新工科背景下CDIO理念在Android應(yīng)用開發(fā)課程的應(yīng)用探索

李學(xué)鋒 楊建強

摘? 要： 針對Android應(yīng)用開發(fā)教學(xué)中的問題，以新工科建設(shè)思想為指導(dǎo)，借鑒CDIO工程教育模式，以學(xué)生為主體，對教學(xué)基本單元進行重構(gòu)，在教學(xué)方法、能力培養(yǎng)、課程考核等方面提出了具體的改革措施和方法。實踐證明，此改革措施有助于充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，有利于全面鍛煉與提升學(xué)生的應(yīng)用開發(fā)能力、創(chuàng)新能力以及工程綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞： 新工科; CDIO; Android應(yīng)用開發(fā); 工程思維; 能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）09-88-03

Exploration on the application of CDIO in Android application development course in the background of new engineering

Li Xuefeng， Yang Jianqiang

（School of Computer Engineering， Hubei University of Arts and Science， Xiangyang， HuBei 441053， China）

Abstract： Aiming at the problems in the teaching of Android application development course， guided by the new engineering construction thought， drawing lessons from CDIO engineering education mode， taking students as the main body， this paper reconstructs the basic teaching unit， and puts forward specific reform measures and methods in teaching methods， ability training， curriculum assessment and so on. Practice shows that this reform measure is helpful to fully stimulate students' subjective initiative in learning， to comprehensively exercise and improve students' application and development ability， innovation ability and comprehensive engineering quality.

Key words： new engineering; CDIO; Android application development; engineering thinking; ability cultivation

0 引言

“新工科”建設(shè)是教育部基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向[1]。與傳統(tǒng)的工科教育相比，“新工科”建設(shè)，更著眼于面向未來的新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，著力推動學(xué)科交叉融合和跨界整合，通過構(gòu)建工程教育的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系。以培養(yǎng)具備更強實踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力，具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型的新型工程科技人才為目標(biāo)。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果[2]，CDIO 即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運行（Operation），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[3-4]。CDIO系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)大綱以及檢驗測評標(biāo)準(zhǔn)。CDIO工程教育模式強調(diào)以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體，通過項目驅(qū)動的方式實現(xiàn)工程實踐能力和綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是“做中學(xué)”和“基于項目教學(xué)和學(xué)習(xí)”的集中概括和表達[5]?，F(xiàn)在已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO組織，將CDIO工程教育模式運用于教學(xué)中，取得了良好效果，按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會與企業(yè)歡迎。

本文在新工科建設(shè)的理念指導(dǎo)下，從CDIO工程教育的視角出發(fā)，結(jié)合我校實際情況，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)Android應(yīng)用開發(fā)課程的進行改革探討。

1 Android應(yīng)用開發(fā)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題

我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的Android應(yīng)用開發(fā)課程安排在第六學(xué)期，由于Android應(yīng)用開發(fā)課程的強實踐性，我們將理論講授也安排在實驗室里進行，并采用理論講授、案例學(xué)習(xí)與驗證交叉結(jié)合的教學(xué)方式。在教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)以下問題。

⑴ 學(xué)生對課程內(nèi)容的熟悉程度差次不齊

在開課前，班上有部分同學(xué)已經(jīng)通過自學(xué)或其他途徑，對Android應(yīng)用開發(fā)有了一定程度的了解和掌握。如何讓這部分同學(xué)充分地利用時間，在學(xué)習(xí)上更進一步，是上課教師應(yīng)該考慮的問題。

⑵ 學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性有待進步激發(fā)

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有些同學(xué)在案例學(xué)習(xí)中，只是簡單地將代碼復(fù)制粘貼到Android Studio中，然后運行得出效果，并沒有認(rèn)真地閱讀代碼，沒有深入理解原理機制。如何有效地激發(fā)或推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)，更高效地實現(xiàn)知識內(nèi)化，是教師需要關(guān)注的一個重點。

⑶ 從整體上看，學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力仍顯不足

造成這種現(xiàn)象的原因主要在于：知識基礎(chǔ)的深度與廣度不足，特別對課程的交叉融合，專業(yè)發(fā)展前沿等缺乏深入了解;另外，創(chuàng)新意識的引導(dǎo)與激發(fā)上仍有欠缺。

⑷ 工程思維、工程能力以及工程規(guī)范意識有待提升

這表現(xiàn)在雖然完成了很多案例，但面對一個規(guī)模稍大的企業(yè)項目時，仍有部分學(xué)生覺得無從下手。系統(tǒng)開發(fā)的工程能力仍有待進步提升，團隊分工協(xié)作的經(jīng)驗有待進步積累。

