基于“卓越計劃”的計算機工程類課程整合后的翻轉課堂改革芻探

郝杰 朱紅 馬金鳳 張昌明

摘要：基于“卓越計劃”以培養由醫學背景醫工結合的計算機專業相關領域工程師為目的，對計算機相關課程進行梳理和整合，并對醫學背景下的“項目驅動”教學模式的不斷研究和探索，以形成一套行之有效的學習框架。本文借鑒新加坡國立大學和南洋理工大學開展翻轉課堂的成功經驗，探討了這種以“項目驅動”教學法為基礎的翻轉課堂模式的創新，以及對計算機相關的理論及實驗課程進行整合的方法。

關鍵詞：卓越計劃;翻轉課堂;職業化場景; 課程改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）16-0092-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

“卓越工程師培養教育計劃”提出了要對我國高等教育進行重大改革的要求。它使培養人才的目標更側重于當今社會高速發展的要求。“卓越計劃”提出"分類實施、形式多樣、追求卓越”的理念，要求各高校在工程類人才的培養上積極改變陳舊的教學方法以適應時代的發展，在培養工程類人才的過程中要追求卓越[1]。新加坡國立大學和南洋理工大學作為全球大學發展的典范，已成為當今亞洲最具聲譽和影響力的大學[2]。在新加坡的訪學過程中，借鑒了這兩所高校的翻轉課堂的教學模式，力爭提升課堂教學的效能，在現代信息科技的時代背景下，更加有效地培養有醫學背景的計算機專業人才。

1 我院計算機類專業課程設置現狀

根據社會對醫學信息人才需求和徐州醫科大學的實際情況出發，徐州醫科大學從2011年到2016年相繼開辦了三個與計算機相關的專業，分別是醫學信息學專業、物聯網工程專業和計算機科學與技術專業[3]。旨在培養醫工結合的符合專業工程師特質的復合型人才。經過幾年的學生培養工作以及畢業生實習工作調查發現，我院培養的學生存在以下不足：

1）學生雖然具備一定的專業理論基礎和技能，但是理論和實踐脫節較為明顯，實際的應用操作能力較弱。

2）學生面對復雜的實際問題時缺少創新、創造能力，刻板和陳舊的思維方式是過去培養人才過程中暴露出來的最大問題。這與培養學生成為卓越工程師的目標相去甚遠。

2 課程改革的設計

在高速發展的信息化社會中人們在享受知識爆炸所帶來的生活改變的同時，更面臨著如何不被時代所淘汰的激烈競爭。這就要求學生必須要有創新能力和實踐能力，因此這也是當前“卓越計劃”培養人才的目標。根據這個目標，在整體的專業課程教學框架中，必須對相關的計算機課程進行整合。

課程整合過程以“項目驅動”為教學思想，在接近職場化的項目開發中掌握知識，使培養出來的學生更接近卓越工程師的要求。在課程整合的同時更要增加實驗、實踐課程的課時比例，對綜合性的實驗環節進行重組和系統規劃[4]。

1）計算機類軟件工程專業的傳統課程體系。

根據傳統的課程體系，計算機實用技術基礎課程，如：編程語言，數據結構、Web前端設計與開發、數據庫原理和軟件工程等，講授一貫都太過理論化，學生只以通過考試為學習目標，不能從紙上談兵轉為實際應用[5]。作為編程的入門課程，往往要考慮學生剛入學的接受能力，通常只以簡單的語法教學為主，很少能讓學生掌握真正有實用價值的內容（如C語言中的指針、結構體）。到了數據結構這門后續課程，由于學生的編程基礎及算法思維跟不上，導致了學生的畏難情緒，對今后的計算機課程的學習缺少了信心。Web前端設計與開發、數據庫原理作為兩門工具學科，其本身理論學習并不困難，但缺少了實用場景，學生只以完成作業及考試為目的，不能活學活用。軟件工程主要從工程思維的宏觀層面研究軟件產品的高效開發方法，著眼于全局，很少進行具體軟件開發細節的練習，學生們不知該如何與前面的課程進行結合，更談不上學以致用。 通過以上的分析，可以看出傳統的課程體系，每門課程各自為政，沒有統籌的安排。學生所學的知識也是凌亂、割據的狀態。

2）課程整合的設計

課程整合需要在一堂課中進行不同課程的教學。這種融合的教學是把所學的知識作為工具以解決實際問題。這種教學設計能夠很好地提高學生靈活掌握知識和綜合實踐的能力。具體做法：

打破相關課程原有教學大綱的界限，把課程內容重新洗牌，重新分配教學課時與教學任務，分階段、分學期、分層次地學習一門課程。如在C語言的教學過程中，第一學年只完成算法、常量、變量、運算符、三種基本控制結構、函數、數組的教學任務，并把數據結構中的算法的空間（時間）復雜度、數據結構基礎與軟件工程課程中的軟件工程概述的知識點融入C語言的教學中。第二學年的數據結構，把原來C語言的教學內容：指針、結構體、鏈表、文件等知識點融入進來，更方便學以致用。在第三學年的軟件工程教學中，增加一個軟件綜合課程設計模塊，通過對一個模擬的項目，進行之前所有相關課程的知識整合。

