互動式教學在全英文工程化教育中的實踐與思考

霍 歡，徐伯慶，陳慶奎，彭敦陸，盧 菁，董 尹

（上海理工大學 光電信息與計算機工程學院，上海200093）

互動式教學在全英文工程化教育中的實踐與思考

霍 歡，徐伯慶，陳慶奎，彭敦陸，盧 菁，董 尹

（上海理工大學 光電信息與計算機工程學院，上海200093）

在有限的課時內用全英文高效地完成教學任務，達到培養國際化專業工程人才的要求，是全英文課程建設主要面臨的挑戰。文章針對這一現狀，從互動式教學方法入手，以工程教育模式CDIO為標準，結合國內外英文授課經驗，提出相應的對策。

互動式教學；全英文課；工程教育

1 背 景

隨著《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》[1]以及《上海市中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》[2]的頒布實施，面向留學生的全英文課程建設正大規模開展。課程建設體系從以文科中的中醫、金融、經濟管理專業為主，逐漸向以工科專業中的計算機、機械、電氣為主轉移。計算機專業作為面向來華留學生的越來越大的一個專業，其部分混班課堂上的留學生比例已經從低于10%上升到50%以上。由于授課對象在文化、語言能力、教育基礎等方面存在差異，如何在有限的課時內用全英文高效地完成教學任務，達到培養國際化專業工程人才的要求，是全英文課程建設主要面臨的挑戰。

2 工程教育模式的標準解讀

自2001年麻省理工學院發表了第一份CDIO報告，CDIO工程教育模式迅速在全世界的工程教育改革中推廣[34]。基于CDIO建立的國際合作組織，包括了麻省理工學院、瑞典皇家工學院等全球著名的高校，代表了近年來國際工程教育的發展趨勢。

在工程教育中，CDIO以學生為主體，以產品研發到產品運行的生命周期為載體，實現課程與實踐的有機聯系。學生的培養要在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力4個層面達到要求，因此不僅要在工程類專業系統的培養計劃中體現CDIO，而且在每一門工程類課程中也應該踐行CDIO的理念，達到工程化教育能力培養和檢驗測評的12條標準。如果每一門課都達到了CDIO標準，那么工程類專業的工程化教育至少成功了一半。我們從課程設計角度對這12條標準分別進行解讀[5]。

（1）標準1——采用CDIO理念。將產品和系統生命周期的發展原理——構思、設計、實現和運行，作為課程計劃或項目設計的理念。

（2）標準2——學習目標。在課程計劃和項目設計中，為基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力構建具體詳細的學習要求。

（3） 標準3——綜合性課程計劃。課程項目設計應包括多個相互支持的學科，并能夠將基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力整合進課程項目設計中。

（4）標準4——工程導論。至少有一次導論性的課時，為產品和系統構建中的工程實踐提供一個框架，并介紹基本的個人能力和人際交往能力，激發學生在相應工程領域應用方面的興趣和動力。

（5）標準5——“設計—實現”經驗。課程計劃包括兩個以上的“設計—實現”實踐，其中必須有一個實踐是基礎性的，另一個相比之下更高級。

（6）標準6——CDIO 學生實踐場所。有支持和鼓勵學生進行親身學習的實踐機會和實驗室，使學生進一步獲得產品和系統構建等技能以及學科知識和社會知識。

（7）標準7——綜合性學習經驗，指幫助學生獲得學科知識以及個人能力、人際交往能力、產品和系統構建能力等技能的綜合性學習實踐。

（8）標準8——主動學習，指基于主動的、經驗的教學方法的教和學。

（9）標準9——提高教師CDIO技能。課程計劃中有使教師提高個人能力、人際交往能力以及產品和系統構建能力的活動。

（10）標準10——增強教師教學技能。增加教師的綜合性學習經驗，會運用生動經驗性學習方法，具備評估學生學習的能力。

（11）標準11——CDIO技能評估。對學生進行工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力4個層面的評估。

（12）標準12——CDIO計劃評估。建立一個評估CDIO計劃的12條標準的系統，并為學生、教師和其他利害相關者提供反饋信息以便持續改進。

這12條標準對整個CDIO模式的實施和檢驗進行了系統、全面的指引，使得工程教育目標具體化、可操作、可測量，對學生和教師都具有重要的指導意義。因此，在建設數據庫系統及應用全英文課時，筆者以這12條標準為準則，將工程教育的CDIO理念貫穿課程建設的始終。

3 互動式教學方法在全英文課程建設中的實踐

數據庫系統及應用是我校計算機及信息類相關專業本科生核心專業課程之一。自2009年以來，圍繞培養具有國際視野的創新型人才目標，該課程在部分班級采用雙語（中英文）進行教學，自筆者在國外訪學授課兩年后轉為全英文課程。教師選用國外優秀的英文原版教材，使用全英文課件，用英語講授課程內容并與學生開展互動，配以中文參考書和中文答疑，令學生完全用英文做作業并進行課堂演講，取得較為理想的教學效果。2015年該課程獲得上海高校外國留學生英語授課示范性課程稱號。

