基于CDIO理念的工科院校公共計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革與實踐

　　摘要：針對目前高校大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)存在的問題，以CDIO教育理念為指導(dǎo)，充分利用計算機基礎(chǔ)課程特點，黑龍江科技學(xué)院采用一種全新的“講、練、討論”相互滲透的互動教學(xué)模式。該模式以學(xué)生為中心、以“學(xué)習(xí)—構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運作”為主線，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、自學(xué)能力和團隊交流能力。教學(xué)實踐表明，該模式可較大提升學(xué)生的動手能力和自學(xué)能力，可促進教學(xué)質(zhì)量的大幅度提高。
　　關(guān)鍵詞：CDIO 大學(xué)計算機基礎(chǔ) 教學(xué)改革
　　中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)識碼:A
　　文章編號:1004-4914(2011)01-153-02
　　
　　新時期，我國確立了建設(shè)創(chuàng)新型國家的目標(biāo)，提高高等學(xué)校自主創(chuàng)新能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是實現(xiàn)創(chuàng)新型國家的人力資源基礎(chǔ)。而長期以來，在傳統(tǒng)工程教育中，重理論輕實踐，過分強調(diào)知識的理論深度和系統(tǒng)性，而忽略了各學(xué)科知識間的聯(lián)系，特別是忽視理論知識的應(yīng)用。如何把“知識型學(xué)生”轉(zhuǎn)化為“創(chuàng)造型學(xué)生”，CDIO教育模式為我們提供了一個重要途徑。
　　CDIO是由美國麻省理工學(xué)院、瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)共同倡導(dǎo)，集多國工程教育精英建立的一整套工程教育理念和實施體系。作為當(dāng)今國際高等工程教育的一種創(chuàng)新模式，CDIO更加注重培養(yǎng)學(xué)生掌握工程基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識的能力，旨在通過貫穿于整個人才培養(yǎng)過程的團隊設(shè)計和創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，培養(yǎng)既有過硬的專業(yè)技能，又有良好職業(yè)道德的國際化工程師。
　　大學(xué)公共計算機基礎(chǔ)教學(xué)是高等學(xué)校計算機教學(xué)的重要組成部分。社會職業(yè)的多樣化和學(xué)生的就業(yè)需要，對高等教育的計算機基礎(chǔ)教育提出了更高的要求。然而，我國現(xiàn)行的教育模式和理念使學(xué)科教育與工業(yè)實踐脫節(jié)，學(xué)生在項目及團隊工作方面的實際訓(xùn)練較少，已經(jīng)不能滿足教學(xué)的需要。鑒于此，我校以CDIO工程教育模式為指導(dǎo)，對《大學(xué)公共計算機基礎(chǔ)》課程進行改革與實踐，以期在學(xué)生基礎(chǔ)技能和工程能力培養(yǎng)方面取得更好的效果。
　　一、CDIO工程教育模式
　　1.CDIO的基本思想。CDIO代表構(gòu)思、設(shè)計、實施與運行，是“做中學(xué)”原則和“基于項目的教育和學(xué)習(xí)”理念的集中體現(xiàn)，重點培養(yǎng)學(xué)生四個層面的能力，如圖1所示。
　　2.CDIO人才培養(yǎng)模式。CDIO人才培養(yǎng)模式的理念主要體現(xiàn)在四個方面。（1）先進性。為應(yīng)對全球化帶來的機遇和挑戰(zhàn)，CDIO國際組織匯集眾多教育專家制定全面的實施計劃和教學(xué)大綱，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以國際化的教育理念和框架培養(yǎng)具有國際競爭力的人才。（2）可操作性。CDIO繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，系統(tǒng)地提出“能力培養(yǎng)、全面的實施指導(dǎo)、完整的實施過程和嚴格的結(jié)果驗證”的12條標(biāo)準，可操作性很強。（3）系統(tǒng)性。CDIO教學(xué)大綱以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，將學(xué)生能力總體劃分為四個層面，具體劃分為17種能力，細化為73條技能，力求以科學(xué)的培養(yǎng)模式全面系統(tǒng)地提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。（4）適應(yīng)性。CDIO的具體目標(biāo)是為工程教育創(chuàng)造合理、完整、通用、可概括性的教學(xué)目標(biāo)，重點將個人、社會和系統(tǒng)的制造技術(shù)與基本原理相結(jié)合，使之適合工程學(xué)的各個領(lǐng)域。
　　二、大學(xué)公共計算機基礎(chǔ)教學(xué)的特點與現(xiàn)狀
