基于CDIO的實(shí)踐性MOOC課程教學(xué)改革研究

翟菊葉，陳玉娥，楊 樞，呂俊龍

(1.蚌埠醫(yī)學(xué)院衛(wèi)生管理學(xué)院，安徽 蚌埠 233030；2.蚌埠學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233030)

構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作(conceiving-designing-implementing-operating，CDIO)最初是由美國和瑞典的四所高校共同研究出的適合高等學(xué)校工程教育的教育理念[1]。CDIO通過“做中學(xué)”和“項(xiàng)目驅(qū)動”的教學(xué)方法，讓學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)過程中掌握技能和專業(yè)知識[2]。大規(guī)模開放課程(Massive Online Open Courses，MOOC)可以讓所有人免費(fèi)通過網(wǎng)絡(luò)獲取各類大學(xué)課程資源，不受時(shí)間地點(diǎn)限制。學(xué)生在教學(xué)視頻的學(xué)習(xí)過程中，可以與老師和同學(xué)進(jìn)行線上互動交流，最后完成在線作業(yè)和考試[3]。

將CDIO與MOOC教學(xué)理念有機(jī)融合，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，形成基于CDIO的實(shí)踐型MOOC課程教學(xué)模式[4-5]，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐課程項(xiàng)目化、課程內(nèi)容模塊化。項(xiàng)目周期涵蓋設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行、評價(jià)等，并結(jié)合成果展示、項(xiàng)目答辯、討論等，將教學(xué)效果發(fā)揮到極致。本文以蚌埠醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)為例，探索基于CDIO的實(shí)踐型MOOC課程教學(xué)模式。

1 現(xiàn)有的實(shí)踐型課程教學(xué)存在的問題

實(shí)踐型課程以培養(yǎng)學(xué)生動手能力和解決問題能力為目標(biāo)。醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)較其他專業(yè)而言開設(shè)比重更大的實(shí)踐型課程。但目前國內(nèi)外醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)實(shí)踐型課程教學(xué)內(nèi)容還不完善，培養(yǎng)模式和課程體系不成熟。多數(shù)高校的醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)重理論輕實(shí)踐，缺乏創(chuàng)新培養(yǎng)與能力訓(xùn)練。實(shí)踐型課程教學(xué)存在如下問題。

1.1 教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏有機(jī)整合

學(xué)生對單門課程掌握得較好，但綜合解決問題的能力較弱，無法從宏觀上理解各個(gè)知識之間的邏輯關(guān)系。教學(xué)內(nèi)容普遍缺乏橫向關(guān)聯(lián)和縱向深入，這就影響到學(xué)生的工程能力培養(yǎng)。

1.2 教學(xué)方式和方法陳舊

目前，專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)多以驗(yàn)證性教學(xué)為主，教師演示操作步驟，學(xué)生原樣模仿。這種教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生缺乏主動和深入的思考與探索。部分課程內(nèi)容局限于課本，不注重實(shí)用性，很難將理論知識和實(shí)際問題聯(lián)系起來，不能形成完整的知識體系，無法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，需要多方的配合與協(xié)作，學(xué)生應(yīng)該更多與項(xiàng)目組成員和教師互動。

1.3 實(shí)踐教學(xué)評價(jià)體系不夠完善

課程考核能夠較為直接地檢驗(yàn)學(xué)習(xí)情況和教學(xué)效果。但目前課程考核手段滯后，考核方式單一，無法考核實(shí)踐學(xué)習(xí)過程。很多學(xué)生通過考前突擊背誦的方式記住知識點(diǎn)，便可以考出很好的成績。這導(dǎo)致部分學(xué)生雖熟記理論，但面對項(xiàng)目無從下手。實(shí)驗(yàn)成績主要由實(shí)驗(yàn)課上提交的實(shí)驗(yàn)練習(xí)和課后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告組成，而練習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告都存在嚴(yán)重的“拷貝”現(xiàn)象，無法檢驗(yàn)真實(shí)的學(xué)習(xí)情況。

2 醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)實(shí)踐型MOOC課程教學(xué)體系構(gòu)建

