基于“卓越計(jì)劃”的計(jì)算機(jī)工程類課程整合后的翻轉(zhuǎn)課堂改革芻探

郝杰 朱紅 馬金鳳 張昌明

摘要：基于“卓越計(jì)劃”以培養(yǎng)由醫(yī)學(xué)背景醫(yī)工結(jié)合的計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域工程師為目的，對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程進(jìn)行梳理和整合，并對(duì)醫(yī)學(xué)背景下的“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式的不斷研究和探索，以形成一套行之有效的學(xué)習(xí)框架。本文借鑒新加坡國(guó)立大學(xué)和南洋理工大學(xué)開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂的成功經(jīng)驗(yàn)，探討了這種以“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂模式的創(chuàng)新，以及對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)的理論及實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行整合的方法。

關(guān)鍵詞：卓越計(jì)劃;翻轉(zhuǎn)課堂;職業(yè)化場(chǎng)景; 課程改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）16-0092-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

“卓越工程師培養(yǎng)教育計(jì)劃”提出了要對(duì)我國(guó)高等教育進(jìn)行重大改革的要求。它使培養(yǎng)人才的目標(biāo)更側(cè)重于當(dāng)今社會(huì)高速發(fā)展的要求。“卓越計(jì)劃”提出"分類實(shí)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(yǎng)上積極改變陳舊的教學(xué)方法以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，在培養(yǎng)工程類人才的過(guò)程中要追求卓越[1]。新加坡國(guó)立大學(xué)和南洋理工大學(xué)作為全球大學(xué)發(fā)展的典范，已成為當(dāng)今亞洲最具聲譽(yù)和影響力的大學(xué)[2]。在新加坡的訪學(xué)過(guò)程中，借鑒了這兩所高校的翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，力爭(zhēng)提升課堂教學(xué)的效能，在現(xiàn)代信息科技的時(shí)代背景下，更加有效地培養(yǎng)有醫(yī)學(xué)背景的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才。

1 我院計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程設(shè)置現(xiàn)狀

根據(jù)社會(huì)對(duì)醫(yī)學(xué)信息人才需求和徐州醫(yī)科大學(xué)的實(shí)際情況出發(fā)，徐州醫(yī)科大學(xué)從2011年到2016年相繼開(kāi)辦了三個(gè)與計(jì)算機(jī)相關(guān)的專業(yè)，分別是醫(yī)學(xué)信息學(xué)專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)[3]。旨在培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合的符合專業(yè)工程師特質(zhì)的復(fù)合型人才。經(jīng)過(guò)幾年的學(xué)生培養(yǎng)工作以及畢業(yè)生實(shí)習(xí)工作調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我院培養(yǎng)的學(xué)生存在以下不足：

1）學(xué)生雖然具備一定的專業(yè)理論基礎(chǔ)和技能，但是理論和實(shí)踐脫節(jié)較為明顯，實(shí)際的應(yīng)用操作能力較弱。

2）學(xué)生面對(duì)復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題時(shí)缺少創(chuàng)新、創(chuàng)造能力，刻板和陳舊的思維方式是過(guò)去培養(yǎng)人才過(guò)程中暴露出來(lái)的最大問(wèn)題。這與培養(yǎng)學(xué)生成為卓越工程師的目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。

2 課程改革的設(shè)計(jì)

在高速發(fā)展的信息化社會(huì)中人們?cè)谙硎苤R(shí)爆炸所帶來(lái)的生活改變的同時(shí)，更面臨著如何不被時(shí)代所淘汰的激烈競(jìng)爭(zhēng)。這就要求學(xué)生必須要有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，因此這也是當(dāng)前“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)人才的目標(biāo)。根據(jù)這個(gè)目標(biāo)，在整體的專業(yè)課程教學(xué)框架中，必須對(duì)相關(guān)的計(jì)算機(jī)課程進(jìn)行整合。

課程整合過(guò)程以“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”為教學(xué)思想，在接近職場(chǎng)化的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中掌握知識(shí)，使培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生更接近卓越工程師的要求。在課程整合的同時(shí)更要增加實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課程的課時(shí)比例，對(duì)綜合性的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行重組和系統(tǒng)規(guī)劃[4]。

