蔡文霞，楊 蓓

（石家莊學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，河北 石家莊 050035）

0 引言

石家莊學(xué)院是一所培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型本科人才的院校，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷變化，企業(yè)對(duì)于應(yīng)用型專業(yè)人才的需求在不斷更新，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才，為河北省地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)，是石家莊學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo).傳統(tǒng)注入式的課堂教學(xué)已經(jīng)不能適用于當(dāng)前教育的需求，不能滿足于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，無法啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力.隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的推廣普及以及校園網(wǎng)的建設(shè)不斷擴(kuò)大完善，“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下線上線下交互式教學(xué)模式成為教育新業(yè)態(tài)，如何在教學(xué)過程中借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，全方位、多角度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，是亟待解決的問題.下面以“微機(jī)原理及接口技術(shù)”課程為例展開“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-開發(fā)-實(shí)施（CDIO）”教學(xué)模式的改革探討.

1 CDIO工程教育在“微機(jī)原理及接口技術(shù)”課程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

CDIO是將知識(shí)、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)集于一體的工程教育模式，其能夠引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目的模式中，以解決問題為驅(qū)動(dòng)，將理論知識(shí)融合在具體項(xiàng)目的實(shí)踐操作中，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作互助，讓學(xué)生在實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的過程中真正理解掌握理論知識(shí)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)在“學(xué)中做，做中學(xué)”，將學(xué)、做、創(chuàng)融為一體.CDOI是一種現(xiàn)代應(yīng)用型教學(xué)方式.

2000年，美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)組成跨國國際合作組織，創(chuàng)立了CDIO工程教育模式.2005年，汕頭大學(xué)工學(xué)院首次在國內(nèi)開始研究CDIO工程教育模式，通過注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)工程技術(shù)能力，尤其是項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)施能力，以及較強(qiáng)的自學(xué)能力、組織溝通能力和協(xié)調(diào)能力，吸收世界先進(jìn)的工程教育理念，建立符合國際工程教育共識(shí)的課程體系，取得明顯的效果.2009年中國民航大學(xué)開設(shè)了CDIO試點(diǎn)班[1]，將CDIO教育理念引入微機(jī)原理及接口技術(shù)課程，從教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、課程考核等方面緊密圍繞CDIO的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改革，提出了CDIO一體化的教學(xué)模式.

2“微機(jī)原理及接口技術(shù)”課程介紹

“微機(jī)原理及接口技術(shù)”是石家莊學(xué)院電子通信、電氣、計(jì)算機(jī)大類學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程之一，該課程對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)理論和創(chuàng)新能力，以及提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量中起到至關(guān)重要的作用.從2012年開始，石家莊學(xué)院機(jī)電學(xué)院引入CDIO工程教育理念，首先在“微機(jī)原理及接口技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程中加入工程項(xiàng)目，采用虛實(shí)結(jié)合的方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及創(chuàng)新思維，進(jìn)而在微機(jī)原理及接口技術(shù)整個(gè)課程體系中進(jìn)行實(shí)踐操作，取得良好的效果.但是由于課程知識(shí)體系涉及面廣，知識(shí)點(diǎn)繁瑣，且前后的連貫性相對(duì)較弱，理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性要求較高，教學(xué)課時(shí)不能滿足目前的教學(xué)需求，需要對(duì)現(xiàn)行的教學(xué)模式進(jìn)行教育形式改革，使教育評(píng)價(jià)多元化.借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，開展線上線下交互教學(xué)，打破學(xué)習(xí)過程中時(shí)間和空間的限制，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.

3 基于CDIO的線上線下交互式教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)模式改革的基本思路

石家莊學(xué)院機(jī)電學(xué)院“電氣工程及其自動(dòng)化”、“通信工程”等作為應(yīng)用型試點(diǎn)轉(zhuǎn)型專業(yè)，對(duì)畢業(yè)生的就業(yè)情況進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，其就業(yè)面向工程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析與運(yùn)行、技術(shù)開發(fā)等領(lǐng)域.從調(diào)研的實(shí)際情況出發(fā)，將工程項(xiàng)目引入“微機(jī)原理及接口技術(shù)”課程中，采用CDIO教育模式，基于成果導(dǎo)向教育（OBE）的教學(xué)理念，如圖1所示，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以工程項(xiàng)目為載體，將以學(xué)生為中心的個(gè)性化和協(xié)作化學(xué)習(xí)方式相結(jié)合，設(shè)計(jì)線上線下相結(jié)合的“互聯(lián)網(wǎng)+”交互式教學(xué)模式.