2 新工科背景下CDIO理念在Android應(yīng)用開發(fā)課程的應(yīng)用探索與實踐

面對教學(xué)中存在的問題，我們以新工科建設(shè)思想為指引，以CDIO工程教育模式為用，調(diào)整教學(xué)思路，重構(gòu)教學(xué)流程，改進教學(xué)方法，進行Android應(yīng)用開發(fā)課程的改革探索。

2.1 以學(xué)生為主體的教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

為了徹底改變學(xué)生被動接受式的學(xué)習(xí)，我們對先前案例式教學(xué)進行了變革，將基本教學(xué)單元重構(gòu)為理論基礎(chǔ)、案例學(xué)習(xí)與驗證、實踐練習(xí)、討論總結(jié)與應(yīng)用拓展等五部分，并且階段性地加入團隊形式的綜合項目訓(xùn)練。

理論基礎(chǔ)部分，教師需控制理論講解的時長，最好要控制15分鐘以內(nèi)。講解要盡力做到深入淺出，條理清晰，將相關(guān)理論要點以一個清晰的脈絡(luò)呈現(xiàn)在學(xué)生面前，以利于學(xué)生對相關(guān)概念、原理及方法快速地理解與掌握。

案例學(xué)習(xí)與驗證，從實際工程中抽取與主題相關(guān)的內(nèi)容，改造設(shè)計成案例，教師對案例進行簡要的分析講解與說明，給出完整的案例文檔。學(xué)生通過學(xué)習(xí)與完成案例，掌握相關(guān)原理的應(yīng)用與具體實現(xiàn)步驟，并可通過案例的成功運行獲到一種體驗感。

實踐練習(xí)，教師給出項目背景及任務(wù)要求，要求學(xué)生根據(jù)案例以及先前已學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，獨自分析、設(shè)計與實現(xiàn)，并要求學(xué)生必須提交實踐練習(xí)報告文檔。這個環(huán)節(jié)用于促使并推動學(xué)生去學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對相關(guān)理論及應(yīng)用地理解與掌握。

交流總結(jié)，在完成前面三個階段的基礎(chǔ)上，由學(xué)生進行相關(guān)內(nèi)容的交流與總結(jié)，教師負(fù)責(zé)引導(dǎo)、點評。通過這個部分，對知識加深理解與鞏固掌握。

應(yīng)用拓展，以布置成課外作業(yè)的形式，一般采用啟發(fā)式的、開放型的問題，以充分激勵與發(fā)揮學(xué)生的發(fā)散思維與創(chuàng)新能力。

從案例驗證、實踐練習(xí)到應(yīng)用拓展是一個層次遞進式的設(shè)計，對于此前無基礎(chǔ)的同學(xué)，要求從案例驗證開始;對于已經(jīng)有一定了解的學(xué)生，可從實踐練習(xí)開始做，甚至直接思考應(yīng)用拓展，這樣更有利于學(xué)生的個性發(fā)展，有利于時間的充分利用。重構(gòu)后的教學(xué)流程，強調(diào)在“做中學(xué)”，推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)，徹底改變學(xué)生被動接受的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

2.2 項目引導(dǎo)，任務(wù)驅(qū)動，工程思維與團隊精神的培養(yǎng)

案例驗證與實踐練習(xí)都采取項目引導(dǎo)，任務(wù)驅(qū)動的方式，并注重工程思維的訓(xùn)練培養(yǎng)與團隊精神的培養(yǎng)。

教學(xué)中所用的項目，都從實際工程中抽取并改造，背景典型真實，任務(wù)要求清晰具體。案例的文檔由教師按照軟件工程的思想，從構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)與運行的模式進行撰寫。實踐練習(xí)則是要求學(xué)生根據(jù)練習(xí)任務(wù)要求，獨立完成，并撰寫練習(xí)報告。

通過案例，讓學(xué)生明白理論知識的應(yīng)用與效果，通過實踐練習(xí)，讓學(xué)習(xí)加深體會與認(rèn)知。避免某些學(xué)生只是根據(jù)已有的步驟不假思索地按圖索驥，通過實踐練習(xí)，讓所有學(xué)生真正能夠動起來。實踐練習(xí)必須要求每位學(xué)生最后將成果以實驗報告的形式提交，且文檔要求符合工程規(guī)范要求。通過實踐練習(xí)及練習(xí)報告的撰寫，有利于將工程素質(zhì)教育理念與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范意識培養(yǎng)相結(jié)合，有助于培養(yǎng)與提升學(xué)生的工程綜合素質(zhì)。