1）計(jì)算機(jī)類軟件工程專業(yè)的傳統(tǒng)課程體系。

根據(jù)傳統(tǒng)的課程體系，計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)基礎(chǔ)課程，如：編程語(yǔ)言，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Web前端設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理和軟件工程等，講授一貫都太過(guò)理論化，學(xué)生只以通過(guò)考試為學(xué)習(xí)目標(biāo)，不能從紙上談兵轉(zhuǎn)為實(shí)際應(yīng)用[5]。作為編程的入門課程，往往要考慮學(xué)生剛?cè)雽W(xué)的接受能力，通常只以簡(jiǎn)單的語(yǔ)法教學(xué)為主，很少能讓學(xué)生掌握真正有實(shí)用價(jià)值的內(nèi)容（如C語(yǔ)言中的指針、結(jié)構(gòu)體）。到了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這門后續(xù)課程，由于學(xué)生的編程基礎(chǔ)及算法思維跟不上，導(dǎo)致了學(xué)生的畏難情緒，對(duì)今后的計(jì)算機(jī)課程的學(xué)習(xí)缺少了信心。Web前端設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理作為兩門工具學(xué)科，其本身理論學(xué)習(xí)并不困難，但缺少了實(shí)用場(chǎng)景，學(xué)生只以完成作業(yè)及考試為目的，不能活學(xué)活用。軟件工程主要從工程思維的宏觀層面研究軟件產(chǎn)品的高效開(kāi)發(fā)方法，著眼于全局，很少進(jìn)行具體軟件開(kāi)發(fā)細(xì)節(jié)的練習(xí)，學(xué)生們不知該如何與前面的課程進(jìn)行結(jié)合，更談不上學(xué)以致用。 通過(guò)以上的分析，可以看出傳統(tǒng)的課程體系，每門課程各自為政，沒(méi)有統(tǒng)籌的安排。學(xué)生所學(xué)的知識(shí)也是凌亂、割據(jù)的狀態(tài)。

2）課程整合的設(shè)計(jì)

課程整合需要在一堂課中進(jìn)行不同課程的教學(xué)。這種融合的教學(xué)是把所學(xué)的知識(shí)作為工具以解決實(shí)際問(wèn)題。這種教學(xué)設(shè)計(jì)能夠很好地提高學(xué)生靈活掌握知識(shí)和綜合實(shí)踐的能力。具體做法：

打破相關(guān)課程原有教學(xué)大綱的界限，把課程內(nèi)容重新洗牌，重新分配教學(xué)課時(shí)與教學(xué)任務(wù)，分階段、分學(xué)期、分層次地學(xué)習(xí)一門課程。如在C語(yǔ)言的教學(xué)過(guò)程中，第一學(xué)年只完成算法、常量、變量、運(yùn)算符、三種基本控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)、數(shù)組的教學(xué)任務(wù)，并把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的算法的空間（時(shí)間）復(fù)雜度、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與軟件工程課程中的軟件工程概述的知識(shí)點(diǎn)融入C語(yǔ)言的教學(xué)中。第二學(xué)年的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，把原來(lái)C語(yǔ)言的教學(xué)內(nèi)容：指針、結(jié)構(gòu)體、鏈表、文件等知識(shí)點(diǎn)融入進(jìn)來(lái)，更方便學(xué)以致用。在第三學(xué)年的軟件工程教學(xué)中，增加一個(gè)軟件綜合課程設(shè)計(jì)模塊，通過(guò)對(duì)一個(gè)模擬的項(xiàng)目，進(jìn)行之前所有相關(guān)課程的知識(shí)整合。

3）采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，團(tuán)隊(duì)合作”的翻轉(zhuǎn)課堂混合教學(xué)法。

