工程教育背景下中外合作計算機專業教學改革研究

趙艷芹，張劍飛，張興華，高輝

工程教育背景下中外合作計算機專業教學改革研究

趙艷芹，張劍飛，張興華，高輝

（黑龍江科技大學 計算機與信息工程學院，黑龍江 哈爾濱 150022）

探索了在工程教育認證背景下中加合作辦學計算機專業的教學改革研究，結合國外2所高校的教學優勢，在中外合作計算機專業教學中引入項目驅動教學模式．在原來外方課程的學時縮減，內容不變的情況下保證教學質量，加強了學生實踐能力和分析、解決復雜工程問題能力的培養，同時激發學生的學習主動性，取得明顯的效果．

工程教育；合作辦學；項目驅動；計算機

自 2016 年，我國正式被批準成為《華盛頓協議》成員以來，工程教育認證在我國高校各專業也如火如荼的展開，其中包括了很多高校的計算機科學與技術專業．工程教育認證的標準與傳統教育最大的差別就是成果導向（OBE）教育，通過工程教育認證，可以讓各國工程技術人才，能夠跨學科適應全球化競爭環境．黑龍江科技大學自2001年與加拿大北阿爾伯達理工學院（North Alberta Institute of Technology，NAIT）的計算機科學與技術專業建立合作辦學關系，迄今已經整整18年，培養了14屆的畢業生，這些學生和普通計算機科學與技術的學生一樣分布在社會各個崗位上．然而，由于中外合作辦學的特點，又與普通計算機學生稍顯不同，在工程教育背景下，必須嚴格保證中外合作辦學的教學質量[1]．

1 中加合作辦學計算機專業介紹

加拿大北阿爾伯達理工學院（簡稱NAIT）是加拿大阿爾伯達省最大的高等院校之一．該校開設了200個不同的專業，其中計算機科學與技術專業與許多世界知名IT企業聯系密切，如惠普公司（HP）就在NAIT設有專門的實驗中心．NAIT在教學中非常重視學生實際應用能力的培養，畢業生工程實踐能力強、就業率高，這在阿爾伯達省尤其是當地的埃德蒙頓（Edmonton）市頗負盛名．黑龍江科技大學為了提高合作辦學學生的實踐能力，針對該專業與北美最大培訓機構達內科技集團合作，開展“3+1”聯合培養，相應課程進行學分置換，鍛煉學生的實踐動手能力．

1.1 學生特點

中加合作辦學只招收本省的學生，近年來是80人/年，引用NAIT分班原則，每班20人．因為中加合作辦學計算機專業的學費要高于普通計算機專業，所以高考錄取分數略低于普通的計算機專業，這也導致了一些外語基礎并不是特別好的學生被錄取到此專業．與普通的計算機科學與技術專業相比，由于中加合作辦學計算機專業的核心課程大多是外教授課或雙語教學課程，所以經過４年的學習后，中外合作辦學的學生外語口語及聽力能力比普通計算機專業學生強．在外資及合資企業工作的比例要稍高于普通計算機專業學生，出國留學的比例要遠遠高于普通計算機學生，但同時帶來的弊端就是也有一部分英語基礎較差的學生往往跟不上教師的進度，課堂聽課困難，這些學生如果長期處于這樣的狀態，最后畢業時往往難以實現預期的目標．

1.2 教師特點

自2001年引入該項目以來，在保留國內計算機專業核心課程的基礎上，學校引入NAIT專業核心課程．這些課程的任課教師分為2類，（1）NAIT每學期派出一部分精英教師來校任教，教學內容、教學模式、考核方式與NAIT基本相同．但是外教的數量和引入課程的數量相比嚴重不足，每學期每個班級的外教一般為2~3人．（2）從本校計算機科學與技術專業教師中選拔培訓進行雙語教學．從2005年開始，從計算機專業年輕教師中進行專業測試，外語的筆試、口試后，學校分3次，每次3人陸續送出9名教師到NAIT進行進修培訓，回國后充當外教的助教或擔任引入的NAIT核心課教師，這部分課程要求必須用雙語進行講授．除此以外，還有一些國內的計算機專業基礎課由本校普通計算機專業的教師任課．這3類教師的任課各有特點，授課模式均有所不同．

