工程教育背景下程序設計課程O2O教學模式研究

孫海龍，李 丹，王春艷

（1.東北林業大學 信息與計算機工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.東北林業大學 圖書館，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引 言

麥可思研究院發布的《2017年中國大學生就業報告》數據顯示[1]，2016屆本科畢業生從事的職業里，“計算機與數據處理”“互聯網開發及應用”類職業薪酬占據前兩位，人才供不應求。另據《中國IT培訓行業現狀調研分析及發展趨勢預測報告（2017版）》顯示，中國IT及相關行業目前仍存在100萬左右的人才缺口，巨大的人才缺口使得人才培養變得尤其關鍵。此外，IT行業還存在另外一個普遍問題：學歷教育與企業實際需求相脫節，迫使大量學生涌向IT培訓市場。

CDIO工程教育模式是縮小學歷教育與企業實際需求脫節鴻溝的重要教育模式[2,3]。在大數據時代[4]和新工科建設背景[5]下，各高校倡導人才培養模式和線上線下混合式教學方法的研究，涌現出很多優秀的教學成果：文獻[6]對大學計算機專業如何開展“O2O”混合式教學的應用原則進行了研究；文獻[7]將O2O教學模式應用于實踐教學中；文獻[8]提出在工程教育認證背景下高級語言程序設計課程的教學改革方法。以上研究都是針對某一門課程開展的教學方法研究，沒有提及如何充分利用MOOC/SPOC等在線平臺實現線上線下資源的有機融合，沒有從工程教育認證角度培養學生的創新能力。

基于此背景，按照CDIO教學模式全面推進程序設計類課程教學改革，堅持以學生學習為主體，全面提高學生的基礎理論、學習興趣、動手能力及創新創造能力。

1 程序設計類課程教學現狀

程序設計類課程包括C語言程序設計、計算方法、數據結構、Java語言程序設計、Web程序設計、C++程序設計等眾多與編程實踐操作有關的課程。近年來，由于新的人才培養方案大量縮減學分，使原本捉襟見肘的課堂教學學時更加緊張，因此，在教學改革中，在線考試系統、資源共享課、MOOC/SPOC、在線模擬系統等課程資源不斷產出，對傳統課堂教學進行有益補充，取得了良好的教學效果。然而，程序設計類課程存在理論知識多、知識點分散、教材滯后于技術發展、教學與企業或者社會需求脫節等突出問題，體現在課堂教學模式陳舊、教學內容實用性不強、以教師為中心、學生缺乏自主思考機會、考核機制日趨完善但考核方式與實際應用需求脫節等方面。

2 O2O混合式教學模式概述

O2O 模式，即Online To Off l ine，最早起源于美國的電子商務交易中，隨著智能手機和移動互聯網的發展，O2O模式在物流、醫療、金融、餐飲等行業得到廣泛應用。2014年以來，教育者將這一模式引入到教育領域中。同時，伴隨著MOOC/SPOC在線教學平臺的推廣，這種線上線下的教學模式迅速普及。由于這種教學模式具有資源豐富、優秀資源共享、學習形式靈活、實現差異化教學等諸多優點，在提高學生自主學習能力、強化學生實踐能力方面發揮著獨特的作用，從而全面提升了教學的有效性。

工程教育認證對計算機類人才培養提出了更高目標，不僅要求掌握基本理論知識，更重要的是要培養學生掌握系統建造和運行能力，以及理解技術發展對社會重要性和戰略影響的評估能力。

針對不同學科不同課程的教學特點，將O2O方法應用到教學中正處在起步階段，但不能采用千篇一律的教學方法，需要探索新教學模式下的課程教學規律，重新認識教師與學生的“教與學”的定位和職能，才能將線下教學與線上教學優勢互補，充分發揮課程培養創新人才的作用。

3 四位一體的O2O混合教學模式設計

四位一體的O2O混合教學模式不是簡單的線上線下教學模式研究，而是從工程教育認證對學生“知識─能力─素質”的全面要求出發，在現有線上教學平臺的支持下，以“夯實基礎─激發興趣─強化訓練─創新思維”為培養目標的四位一體的O2O混合教學模式，具體實施框架如圖1所示。

