基于CDIO的實踐性MOOC課程教學改革研究

翟菊葉，陳玉娥，楊 樞，呂俊龍

(1.蚌埠醫學院衛生管理學院，安徽 蚌埠 233030；2.蚌埠學院計算機工程學院，安徽 蚌埠 233030)

構思-設計-實現-運作(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校工程教育的教育理念[1]。CDIO通過“做中學”和“項目驅動”的教學方法，讓學生在實踐教學過程中掌握技能和專業知識[2]。大規模開放課程(Massive Online Open Courses，MOOC)可以讓所有人免費通過網絡獲取各類大學課程資源，不受時間地點限制。學生在教學視頻的學習過程中，可以與老師和同學進行線上互動交流，最后完成在線作業和考試[3]。

將CDIO與MOOC教學理念有機融合，充分發揮二者的優勢，形成基于CDIO的實踐型MOOC課程教學模式[4-5]，實現實踐課程項目化、課程內容模塊化。項目周期涵蓋設計、實施、運行、評價等，并結合成果展示、項目答辯、討論等，將教學效果發揮到極致。本文以蚌埠醫學院醫學信息工程專業為例，探索基于CDIO的實踐型MOOC課程教學模式。

1 現有的實踐型課程教學存在的問題

實踐型課程以培養學生動手能力和解決問題能力為目標。醫學信息工程專業較其他專業而言開設比重更大的實踐型課程。但目前國內外醫學信息工程專業實踐型課程教學內容還不完善，培養模式和課程體系不成熟。多數高校的醫學信息工程專業重理論輕實踐，缺乏創新培養與能力訓練。實踐型課程教學存在如下問題。

1.1 教學環節缺乏有機整合

學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知識之間的邏輯關系。教學內容普遍缺乏橫向關聯和縱向深入，這就影響到學生的工程能力培養。

1.2 教學方式和方法陳舊

目前，專業課程實踐教學多以驗證性教學為主，教師演示操作步驟，學生原樣模仿。這種教學方式導致學生缺乏主動和深入的思考與探索。部分課程內容局限于課本，不注重實用性，很難將理論知識和實際問題聯系起來，不能形成完整的知識體系，無法調動學生學習積極性。項目的整體設計與實現，需要多方的配合與協作，學生應該更多與項目組成員和教師互動。

1.3 實踐教學評價體系不夠完善

課程考核能夠較為直接地檢驗學習情況和教學效果。但目前課程考核手段滯后，考核方式單一，無法考核實踐學習過程。很多學生通過考前突擊背誦的方式記住知識點，便可以考出很好的成績。這導致部分學生雖熟記理論，但面對項目無從下手。實驗成績主要由實驗課上提交的實驗練習和課后的實驗報告組成，而練習和實驗報告都存在嚴重的“拷貝”現象，無法檢驗真實的學習情況。

2 醫學信息工程專業實踐型MOOC課程教學體系構建

針對醫學信息工程專業實踐教學中存在的問題，以MOOC自主學習為前提，實踐課程教學和課程設計均采用CDIO工程項目實施的模式，項目全過程包括設計、論證、實施、結果分析、評價，并結合設計展示、項目論證和總結答辯、過程評價與討論等實現教學目的[6]，提高實踐教學質量，最終培養新時期醫學信息工程人才[7]。基于CDIO的實踐性MOOC課程教學體系見圖1。

圖1 基于CDIO的實踐性MOOC課程教學體系

2.1 課程體系建設

傳統的課程體系重理論輕實踐，實驗內容多為書本上的驗證性實驗；各門課程實踐教學內容零散，自成一體[8]。CDIO理念下的醫學信息工程實踐教學體系首先要采用一體化課程計劃，分層次展開教學內容。一體化課程計劃能讓各學科之間相互支撐、相互關聯，使知識更具系統性。如圖1所示，醫學信息工程專業實踐型課程體系分成三級：Ⅰ級主要是通識課程、基礎課程，這階段的教學方式靈活多樣，以激發學生學習興趣為目標，培養其基礎實踐能力；Ⅱ級主要是專業核心課程，注重專業技能訓練，理解相關課程知識的交叉性,通過完成課程練習和作業，使學生熟悉項目開發流程，提高動手能力；Ⅲ級是實踐項目，由課程設計、創新創業項目、教師科研項目、畢業設計、學科競賽等組成，要求學生具備二級的專業技能基礎上，對所學知識融會貫通，使其具備工程能力和創新能力，項目開發過程按照CDIO工程教育模式開展，讓學生體驗項目從設計到運行的完整開發流程，逐級遞推式完成人才培養目標。