3.2 線上線下交互式教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

在“互聯(lián)網(wǎng)+”新環(huán)境下，根據(jù)追蹤調(diào)研企業(yè)需求，在“微機(jī)原理及接口技術(shù)”課程中引入工程項(xiàng)目，根據(jù)“培養(yǎng)具有實(shí)踐操作和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才”的目標(biāo)，將課程教學(xué)目標(biāo)分層設(shè)計(jì)，如表1所示，在著眼于學(xué)生個(gè)性化的發(fā)展、挖掘?qū)W生的自主學(xué)習(xí)潛力的情況下，讓學(xué)生在工程項(xiàng)目的軟件程序和硬件電路實(shí)現(xiàn)的過程中充分協(xié)作并參與教學(xué)活動(dòng)，從而獲取知識(shí)，提高能力素質(zhì).在教學(xué)內(nèi)容上設(shè)計(jì)學(xué)生容易理解和接受的教學(xué)內(nèi)容（圖2），在項(xiàng)目的設(shè)置上要體現(xiàn)梯度性，從結(jié)合2～3個(gè)知識(shí)點(diǎn)的簡單項(xiàng)目，到結(jié)合若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)雜項(xiàng)目，提供多樣化的教學(xué)資源，通過學(xué)生自帶的移動(dòng)智能終端，學(xué)生能夠在教師的指導(dǎo)下協(xié)作學(xué)習(xí)和討論，接受個(gè)性化指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力.

3.3 基于CDIO的線上線下交互式教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

通過學(xué)生攜帶的移動(dòng)終端，借助“藍(lán)墨云班課”的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)[2]，在微機(jī)原理及接口技術(shù)的課程教學(xué)中采用“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代線上線下交互的教學(xué)模式[3]，其模式主要包括“教學(xué)準(zhǔn)備—課前自學(xué)—課前測試—課堂學(xué)習(xí)—課后鞏固提升”5個(gè)階段，如圖3所示.

表1 基于OBE的"微機(jī)原理及接口技術(shù)"課程教學(xué)目標(biāo)

圖2 基于OBE的“微機(jī)原理及接口技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容

圖3“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代線上線下交互的教學(xué)模式

教學(xué)準(zhǔn)備：本環(huán)節(jié)由“微機(jī)原理及接口技術(shù)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員根據(jù)課程體系涵蓋的內(nèi)容將知識(shí)點(diǎn)分解細(xì)化，融入到課程設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目中，構(gòu)建教學(xué)項(xiàng)目情景，編制線上線下教學(xué)資源，組織各個(gè)學(xué)習(xí)階段的評(píng)價(jià)方式和評(píng)價(jià)內(nèi)容.

課前自學(xué)：此環(huán)節(jié)中學(xué)生通過教師上傳到網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)的視頻和多媒體資源明確本次課程的教學(xué)目標(biāo)，通過網(wǎng)絡(luò)資源及教學(xué)視頻自學(xué)理論知識(shí)，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的練習(xí)檢測.教師通過平臺(tái)大數(shù)據(jù)能夠及時(shí)掌握在線反饋的學(xué)生學(xué)習(xí)程度和學(xué)習(xí)效果；教師通過網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)下達(dá)教學(xué)項(xiàng)目，學(xué)生在線查詢項(xiàng)目的相關(guān)資料，利用課外時(shí)間進(jìn)行小組討論，也可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在線師生互動(dòng)討論，構(gòu)思項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方案，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，為項(xiàng)目的課堂實(shí)施做好準(zhǔn)備.

課前測試：教師針對(duì)前一段時(shí)間的教學(xué)內(nèi)容及課前自學(xué)的理論知識(shí)，通過課前測試的方式，在網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)檢測學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的掌握情況，督促學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)，構(gòu)建屬于自己的知識(shí)體系與學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn).

