基于“卓越計劃”的計算機工程類課程整合后的翻轉課堂改革芻探

郝杰 朱紅 馬金鳳 張昌明

摘要：基于“卓越計劃”以培養(yǎng)由醫(yī)學背景醫(yī)工結合的計算機專業(yè)相關領域工程師為目的，對計算機相關課程進行梳理和整合，并對醫(yī)學背景下的“項目驅(qū)動”教學模式的不斷研究和探索，以形成一套行之有效的學習框架。本文借鑒新加坡國立大學和南洋理工大學開展翻轉課堂的成功經(jīng)驗，探討了這種以“項目驅(qū)動”教學法為基礎的翻轉課堂模式的創(chuàng)新，以及對計算機相關的理論及實驗課程進行整合的方法。

關鍵詞：卓越計劃;翻轉課堂;職業(yè)化場景; 課程改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）16-0092-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

“卓越工程師培養(yǎng)教育計劃”提出了要對我國高等教育進行重大改革的要求。它使培養(yǎng)人才的目標更側重于當今社會高速發(fā)展的要求?！白吭接媱潯碧岢?分類實施、形式多樣、追求卓越”的理念，要求各高校在工程類人才的培養(yǎng)上積極改變陳舊的教學方法以適應時代的發(fā)展，在培養(yǎng)工程類人才的過程中要追求卓越[1]。新加坡國立大學和南洋理工大學作為全球大學發(fā)展的典范，已成為當今亞洲最具聲譽和影響力的大學[2]。在新加坡的訪學過程中，借鑒了這兩所高校的翻轉課堂的教學模式，力爭提升課堂教學的效能，在現(xiàn)代信息科技的時代背景下，更加有效地培養(yǎng)有醫(yī)學背景的計算機專業(yè)人才。

1 我院計算機類專業(yè)課程設置現(xiàn)狀

根據(jù)社會對醫(yī)學信息人才需求和徐州醫(yī)科大學的實際情況出發(fā)，徐州醫(yī)科大學從2011年到2016年相繼開辦了三個與計算機相關的專業(yè)，分別是醫(yī)學信息學專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)和計算機科學與技術專業(yè)[3]。旨在培養(yǎng)醫(yī)工結合的符合專業(yè)工程師特質(zhì)的復合型人才。經(jīng)過幾年的學生培養(yǎng)工作以及畢業(yè)生實習工作調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我院培養(yǎng)的學生存在以下不足：

1）學生雖然具備一定的專業(yè)理論基礎和技能，但是理論和實踐脫節(jié)較為明顯，實際的應用操作能力較弱。

2）學生面對復雜的實際問題時缺少創(chuàng)新、創(chuàng)造能力，刻板和陳舊的思維方式是過去培養(yǎng)人才過程中暴露出來的最大問題。這與培養(yǎng)學生成為卓越工程師的目標相去甚遠。

2 課程改革的設計

在高速發(fā)展的信息化社會中人們在享受知識爆炸所帶來的生活改變的同時，更面臨著如何不被時代所淘汰的激烈競爭。這就要求學生必須要有創(chuàng)新能力和實踐能力，因此這也是當前“卓越計劃”培養(yǎng)人才的目標。根據(jù)這個目標，在整體的專業(yè)課程教學框架中，必須對相關的計算機課程進行整合。

課程整合過程以“項目驅(qū)動”為教學思想，在接近職場化的項目開發(fā)中掌握知識，使培養(yǎng)出來的學生更接近卓越工程師的要求。在課程整合的同時更要增加實驗、實踐課程的課時比例，對綜合性的實驗環(huán)節(jié)進行重組和系統(tǒng)規(guī)劃[4]。

