基于CDIO模式的非計算機專業(yè)《大學(xué)計算機》課程改革實踐

高原+汪瑾

【摘 要】結(jié)合桂林電子科技大學(xué)的教學(xué)實踐，闡述了以計算思維培養(yǎng)為核心，以CDIO項目實訓(xùn)模式為載體，以翻轉(zhuǎn)課堂、分類輔導(dǎo)等多樣化教學(xué)方法為輔助的非計算機專業(yè)《大學(xué)計算機》課程改革情況。

【關(guān)鍵詞】CDIO模式；大學(xué)計算機；計算思維

0 引言

《大學(xué)計算機》是大學(xué)非計算機專業(yè)本科生的第一門計算機課程。計算機技術(shù)與控制技術(shù)、電子線路、通信系統(tǒng)、模擬電子電路、數(shù)字電子電路、圖像處理、數(shù)學(xué)建模、單片機技術(shù)等一系列電子信息類專業(yè)課程都有著緊密而深厚的聯(lián)系，在高校基礎(chǔ)教育方面的重要性不言而喻。然而當(dāng)前，《大學(xué)計算機》課程逐漸演變成講授計算機的基本概念以及常用或流行軟件產(chǎn)品的使用指南，課程中文化的內(nèi)涵越來越少，基礎(chǔ)的內(nèi)涵越來越大，課程的開設(shè)也受到越來越多的質(zhì)疑。

CDIO工程教育模式2001年由美國麻省理工學(xué)院聯(lián)合多所高校共同開發(fā)，是當(dāng)前國際上比較成功的一種工程教育理念和實施體系。CDIO以項目設(shè)計為導(dǎo)向，工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以工程項目從研發(fā)到運行的生命周期為載體，涵蓋構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作四個環(huán)節(jié)，圍繞項目設(shè)計將相關(guān)課程有機聯(lián)系起來，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，在知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用之間形成良性互動[1-2]。與傳統(tǒng)意義上的“做中學(xué)”不同，CDIO有兩個明顯的特征：第一，是項目的設(shè)置帶有工程性、實用性，向生產(chǎn)實踐和社會需求回歸；第二，是在項目實現(xiàn)后有一個總結(jié)和反思的過程，立足于實際項目，并進一步生發(fā)，“去其形而取其神”，講貫通這些知識的思維及其實現(xiàn)方式，引導(dǎo)學(xué)生的普適思維，教會學(xué)生問題求解思路與方法。CDIO的理念思想與當(dāng)前《大學(xué)計算機》課程改革所需任務(wù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)方式和由項目實踐而進一步總結(jié)、升華形成的對電子信息素養(yǎng)的培養(yǎng)方向不謀而合，因此，在《大學(xué)計算機》教學(xué)，尤其是實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)中具有很強的應(yīng)用空間。

1 任務(wù)驅(qū)動，推行CDIO項目實訓(xùn)模式

當(dāng)前《大學(xué)計算機》課程多以講授“軟件及應(yīng)用”為主，軟件的時效性對課程的定位和評價產(chǎn)生了很大的影響。因此，必須突破傳統(tǒng)的“軟件使用指南”模式，引入CDIO理念，以實際應(yīng)用為背景構(gòu)建實驗項目，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。實驗課堂采用35人的小班化教學(xué)，并根據(jù)各專業(yè)學(xué)生不同的培養(yǎng)要求和學(xué)生能力差異，項目設(shè)置多層次難度選擇，實現(xiàn)因材施教：

1.1 基礎(chǔ)層次

分別針對Word、Excel、PPT、Access、photoshop、flash、Adobe Audition、DreamWeaver、Foxmail等核心內(nèi)容設(shè)計課題，使學(xué)生熟悉軟件環(huán)境，加深對各菜單和功能鍵的了解，通過簡單作品的呈現(xiàn)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

1.2 綜合層次

以項目形式完成一個綜合性的作品。教師給出實驗最終效果圖樣（如一張海報、一份電子板報、一份演示文稿等），由學(xué)生通過基礎(chǔ)層次多個模塊的綜合來實現(xiàn)預(yù)定效果。這個環(huán)節(jié)主要是鍛煉學(xué)生分析問題、分解問題的能力，使學(xué)生建立起系統(tǒng)的概念，懂得如何用基本模塊來構(gòu)造、實現(xiàn)復(fù)雜的功能。教師適當(dāng)進行點撥，鼓勵學(xué)生提出多種解決方案并根據(jù)操作復(fù)雜度和時間復(fù)雜度兩個指標(biāo)進行方案優(yōu)劣比較，提高思維活躍度。