3.1 把握聯系，激發學生學習興趣

激發學生的學習熱情是工程教學中核心的理念，也是以學生為主體的現代化教學面臨的主要挑戰。無論是CDIO提出的工程導論標準，還是BOPPPS教學法[6]中的Bridge-in模塊，目的都是喚起學生的學習興趣。在數據庫系統及應用的課程實踐中，激發學生學習熱情是貫穿始終的，體現在3個階段的互動環節中。

（1）首次課的互動。每學期開始的第一節課是激發學生學習興趣最重要的時刻。第一節課的內容實際上起到了CDIO標準中工程導論課的作用。由于學習全英語課的學生背景不盡相同，修課的目的也不盡相同，因此在進行課程內容介紹時不是按照PPT講解，而是讓學生先提出自己的學習目標，進而根據不同學生的情況有側重地選擇課程內容框架，引導學生將本課程內容與自己的學習目標結合起來，了解學習此課程的理由、重要性或共通性，從而讓學生把這門課當作自己感興趣的課程。

（2）課程開始的互動。每次課的開始是吸引學生注意力、激發學生學習興趣的黃金時刻。每節課開始通常以10 min左右的互動式問答或測驗開始，學生通過手機對屏幕上提出的問題進行回答，教師實時進行反饋。這樣一方面可以避免留學生經常遲到的現象，一方面可以讓學生進行熱身，迅速回顧上節課的內容，還可以引出與教學主題相關的問題，引導學生進入課程，將接下來的內容與已經學過或未來要學的內容相聯結。

（3）課堂翻轉的互動。翻轉課堂環節是以學生為主體的教學理念的重要實現環節，也是激發學生學習興趣的核心環節。翻轉課堂效果的好壞取決于學生的參與度，因此，翻轉課堂設計的環節除了給學生布置課外學習的資料和需要“構思—設計—實現—運行”的項目，更重要的是讓學生進行互評和自評，讓學生之間進行有效的互動，從而讓作報告的學生和作為聽眾的學生都能積極地參與翻轉課堂模塊中，將自主學習與課堂學習結合起來，進而提高對課程內容的學習興趣。

3.2 以學生為主，提高互動質量

CDIO標準對學生的評測是從基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力4個層面進行衡量，因此在數據庫系統及應用這門課的建設上，無論是課程項目設計和學生分組，還是學生評測，都對以上4個方面進行覆蓋，從而提高教學質量。

1）項目設計。

數據庫系統及應用要求學生具有一定的計算機基礎知識，課時數為48學時，3學分，其中理論教學36學時，課內實驗12學時，課外開放實驗12學時。

課程以模塊作為主線，根據來華留學生和本地學生專業特點設計10個模塊，每個模塊配置對應的基礎實驗和進階的“設計—實現”實驗，并以一個綜合實訓案例為輔，既有單人實驗，又有團隊項目，突出課程應用性和實用性的特點，達到CDIO“設計—實現”經驗的標準。

在課堂教學之外，還可額外編制12學分的開放實驗內容，使80%主動學習的學生能夠得到實際鍛煉的機會。開放實驗內容以利用最新技術設計開發數據庫應用系統為主，使學生有機會綜合運用所學理論知識與計算機軟件、信息管理等多門課程的知識，融會貫通，通過多人合作完成一系列相對復雜的數據庫應用系統開發，達到CDIO綜合性學習經驗的標準。

2）學生分組。

由于學習主動性因人而異，教師可充分利用優秀學生的帶動能力，在數據庫實踐中將每3～5人分成一組，同時確保每一組留學生和本地學生的比例近似，每個實驗輔導教師（研究生）輔導2個組。這樣在組內互相交流，可以使實驗在較短的時間內得以完成，即使是沒有主動性的學生也被動接受基本原理和技術。通過這種方法，既能提高學生的個人能力，又可以提高學生的團隊合作能力。

此外，可以將實驗中心的公共機房對學生全天開放，使學生時刻有實踐環境支持。對參加開放實驗的學生開放本課題組的網絡計算實驗室、流計算實驗室和無線傳感網實驗室，這些實驗室的輔導教師（研究生）隨時解答問題，對特別優秀的學生可以將其選拔到學科開發項目中。這種方式可在學生進行畢業實習前，為學生構建符合CDIO標準的模擬實踐場所。

3）考核評估。

根據教學大綱和教學目標，教學環節分為課堂教學與實踐教學兩部分。在課堂教學環節，主要完成數據庫基礎知識的傳授，因此，對學生的基礎知識考核主要通過每次課開始的小測驗、期末考試以及作業實現，這部分分值占總成績的50%。

在實踐教學部分，主要通過“設計—實現—運行”項目對學生的個人能力、人際團隊能力和工程系統能力進行考核，這部分成績由個人實驗成績、團隊項目答辯成績和項目報告成績構成。按照實驗開放原則，在原有16學時實驗課的基礎上，對每個學生開放實驗環節，只設提交截止期，不限機時，保證實驗的完整性，使學生有充足的時間參與項目實踐中。