2.2 構建線上MOOC教學平臺

基于CDIO的工程教育，通常不能覆蓋課程所有基本知識，學生只對項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模式互補長短。將CDIO與MOOC教學方式結合起來，教師引導學生通過MOOC平臺自主學習。MOOC可以根據專業特色和學生層次制定相應的培養目標[9]。教師在設計MOOC課程時要注重項目任務驅動，將零碎的多學科知識通過項目串聯起來，讓學生做到學以致用。

2.3 基于CDIO的實踐性MOOC課程案例的選擇與設計

CDIO工程教育模式起初是針對工業產品的，是用分割的方法簡化產品的生成任務。實踐課程中課程案例可以對應工業產品，將案例開發過程項目化，按照周期規劃每階段的任務，案例的設計和選擇要適合開展CDIO模式。

下面以移動開發與應用課程中的“打地鼠”游戲的實現過程為例，對CDIO模式下的項目化開發過程進行詳細介紹，見表1。

表1 CDIO模式下的項目具體教學環節內容設計

2.4 改革教學方法

2.4.1 實踐課程理論講授與MOOC自主學習相結合

近幾年，高校重點建設課程的MOOC資源。面對大量優質在線課程，將MOOC在線課堂與傳統課堂教學有機融合的混合式教學成了教學改革的研究熱點。學生根據老師的課程安排先進行MOOC線上學習，完成MOOC相應配套練習和測驗。學生掌握基本知識后，老師在教室開展重難點講解，組織互動討論，開展深層次學習。實踐課程理論講授圍繞學生科技創新實踐遇到的各種問題和各類工程實際案例進行。

2.4.2 實驗任務與項目實戰相結合

通過每個項目中的實驗任務，讓學生在MOOC學習基本的知識點，初步了解和掌握相關概念和技巧；通過課程實驗任務帶動各知識點的學習和運用，學生邊學邊練。在CDIO模式的教學過程中，項目主要分成4步進行[10]：

(1)構思：學生對項目做需求分析，做好前期準備工作；

(2)設計：學生對項目進行分析，細化任務，對各成員分配任務；

(3)實現：運用所學理論知識完成任務模塊，團隊分工合作；

(4)運行：通過公開演示項目和匯報，展示各個小組的成果，教師和學生評分。

2.4.3 校內教學與校外實踐相結合

將校內教學與校外實習、實訓基地相結合，鼓勵學有余力的同學在完成所要求的理論課堂學習和實驗課程學習的同時，參與教師的科研課題。精心組織安排每次科研活動，給學生提供最大限度的支持和幫助。

2.5 多元化考核方式

實踐型課程考核的依據主要是實驗報告，但是實驗報告的抄襲現象很難杜絕，無法體現學生的真實學習情況。為此，本項目采用過程考核：一方面，將課堂與線上表現進行綜合考核；另一方面，讓學生參加實際項目，進行動手能力訓練，并在項目考核合格后取得一定學分。項目開發過程中，對學生參與項目的情況(比如出勤、參與階段性任務等)進行記載。在項目完成時，根據學生參與項目的情況以及完成任務的效果進行打分，打分合格的同學取得相應的CDIO項目訓練分。多元化考核方式能體現學生在整個教學周期的表現情況。具體考核方法見表2。

表2 考核方法

3 課程改革效果評價

為了解課程改革成效，采用問卷星線上問卷調查，調查對象是參加課程改革的3個班級共計87名同學，最終回收問卷87份。調查樣本符合調查分析的技術要求。問卷中每個題目都有兩個選項。由表3中的調查結果可知，學生對教學內容設置的滿意度、課外實踐、在線課程資源、教學資源和形式等方面滿意度達82.76%～96.55%。

表3 課程改革效果評價

續表

4 結語

本文介紹了融合CDIO與MOOC來實現醫學信息工程專業實踐型課程改革。基于“CDIO+MOOC”的培養模式對于目前新工科人才培養具有一定的指導意義。此改革通過一體化課程體系建設使課程之間有機聯系、相互支撐，開發線上MOOC教學資源,通過任務驅動讓學生自主學習，設計適合CDIO模式的項目化開發案例，改革教學和考核方法，以學科競賽為依托，將CDIO與MOOC培養模式應用在科研創新項目開發過程中，豐富了CDIO教育理念的內涵。學生在項目實施過程中拓展了專業知識，提高團隊合作能力。