江天仿

摘 要：文章針對(duì)CDIO教學(xué)實(shí)踐中出現(xiàn)的問題，融入翻轉(zhuǎn)課堂理念，重構(gòu)高職程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式，將產(chǎn)品開發(fā)生命周期嵌入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)了分階段、遞進(jìn)式“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學(xué)模式。實(shí)證研究表明，“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學(xué)模式能顯著提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)理論和實(shí)踐雙重學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂;CDIO;程序設(shè)計(jì)課程;教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G712? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼 ：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1673-8454（2019）14-0047-04

一、研究背景

CDIO是20世紀(jì)末麻省理工學(xué)院等四所國際知名大學(xué)聯(lián)合創(chuàng)立的一種現(xiàn)代工程教育模式。它以培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)界合格工程師為目標(biāo)，通過模擬工程師角色和工程實(shí)踐環(huán)境，以理實(shí)一體化的方式促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識(shí)、實(shí)踐技能和職業(yè)素養(yǎng)的同步提升。CDIO 工程教育的實(shí)施，能夠有效建立理論與實(shí)際的關(guān)聯(lián)，解決專業(yè)教學(xué)中知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)的矛盾，對(duì)兼具基礎(chǔ)性、實(shí)用性的高職程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

但CDIO 作為一種基于項(xiàng)目的群體教育模式，引入教學(xué)實(shí)踐后，卻出現(xiàn)了一些無法回避的現(xiàn)實(shí)問題：一是不能兼顧學(xué)生個(gè)體的差異性，學(xué)生在課堂講授環(huán)節(jié)必須掌握本次課的知識(shí)點(diǎn)，跟上班級(jí)的教學(xué)進(jìn)度，否則難以進(jìn)入課堂實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí);二是“設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)”經(jīng)驗(yàn)依賴于內(nèi)容復(fù)雜、功能完備的工程項(xiàng)目，課堂有限的教學(xué)時(shí)間難以完成教學(xué)任務(wù)。此外，強(qiáng)調(diào)基于項(xiàng)目的協(xié)作探究，弱化基本編程技術(shù)訓(xùn)練，要求學(xué)生在項(xiàng)目訓(xùn)練過程中自覺主動(dòng)地將項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)與理論知識(shí)融會(huì)貫通，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的雙重學(xué)習(xí)目標(biāo)，無疑提高了程序設(shè)計(jì)課程的入門難度。

針對(duì)上述問題，我們需要重構(gòu)現(xiàn)有的高職程序設(shè)計(jì)課程CDIO教學(xué)模式，不僅能通過項(xiàng)目CDIO全過程以用導(dǎo)學(xué)、學(xué)做合一，更要兼顧學(xué)生的基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)地提高知識(shí)、鍛煉能力，保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行。本文將翻轉(zhuǎn)課堂理念引入CDIO教學(xué)中，通過線上線下教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建了“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學(xué)模式，以滿足高職軟件人才培養(yǎng)的需求。

二、CDIO和翻轉(zhuǎn)課堂

CDIO 代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operate），涵蓋了產(chǎn)品從構(gòu)思、研發(fā)、應(yīng)用到反復(fù)改進(jìn)的全生命周期，[1]主張以產(chǎn)品生命周期為教育環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐并通過課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)，在獲取一體化學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，將工程實(shí)踐問題和課程知識(shí)相結(jié)合，從而在專業(yè)知識(shí)和技能、終身學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、企業(yè)環(huán)境下構(gòu)建產(chǎn)品能力等方面得到全面提升。

翻轉(zhuǎn)課堂則是將傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程翻轉(zhuǎn)過來，學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)教師提供的教學(xué)資源，完成知識(shí)的傳遞;課上通過合作探究、互動(dòng)交流完成知識(shí)內(nèi)化的一種新型教學(xué)模式。兩者均倡導(dǎo)以學(xué)生為中心，[2]在課堂上給予學(xué)生更多“做中學(xué)”的機(jī)會(huì)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體能動(dòng)性，最大限度地實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化和能力提升。將翻轉(zhuǎn)課堂引入CDIO教學(xué)中，解決了有限學(xué)時(shí)與大容量、系統(tǒng)化的工程教學(xué)內(nèi)容的矛盾，營造了個(gè)性化、協(xié)作式的學(xué)習(xí)環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生課下自定步調(diào)地深度學(xué)習(xí)，為課堂上CDIO項(xiàng)目的順利開展創(chuàng)造了良好的條件。