　　公共計算機基礎(chǔ)是實踐性較強的課程，意在培養(yǎng)學(xué)生熟練運用計算機的能力。然而，計算機軟、硬件的更新速度給計算機基礎(chǔ)教學(xué)的內(nèi)容更新提出了更大的挑戰(zhàn)，而且因教育、家庭和社會環(huán)境的差異，學(xué)生對計算機的掌握程度不盡相同。這在近三年表現(xiàn)尤為明顯。
　　目前，公共計算機基礎(chǔ)教學(xué)尚存在諸多問題。一方面，學(xué)生不重視理論學(xué)習(xí)，將精力全部放在操作上。這使其對計算機的基本理論知之甚少，嚴重影響了后續(xù)知識的深入學(xué)習(xí)和理解。另一方面，不正確的引導(dǎo)導(dǎo)致學(xué)生忽略理論學(xué)習(xí)，且主動學(xué)習(xí)意識與能力欠缺，沒有充分認識到大學(xué)教育的核心所在。大學(xué)教育正是通過基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣和方法以及主動學(xué)習(xí)的意識與能力。
　　當(dāng)前，高校公共計算機基礎(chǔ)教學(xué)大綱大多采用多媒體理論教學(xué)和上機實踐相結(jié)合的教學(xué)方式。理論教學(xué)環(huán)節(jié)以教師為主，學(xué)生充當(dāng)“聽眾”角色，按著教師的思路理解、記憶知識。這并沒有擺脫傳統(tǒng)的教學(xué)方式。實踐環(huán)節(jié)的多媒體課件，在不同程度上限制了教師和學(xué)生的思路，學(xué)生也只能在教師思路的引導(dǎo)下思考，無法滿足個性化的學(xué)習(xí)需求。
　　三、CDIO模式授課體系的建立
　　CDIO工程教育模式是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”理念的集中概括和抽象表達。在教學(xué)方法上，教師首先要明確講授課程在專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中的地位和作用，并樹立“以學(xué)生為中心”的新觀念，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。其次，教師要根據(jù)學(xué)生應(yīng)該掌握的知識和能力，在教學(xué)中適當(dāng)穿插綜合性實驗，促使學(xué)生自己動手并全身心投入，以增強概念性學(xué)習(xí)，重點培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。第三，教師要建立和加強學(xué)習(xí)反饋機制，及時把握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和取得的實際效果。該教學(xué)模式下，學(xué)生是學(xué)習(xí)主體，教師是教學(xué)主導(dǎo)。學(xué)生在合作完成實際項目過程中學(xué)習(xí)必備知識、發(fā)揮創(chuàng)新潛能、鍛煉就業(yè)能力，不斷提高個人的綜合素質(zhì)。鑒于此，我校采用一種全新的“講、練、討論”相互滲透結(jié)合的互動教學(xué)模式。課程依然設(shè)計為兩個部分：課堂教學(xué)和上機實驗。理論教學(xué)側(cè)重于課程的重點、難點講授，課時約占課堂教學(xué)的1/2，另外的1/2課時則組織學(xué)生討論。上機實驗按照課程的進度及學(xué)生的層次分類進行，逐步深入遞進。
　?。ㄒ唬┱n堂教學(xué)改革
　　1.“任務(wù)驅(qū)動”的理論傳授。每節(jié)課開始，教師首先提出問題，指出本節(jié)課程需要完成的任務(wù)，并將完成任務(wù)所需的知識點一一列出。之后，請學(xué)生指出未知知識點，教師著重講解新的知識點、重點及難點。最后要求學(xué)生一起運用相關(guān)知識點參與案例，并最終給出示范案例。
　　整個課堂教學(xué)力求學(xué)生帶著問題去思考，利用知識點去分析解決問題，并熟練掌握知識點的應(yīng)用。
　　2.自學(xué)為主的知識面擴展。每2~3名學(xué)生為一小組，布置討論題目或要求實現(xiàn)任務(wù)，督促其課下查閱資料，然后在課堂進行形式各異的討論。也可以讓學(xué)生根據(jù)能力選擇任務(wù)并提出各自的解決方案，集體討論方案的可行性或優(yōu)劣性。
　　通過該方式組建學(xué)習(xí)型團隊，給學(xué)生搭建一個展示自己的舞臺，既能夠極大地提高學(xué)生的積極性，又可鼓勵學(xué)生利用各種方式自學(xué)，對交叉學(xué)科、前沿學(xué)科有所涉獵。
　　（二）動手實踐能力培養(yǎng)
　　1.基本知識點實驗?；局R點的應(yīng)用對于大多數(shù)同學(xué)需要經(jīng)歷三個步驟：首先是“模仿”。完成與案例相似的例子，在模仿中鞏固和加深對新內(nèi)容的理解，與此同時，老師可以一對一講解學(xué)生未理解或掌握的內(nèi)容。之后是“修改”。在“模仿”的基礎(chǔ)上加工，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，教師僅對關(guān)鍵點提供指導(dǎo)性意見。最后是“提高”。將有一定難度但未曾遇見的問題交給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題的能力，教師則給予啟發(fā)、引導(dǎo)，激活學(xué)生的創(chuàng)造性思維。
　　2.單元性實驗。某個章節(jié)學(xué)習(xí)完畢后，安排一次單元性實驗，將章節(jié)內(nèi)容甚至前續(xù)內(nèi)容加以綜合。該實驗題目相對稍大，并具有一定難度。設(shè)計過程要注意幾個問題。（1）題目要貼近學(xué)生生活，便于學(xué)生理解，使學(xué)生能夠通過實驗解決現(xiàn)實生活中的問題。（2）綜合運用關(guān)鍵知識點，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力。（3）工作量要適當(dāng)。單元性實驗要求每個學(xué)生能基本獨立完成，根據(jù)學(xué)生的個體差異，提供多層次的題目供學(xué)生選擇。
