工程教育背景下程序設(shè)計(jì)課程O2O教學(xué)模式研究

孫海龍，李 丹，王春艷

（1.東北林業(yè)大學(xué) 信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.東北林業(yè)大學(xué) 圖書館，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引 言

麥可思研究院發(fā)布的《2017年中國大學(xué)生就業(yè)報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示[1]，2016屆本科畢業(yè)生從事的職業(yè)里，“計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)處理”“互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)及應(yīng)用”類職業(yè)薪酬占據(jù)前兩位，人才供不應(yīng)求。另據(jù)《中國IT培訓(xùn)行業(yè)現(xiàn)狀調(diào)研分析及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告（2017版）》顯示，中國IT及相關(guān)行業(yè)目前仍存在100萬左右的人才缺口，巨大的人才缺口使得人才培養(yǎng)變得尤其關(guān)鍵。此外，IT行業(yè)還存在另外一個(gè)普遍問題：學(xué)歷教育與企業(yè)實(shí)際需求相脫節(jié)，迫使大量學(xué)生涌向IT培訓(xùn)市場。

CDIO工程教育模式是縮小學(xué)歷教育與企業(yè)實(shí)際需求脫節(jié)鴻溝的重要教育模式[2,3]。在大數(shù)據(jù)時(shí)代[4]和新工科建設(shè)背景[5]下，各高校倡導(dǎo)人才培養(yǎng)模式和線上線下混合式教學(xué)方法的研究，涌現(xiàn)出很多優(yōu)秀的教學(xué)成果：文獻(xiàn)[6]對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)如何開展“O2O”混合式教學(xué)的應(yīng)用原則進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[7]將O2O教學(xué)模式應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中；文獻(xiàn)[8]提出在工程教育認(rèn)證背景下高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革方法。以上研究都是針對(duì)某一門課程開展的教學(xué)方法研究，沒有提及如何充分利用MOOC/SPOC等在線平臺(tái)實(shí)現(xiàn)線上線下資源的有機(jī)融合，沒有從工程教育認(rèn)證角度培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

基于此背景，按照CDIO教學(xué)模式全面推進(jìn)程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)改革，堅(jiān)持以學(xué)生學(xué)習(xí)為主體，全面提高學(xué)生的基礎(chǔ)理論、學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手能力及創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

1 程序設(shè)計(jì)類課程教學(xué)現(xiàn)狀

程序設(shè)計(jì)類課程包括C語言程序設(shè)計(jì)、計(jì)算方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Java語言程序設(shè)計(jì)、Web程序設(shè)計(jì)、C++程序設(shè)計(jì)等眾多與編程實(shí)踐操作有關(guān)的課程。近年來，由于新的人才培養(yǎng)方案大量縮減學(xué)分，使原本捉襟見肘的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)更加緊張，因此，在教學(xué)改革中，在線考試系統(tǒng)、資源共享課、MOOC/SPOC、在線模擬系統(tǒng)等課程資源不斷產(chǎn)出，對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)進(jìn)行有益補(bǔ)充，取得了良好的教學(xué)效果。然而，程序設(shè)計(jì)類課程存在理論知識(shí)多、知識(shí)點(diǎn)分散、教材滯后于技術(shù)發(fā)展、教學(xué)與企業(yè)或者社會(huì)需求脫節(jié)等突出問題，體現(xiàn)在課堂教學(xué)模式陳舊、教學(xué)內(nèi)容實(shí)用性不強(qiáng)、以教師為中心、學(xué)生缺乏自主思考機(jī)會(huì)、考核機(jī)制日趨完善但考核方式與實(shí)際應(yīng)用需求脫節(jié)等方面。

2 O2O混合式教學(xué)模式概述

O2O 模式，即Online To Off l ine，最早起源于美國的電子商務(wù)交易中，隨著智能手機(jī)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，O2O模式在物流、醫(yī)療、金融、餐飲等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。2014年以來，教育者將這一模式引入到教育領(lǐng)域中。同時(shí)，伴隨著MOOC/SPOC在線教學(xué)平臺(tái)的推廣，這種線上線下的教學(xué)模式迅速普及。由于這種教學(xué)模式具有資源豐富、優(yōu)秀資源共享、學(xué)習(xí)形式靈活、實(shí)現(xiàn)差異化教學(xué)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用，從而全面提升了教學(xué)的有效性。

