以CDIO項目為牽引的線上教學(xué)法在計算機(jī)程序設(shè)計中的應(yīng)用及案例設(shè)計

盧愛臣 魏建宇 張婷燕

摘要：針對在線教學(xué)存在的問題，分析CDIO 教育模式的優(yōu)勢及課程的特點，提出在計算機(jī)程序設(shè)計課程的在線教學(xué)中實施以項目為牽引的CDIO教學(xué)方法。結(jié)合教學(xué)實踐，闡述了如何從實際需求出發(fā)創(chuàng)設(shè)教學(xué)項目、利用有效的在線平臺組織項目實施、構(gòu)建“做中學(xué)” 的創(chuàng)客環(huán)境，給出了展開 CDIO 項目式在線教學(xué)的過程建議，并在教學(xué)實踐中取得了很大成效。

關(guān)鍵詞：CDIO;在線教學(xué);項目牽引;實踐

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）27-0185-03

在線教學(xué)不是簡單地把課堂從教室搬到網(wǎng)絡(luò)平臺授課，而應(yīng)該是以學(xué)生為主體，讓學(xué)生帶著問題去獲得學(xué)習(xí)能力上的提升。借助在線平臺和手段，可以更有效地組織和開展教學(xué)，鍛煉學(xué)生的自我管理能力，尤其是增強(qiáng)學(xué)習(xí)自覺性和主動性。

1在線教學(xué)存在的效果問題

單純的在線教學(xué)，有更大的自由度和更多的在線資源。但由于屏幕隔離了師生，在教學(xué)過程中帶來的一些問題，造成教學(xué)效果一度比傳統(tǒng)課堂還要差。

1.1? 學(xué)生產(chǎn)生厭煩倦怠

教師的角色從線下傳統(tǒng)課堂里的主演變成了網(wǎng)絡(luò)主播[1]。現(xiàn)場教學(xué)搬到線上以后，課堂里大部分時間是教師一個人在鏡頭前面講，學(xué)生在線上聽，有的課堂依舊延續(xù)滿堂灌的授課方式。教學(xué)中，缺乏師生之間、學(xué)生之間的互動與交流，缺乏課堂真實感，時間久了，學(xué)生心生厭倦，課堂成了一個人的狂歡，一群人的寂寞，學(xué)生過早地失去了興趣。

1.2? 缺乏對學(xué)生的有效監(jiān)管

由于屏幕阻隔了教師和學(xué)生面對面交流的通道，缺乏課堂的環(huán)境和氣氛，缺乏真實感。使得本來靈活、方便的教學(xué)方式難以發(fā)揮它的優(yōu)勢。如果學(xué)生的自我約束力差，聽課的時候則很難集中精力，有的出現(xiàn)玩游戲、聽音樂、上網(wǎng)，甚至出現(xiàn)中途離開課堂的現(xiàn)象[1]，這種學(xué)生完全獨立自主的學(xué)習(xí)無法保證教學(xué)進(jìn)度，一段時間以后學(xué)生兩極分化會很嚴(yán)重。

1.3? 線上教學(xué)課堂活力不足

學(xué)生分散在不同的地點，缺乏老師的現(xiàn)場指導(dǎo)，老師也不能及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的存在的問題并及時做出調(diào)整，師生都容易走彎路。課堂上，難以組織小組討論，遠(yuǎn)不如現(xiàn)場教學(xué)生動，這樣的課堂是冰冷的。

1.4? 課后反饋效果不理想

教師布置作業(yè)、問卷來鞏固和拓展教學(xué)內(nèi)容，并要求學(xué)生按時提交，但學(xué)生課后作業(yè)很容易敷衍、抄襲，或者借助搜索引擎、搜題軟件完成任務(wù)，這些反饋是沒有意義的，教師不能通過學(xué)生反饋掌握真實情況并針對具體問題及時做出調(diào)整。

2 CDIO項目式創(chuàng)客課堂構(gòu)建

2.1? CDIO教學(xué)模式

2004年，以美國麻省理工學(xué)院（MIT）為首的世界多所著名大學(xué)首創(chuàng)“CDIO工程教育模式”，并在教學(xué)實踐中獲得成功。CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運行）教育理念是以工程項目從研發(fā)到產(chǎn)品運行的全過程為載體，使學(xué)生在項目實踐中學(xué)習(xí)工程基礎(chǔ)知識，提升工程實踐能力、分析解決復(fù)雜問題的能力和綜合創(chuàng)新能力[2]。