此外，對參與相關計算機創新創業競賽、發表相關領域論文以及申請相關項目專利的學生給予額外的加分，鼓勵學生進一步獲得產品和系統構建能力等技能、學科知識和社會知識。

3.3 與時俱進，充分利用先進的技術手段

在CDIO標準中，不僅有針對學生的CDIO評估，還有針對教師的教學技能評估；不僅有針對教師的CDIO評估，還有針對CDIO計劃的評估。這些不同的評估，對象不同，標準不同，很難在一個系統中統一起來，因此在實踐中，教師可充分利用先進的技術手段，針對不同環節的評估，應用不同的輔助軟件，達到實時、準確、詳盡的評估反饋。例如，針對學生的作業和項目討論，我們采用Piazza在線系統[7]，對不同分組活動進行監控，對學生的疑問進行及時的解答，并在Piazza系統上完成自評和互評的文字化過程；而針對教師的教學評估，則需要對學生和其他利害相關者的反饋進行匿名化處理，因此我們采用Polleverywhere[8]在線投票系統，通過手機掃描二維碼對教師的評估進行匿名化問卷調查，并實時獲得反饋結果。

此外，我們在學習應用先進技術手段的同時，也注重提高教師的專業水平，除了參加學術界年會和計算機學會組織的各種技術講座，還抓住一切進修機會進行業務水平的提升，如邀請國際合作院校的教授到我校課堂進行教學、參加市教委組織的國際全英文課程進修活動等，真正將反饋和學習融入教學活動，以便持續提高課程的教學質量。

4 互動式教學方法在全英文課程建設中的思考

從數據庫系統及應用的課程建設成果來看，互動式教學基本滿足了CDIO工程教育標準要求，但是CDIO標準并不是工程教育的唯一標準，互動式教學也不是提高學生課堂參與度的唯一手段。

在課程建設初期，中國學生并不是很適應這種互動式教學方法。在互動環節，有80%的學生表現茫然，這其中既有先做完任務的學生無所事事，又有做不出任務的學生茫然無助，當然還有學生是因為英語聽力的問題不知所云，因此我們嘗試提高翻轉課堂在互動環節的比例，讓學生提前閱讀英文課本的內容，在對學習內容有充分了解的前提下進行課堂展示，一方面可以鍛煉學生的閱讀、展示和口語能力，一方面也能確保全英語教學的課堂效果。

由此可以看出，互動式教學的實質在于根據學生的學習程度制訂細致的個性化課堂問題和項目，以滿足課堂上不同背景、不同學習程序的學生的需求。這不僅需要教師持續不斷地積累教學經驗，還需要學生積極地適應互動式學習方式。隨著越來越多的翻轉課堂和互動式教學的引入，中國學生在互動式教學中的表現一定會越來越好。

5 結 語

我們就改進全英文課程的教學方法，提高教學效果做了一些研究和探索，從互動式教學方法入手，以工程教育模式CDIO為標準，以數據庫系統及應用這門課的設計為案例，對相應的對策進行了討論。實踐證明，互動式教學方法能更好地激發學生對全英文課程的學習興趣，進而使學生達到工程教育CDIO標準，提高全英文課程教學的教學質量。

[1] 國家中長期教育改革和發展規劃綱要工作小組辦公室. 國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）[R]. 北京: 國家中長期教育改革和發展規劃綱要工作小組辦公室, 2010.

[2] 上海市中長期教育改革和發展規劃綱要工作小組辦公室. 上海市中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）[R]. 上海:上海市中長期教育改革和發展規劃綱要工作小組辦公室, 2010.

[3] 王慶人. 我國計算機教育如何借鑒歐美CDIO模式[J]. 計算機教育, 2010(11):8-11.

[4] 葉民. 工程教育CDIO模式適應性轉換平臺的研究[D]. 杭州: 浙江大學, 2013.

[5] CDIO standard 2.1[EB/OL]. [2017-04-15]. http://cdio.org/content/cdio-standard-21.

[6] 羅宇, 付紹靜, 李暾. 從BOPPPS教學模型看課堂教學改革[J]. 計算機教育, 2015(6): 16-18.

[7] Piazza product introduction[EB/OL]. [2017-04-15]. https://piazza.com/pdfs/piazza_product_introduction.pdf.

[8] Instructor guide-getting started[EB/OL]. [2017-04-15]. https://www.polleverywhere.com/guides/instructor/getting-started.

1672-5913(2017)11-0091-04

G642

上海高校外國留學生英語授課示范性課程建設項目“數據庫系統及應用”（2014-2015）；上海理工大學研究生課程建設項目“并行計算”（2015-2016）；教育部第二期來華留學英語授課品牌課程項目“數據庫系統及應用”（2017-2019）。

霍歡，女，副教授，研究方向為數據流技術，huo_huan@yahoo.com。

（編輯：宋文婷）