工程教育認(rèn)證對(duì)計(jì)算機(jī)類人才培養(yǎng)提出了更高目標(biāo)，不僅要求掌握基本理論知識(shí)，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生掌握系統(tǒng)建造和運(yùn)行能力，以及理解技術(shù)發(fā)展對(duì)社會(huì)重要性和戰(zhàn)略影響的評(píng)估能力。

針對(duì)不同學(xué)科不同課程的教學(xué)特點(diǎn)，將O2O方法應(yīng)用到教學(xué)中正處在起步階段，但不能采用千篇一律的教學(xué)方法，需要探索新教學(xué)模式下的課程教學(xué)規(guī)律，重新認(rèn)識(shí)教師與學(xué)生的“教與學(xué)”的定位和職能，才能將線下教學(xué)與線上教學(xué)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，充分發(fā)揮課程培養(yǎng)創(chuàng)新人才的作用。

3 四位一體的O2O混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)

四位一體的O2O混合教學(xué)模式不是簡單的線上線下教學(xué)模式研究，而是從工程教育認(rèn)證對(duì)學(xué)生“知識(shí)─能力─素質(zhì)”的全面要求出發(fā)，在現(xiàn)有線上教學(xué)平臺(tái)的支持下，以“夯實(shí)基礎(chǔ)─激發(fā)興趣─強(qiáng)化訓(xùn)練─創(chuàng)新思維”為培養(yǎng)目標(biāo)的四位一體的O2O混合教學(xué)模式，具體實(shí)施框架如圖1所示。

圖1 “夯實(shí)基礎(chǔ)-激發(fā)興趣-強(qiáng)化訓(xùn)練-創(chuàng)新思維”四位一體教學(xué)模式框架

以移動(dòng)終端軟件設(shè)計(jì)課程為例，四位一體的O2O混合教學(xué)模式詳細(xì)設(shè)計(jì)過程如下。

3.1 線上教學(xué)設(shè)計(jì)

對(duì)于移動(dòng)終端軟件設(shè)計(jì)這種程序設(shè)計(jì)類課程，學(xué)生的學(xué)習(xí)是從基礎(chǔ)知識(shí)認(rèn)知、問題探究到基于真實(shí)項(xiàng)目的問題解決這樣一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。在學(xué)生的各個(gè)學(xué)習(xí)階段，教師需要為學(xué)生提供與各個(gè)階段相適應(yīng)的配套資源，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)該讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)設(shè)問題情境吸引學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)。此外，教師還要注重以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，依據(jù)學(xué)生的需求設(shè)計(jì)教學(xué)方法、設(shè)置教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度。

依據(jù)以上原則，移動(dòng)終端軟件設(shè)計(jì)課程以“基本組件和界面布局”章節(jié)內(nèi)容為例，線上教學(xué)設(shè)計(jì)見表1。

表1 “基本組件和界面布局”線上教學(xué)設(shè)計(jì)

實(shí)踐證明，由于程序類課程可操性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、資源開發(fā)容易的特點(diǎn)，只要線上提供適合學(xué)生學(xué)習(xí)的資源和指導(dǎo)，學(xué)生完全可以通過線上學(xué)習(xí)獨(dú)立掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。

3.2 線下教學(xué)設(shè)計(jì)

線上教學(xué)突出“以學(xué)生為中心”的主體地位，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。線下教學(xué)則體現(xiàn)“以教師為主導(dǎo)，學(xué)生和教師互動(dòng)”的教學(xué)原則。對(duì)于線下教學(xué)，要體現(xiàn)教師對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的“答疑解惑”以及知識(shí)點(diǎn)的串聯(lián)，如 Android界面布局的基本使用方法并不難理解，學(xué)生通過視頻、PPT等方式完全可以自學(xué)，但如何綜合運(yùn)用多種界面布局高效設(shè)計(jì)界面就需要教師去引導(dǎo)。線下教學(xué)是對(duì)線上教學(xué)的有效補(bǔ)充，二者從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法設(shè)計(jì)上形成互補(bǔ)。仍以 “基本組件和界面布局”章節(jié)內(nèi)容為例，線下教學(xué)設(shè)計(jì)見表2。

3.3 線上與線下混合教學(xué)設(shè)計(jì)