CDIO倡導(dǎo)探究式教學(xué)，學(xué)生主動參與、探究發(fā)現(xiàn)、交流合作[3]，改變過分依賴教師和教材、過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械式訓(xùn)練等現(xiàn)象，突出知識的建構(gòu)和教學(xué)方法的導(dǎo)引性，讓學(xué)生想明白、做明白、說明白，從而實現(xiàn)課堂反轉(zhuǎn)，改變以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)，教師由“主播”向“主持人”身份轉(zhuǎn)變，把課堂構(gòu)建成以學(xué)生為主體的創(chuàng)客課堂。依托項目，培養(yǎng)學(xué)生計算思維、工程思維和系統(tǒng)思維的能力，提高學(xué)生任職能力。在開放式的在線教學(xué)中，開展CDIO項目式創(chuàng)客教學(xué)模式非常有意義。

2.2? CDIO項目式教學(xué)及實踐環(huán)境構(gòu)建思路

相比強(qiáng)制的外力約束，通過激發(fā)學(xué)生興趣，來激發(fā)來自學(xué)生內(nèi)心的學(xué)習(xí)動力，更易于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)和鉆研的主觀能動性。“任何一種興趣都包含著天性中有傾向性的呼聲，也許還包含著一種處在原始狀態(tài)中的天才的閃光。”哪里沒有興趣，哪里就沒有動力。所以，作為一切情況下最好的老師，興趣才是學(xué)問之始，才是學(xué)生獲得知識的第一步。課堂中，只有準(zhǔn)確地抓住學(xué)生心動的興趣點，才能在學(xué)習(xí)過程中“嗜之越篤，技巧越工”。

以《計算機(jī)程序設(shè)計》為例，結(jié)合課程特點，依據(jù)能力導(dǎo)向，提煉學(xué)生專業(yè)領(lǐng)域的實際需求，設(shè)計教學(xué)項目，以項目的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行為載體，進(jìn)行CDIO開放式課堂創(chuàng)建，構(gòu)建一種“做中學(xué)”的線上課堂，實施過程如圖1所示。

通過實現(xiàn)實際需求的項目，能緊緊抓住學(xué)生的興趣點。在教學(xué)過程中，貫穿項目實現(xiàn)的全過程，采用任務(wù)驅(qū)動方式開展教學(xué)。教學(xué)中，以ATmega16單片機(jī)為藍(lán)本，結(jié)合Win AVR、Proteus虛擬環(huán)境，從實驗、實踐、實用的角度，學(xué)習(xí)ATmega16單片機(jī)C語言程序設(shè)計和單片機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)。

教學(xué)項目來源于學(xué)生專業(yè)需求，知識點就在實施的各個子項目中。項目式教學(xué)讓學(xué)生參與其中，寓教于樂，教學(xué)相長，學(xué)生受益最直接的就是實現(xiàn)了“要學(xué)-好學(xué)-樂學(xué)”的轉(zhuǎn)變，學(xué)并樂在其中。

3以CDIO項目為牽引的在線教學(xué)實施方案

依據(jù)計算機(jī)課程可操作性強(qiáng)、實踐性強(qiáng)的特點，采用探究式“做中學(xué)”的CDIO教學(xué)模式。CDIO教學(xué)模式從崗位需求和學(xué)生的能力素質(zhì)培養(yǎng)這個成果目標(biāo)出發(fā)，反向設(shè)計教學(xué)思路。從學(xué)生專業(yè)領(lǐng)域和現(xiàn)實生活的問題中，發(fā)現(xiàn)需求，構(gòu)建項目，進(jìn)一步反推出項目所需的知識模塊，設(shè)計成教學(xué)項目搬進(jìn)課堂，利用項目來牽引知識。在教學(xué)實踐中，采用基于CDIO的在線教學(xué)模式，契合《計算機(jī)程序設(shè)計》課對計算機(jī)可感知、可操作、可觸摸的要求和特點。實施過程中，全面梳理課程思路，結(jié)合實際，合理設(shè)計教學(xué)項目，進(jìn)行迭代式、增量式、敏捷式教學(xué)，打造“知識金字塔”，逐步提升學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)度、增加學(xué)習(xí)難度、拓展學(xué)習(xí)深度，切實提高教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)有效在線教學(xué)。