針對醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，以MOOC自主學(xué)習(xí)為前提，實(shí)踐課程教學(xué)和課程設(shè)計(jì)均采用CDIO工程項(xiàng)目實(shí)施的模式，項(xiàng)目全過程包括設(shè)計(jì)、論證、實(shí)施、結(jié)果分析、評價(jià)，并結(jié)合設(shè)計(jì)展示、項(xiàng)目論證和總結(jié)答辯、過程評價(jià)與討論等實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的[6]，提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，最終培養(yǎng)新時(shí)期醫(yī)學(xué)信息工程人才[7]。基于CDIO的實(shí)踐性MOOC課程教學(xué)體系見圖1。

圖1 基于CDIO的實(shí)踐性MOOC課程教學(xué)體系

2.1 課程體系建設(shè)

傳統(tǒng)的課程體系重理論輕實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為書本上的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；各門課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容零散，自成一體[8]。CDIO理念下的醫(yī)學(xué)信息工程實(shí)踐教學(xué)體系首先要采用一體化課程計(jì)劃，分層次展開教學(xué)內(nèi)容。一體化課程計(jì)劃能讓各學(xué)科之間相互支撐、相互關(guān)聯(lián)，使知識更具系統(tǒng)性。如圖1所示，醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)實(shí)踐型課程體系分成三級：Ⅰ級主要是通識課程、基礎(chǔ)課程，這階段的教學(xué)方式靈活多樣，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目標(biāo)，培養(yǎng)其基礎(chǔ)實(shí)踐能力；Ⅱ級主要是專業(yè)核心課程，注重專業(yè)技能訓(xùn)練，理解相關(guān)課程知識的交叉性,通過完成課程練習(xí)和作業(yè)，使學(xué)生熟悉項(xiàng)目開發(fā)流程，提高動手能力；Ⅲ級是實(shí)踐項(xiàng)目，由課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、教師科研項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)科競賽等組成，要求學(xué)生具備二級的專業(yè)技能基礎(chǔ)上，對所學(xué)知識融會貫通，使其具備工程能力和創(chuàng)新能力，項(xiàng)目開發(fā)過程按照CDIO工程教育模式開展，讓學(xué)生體驗(yàn)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到運(yùn)行的完整開發(fā)流程，逐級遞推式完成人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2.2 構(gòu)建線上MOOC教學(xué)平臺

基于CDIO的工程教育，通常不能覆蓋課程所有基本知識，學(xué)生只對項(xiàng)目涉及的知識印象深刻，知識體系不均衡。而MOOC可以較好地與CDIO模式互補(bǔ)長短。將CDIO與MOOC教學(xué)方式結(jié)合起來，教師引導(dǎo)學(xué)生通過MOOC平臺自主學(xué)習(xí)。MOOC可以根據(jù)專業(yè)特色和學(xué)生層次制定相應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)[9]。教師在設(shè)計(jì)MOOC課程時(shí)要注重項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動，將零碎的多學(xué)科知識通過項(xiàng)目串聯(lián)起來，讓學(xué)生做到學(xué)以致用。

2.3 基于CDIO的實(shí)踐性MOOC課程案例的選擇與設(shè)計(jì)

CDIO工程教育模式起初是針對工業(yè)產(chǎn)品的，是用分割的方法簡化產(chǎn)品的生成任務(wù)。實(shí)踐課程中課程案例可以對應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品，將案例開發(fā)過程項(xiàng)目化，按照周期規(guī)劃每階段的任務(wù)，案例的設(shè)計(jì)和選擇要適合開展CDIO模式。

下面以移動開發(fā)與應(yīng)用課程中的“打地鼠”游戲的實(shí)現(xiàn)過程為例，對CDIO模式下的項(xiàng)目化開發(fā)過程進(jìn)行詳細(xì)介紹，見表1。

表1 CDIO模式下的項(xiàng)目具體教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)

2.4 改革教學(xué)方法

2.4.1 實(shí)踐課程理論講授與MOOC自主學(xué)習(xí)相結(jié)合

近幾年，高校重點(diǎn)建設(shè)課程的MOOC資源。面對大量優(yōu)質(zhì)在線課程，將MOOC在線課堂與傳統(tǒng)課堂教學(xué)有機(jī)融合的混合式教學(xué)成了教學(xué)改革的研究熱點(diǎn)。學(xué)生根據(jù)老師的課程安排先進(jìn)行MOOC線上學(xué)習(xí)，完成MOOC相應(yīng)配套練習(xí)和測驗(yàn)。學(xué)生掌握基本知識后，老師在教室開展重難點(diǎn)講解，組織互動討論，開展深層次學(xué)習(xí)。實(shí)踐課程理論講授圍繞學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐遇到的各種問題和各類工程實(shí)際案例進(jìn)行。