圖1 “夯實基礎-激發興趣-強化訓練-創新思維”四位一體教學模式框架

以移動終端軟件設計課程為例，四位一體的O2O混合教學模式詳細設計過程如下。

3.1 線上教學設計

對于移動終端軟件設計這種程序設計類課程，學生的學習是從基礎知識認知、問題探究到基于真實項目的問題解決這樣一個循序漸進的過程。在學生的各個學習階段，教師需要為學生提供與各個階段相適應的配套資源，滿足學生的學習熱情。在教學過程中，教師應該讓學生明確學習目標，激發學生的學習興趣，創設問題情境吸引學生繼續學習。此外，教師還要注重以學生為中心的教學理念，依據學生的需求設計教學方法、設置教學內容和教學進度。

依據以上原則，移動終端軟件設計課程以“基本組件和界面布局”章節內容為例，線上教學設計見表1。

表1 “基本組件和界面布局”線上教學設計

實踐證明，由于程序類課程可操性強、實踐性強、資源開發容易的特點，只要線上提供適合學生學習的資源和指導，學生完全可以通過線上學習獨立掌握相關基礎知識。

3.2 線下教學設計

線上教學突出“以學生為中心”的主體地位，強調學生的自主學習能力。線下教學則體現“以教師為主導，學生和教師互動”的教學原則。對于線下教學，要體現教師對重點知識的“答疑解惑”以及知識點的串聯，如 Android界面布局的基本使用方法并不難理解，學生通過視頻、PPT等方式完全可以自學，但如何綜合運用多種界面布局高效設計界面就需要教師去引導。線下教學是對線上教學的有效補充，二者從教學內容、教學手段、教學方法設計上形成互補。仍以 “基本組件和界面布局”章節內容為例，線下教學設計見表2。

3.3 線上與線下混合教學設計

基于O2O混合教學模式是實現程序設計類課程“夯實基礎─激發興趣─強化訓練─創新思維”四位一體培養目標的重要途徑，關鍵是線上資源與線下資源的有機融合，包括線上與線下教育與學習理念的融合、線上與線下教學內容的融合、線上與線下教學方法的融合等。

3.3.1 線上與線下教育與學習理念的融合

“以教師為中心”的傳統教學模式限制了學生的發散思維，缺乏對學生創新思維和創新能力的培養。基于O2O的混合教學模式，教師從知識的講授者變為指導者，學生從知識的被動接受者變為學習的主動建構者，從而發揮“以學生為中心”的學習主導作用。在線上和線下學習過程中，具體表現為：學生通過線上資源進行主動學習，在自學過程中學會獨立思考、獨立解決問題；教師通過在線上答疑和線下指導對學生提出的問題有針對性地進行指導。

表2 “基本組件和界面布局”線下教學設計

3.3.2 線上與線下教學內容的融合

傳統課程教學內容的設置遵循知識點由簡入難、逐步提高、層層遞進的原則，是在單一維度上對教學內容的設計。在O2O混合教學模式下開展教學，并對教學內容進行設置，需要在遵循傳統原則基礎上立體化設置教學內容，即線上教學內容和線下教學內容的融合。線上教學內容主要是為學習者提供自學、獨立分析和獨立解決問題的資源和環境，起到基礎知識學習、復習鞏固和強化訓練的目的；線下內容則是根據學生的反饋，對存在的疑難點進行解析和討論，激發學生的發散思維。

3.3.3 線上與線下教學方法的融合

O2O混合式教學的主題仍然是教師和學生，在教師的教和學生的學過程中，需要將多種學習方法融合在一起。傳統的教學模式，教師既要講理論又要現場演示案例程序，直接后果就是學時嚴重不足，學生吃不飽。在O2O混合教學模式中，教師通過講授法，按照知識點錄制基礎知識視頻，并通過直觀演示法，將操作過程制作成微視頻。這些資源成為學生線上自主學習的學習資源，學生可以隨時隨地進行學習。學生通過自主學習和在線討論，形成學習反饋；教師則根據學生的學習反饋組織線下的教學總結和課堂討論，在整個學習過程中，通過反饋機制將線上與線下的教學方法相結合，形成一個閉環系統。