基于O2O混合教學(xué)模式是實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)類課程“夯實(shí)基礎(chǔ)─激發(fā)興趣─強(qiáng)化訓(xùn)練─創(chuàng)新思維”四位一體培養(yǎng)目標(biāo)的重要途徑，關(guān)鍵是線上資源與線下資源的有機(jī)融合，包括線上與線下教育與學(xué)習(xí)理念的融合、線上與線下教學(xué)內(nèi)容的融合、線上與線下教學(xué)方法的融合等。

3.3.1 線上與線下教育與學(xué)習(xí)理念的融合

“以教師為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)模式限制了學(xué)生的發(fā)散思維，缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?；贠2O的混合教學(xué)模式，教師從知識(shí)的講授者變?yōu)橹笇?dǎo)者，學(xué)生從知識(shí)的被動(dòng)接受者變?yōu)閷W(xué)習(xí)的主動(dòng)建構(gòu)者，從而發(fā)揮“以學(xué)生為中心”的學(xué)習(xí)主導(dǎo)作用。在線上和線下學(xué)習(xí)過程中，具體表現(xiàn)為：學(xué)生通過線上資源進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，在自學(xué)過程中學(xué)會(huì)獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問題；教師通過在線上答疑和線下指導(dǎo)對(duì)學(xué)生提出的問題有針對(duì)性地進(jìn)行指導(dǎo)。

表2 “基本組件和界面布局”線下教學(xué)設(shè)計(jì)

3.3.2 線上與線下教學(xué)內(nèi)容的融合

傳統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置遵循知識(shí)點(diǎn)由簡入難、逐步提高、層層遞進(jìn)的原則，是在單一維度上對(duì)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。在O2O混合教學(xué)模式下開展教學(xué)，并對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，需要在遵循傳統(tǒng)原則基礎(chǔ)上立體化設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，即線上教學(xué)內(nèi)容和線下教學(xué)內(nèi)容的融合。線上教學(xué)內(nèi)容主要是為學(xué)習(xí)者提供自學(xué)、獨(dú)立分析和獨(dú)立解決問題的資源和環(huán)境，起到基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)鞏固和強(qiáng)化訓(xùn)練的目的；線下內(nèi)容則是根據(jù)學(xué)生的反饋，對(duì)存在的疑難點(diǎn)進(jìn)行解析和討論，激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維。

3.3.3 線上與線下教學(xué)方法的融合

O2O混合式教學(xué)的主題仍然是教師和學(xué)生，在教師的教和學(xué)生的學(xué)過程中，需要將多種學(xué)習(xí)方法融合在一起。傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教師既要講理論又要現(xiàn)場演示案例程序，直接后果就是學(xué)時(shí)嚴(yán)重不足，學(xué)生吃不飽。在O2O混合教學(xué)模式中，教師通過講授法，按照知識(shí)點(diǎn)錄制基礎(chǔ)知識(shí)視頻，并通過直觀演示法，將操作過程制作成微視頻。這些資源成為學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和在線討論，形成學(xué)習(xí)反饋；教師則根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋組織線下的教學(xué)總結(jié)和課堂討論，在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，通過反饋機(jī)制將線上與線下的教學(xué)方法相結(jié)合，形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。

4 O2O混合教學(xué)模式實(shí)施過程

目前，已在計(jì)算機(jī)專業(yè)、信息管理專業(yè)采用O2O混合教學(xué)模式開展移動(dòng)終端軟件設(shè)計(jì)課程教學(xué)3年，選修課程人數(shù)超過240人，通過不斷完善教學(xué)資源和改進(jìn)教學(xué)方法，O2O混合教學(xué)模式逐漸被學(xué)生接受和認(rèn)可。

4.1 O2O混合教學(xué)模式實(shí)施過程中教學(xué)內(nèi)容的選擇

對(duì)于程序設(shè)計(jì)類課程而言，在學(xué)習(xí)過程中基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐動(dòng)手能力鍛煉要并重，在課程內(nèi)容選擇上，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)和能力培養(yǎng)的目標(biāo)要求，在線上、線下、創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)方面應(yīng)選擇不同的教學(xué)資源，以滿足學(xué)生的求知欲。