2.4.2 實(shí)驗(yàn)任務(wù)與項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)相結(jié)合

通過每個(gè)項(xiàng)目中的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生在MOOC學(xué)習(xí)基本的知識點(diǎn)，初步了解和掌握相關(guān)概念和技巧；通過課程實(shí)驗(yàn)任務(wù)帶動各知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，學(xué)生邊學(xué)邊練。在CDIO模式的教學(xué)過程中，項(xiàng)目主要分成4步進(jìn)行[10]：

(1)構(gòu)思：學(xué)生對項(xiàng)目做需求分析，做好前期準(zhǔn)備工作；

(2)設(shè)計(jì)：學(xué)生對項(xiàng)目進(jìn)行分析，細(xì)化任務(wù)，對各成員分配任務(wù)；

(3)實(shí)現(xiàn)：運(yùn)用所學(xué)理論知識完成任務(wù)模塊，團(tuán)隊(duì)分工合作；

(4)運(yùn)行：通過公開演示項(xiàng)目和匯報(bào)，展示各個(gè)小組的成果，教師和學(xué)生評分。

2.4.3 校內(nèi)教學(xué)與校外實(shí)踐相結(jié)合

將校內(nèi)教學(xué)與校外實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地相結(jié)合，鼓勵學(xué)有余力的同學(xué)在完成所要求的理論課堂學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，參與教師的科研課題。精心組織安排每次科研活動，給學(xué)生提供最大限度的支持和幫助。

2.5 多元化考核方式

實(shí)踐型課程考核的依據(jù)主要是實(shí)驗(yàn)報(bào)告，但是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲現(xiàn)象很難杜絕，無法體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況。為此，本項(xiàng)目采用過程考核：一方面，將課堂與線上表現(xiàn)進(jìn)行綜合考核；另一方面，讓學(xué)生參加實(shí)際項(xiàng)目，進(jìn)行動手能力訓(xùn)練，并在項(xiàng)目考核合格后取得一定學(xué)分。項(xiàng)目開發(fā)過程中，對學(xué)生參與項(xiàng)目的情況(比如出勤、參與階段性任務(wù)等)進(jìn)行記載。在項(xiàng)目完成時(shí)，根據(jù)學(xué)生參與項(xiàng)目的情況以及完成任務(wù)的效果進(jìn)行打分，打分合格的同學(xué)取得相應(yīng)的CDIO項(xiàng)目訓(xùn)練分。多元化考核方式能體現(xiàn)學(xué)生在整個(gè)教學(xué)周期的表現(xiàn)情況。具體考核方法見表2。

表2 考核方法

3 課程改革效果評價(jià)

為了解課程改革成效，采用問卷星線上問卷調(diào)查，調(diào)查對象是參加課程改革的3個(gè)班級共計(jì)87名同學(xué)，最終回收問卷87份。調(diào)查樣本符合調(diào)查分析的技術(shù)要求。問卷中每個(gè)題目都有兩個(gè)選項(xiàng)。由表3中的調(diào)查結(jié)果可知，學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的滿意度、課外實(shí)踐、在線課程資源、教學(xué)資源和形式等方面滿意度達(dá)82.76%～96.55%。

表3 課程改革效果評價(jià)

續(xù)表

4 結(jié)語

本文介紹了融合CDIO與MOOC來實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)實(shí)踐型課程改革。基于“CDIO+MOOC”的培養(yǎng)模式對于目前新工科人才培養(yǎng)具有一定的指導(dǎo)意義。此改革通過一體化課程體系建設(shè)使課程之間有機(jī)聯(lián)系、相互支撐，開發(fā)線上MOOC教學(xué)資源,通過任務(wù)驅(qū)動讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)適合CDIO模式的項(xiàng)目化開發(fā)案例，改革教學(xué)和考核方法，以學(xué)科競賽為依托，將CDIO與MOOC培養(yǎng)模式應(yīng)用在科研創(chuàng)新項(xiàng)目開發(fā)過程中，豐富了CDIO教育理念的內(nèi)涵。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中拓展了專業(yè)知識，提高團(tuán)隊(duì)合作能力。