CDIO—On—SPOC教學(xué)模式的設(shè)計研究與應(yīng)用實踐

冼遠清

摘 要：為推進教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，文章將CDIO工程教育理念與SPOC在線教學(xué)模式深度融合，提出了CDIO-On-SPOC教學(xué)模式。該模式利用人本主義和建構(gòu)主義思想，將具有理論學(xué)習與實踐能力培養(yǎng)有機結(jié)合的CDIO理念融入SPOC模式，并將Conceive （構(gòu)思）、Design （設(shè)計）、Implement （實現(xiàn)）和 Operate（運作）嵌入SPOC教學(xué)環(huán)節(jié)。實證研究表明，該模式能有效提升學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力，優(yōu)化教學(xué)資源，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：CDIO；SPOC；CDIO-On-SPOC模式；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2018）18-0015-05

一、引言

2018年，中國高校畢業(yè)生高達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，其根源是目前部分學(xué)生求知欲望不高，學(xué)習積性不強，專業(yè)興趣不濃，上課不認真、逃課、玩手機、玩游戲等現(xiàn)象屢見不鮮[2] [3]。

為了改變學(xué)生學(xué)習態(tài)度，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生實踐及創(chuàng)新能力，必須進行教學(xué)改革，將注重“灌輸式”“填鴨式”教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)轫椖渴?、討論式教學(xué)，將學(xué)生被動學(xué)習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習，將注重知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙嵺`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)出新世紀社會實際需要的創(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)等方面進行宏觀指導(dǎo)[4]。

許多學(xué)者進行了大量有關(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之機遇，促進計算機專業(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)計算機課程》基于MOOC和SPOCs的教學(xué)改革實踐；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）、Implement （實現(xiàn)）和 Operate（運作）四個單詞的縮寫，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)品運行的生命周期為載體，能讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式進行學(xué)習的過程[6][10]，能有效解決工程教育中理論知識學(xué)習與實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·?？怂菇淌谔岢龅男∫?guī)模限制性在線課程[11]，它強調(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，以人為中心，注重教學(xué)實效性、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)點和交叉點，提出并設(shè)計 CDIO-On-SPOC教學(xué)改革模式，將促進教育教學(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、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(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)中融入先進的CDIO工程教育理念與模式，充分利用傳統(tǒng)課堂，引入項目教學(xué)法，形成一套優(yōu)勢互補、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)習理論[14]和系統(tǒng)化的教學(xué)設(shè)計理論，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)計原則，并對該模式的教學(xué)環(huán)節(jié)進行設(shè)計。

1.設(shè)計原則

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

（1）主動性原則

運用人本主義和建構(gòu)主義學(xué)習理論，在CDIO-On-SPOC教學(xué)模式設(shè)計中，強調(diào)學(xué)生主動參與的重要性，體現(xiàn)以學(xué)生為本，鼓勵學(xué)生在學(xué)習中發(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）實用性原則

學(xué)生到高校學(xué)習，目的就是習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)計教學(xué)模式與內(nèi)容時，應(yīng)充分考慮實用性原則，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)計的靈魂。創(chuàng)新性在CDIO-On-SPOC模式中，指的是要運用具有“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)計要敢于打破常規(guī)，要有獨樹一幟的信心，要能反映新觀點、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

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

CDIO-On-SPOC教學(xué)模式主要包括前期準備工作、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，第一部分前期準備工作主要包括前期分析和SPOC學(xué)習資源設(shè)計與開發(fā)兩部分；第二部分是SPOC限制性準入，實行學(xué)生與教師雙向選擇，并完成學(xué)習小組的劃分；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、項目牽引、團隊教學(xué)等形式為設(shè)計主線，包括構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行四個環(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)過程中實施效果及時反饋，為下一步提高教學(xué)質(zhì)量做好準備，包括學(xué)生考試、學(xué)生評價、項目考核更新等三個環(huán)節(jié)。