階段性的綜合項目采取團隊合作的方式來完成。讓兩到三位學(xué)生組成一個團隊，要求分工明確，合作完成整個項目，并提交規(guī)范的項目文檔，通過這種方式積累團隊合作的經(jīng)驗，培養(yǎng)團隊合作精神。

2.3 通過課程交融與深入了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展，引導(dǎo)與激發(fā)創(chuàng)新

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是當(dāng)前新經(jīng)濟的需求，也是新工科建設(shè)與CDIO的重要目標(biāo)。寬厚的知識積累是創(chuàng)新的沃土，思維引導(dǎo)與碰撞往往是創(chuàng)新誕生的契機。

Android作為移動操作系統(tǒng)，其應(yīng)用開發(fā)可關(guān)聯(lián)的課程有Java Web應(yīng)用開發(fā)、單片機原理與應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、嵌入式原理及應(yīng)用、傳感器原理及應(yīng)用、計算機網(wǎng)絡(luò)等等，教師通過應(yīng)用拓展部分，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)Android應(yīng)用開發(fā)與這些課程交叉融合，藉由知識的交叉激蕩，激發(fā)創(chuàng)新思維。

通過校企合作，讓學(xué)生對產(chǎn)業(yè)一線的發(fā)展形態(tài)有所了解，觸摸當(dāng)前市場的熱點及需求，在教師的引導(dǎo)下，最大程度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

2.4 以能力為主要標(biāo)準(zhǔn)的多元化的成績考核方法

課程成績應(yīng)該盡量準(zhǔn)確真實地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、實踐效果和能力水平，我們設(shè)計了一套以能力為主要標(biāo)準(zhǔn)的多元化的成績考核辦法。課程的總評成績由過程評價、階段評價和期末考核成績按照一定比例（例如5：3：2）綜合形成。

我們對平時過程、階段綜合項目練習(xí)、期末考核都設(shè)計了評價標(biāo)準(zhǔn)，平時過程評價的內(nèi)容包括平時考勤、實踐練習(xí)及實踐報告的完成情況、討論與總結(jié)的表現(xiàn)、應(yīng)用拓展的完成情況等。階段評價包括小組項目的完成情況，個人在項目完成中的工作量等。這種重能力的評價方法，可以改善學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.5 教師的能力要求與角色轉(zhuǎn)變

在CDIO工程教育模式下，對教師的理論講解水平、工程實踐能力與工程經(jīng)驗，都提出了較高的要求，既要求教師能夠深入淺出地將理論知識條理清晰地表達出來，又要求能夠根據(jù)需要設(shè)計出具有典型應(yīng)用場景的案例，并撰寫符合規(guī)范要求的案例文檔。能夠設(shè)計出層次遞進式的實踐項目，并啟發(fā)與引導(dǎo)學(xué)生進行開放式地拓展思考。

在課堂上，教師的角色從傳統(tǒng)的單一的知識傳授者，轉(zhuǎn)變?yōu)槌藗魇谡咄猓嗍且粋€問題的解決者、思考的引導(dǎo)者、學(xué)習(xí)的觀察者與效果的評價者。教師需要解決學(xué)生在學(xué)習(xí)與實踐練習(xí)中遇到的問題，引導(dǎo)學(xué)生討論、總結(jié)與拓展思考，觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)與學(xué)習(xí)效果，對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和能力表現(xiàn)進行評價。教師角色的轉(zhuǎn)變，可以讓教師更迅捷地發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問題，及時的調(diào)整教學(xué)方法，有利于教學(xué)水平的提高。

3 結(jié)束語

在新工科建設(shè)的背景下，針對教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問題，借鑒CDIO教育模式，以學(xué)生為主體，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，對教學(xué)內(nèi)容進行重構(gòu)。通過項目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動的方式，促使學(xué)生在做中學(xué)，培養(yǎng)團隊合作精神。通過課程交融與深入了解產(chǎn)業(yè)一線，激發(fā)創(chuàng)新思維。通過以能力為主要標(biāo)準(zhǔn)的多元化考核，促進學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。實踐表明，此改革措施有利于推動學(xué)生主動學(xué)習(xí)，有利于全面鍛煉與提升學(xué)生的應(yīng)用開發(fā)能力、創(chuàng)新能力和工程綜合素質(zhì)。

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