4 O2O混合教學模式實施過程

目前，已在計算機專業、信息管理專業采用O2O混合教學模式開展移動終端軟件設計課程教學3年，選修課程人數超過240人，通過不斷完善教學資源和改進教學方法，O2O混合教學模式逐漸被學生接受和認可。

4.1 O2O混合教學模式實施過程中教學內容的選擇

對于程序設計類課程而言，在學習過程中基礎理論學習和實踐動手能力鍛煉要并重，在課程內容選擇上，根據學生學習特點和能力培養的目標要求，在線上、線下、創新思維能力培養方面應選擇不同的教學資源，以滿足學生的求知欲。

1）線上資源的選擇。

線上資源主要突出“以學生為中心”的學習理念，內容的選擇要便于學生自主學習，選擇的資源要難度適中，還要激發學生的學習興趣和探索欲望。通過線上學習，學生能夠掌握課程的基本理論和基本操作方法，對課程存在的疑點則可以通過在線討論、作業等方式反饋出來。

2）線下資源的選擇。

線下資源主要用于課堂討論和總結性的講授，是提綱挈領式的內容，體現的不是如何做，而是為什么做、如何提高效率的問題，是對線上學習的補充和提升，從而實現鞏固和提升線上學習的目的，為學生打好扎實的基礎提供保障。

3）創新思維能力培養資源的選擇。

在傳統的授課中，“重知識講解，輕實踐操作”的弊端在工程教育認證背景下尤為突出，創新實踐與課程教學完全脫節，學生學習完課程后有“只見樹木不見森林”的感覺。因此，在O2O混合教學模式的創新思維能力培養方面，應選擇與課程息息相關又切合實際的案例項目，如共享單車、微信、播放器、教務系統等APP系統。同時，擴展書本固有的知識體系，增加Android移動端開發的流行框架，如RxJava等，并引導學生參加移動端開發、軟件開發等競賽項目，從而提高學生的學習興趣和開發熱情。

4.2 O2O混合教學模式實施效果

開展基于O2O混合教學模式研究以來，已經對2015級計算機專業、2015級信息管理與信息系統專業和2016級計算機專業多個課堂的教學效果以問卷形式進行了跟蹤調查，調查結果見表3。

從表3可以看出，絕大多數學生都能接受O2O混合式教學改革，對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，這一結果與實際取得的教學效果相符。以此課程的學習為基礎，已有很多學生基于移動端開發進行畢業設計選題、大學生創新創業項目申請、參加計算機軟件程序設計競賽等。同時，從“其他意見或建議”的反饋信息可以看出，學生對學習資源的需要與日俱增，線上線下資源的建設需要不斷完善。雖然教學改革取得一定成效，但也存在不容忽視的問題，如計算機專業選課人數從2016年的132人銳減到2017年的76人。據了解，繁瑣的課程考核環節是學生選課的攔路虎，這為未來教學改革之路敲響警鐘；另一方面，混合式教學對學生創新能力的培養作用逐漸顯現，但是滿意度在90%以下，對創新能力的培養還有待加強。

表3 O2O混合教學模式教學效果調查情況

5 結 語

在工程教育認證背景下，建立和完善符合工程能力培養的教學模式是課程改革的必然趨勢。筆者提出“夯實基礎─激發興趣─強化訓練─創新思維”四位一體的O2O教學模式，兼顧“以學生為中心”的自主線上學習、“以教師為主導”的線下教學和“以創新能力培養為目標”的擴展教學，能夠將多種教育資源整合到一個平臺中，有助于通過課程學習達到培養學生工程實踐能力的目的。通過對教學實踐過程的跟蹤和教學效果的分析，O2O混合式教學模式能夠被廣大學生接受并取得良好的教學效果，但混合式教學需要學生投入更多時間和精力。如何更有效地優化教學內容、提高學生的積極性和參與度是課程建設下一步要關注的重點。