（1）前期準備

①前期分析

前期分析包括對教學(xué)文件、學(xué)習對象、學(xué)習內(nèi)容以及教學(xué)項目的分析，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)習對象分析，包括對學(xué)生學(xué)習需求、計算機的水平、使用MOOC平臺熟練程度、學(xué)習的態(tài)度等因素分析。在此基礎(chǔ)上，進一步對學(xué)習內(nèi)容進行分析，采用項目教學(xué)方法，對存在的教學(xué)項目進行分析與設(shè)計，進而確定教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容的時間分配和開發(fā)項目的選擇。

②SPOC學(xué)習資源設(shè)計與開發(fā)

教學(xué)團隊應(yīng)主導(dǎo)SPOC學(xué)習資源的設(shè)計與開發(fā)，團隊成員包括主講教師、教學(xué)管理人員、實驗支持人員、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)團隊在學(xué)習資源設(shè)計與開發(fā)中，既可引入MOOC課程資源，又可利用或改進學(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)習資源設(shè)計與開發(fā)應(yīng)以實用性和節(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)生進行篩選，主要是剔除一些學(xué)習態(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，對教師也有促進作用。雙向選擇完成后，應(yīng)進行學(xué)習小組的劃分，確定學(xué)習小團隊，并注重團隊意識的培養(yǎng)。

（3）CDIO-On-SPOC教學(xué)活動

本環(huán)節(jié)是整個教學(xué)過程的核心，以項目開發(fā)為主線，利用CDIO的思想，將學(xué)習過程拆分成構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行四個子環(huán)節(jié)。

①構(gòu)思（Conceive）環(huán)節(jié)

構(gòu)思環(huán)節(jié)中，強調(diào)學(xué)生要主動參與，學(xué)生可以在MOOC或教學(xué)團隊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)習時間和進度，并反映學(xué)生的學(xué)習態(tài)度。同時，與團隊成員進行項目的討論、分析、調(diào)研，完成項目的需求分析，撰寫分析報告。

②設(shè)計（Design）環(huán)節(jié)

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

對學(xué)生團隊，設(shè)計環(huán)節(jié)中需要完成項目的功能設(shè)計，進行技術(shù)研討，確定項目開發(fā)路線，采用團隊內(nèi)部討論、課堂演講、團隊匯報、團隊答辯等方式進行，充分挖掘?qū)W生的主觀能動性，讓團隊每一個成員都參與其中。項目功能設(shè)計以實用性為主，在確保實用性基礎(chǔ)上有創(chuàng)新點。

③實現(xiàn)（Implement）環(huán)節(jié)

實現(xiàn)環(huán)節(jié)是教學(xué)過程的難點。學(xué)生團隊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，實現(xiàn)項目功能的開發(fā)。在實現(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)習和開發(fā)，提高學(xué)習的效率和效果。

功能開發(fā)完成后，團隊之間可以交叉測試，修改BUG，進一步完善項目功能。測試完成后，將開發(fā)過程積累的資料和文檔進行梳理，形成規(guī)范化的開發(fā)文檔。

④運行（Operate）環(huán)節(jié)

運行環(huán)節(jié)主要是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習思維，將完成項目部署和系統(tǒng)維護，并創(chuàng)新學(xué)習方式，利用“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的新思路[16]，推廣團隊產(chǎn)品。

在運行環(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、藍橋杯、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等，將學(xué)生的思維與實踐拓展到課外，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、項目考核、學(xué)生評價等三部分組成。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%、項目考核占30%、教學(xué)活動參與占20%、團隊協(xié)助占20%的方式確定學(xué)生最終成績。

學(xué)生評價分為對教師的評價和教學(xué)設(shè)計項目內(nèi)容評價兩部分，對教師評教將有效促進教師提高教育水平，對項目評價則有利于促進課程建設(shè)，提升課程教學(xué)質(zhì)量。

最后，教學(xué)團隊將組織專門研討會，對實施CDIO-On-SPOC教學(xué)模式的全過程進行分析，進一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，為下一期的課程做好充分準備。

三、CDIO-On-SPOC模式案例實踐

下面，筆者將選用計算機科學(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》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》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)習開發(fā)語言，在大學(xué)一年級第二學(xué)期開課，課時大約48學(xué)時。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算機和互聯(lián)網(wǎng)進行學(xué)習的方法。