　　
　　3.綜合創(chuàng)新性實驗。實踐的最后一個環(huán)節(jié)就是綜合創(chuàng)新性實驗。該項目必須使學(xué)生完整地得到構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作等方面的系統(tǒng)訓(xùn)練。要求2~3名學(xué)生自由組合，從教師給定題目中選取感興趣并符合自身能力的題目進行設(shè)計。該階段的實驗應(yīng)具有如下特點。（1）題目是真實項目的簡化，由教師給出總體要求。學(xué)生確定目標(biāo)后可以不局限于給定的需求，以此充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。（2）學(xué)生分組后由組長負責(zé)分工，并制定工作量衡量標(biāo)準，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作的精神。（3）學(xué)生獨立完成工作。教師的作用僅為答疑和共性問題的總結(jié)與歸納。該過程將使學(xué)生分析問題、解決問題的能力得到有效鍛煉。（4）涉及課堂沒有的知識點時，鼓勵學(xué)生利用各種資源搜集資料，并通過分析資料尋找答案，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力。
　?。ㄈ┰u價方式
　　傳統(tǒng)的學(xué)業(yè)評價一般采取考試形式，將學(xué)生的成績作為評價教師教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)成效的依據(jù)。體現(xiàn)在思想觀念上則表現(xiàn)為評價主體不重視學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價，這不符合現(xiàn)代工程教育價值觀。引入CDIO模式理念后，學(xué)業(yè)評價以“過程”為基礎(chǔ)，更加注重知識、技能的學(xué)習(xí)過程以及實踐環(huán)節(jié)與工程應(yīng)用能力，力求知識與能力的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在強調(diào)技術(shù)基礎(chǔ)的同時，注重探究式學(xué)習(xí)方法，通過團隊研究性學(xué)習(xí)模式和主題研究項目的實踐培養(yǎng)高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才。
　　評價方式上，實踐環(huán)節(jié)由教師制定評價標(biāo)準，并組織指導(dǎo)學(xué)生自評和互評。成績由“基本知識點實驗+單元性實驗+綜合創(chuàng)新性實驗”綜合得出，占期末總成績的60%。實驗完成后，結(jié)合學(xué)生和教師的評價，一般采用分組講解方式，由教師組織學(xué)生評價各小組的合作學(xué)習(xí)過程和效果，并引導(dǎo)學(xué)生反思、總結(jié)和改進自己的合作學(xué)習(xí)過程。整個開發(fā)小組的分數(shù)為學(xué)生和教師打分的和，學(xué)生的個人分數(shù)則是小組分數(shù)加上其在項目開發(fā)過程的得分，即項目參與程度、掌握新知識和新技能的能力以及綜合運用知識解決問題的能力得分。
　?。ㄋ模┱n堂教學(xué)的延伸
　　提高學(xué)生掌握、運用知識的能力，僅憑課堂教學(xué)還遠遠不夠，還需拓展多種渠道加強與學(xué)生的溝通。
　　1.搭建溝通平臺。教師博客開辟專門的版塊作為溝通的主要平臺，將課件、電子教案、參考資料或心得體會與學(xué)生分享，幫助學(xué)生擴展知識面，留言板可使學(xué)生間接與教師交流。
　　2.成立創(chuàng)新小組。組織學(xué)習(xí)興趣高、成績優(yōu)良的學(xué)生成立創(chuàng)新小組，在教師指導(dǎo)下，關(guān)注學(xué)科新理論、新技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，選擇感興趣的領(lǐng)域深入研究。通過備戰(zhàn)各類比賽、考取認證等方式，培養(yǎng)學(xué)生研究性和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)能力。
　　3.營造學(xué)習(xí)氛圍。創(chuàng)建專業(yè)的QQ討論群，營造不間斷的學(xué)習(xí)答疑氛圍，學(xué)生既可通過網(wǎng)絡(luò)幫助他人，同時也可提升自我。
　　四、結(jié)束語
　　改變以往重理論輕實踐、重視專業(yè)知識而忽視創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教育模式，是目前國內(nèi)進行工程類本科教育改革的方向。在CDIO工程教育理念的指導(dǎo)下，經(jīng)過改革實踐，我校大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程“做中學(xué)”教學(xué)模式取得了良好的教學(xué)效果，越來越多的同學(xué)逐步適應(yīng)并積極參與到知識能力的應(yīng)用培養(yǎng)過程中來，動手能力和自學(xué)能力得到了較大提升，教學(xué)質(zhì)量得到大幅度提高。
　　[本文為黑龍江科技學(xué)院校級重點課題]
　　
　　參考文獻：
　　1.