1）線上資源的選擇。

線上資源主要突出“以學(xué)生為中心”的學(xué)習(xí)理念，內(nèi)容的選擇要便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，選擇的資源要難度適中，還要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望。通過線上學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握課程的基本理論和基本操作方法，對(duì)課程存在的疑點(diǎn)則可以通過在線討論、作業(yè)等方式反饋出來。

2）線下資源的選擇。

線下資源主要用于課堂討論和總結(jié)性的講授，是提綱挈領(lǐng)式的內(nèi)容，體現(xiàn)的不是如何做，而是為什么做、如何提高效率的問題，是對(duì)線上學(xué)習(xí)的補(bǔ)充和提升，從而實(shí)現(xiàn)鞏固和提升線上學(xué)習(xí)的目的，為學(xué)生打好扎實(shí)的基礎(chǔ)提供保障。

3）創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)資源的選擇。

在傳統(tǒng)的授課中，“重知識(shí)講解，輕實(shí)踐操作”的弊端在工程教育認(rèn)證背景下尤為突出，創(chuàng)新實(shí)踐與課程教學(xué)完全脫節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)完課程后有“只見樹木不見森林”的感覺。因此，在O2O混合教學(xué)模式的創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)方面，應(yīng)選擇與課程息息相關(guān)又切合實(shí)際的案例項(xiàng)目，如共享單車、微信、播放器、教務(wù)系統(tǒng)等APP系統(tǒng)。同時(shí)，擴(kuò)展書本固有的知識(shí)體系，增加Android移動(dòng)端開發(fā)的流行框架，如RxJava等，并引導(dǎo)學(xué)生參加移動(dòng)端開發(fā)、軟件開發(fā)等競賽項(xiàng)目，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和開發(fā)熱情。

4.2 O2O混合教學(xué)模式實(shí)施效果

開展基于O2O混合教學(xué)模式研究以來，已經(jīng)對(duì)2015級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)、2015級(jí)信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)和2016級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)多個(gè)課堂的教學(xué)效果以問卷形式進(jìn)行了跟蹤調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見表3。

從表3可以看出，絕大多數(shù)學(xué)生都能接受O2O混合式教學(xué)改革，對(duì)線上和線下資源以及線上線下資源的銜接表示滿意，并且隨著課程資源的不斷完善，滿意度也逐漸增加，這一結(jié)果與實(shí)際取得的教學(xué)效果相符。以此課程的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，已有很多學(xué)生基于移動(dòng)端開發(fā)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)選題、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目申請(qǐng)、參加計(jì)算機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)競賽等。同時(shí)，從“其他意見或建議”的反饋信息可以看出，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)資源的需要與日俱增，線上線下資源的建設(shè)需要不斷完善。雖然教學(xué)改革取得一定成效，但也存在不容忽視的問題，如計(jì)算機(jī)專業(yè)選課人數(shù)從2016年的132人銳減到2017年的76人。據(jù)了解，繁瑣的課程考核環(huán)節(jié)是學(xué)生選課的攔路虎，這為未來教學(xué)改革之路敲響警鐘；另一方面，混合式教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作用逐漸顯現(xiàn)，但是滿意度在90%以下，對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還有待加強(qiáng)。

表3 O2O混合教學(xué)模式教學(xué)效果調(diào)查情況

5 結(jié) 語

在工程教育認(rèn)證背景下，建立和完善符合工程能力培養(yǎng)的教學(xué)模式是課程改革的必然趨勢(shì)。筆者提出“夯實(shí)基礎(chǔ)─激發(fā)興趣─強(qiáng)化訓(xùn)練─創(chuàng)新思維”四位一體的O2O教學(xué)模式，兼顧“以學(xué)生為中心”的自主線上學(xué)習(xí)、“以教師為主導(dǎo)”的線下教學(xué)和“以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)”的擴(kuò)展教學(xué)，能夠?qū)⒍喾N教育資源整合到一個(gè)平臺(tái)中，有助于通過課程學(xué)習(xí)達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的目的。通過對(duì)教學(xué)實(shí)踐過程的跟蹤和教學(xué)效果的分析，O2O混合式教學(xué)模式能夠被廣大學(xué)生接受并取得良好的教學(xué)效果，但混合式教學(xué)需要學(xué)生投入更多時(shí)間和精力。如何更有效地優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、提高學(xué)生的積極性和參與度是課程建設(shè)下一步要關(guān)注的重點(diǎn)。