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、平時測試的校內(nèi)在線學(xué)習平臺?？紤]學(xué)生專業(yè)學(xué)習的實際情況，課程學(xué)時限制，選取科學(xué)計算器、課堂精靈、班委選舉好幫手等作為本課程項目來源。

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)實際情況選定學(xué)生數(shù)量。

3.CDIO-On-SPOC教學(xué)活動

（1）“課堂精靈”項目實施過程

由于篇幅關(guān)系，僅展示“課堂精靈”項目的教學(xué)活動過程（見表1）。“課堂精靈”項目使用對象為教師，是集隨機提問、考勤、記錄平時成績、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，增強學(xué)生注意力，防止低頭族、手機族的出現(xiàn)。

（2）“課堂精靈”項目的作品展示

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

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，同時進行項目考核、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)計項目內(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備。

5.改革實踐效果分析

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，實施CDIO-On-SPOC教學(xué)模式教革，其中1161為實驗班，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教學(xué)中的核心問題，每個問題都采用10分制，最后結(jié)合期末考試平均成績，統(tǒng)計結(jié)果如圖3示。

從圖3可以看出，實驗班的教學(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CDIO-On-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)生對課程缺乏認同感，同時，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。

四、結(jié)束語

針對目前教學(xué)中存在的問題，本文提出了CDIO-On-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的先進工程教育思想和SPOC的在線教育與傳統(tǒng)課堂有機結(jié)合的優(yōu)點，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)項目劃分與教學(xué)單元如何更好地有機結(jié)合、學(xué)生不愿意參與團隊討論、項目的合理選擇等方面還有待進一步研究和完善。

參考文獻：

[1]葉雨婷.2018屆高校畢業(yè)生預(yù)計達820萬[EB/OL].http：//news.sina.com.cn/o/2017-12-08/doc-ifypnyqi1798482.shtml.

[2]熊小麗.基于混合學(xué)習理念的大學(xué)教學(xué)改革研究——以兩門課程教學(xué)實踐為例[D].南寧：廣西師范學(xué)院，2014.

[3]蘇志武.深化課堂教學(xué)改革 提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[J].中國高等教育，2012（17）：10-14.

[4]教高[2007]2號.教育部關(guān)于進一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見[Z].

[5]馮露，亢一瀾，王志勇等.基于問題學(xué)習的探究式教學(xué)改革實踐[J].高等工程教育研究，2013（4）：176-180.

[6]顧佩華，沈民奮，李升平等.從 CDIO 到 EIP-CDIO——汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-20.

[7]徐曉飛.抓住 MOOC 之機遇 促進計算機與軟件工程專業(yè)教學(xué)改革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2014（1）：29-33.

[8]戰(zhàn)德臣，聶蘭順，張麗杰等.大學(xué)計算機課程基于 MOOC+ SPOCs 的教學(xué)改革實踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2015（8）：29-33.

[9]薛云，鄭麗.基于 SPOC 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的探索與反思[J].中國電化教育，2016（5）：132-137.

[10]Crawley E F. The CDIO Syllabus： A statement of goals for undergraduate engineering education[M].Cambridge， MA： Massachusetts Institute of Technology，2001.

[11]Fox A.From moocs to spocs[J].Communications of the ACM，2013，56（12）：38-40.

[12]龐潔，鄭燕林，阮士桂.大學(xué)生對 “翻轉(zhuǎn)課堂” 的認識與需求調(diào)查[J].中國教育信息化，2016（16）：52-56.

[13]馮銳.試論人本主義學(xué)習理論對現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的影響[J].中國電化教育，1996（10）：15-18.

[14]鄭云翔.新建構(gòu)主義視角下大學(xué)生個性化學(xué)習的教學(xué)模式探究[J].遠程教育雜志，2015，33（4）：48-58.

[15]鐘殿舟.互聯(lián)網(wǎng)思維[M].北京：企業(yè)管理出版社，2014.

[16]杜剛，李亞光.“大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新”背景下高校創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].時代金融，2015，588（5）：174-175.

（編輯：李曉萍）