課堂學(xué)習(xí)：在課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，教師將課前檢測及課前自學(xué)階段反映出的難點(diǎn)重點(diǎn)問題進(jìn)行講解，同時(shí)明確本次課的工程項(xiàng)目，使用師生協(xié)商機(jī)制[4]確定實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的多個(gè)需要解決的問題，即任務(wù)（構(gòu)思階段），采用問題驅(qū)動(dòng)的方式，學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力選擇獨(dú)立探究或者協(xié)作學(xué)習(xí)的方式，從多個(gè)任務(wù)中選擇其一進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)（設(shè)計(jì)、開發(fā)階段）.在學(xué)生設(shè)計(jì)開發(fā)過程中教師觀察學(xué)生的總體表現(xiàn)，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)難點(diǎn)，并進(jìn)行記錄，對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化的指導(dǎo)，推進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn).在成果展示階段（實(shí)施階段），教師引導(dǎo)學(xué)生將各自小組的成果結(jié)合，進(jìn)行組間交流，構(gòu)成整個(gè)工程項(xiàng)目，展示項(xiàng)目成果，并將項(xiàng)目成果發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)，進(jìn)行網(wǎng)上交流，使學(xué)生提升自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的能力，教師對(duì)項(xiàng)目成果進(jìn)行評(píng)價(jià).

課后鞏固提升：本環(huán)節(jié)教師通過網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)將課堂項(xiàng)目提高深度和廣度，師生互動(dòng)交流，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)創(chuàng)新探究[5].教師發(fā)布課程作業(yè)鞏固課堂理論知識(shí).針對(duì)部分學(xué)生的課堂疑問，在線展開學(xué)生間、師生間討論.

3.4 制定基于“線上線下”公正、全面的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以考核學(xué)生的學(xué)習(xí)過程[6]為主線，充分體現(xiàn)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的應(yīng)用能力提升為準(zhǔn)則，以課前自學(xué)、課前測試，課堂討論、課堂項(xiàng)目實(shí)施過程、課程作業(yè)、課后探究討論、期中期末考試為主要考核要素，從原來期末考試單一的考核指標(biāo)向注重學(xué)習(xí)過程的多元化考核指標(biāo)轉(zhuǎn)變.各考核要素都有一定的計(jì)分標(biāo)準(zhǔn)，并在總評(píng)成績中占有不同成績比值.

4 基于CDIO的交互式教學(xué)模式的教學(xué)效果

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，實(shí)施線上線下互動(dòng)式教學(xué)模式1個(gè)學(xué)期后，移動(dòng)終端統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，改革效果明顯，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1）學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性提高.在改革之前學(xué)生的學(xué)習(xí)只有課上的學(xué)習(xí)時(shí)間，課下預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的主動(dòng)性基本沒有，所以學(xué)生的知識(shí)掌握支離破碎，知識(shí)體系不連貫.改革后，從學(xué)生學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)值和課堂效果看，學(xué)生能夠充分利用課余時(shí)間通過視頻、PPT、網(wǎng)絡(luò)資源等提前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)，在課堂中能夠?qū)⒅R(shí)融會(huì)貫通，將理論和操作實(shí)踐真正結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，課上通過虛擬仿真將軟件設(shè)計(jì)和硬件電路聯(lián)合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的開發(fā).課下利用課余時(shí)間焊接硬件電路，下載軟件程序，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的實(shí)施過程.

2）培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力.改革之前學(xué)生的實(shí)踐操作都是在實(shí)驗(yàn)箱中進(jìn)行驗(yàn)證性的操作，很少接觸到硬件電路的設(shè)計(jì)開發(fā)，對(duì)于軟件程序的設(shè)計(jì)也是在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的.改革后，學(xué)生通過查找資料，分析系統(tǒng)功能，使用仿真軟件PROTUES及EMU8086進(jìn)行小組協(xié)作，獨(dú)立進(jìn)行系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序的聯(lián)合仿真和開發(fā)，動(dòng)手焊接硬件電路，下載程序，調(diào)試硬件電路和軟件程序，這些都培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維.

3）培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí).本次課程改革將CDIO工程設(shè)計(jì)理念融入到了項(xiàng)目的實(shí)施過程中，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)合作的模式開展線上線下的自主學(xué)習(xí)過程.為了實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的最終成果，學(xué)生將項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容按照CDIO實(shí)現(xiàn)過程模塊化，分工協(xié)作，相互討論學(xué)習(xí)，將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了小組成員知識(shí)和能力共同提升的效果.

5 結(jié)論

基于CDIO的“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代線上線下交互式教學(xué)模式能夠?qū)ⅰ敖?、學(xué)、思、做、創(chuàng)”融為一體，把知識(shí)、能力、素質(zhì)等協(xié)調(diào)發(fā)展的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)融入到工程項(xiàng)目中，使學(xué)生處于一種積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，不僅提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決問題的能力、交流與合作的能力以及研究和創(chuàng)新的能力.