外教是全英文授課，教學也是采用與NAIT完全一致的教學模式，這對于英語水平特別高，同時專業課程理解不費力的學生是大有好處的．但是大多數學生目前的英語水平，輕松跟上難度很高的計算機專業課，如System Design，難度很大．第2類教師也就是本校送到NAIT進修學習后回來講授雙語課程的9名教師，起到中流砥柱的作用．他們借鑒NAIT的教學模式，又不完全照搬照抄，依據國內學生的特點，在授課中采用雙語授課，PPT和作業多采用英語，對于關鍵的知識點采用漢語講解，這樣讓多數學生都能緊跟教師的思路，不拘泥于形式，學會是目標．

通過在NAI T進修的經歷，以及近年來從事中加合作辦學計算機專業的核心課任課過程，包括作為訪問學者在美國的一些大學，如北達科他州立大學（North Dakota State University，NDSU）的計算機系訪學的學習心得，教師對國外的授課模式的特點有了一定的了解和感悟．

1.3 課程設置特點

中加合作辦學計算機專業的學生課時量要多于普通計算機專業的學生，主要原因是和國內專業課程相比，加方引入的課程學時雖然有些較NAIT已經壓縮了學時，但是和國內比仍然學時較多．國內普通的專業課理論學時一般32~48學時，而外教的核心課程如System Design 等均為80學時．此外，為了滿足學生考研以及專業本身的需要，國內的計算機專業課程還要保留，所以課程安排較滿，尤其大一、大二的學生壓力很大．

2 國內教學模式與國外教學模式對比

2.1 國內教學及考核模式

國內計算機專業的教學模式仍然是大班授課，一般至少一個教室里有60人．教學中雖然較早地引入了多媒體+板書的現代教學手段，但是大多數教師還是僅僅停留在使用多媒體進行PPT演示，優點和最初的全部黑板教學相比是每節課的授課內容大大增多了，但帶來的弊端也很明顯．很多學生在聽教師用PPT講課時，缺少了一些推理演算，流程圖的步驟演示，所以往往類似于走馬觀花，印象不深刻．這種“填鴨式”的教師講，學生被動聽的模式，學生主動學習的熱情不高．最后的考核方式往往是平時成績30%左右，期末考試成績70%左右．而平時成績通常由作業和課堂表現、課堂回答問題情況決定，對于一般學生分數差別通常不大，所以最后70%的期末考試成績就是最終成績的關鍵．導致有些投機取巧的學生平時不愛學習，最后臨近考試突擊幾天有時也能蒙混過關，但這樣獲得的知識不牢固，考完試很快就忘光了．

2.2 國外教學及考核模式

國外的計算機專業教學和國內比較最明顯的特征是采用小班授課，學生實踐環節多，獨立完成的作業（Assignment）多，平時考核環節占比重大，學生在每一個環節都不敢放松，所以知識掌握更扎實．以NAIT開設的Introduction to Application Programming 課程為例，課堂作業（Assignment）占總成績20%，實驗（Lab）占15%，平時測驗（Quiz）占20%，期中考試（MidExam）占20%，期末考試（Final Exam）僅占25%．通過貫穿教學始終的平時考核，其實更加突出了OBE的教學理念．

2.3 國內外對照分析

雖然NAIT的OBE教學模式和考核方式與國內的教學模式相比有可取之處，但由于兩國國情不同，國內高校只能有選擇地借鑒NAIT的教學模式而不能完全照抄照搬．因為國外通常是小班授課，一個班級不超過30人，所以教師有足夠的精力頻繁地批改作業，檢查實驗報告，組織各種測驗及考試．并且學時多，同樣這門Introduction to Application Programming，在NAIT 是96學時，引入到國內后為了平衡其他課程就修訂成了64學時，整整縮減了1/3，所以現實不允許耗費那么多時間進行測驗及期中考試等．