1）計算機類軟件工程專業(yè)的傳統(tǒng)課程體系。

根據(jù)傳統(tǒng)的課程體系，計算機實用技術基礎課程，如：編程語言，數(shù)據(jù)結構、Web前端設計與開發(fā)、數(shù)據(jù)庫原理和軟件工程等，講授一貫都太過理論化，學生只以通過考試為學習目標，不能從紙上談兵轉為實際應用[5]。作為編程的入門課程，往往要考慮學生剛入學的接受能力，通常只以簡單的語法教學為主，很少能讓學生掌握真正有實用價值的內(nèi)容（如C語言中的指針、結構體）。到了數(shù)據(jù)結構這門后續(xù)課程，由于學生的編程基礎及算法思維跟不上，導致了學生的畏難情緒，對今后的計算機課程的學習缺少了信心。Web前端設計與開發(fā)、數(shù)據(jù)庫原理作為兩門工具學科，其本身理論學習并不困難，但缺少了實用場景，學生只以完成作業(yè)及考試為目的，不能活學活用。軟件工程主要從工程思維的宏觀層面研究軟件產(chǎn)品的高效開發(fā)方法，著眼于全局，很少進行具體軟件開發(fā)細節(jié)的練習，學生們不知該如何與前面的課程進行結合，更談不上學以致用。 通過以上的分析，可以看出傳統(tǒng)的課程體系，每門課程各自為政，沒有統(tǒng)籌的安排。學生所學的知識也是凌亂、割據(jù)的狀態(tài)。

2）課程整合的設計

課程整合需要在一堂課中進行不同課程的教學。這種融合的教學是把所學的知識作為工具以解決實際問題。這種教學設計能夠很好地提高學生靈活掌握知識和綜合實踐的能力。具體做法：

打破相關課程原有教學大綱的界限，把課程內(nèi)容重新洗牌，重新分配教學課時與教學任務，分階段、分學期、分層次地學習一門課程。如在C語言的教學過程中，第一學年只完成算法、常量、變量、運算符、三種基本控制結構、函數(shù)、數(shù)組的教學任務，并把數(shù)據(jù)結構中的算法的空間（時間）復雜度、數(shù)據(jù)結構基礎與軟件工程課程中的軟件工程概述的知識點融入C語言的教學中。第二學年的數(shù)據(jù)結構，把原來C語言的教學內(nèi)容：指針、結構體、鏈表、文件等知識點融入進來，更方便學以致用。在第三學年的軟件工程教學中，增加一個軟件綜合課程設計模塊，通過對一個模擬的項目，進行之前所有相關課程的知識整合。

3）采用“項目驅(qū)動，團隊合作”的翻轉課堂混合教學法。

在軟件工程的課程中，并未完全用翻轉課堂的教學方法取代傳統(tǒng)的課堂講授，因為面對面的傳統(tǒng)教學方式能更全面、系統(tǒng)地讓學生們對知識點進行快速地掌握。以軟件工程課程的50學時為例，用2/5共20學時以團隊共同學習的翻轉課堂方式完成。在實踐中，翻轉課堂的教學是分離設計的，例如“軟件需求分析”“軟件結構總體設計”等章節(jié)中，采用的是傳統(tǒng)的課堂教學模式與“項目驅(qū)動，團隊合作”的翻轉課堂教學模式融合，先對章節(jié)中的重要知識點以微課的方式錄制，在課前要求學生們掌握。在課堂上，教師利用20～30分鐘的時間以傳統(tǒng)面對面教學的方法介紹模擬項目、答疑及預習測驗，并提出本次課程的學習任務。因為軟件工程課程是3節(jié)課共120分鐘連上的方式，所以學生還有90分鐘到100分鐘的團隊合作進行翻轉課堂學習的時間。這種團隊合作的學習模式，并非只是在課堂上刻意地把學生們組織在一起學習，而是在課下同時融入。在課堂上，把班級同學進行分組，每組成員為5-6人，各自承擔不同的角色，進行課上與課下的項目合作，共同完成開發(fā)任務，并要上交軟件開發(fā)過程說明書和軟件產(chǎn)品。在實際的項目合作中，小組成員可以進行角色互換。