3）采用“項目驅動，團隊合作”的翻轉課堂混合教學法。

在軟件工程的課程中，并未完全用翻轉課堂的教學方法取代傳統的課堂講授，因為面對面的傳統教學方式能更全面、系統地讓學生們對知識點進行快速地掌握。以軟件工程課程的50學時為例，用2/5共20學時以團隊共同學習的翻轉課堂方式完成。在實踐中，翻轉課堂的教學是分離設計的，例如“軟件需求分析”“軟件結構總體設計”等章節中，采用的是傳統的課堂教學模式與“項目驅動，團隊合作”的翻轉課堂教學模式融合，先對章節中的重要知識點以微課的方式錄制，在課前要求學生們掌握。在課堂上，教師利用20～30分鐘的時間以傳統面對面教學的方法介紹模擬項目、答疑及預習測驗，并提出本次課程的學習任務。因為軟件工程課程是3節課共120分鐘連上的方式，所以學生還有90分鐘到100分鐘的團隊合作進行翻轉課堂學習的時間。這種團隊合作的學習模式，并非只是在課堂上刻意地把學生們組織在一起學習，而是在課下同時融入。在課堂上，把班級同學進行分組，每組成員為5-6人，各自承擔不同的角色，進行課上與課下的項目合作，共同完成開發任務，并要上交軟件開發過程說明書和軟件產品。在實際的項目合作中，小組成員可以進行角色互換。

4）翻轉課堂中課程細節的設計

由于引進了翻轉課堂的教學方法，需要對每個教學單元進行學生預習環節的設計，除了用微課的方式讓學生預習外，還應發布預習指南資料，如：本次課程的思維導圖、授課計劃、重點難點的歸納等，以對學生的自主預習進行指導。在課程分組中，以自由組合為基礎，按照掌握開發工具的情況進行小組成員的微調，同時也要考慮學生水平的差異，進行同質分組或是異質分組。在課上環節，教師首先要進行個人預習測驗，通過科技手段，要求每個學生刷二維碼獨立現場完成。在教師端能同步看到學生的完成情況和成績統計。當個人測驗完成后，學生按照劃分的小組按教師提出的問題進行小組討論，并提交小組作業。在此過程中，教師在小組間進行巡查、旁觀以觀察每個小組的活躍度和達成度以記錄團隊課堂表現成績，同時引導討論并及時糾錯。教師還需要在每次的小組討論后進行及時的講解或總結，并根據實際情況布置小組的課后作業。在軟件工程的綜合課程實踐模塊中，教師需要指導學生在課后繼續以團隊合作的形式完成軟件綜合課程的產品設計。在最后一次課上，學生以團隊的形式完成課程答辯和軟件產品的展示，同時，多名教師會一起參與課程的成績評定。除了教師評定團隊成績外，團內成員也要進行互評，從每次課堂的表現到對軟件產品的貢獻，團內成員間是最有發言權的。為了公平客觀，評定過程都以刷二維碼的方式進行私自打分。由于平時成績由幾個部分共同組成，所以個人平時測評成績由個人預習測試得分、團隊預習測試得分、團隊表現分、團隊答辯成績和團內成員互評得分加權形成。在實踐中，大部分學生都能積極地參與團隊學習，在團內成員互評中，也比較客觀公允。

3 教學管理及環境的相應改革

1）采用“項目驅動，團隊合作”的翻轉課堂混合教學法勢必會引起教學管理的相應改革。在傳統教學過程中，課程主要以100多人的合班大課的形式開展教學，這顯然不適合翻轉課堂的教學模式，必須改革成一個個獨立小班分開教學。

2）另外對于教學環境也有改革的必要，新加坡南洋理工大學計劃在5年內（自2017年起）斥資7500萬新元在全校范圍內推行“翻轉課堂”教學，其中包括對翻轉課堂教室的建設。我校傳統的教室環境不能滿足翻轉課堂的使用，需要進行改造。

3）教師隊伍建設在教育模式改革的過程中起到關鍵的作用。現有教師的知識體系較為陳舊、單一。在課程整合后的翻轉課堂模式下，教師的現場指導需要進行跨課程，為了降低指導的壓力，可采取多人共同備課，共同課堂指導的方式以保證教學質量。但這樣如何計算課時、工作量又增加了教學管理的難度。

4）由于學生課下學習的時間很自由，需要開放公共機房保證自主學習，以及小組的團隊課下學習與實踐。

4 結語

基于“卓越計劃”以培養有醫學背景醫工結合的計算機專業相關領域工程師為目的，對計算機相關課程進行梳理和整合，并對醫學背景下“項目驅動，團隊合作”的翻轉課堂混合教學模式的不斷研究和探索，以形成一套行之有效的學習框架。通過課程改革后，學生明顯由被動學習轉變為主動學習，并通過小組學習的方式，在與團隊成員合作中，逐步提升了學習力，增強了信心，這對今后的課程深度改革打下了一個良好的基礎。

參考文獻：

[1] 花鋒.面向“卓越計劃”的計算機專業本科應用型實踐教學研究[J].林區教學，2016（10）：1-2.

[2] 伍文臣，胡小勇.全球翻轉課堂教學研究進展：現狀和案例[J].數字教育，2016，2（4）：59-63.

[3] 郝杰，張博，等. 利用建構主義指導軟件工程網絡課程建設的初探[J]. 衛生職業教育，2016（22）：47-48.

[4] 王偉.基于構件的軟件工程理論與方法研究[J].信息技術與信息化，2009（6）：48-51，54.

[5] 張博，郝杰.項目驅動與微課混合教學模式用于軟件工程實踐的教學研究[J].衛生職業教育，2017，35（21）：73-74.

【通聯編輯：王力】