1.3 自主設(shè)計層次

教師給出一個選題的大致方向，例如，要求學(xué)生制作一份演示文稿，對一部影視作品（或一部小說）進行推介，要求綜合運用以下技術(shù)：版式、母版、主題的運用和修改；圖片、表格、藝術(shù)字、文本框等對象的插入；超鏈接、音頻及視頻的插入及設(shè)置；動畫、切換效果和排練計時的設(shè)置等。項目的具體腳本內(nèi)容、設(shè)計方案、素材搜集、實驗實施、項目報告撰寫等均由學(xué)生自主確定并完成。選題要求思路新穎、目標(biāo)明確、具有創(chuàng)新性，鼓勵引入新技巧、新方法。自主創(chuàng)新實驗項目采用學(xué)生課堂展示、同學(xué)提問、教師點評的形式進行驗收，使學(xué)生的審美能力、材料組織能力、創(chuàng)造想象能力和項目實施能力都得到鍛煉和提升。

2 “去其形而取其神”，著眼計算思維培養(yǎng)

從學(xué)生的思維培養(yǎng)角度出發(fā)，對《大學(xué)計算機》課程中的各模塊知識進行挖掘，不但要講知識，更要講貫通這些知識的思維及其實現(xiàn)方式，實現(xiàn)計算機課程思維性教學(xué)改革，由具體的計算機基礎(chǔ)知識講授提升到思維方式培養(yǎng)的高度，引導(dǎo)學(xué)生的計算思維，使各專業(yè)學(xué)生都能夠掌握基于計算技術(shù)的問題求解思路與方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，為將來應(yīng)用計算手段進行本學(xué)科的研究與創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

例如，在《圖文混排》項目中，通過指導(dǎo)學(xué)生制作一張《飲食與健康》小報，讓學(xué)生全面掌握字體、段落及頁面設(shè)置、分欄、首字下沉與懸掛、對象設(shè)置（圖片、圖形、藝術(shù)字、文本框）、圖文混排、邊框底紋、格式刷的應(yīng)用等基本知識點。在此基礎(chǔ)上針對實際問題進行知識拓展，強化學(xué)生解決具體問題的能力。例如，針對素材圖片如何獲取問題，拓展知識如下：1）網(wǎng)上搜索，講述網(wǎng)絡(luò)搜索引擎的用法及圖片下載的多種形式；2）屏幕截圖，介紹紅蜻蜓截圖軟件、QQ等聊天軟件截圖、Word2010自帶截圖功能、鍵盤自帶拷屏鍵截圖等多種方式。針對圖片的處理，拓展以下知識點：1）采用Word2010界面“圖片工具”中“格式”選項卡下的各種工具進行摳圖、銳化、色調(diào)、飽和度、亮度和對比度調(diào)整，以及形成各種紋理化效果；2）介紹photoshop、美圖秀秀等常用圖片編輯軟件的功能及適用范圍[3]。針對排版問題，介紹滿版型、骨骼型、中軸型、對稱型、分割型、中心型等十幾種常見版面設(shè)計風(fēng)格，培養(yǎng)學(xué)生審美能力和編輯設(shè)計能力。

3 百花齊放，實現(xiàn)教學(xué)方法多樣化

《大學(xué)計算機》課程內(nèi)容涵蓋信息表示、計算機體系結(jié)構(gòu)、算法思維與程序設(shè)計、操作系統(tǒng)、常用辦公軟件、數(shù)據(jù)信息處理、多媒體信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)與信息安全等多項內(nèi)容，有些是硬件方面的知識，有些則是純軟件的應(yīng)用；有些內(nèi)容對理論把握要求較高，有些則更注重實際操作。因此，在授課過程中，也應(yīng)當(dāng)針對各章內(nèi)容的特點，采用不同的教學(xué)方法，以達到最佳的教學(xué)效果，主要措施包括：1）實驗部分實行項目形式，基本操作通過教學(xué)視頻由學(xué)生自主預(yù)習(xí)完成，課堂教學(xué)部分則要求運用多種操作技能和方法，以項目形式完成一個綜合性的作品，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)運用知識的能力。2）打破教師“滿堂灌”，實行重點、難點集體講解與課堂個別輔導(dǎo)相結(jié)合的模式，引導(dǎo)學(xué)生探索多種解決方案，提高思維活躍度。3）部分內(nèi)容采用“翻轉(zhuǎn)課堂”，學(xué)生演示、講解操作過程，剖析設(shè)計理念，教師進行針對性點評并組織學(xué)生討論。4）每學(xué)期甄選出優(yōu)秀的學(xué)生設(shè)計作品進行展示，計入學(xué)生的平時成績，同時也向初學(xué)者展示出所學(xué)知識的應(yīng)用范圍和實用性，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和能動性均得到極大提升。

【參考文獻】

[1]王碩旺，洪成文.CDIO：美國麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式——基于對CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009，28（4）：116-119.

[2]李善壽.“CDIO”工程教學(xué)模式在實踐教學(xué)中的實施方法研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2010（20）：164-166.

[3]甘守飛.以培養(yǎng)計算思維能力為導(dǎo)向的計算機基礎(chǔ)實驗教學(xué)[J].宿州教育學(xué)院學(xué)報，2016，19（3）：164-165.

[責(zé)任編輯：田吉捷]