4）翻轉課堂中課程細節(jié)的設計

由于引進了翻轉課堂的教學方法，需要對每個教學單元進行學生預習環(huán)節(jié)的設計，除了用微課的方式讓學生預習外，還應發(fā)布預習指南資料，如：本次課程的思維導圖、授課計劃、重點難點的歸納等，以對學生的自主預習進行指導。在課程分組中，以自由組合為基礎，按照掌握開發(fā)工具的情況進行小組成員的微調(diào)，同時也要考慮學生水平的差異，進行同質(zhì)分組或是異質(zhì)分組。在課上環(huán)節(jié)，教師首先要進行個人預習測驗，通過科技手段，要求每個學生刷二維碼獨立現(xiàn)場完成。在教師端能同步看到學生的完成情況和成績統(tǒng)計。當個人測驗完成后，學生按照劃分的小組按教師提出的問題進行小組討論，并提交小組作業(yè)。在此過程中，教師在小組間進行巡查、旁觀以觀察每個小組的活躍度和達成度以記錄團隊課堂表現(xiàn)成績，同時引導討論并及時糾錯。教師還需要在每次的小組討論后進行及時的講解或總結，并根據(jù)實際情況布置小組的課后作業(yè)。在軟件工程的綜合課程實踐模塊中，教師需要指導學生在課后繼續(xù)以團隊合作的形式完成軟件綜合課程的產(chǎn)品設計。在最后一次課上，學生以團隊的形式完成課程答辯和軟件產(chǎn)品的展示，同時，多名教師會一起參與課程的成績評定。除了教師評定團隊成績外，團內(nèi)成員也要進行互評，從每次課堂的表現(xiàn)到對軟件產(chǎn)品的貢獻，團內(nèi)成員間是最有發(fā)言權的。為了公平客觀，評定過程都以刷二維碼的方式進行私自打分。由于平時成績由幾個部分共同組成，所以個人平時測評成績由個人預習測試得分、團隊預習測試得分、團隊表現(xiàn)分、團隊答辯成績和團內(nèi)成員互評得分加權形成。在實踐中，大部分學生都能積極地參與團隊學習，在團內(nèi)成員互評中，也比較客觀公允。

3 教學管理及環(huán)境的相應改革

1）采用“項目驅(qū)動，團隊合作”的翻轉課堂混合教學法勢必會引起教學管理的相應改革。在傳統(tǒng)教學過程中，課程主要以100多人的合班大課的形式開展教學，這顯然不適合翻轉課堂的教學模式，必須改革成一個個獨立小班分開教學。

2）另外對于教學環(huán)境也有改革的必要，新加坡南洋理工大學計劃在5年內(nèi)（自2017年起）斥資7500萬新元在全校范圍內(nèi)推行“翻轉課堂”教學，其中包括對翻轉課堂教室的建設。我校傳統(tǒng)的教室環(huán)境不能滿足翻轉課堂的使用，需要進行改造。

3）教師隊伍建設在教育模式改革的過程中起到關鍵的作用?，F(xiàn)有教師的知識體系較為陳舊、單一。在課程整合后的翻轉課堂模式下，教師的現(xiàn)場指導需要進行跨課程，為了降低指導的壓力，可采取多人共同備課，共同課堂指導的方式以保證教學質(zhì)量。但這樣如何計算課時、工作量又增加了教學管理的難度。

4）由于學生課下學習的時間很自由，需要開放公共機房保證自主學習，以及小組的團隊課下學習與實踐。

4 結語

基于“卓越計劃”以培養(yǎng)有醫(yī)學背景醫(yī)工結合的計算機專業(yè)相關領域工程師為目的，對計算機相關課程進行梳理和整合，并對醫(yī)學背景下“項目驅(qū)動，團隊合作”的翻轉課堂混合教學模式的不斷研究和探索，以形成一套行之有效的學習框架。通過課程改革后，學生明顯由被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習，并通過小組學習的方式，在與團隊成員合作中，逐步提升了學習力，增強了信心，這對今后的課程深度改革打下了一個良好的基礎。

參考文獻：

[1] 花鋒.面向“卓越計劃”的計算機專業(yè)本科應用型實踐教學研究[J].林區(qū)教學，2016（10）：1-2.

[2] 伍文臣，胡小勇.全球翻轉課堂教學研究進展：現(xiàn)狀和案例[J].數(shù)字教育，2016，2（4）：59-63.

[3] 郝杰，張博，等. 利用建構主義指導軟件工程網(wǎng)絡課程建設的初探[J]. 衛(wèi)生職業(yè)教育，2016（22）：47-48.

[4] 王偉.基于構件的軟件工程理論與方法研究[J].信息技術與信息化，2009（6）：48-51，54.

[5] 張博，郝杰.項目驅(qū)動與微課混合教學模式用于軟件工程實踐的教學研究[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2017，35（21）：73-74.

【通聯(lián)編輯：王力】