三、高職程序設(shè)計(jì)課程“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學(xué)模式設(shè)計(jì)

“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學(xué)模式，實(shí)質(zhì)是現(xiàn)代教育技術(shù)與工程教育模式的有機(jī)結(jié)合。CDIO強(qiáng)調(diào)教學(xué)實(shí)踐過程的工程化，就程序設(shè)計(jì)課程而言，就是選擇接近實(shí)際的軟件項(xiàng)目作為教學(xué)貫穿項(xiàng)目，按翻轉(zhuǎn)課堂方式進(jìn)行教學(xué)流程設(shè)計(jì)，按構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作四個(gè)步驟組織每一環(huán)節(jié)的教學(xué)活動(dòng)。考慮到高職學(xué)生的認(rèn)知水平和程序設(shè)計(jì)類課程的特點(diǎn)，我們將整個(gè)教學(xué)過程劃分為基礎(chǔ)教學(xué)和綜合運(yùn)用兩個(gè)階段，按照軟件工程開發(fā)流程，遵循程序設(shè)計(jì)一般步驟，通過線上線下多元教學(xué)活動(dòng)，融合課堂內(nèi)外兩種學(xué)習(xí)形式，形成了以學(xué)科知識(shí)為基礎(chǔ)、實(shí)踐應(yīng)用為重點(diǎn)、CDIO能力為目標(biāo)的分階段、遞進(jìn)式“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學(xué)模式，如圖 1 所示。

四、“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學(xué)模式應(yīng)用案例

Java作為一種純面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，具有跨平臺(tái)、分布式、高安全性、健壯性、多線程等特性，[3]是高職院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程。該課程理實(shí)并重，要求學(xué)生掌握J(rèn)ava的基礎(chǔ)知識(shí)，具備面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想，能用Java語言開發(fā)實(shí)際工作領(lǐng)域的應(yīng)用程序。為了充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，確保教學(xué)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，我們?cè)诮虒W(xué)中引入了“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學(xué)模式。

1.教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

踐行“翻轉(zhuǎn)課堂+CDIO”教學(xué)模式，關(guān)鍵是CDIO框架下的項(xiàng)目設(shè)計(jì)。由于大多數(shù)學(xué)生沒有項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)贘ava程序設(shè)計(jì)課程中分階段引入兩類項(xiàng)目。

一類是仿真軟件項(xiàng)目，作為教學(xué)項(xiàng)目貫穿基礎(chǔ)教學(xué)階段始終。此類項(xiàng)目以實(shí)際軟件項(xiàng)目為藍(lán)本，根據(jù)課程目標(biāo)改編而成。目的是有機(jī)整合課程知識(shí)，承載教學(xué)內(nèi)容;在項(xiàng)目帶動(dòng)知識(shí)的同時(shí)，能兼顧課程知識(shí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性。我們選用“員工管理系統(tǒng)”項(xiàng)目串接Java課程理論知識(shí)點(diǎn)，教師按項(xiàng)目需求將其分解成若干個(gè)功能模塊，再將這些功能模塊進(jìn)一步分解為一系列覆蓋課程知識(shí)點(diǎn)、由淺入深的小項(xiàng)目。每個(gè)小項(xiàng)目都具有各自的需求分析、算法設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試、運(yùn)行等活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)局部功能的某項(xiàng)開發(fā)任務(wù)。隨著小項(xiàng)目的遞進(jìn)，增量式完成整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)，隨之也完成了課程全部知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。項(xiàng)目內(nèi)容及知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。在小項(xiàng)目的講解和訓(xùn)練過程中，實(shí)現(xiàn)多次知識(shí)內(nèi)化，引導(dǎo)、推動(dòng)學(xué)生自主完成知識(shí)的建構(gòu)和CDIO能力的形成。