3 中加合作辦學中引入項目驅動教學

通過教師在美國高校NDSU訪學期間對本科生和研究生課程的學習，以及同時參加的NDSU計算機專業教師的教學研討，吸取了國外計算機教學的優點．在中加合作辦學計算機專業的授課中，針對中加計算機專業學生的特點，在Introduction to Application Programming 專業授課中，引入了NDSU多數專業課程所采取的項目驅動教學模式（Project Driven）．從而讓學生充分利用課下時間完成項目練習，既能彌補學時不足的特點，同時又滿足了OBE的教學要求．

3.1 項目驅動教學模式

項目驅動教學模式是師生通過共同實施一個具體的、和課程內容密切相關的、來源于工程實際的項目而進行的教學活動[2-3]．與傳統教學中教師為主體，上課滿堂灌的模式相比，它是以教師為主導，教師在整個教學過程中起組織和指導作用．通過以學生為主體的教學活動，充分發揮學生的主動性、積極性、創造性．學生在探索知識的過程中強化了自信，逐步培養了解決復雜工程問題的能力和創新能力[4-5]．

3.2 項目驅動教學模式實施過程

在項目驅動教學模式的實施中，可以根據項目的難度和工作量大小，將幾個學生分成一個小組，小組內由實踐動手能力和組織能力較強的學生擔任組長，給每個組員詳細分工，最后在教師的指導督促，組長的檢查、統領之下按時完成任務[6-7]．項目驅動教學模式只是在課堂教學的不同階段下達不同的任務，課程結束后要求學生上交一個完整的項目．授課的不同階段，教師利用課堂時間對階段完成情況點評，提出意見及下一步建議，通常3~5次課左右即可完成．學生利用的大多是課外的時間來進行查閱資料、動手編程、小組合作等．所以對于課時不足，師資不夠，同時又要促進學生學習情況是一種較好的教學模式．這種小組合作也充分發揮了優等生的作用，帶動學習一般的學生或后進生一起主動學習，因為一個人完不成任務就要影響小組內每個人的成績．結課前，小組的每個成員都要進行項目答辯，在演示自己作品的同時，也鍛煉了學生的現場表達能力，增強了學生的自信和對本專業的熱愛．

與NAIT相比，中加合作辦學計算機專業引入項目驅動教學模式后的Introduction to Application Programming刪掉了原來的２次測試（Quiz）和期中考試（MidExam），增加了項目考核環節（Project），既增強了學生的實踐動手能力，也避免了過多的測試、考試給學生帶來的焦慮．而項目的考核環節共占35分（35%），又細化為項目計劃（Proposal）5分、項目完成情況（Implementing Status）10分、項目報告（Report）10分和項目答辯（Project Defence）10分．通過項目的完成培養學生分析問題能力、解決問題的能力、項目管理能力、團隊溝通能力等，注重了學生綜合素質的培養，符合工程教育認證中對學生能力的培養要求．

3.3 項目驅動教學模式的關鍵問題

在采用項目驅動教學模式時，要注意幾個問題：

（1）項目的選取要符合實際生活，最好來源于工程實際或是教師的課題，學生按照軟件工程的開發流程從需求分析入手，經歷概要設計、詳細設計直到編碼、測試、形成文檔，這一系列環節鍛煉了計算機專業學生的實踐開發能力[8-9]．

