(duì)協(xié)助占20%的方式確定學(xué)生最終成績。

學(xué)生評價(jià)分為對教師的評價(jià)和教學(xué)設(shè)計(jì)項(xiàng)目內(nèi)容評價(jià)兩部分，對教師評教將有效促進(jìn)教師提高教育水平，對項(xiàng)目評價(jià)則有利于促進(jìn)課程建設(shè)，提升課程教學(xué)質(zhì)量。

最后，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將組織專門研討會，對實(shí)施CDIOOn-SPOC教學(xué)模式的全過程進(jìn)行分析，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，為下一期的課程做好充分準(zhǔn)備。

三、CDIO-On-SPOC模式案例實(shí)踐

下面，筆者將選用計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、信息管理與信息系統(tǒng)等專業(yè)的基礎(chǔ)課程 《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》作為研究對象，采用CDIO-On-SPOC教學(xué)模式，闡述教學(xué)全過程。

1.前期工作

《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》是信息類專業(yè)的一門重要的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，一般采用C++作為學(xué)習(xí)開發(fā)語言，在大學(xué)一年級第二學(xué)期開課，課時(shí)大約48學(xué)時(shí)。經(jīng)過大學(xué)第一學(xué)期的培養(yǎng)，學(xué)生基本掌握了利用計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)的方法。

選取中國MOOC平臺（網(wǎng)址：https://www.icourse163.org/）作為本課程的在線學(xué)習(xí)平臺，選用BlackBorad平臺作為學(xué)生查閱教學(xué)材料、提交作業(yè)與作品、平時(shí)測試的校內(nèi)在線學(xué)習(xí)平臺?？紤]學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，課程學(xué)時(shí)限制，選取科學(xué)計(jì)算器、課堂精靈、班委選舉好幫手等作為本課程項(xiàng)目來源。

2.SPOC學(xué)生與教師雙向選擇

本課程是專業(yè)必修課，所以學(xué)生沒有選擇權(quán)，但可以選主講教師，主講教師也可以根據(jù)實(shí)際情況選定學(xué)生數(shù)量。

表1 課堂精靈項(xiàng)目的CDIO-On-SPOC模式教學(xué)過程

3.CDIO-On-SPOC教學(xué)活動

（1）“課堂精靈”項(xiàng)目實(shí)施過程

由于篇幅關(guān)系，僅展示“課堂精靈”項(xiàng)目的教學(xué)活動過程（見表1）?！罢n堂精靈”項(xiàng)目使用對象為教師，是集隨機(jī)提問、考勤、記錄平時(shí)成績、趣味搶答于一體的軟件，可以提高學(xué)生課堂參與的積極性，增強(qiáng)學(xué)生注意力，防止低頭族、手機(jī)族的出現(xiàn)。

（2）“課堂精靈”項(xiàng)目的作品展示

圖2展示了一個(gè)學(xué)生制作的課堂精靈作品，功能基本完善，UI設(shè)計(jì)需要改進(jìn)。

圖2 課堂精靈

4.教學(xué)后期考核工作

后期學(xué)生考核利用BlackBoard平臺的功能完成考試工作，同時(shí)進(jìn)行項(xiàng)目考核、小組互評等，給出學(xué)生的最終成績。教師評教工作則可以利用學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)，并讓學(xué)生對教學(xué)設(shè)計(jì)項(xiàng)目內(nèi)容等提出修改意見。最后，根據(jù)反饋意見修改和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，為下一次開課做好準(zhǔn)備。

5.改革實(shí)踐效果分析

以筆者所在學(xué)校信息管理與信息系統(tǒng)1161班和1162班為研究對象，實(shí)施CDIO-On-SPOC教學(xué)模式教革，其中1161為實(shí)驗(yàn)班，1162為參照班。

課程結(jié)束后，采用問卷調(diào)查形式，發(fā)出問卷63份，收回63份，有效63份。問卷內(nèi)容包括課程喜歡程度、對課程的恐懼感、上課無聊程度、自我感覺知識掌握程度等四個(gè)教學(xué)中的核心問題，每個(gè)問題都采用10分制，最后結(jié)合期末考試平均成績，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3示。

從圖3可以看出，實(shí)驗(yàn)班的教學(xué)效果明顯比參照班級好，尤其是對課程的喜歡程度、恐懼感自我感覺掌握程度等方面，展示出CDIOOn-SPOC教學(xué)模式的優(yōu)勢所在，培養(yǎng)了學(xué)生的自信心。統(tǒng)計(jì)中，學(xué)生對課程的無聊程度反映出了存在部分學(xué)生對課程缺乏認(rèn)同感，同時(shí)，期末考試成績相差不大，原因在于考試試題概念性問題較多，無法反映學(xué)生的真正差距。

圖3 實(shí)驗(yàn)班與參照班教學(xué)效果對比圖

四、結(jié)束語

針對目前教學(xué)中存在的問題，本文提出了CDIOOn-SPOC教學(xué)模式，并利用人本主義和建構(gòu)主義思想，將CDIO的理念融入SPOC模式中，同時(shí)將CDIO的模式分解，嵌入到SPOC教學(xué)模式相應(yīng)環(huán)節(jié)中，綜合了CDIO的先進(jìn)工程教育思想和SPOC的在線教育與傳統(tǒng)課堂有機(jī)結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)，充分體現(xiàn)“做中學(xué)”的模式，以培養(yǎng)學(xué)生能力為核心，提高學(xué)生的自信心，最終達(dá)到提高教育教學(xué)水平的目的。

但本模式（CDIO-On-SPOC）在有關(guān)項(xiàng)目劃分與教學(xué)單元如何更好地有機(jī)結(jié)合、學(xué)生不愿意參與團(tuán)隊(duì)討論、項(xiàng)目的合理選擇等方面還有待進(jìn)一步研究和完善。