（2）項目的難度要適中，太難學生完成不了，容易打擊學生的積極性；太簡單了又達不到鍛煉的目的．所以教師一定要嚴格把關，尤其在最初的項目計劃階段．

（3）小組同學一定要全體發動，避免個別學生自己不做，依賴其他成員，渾水摸魚的情況發生，教師的定期檢查很重要．

（4）最后的答辯環節要組織策劃好，使學生不僅通過項目動手能力得到提高，也要通過答辯環節鍛煉學生的表達能力，這對于學生今后步入職場也大有裨益．

3.4 實施效果

項目驅動教學模式幾年來陸續應用在中加合作辦學的計算機15級、16級和17級的教學中，和以往比較，學生的學習積極性大有提高，實踐能力也得到較大提升，多名學生在項目練習中體會到了學習的成就感，積極參加各種賽事．例如：16級學生韓福昕和丁重陽在Introduction to Application Programming的項目課中自選的是國際教育學院IEC（International Education College）的網站，后來補充完善后建成一個IECSS學生成長綜合系統，該系統參加學校舉辦的第2屆網頁設計大賽，力壓群雄，在來自普通計算機專業、軟件工程專業、物聯網專業等30余名選手中，獲得唯一一項一等獎．

4 結語

中外合作辦學在高校中處于比較特殊的地位，在工程教育認證背景下，中外合作辦學既要發揮合作辦學的優勢，又要避免教條式的照搬國外的教學模式帶來的弊端，所以在教學中更要研究教學方法．項目驅動教學模式是一次成功的改革措施，今后還要摸索總結經驗，在更多的課程中逐步開展．

[1] 李陽．中外合作辦學項目質量發展研究[J]．黑龍江高教研究，2016（3）：20-23

[2] 趙艷芹，趙毅玲，陶貴麗，等．應用型本科院校計算機類課程項目驅動教學模式研究[J]．高師理科學刊，2018，38（9）：87-89

[3] 郭煥萍，洪亮，劉源．運用混合教學開展任務驅動式教學項目的研究[J]．黑龍江高教研究，2017（10）：165-166

[4] 呂釗，周蚌艷，張超．計算機應用專業項目驅動嵌入式系統教學的新模式探索與實踐[J]．高教論壇，2015（11）：52-54

[5] 李曉東，魏惠茹，董振華．項目驅動教學法在計算機程序設計語言課中的探索[J]．軟件，2015（4）：107-109

[6] 黃雙成，李志偉，張秋紅．基于網絡的項目化教學模式探究——以《單片機應用技術》課程為例[J]．廣西教育學院學報，2016（5）：115-119

[7] 朱清妍．項目教學法在計算機軟件教學中的應用研究[J]．教育教學論壇，2016（8）：176-177

[8] 王衛杰，張娣，陳新民．問題導向式學習和項目導向式學習的比較分析[J]．黑龍江高教研究，2018（9）：149-150

[9] 成江榮．“案例引導、項目驅動”模式下的計算機綜合實踐能力提升策略[J]．軟件導刊，2015（2）：190-191

Research on the teaching reform of computer major in sino-foreign cooperation based on engineer education

ZHAO Yanqin，ZHANG Jianfei，ZHANG Xinghua，GAO Hui

（School of Computer and Information Engineering，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150022，China）

Explores the research on the teaching reform of the computer major under the background of engineering education certification．Combined with the teaching advantages of two foreign universities，it introduces the project-driven teaching mode into the teaching of computer specialty．The teaching quality is guaranteed under the condition that the teaching hours of the original foreign course are reduced and the content is unchanged．It strengthens the cultivation of students′ practical ability and ability to analyze and solve complex engineering problems，and meanwhile stimulates students′learning initiative．The practice has proved that the result is obvious．

engineering education；cooperative education；project-driven；computer

TP301∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.04.021

1007-9831（2020）04-0094-04

2020-02-08

2017年度高等教育教學改革研究項目（SJGY20170341）；2019年度高等教育教學改革研究項目（SJGY20190587）；黑龍江教育科學“十三五”重點課題（GJB1319128）

趙艷芹（1975-），女，黑龍江尚志人，副教授，博士，從事計算機專業教學及中加合作雙語教學研究．E-mail：982764511@qq.com