在軟件工程的課程中，并未完全用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法取代傳統(tǒng)的課堂講授，因?yàn)槊鎸?duì)面的傳統(tǒng)教學(xué)方式能更全面、系統(tǒng)地讓學(xué)生們對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行快速地掌握。以軟件工程課程的50學(xué)時(shí)為例，用2/5共20學(xué)時(shí)以團(tuán)隊(duì)共同學(xué)習(xí)的翻轉(zhuǎn)課堂方式完成。在實(shí)踐中，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)是分離設(shè)計(jì)的，例如“軟件需求分析”“軟件結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)”等章節(jié)中，采用的是傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式與“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，團(tuán)隊(duì)合作”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式融合，先對(duì)章節(jié)中的重要知識(shí)點(diǎn)以微課的方式錄制，在課前要求學(xué)生們掌握。在課堂上，教師利用20～30分鐘的時(shí)間以傳統(tǒng)面對(duì)面教學(xué)的方法介紹模擬項(xiàng)目、答疑及預(yù)習(xí)測(cè)驗(yàn)，并提出本次課程的學(xué)習(xí)任務(wù)。因?yàn)檐浖こ陶n程是3節(jié)課共120分鐘連上的方式，所以學(xué)生還有90分鐘到100分鐘的團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)的時(shí)間。這種團(tuán)隊(duì)合作的學(xué)習(xí)模式，并非只是在課堂上刻意地把學(xué)生們組織在一起學(xué)習(xí)，而是在課下同時(shí)融入。在課堂上，把班級(jí)同學(xué)進(jìn)行分組，每組成員為5-6人，各自承擔(dān)不同的角色，進(jìn)行課上與課下的項(xiàng)目合作，共同完成開(kāi)發(fā)任務(wù)，并要上交軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程說(shuō)明書和軟件產(chǎn)品。在實(shí)際的項(xiàng)目合作中，小組成員可以進(jìn)行角色互換。

4）翻轉(zhuǎn)課堂中課程細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)

由于引進(jìn)了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法，需要對(duì)每個(gè)教學(xué)單元進(jìn)行學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，除了用微課的方式讓學(xué)生預(yù)習(xí)外，還應(yīng)發(fā)布預(yù)習(xí)指南資料，如：本次課程的思維導(dǎo)圖、授課計(jì)劃、重點(diǎn)難點(diǎn)的歸納等，以對(duì)學(xué)生的自主預(yù)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)。在課程分組中，以自由組合為基礎(chǔ)，按照掌握開(kāi)發(fā)工具的情況進(jìn)行小組成員的微調(diào)，同時(shí)也要考慮學(xué)生水平的差異，進(jìn)行同質(zhì)分組或是異質(zhì)分組。在課上環(huán)節(jié)，教師首先要進(jìn)行個(gè)人預(yù)習(xí)測(cè)驗(yàn)，通過(guò)科技手段，要求每個(gè)學(xué)生刷二維碼獨(dú)立現(xiàn)場(chǎng)完成。在教師端能同步看到學(xué)生的完成情況和成績(jī)統(tǒng)計(jì)。當(dāng)個(gè)人測(cè)驗(yàn)完成后，學(xué)生按照劃分的小組按教師提出的問(wèn)題進(jìn)行小組討論，并提交小組作業(yè)。在此過(guò)程中，教師在小組間進(jìn)行巡查、旁觀以觀察每個(gè)小組的活躍度和達(dá)成度以記錄團(tuán)隊(duì)課堂表現(xiàn)成績(jī)，同時(shí)引導(dǎo)討論并及時(shí)糾錯(cuò)。教師還需要在每次的小組討論后進(jìn)行及時(shí)的講解或總結(jié)，并根據(jù)實(shí)際情況布置小組的課后作業(yè)。在軟件工程的綜合課程實(shí)踐模塊中，教師需要指導(dǎo)學(xué)生在課后繼續(xù)以團(tuán)隊(duì)合作的形式完成軟件綜合課程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在最后一次課上，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的形式完成課程答辯和軟件產(chǎn)品的展示，同時(shí)，多名教師會(huì)一起參與課程的成績(jī)?cè)u(píng)定。除了教師評(píng)定團(tuán)隊(duì)成績(jī)外，團(tuán)內(nèi)成員也要進(jìn)行互評(píng)，從每次課堂的表現(xiàn)到對(duì)軟件產(chǎn)品的貢獻(xiàn)，團(tuán)內(nèi)成員間是最有發(fā)言權(quán)的。為了公平客觀，評(píng)定過(guò)程都以刷二維碼的方式進(jìn)行私自打分。由于平時(shí)成績(jī)由幾個(gè)部分共同組成，所以個(gè)人平時(shí)測(cè)評(píng)成績(jī)由個(gè)人預(yù)習(xí)測(cè)試得分、團(tuán)隊(duì)預(yù)習(xí)測(cè)試得分、團(tuán)隊(duì)表現(xiàn)分、團(tuán)隊(duì)答辯成績(jī)和團(tuán)內(nèi)成員互評(píng)得分加權(quán)形成。在實(shí)踐中，大部分學(xué)生都能積極地參與團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)，在團(tuán)內(nèi)成員互評(píng)中，也比較客觀公允。

3 教學(xué)管理及環(huán)境的相應(yīng)改革

1）采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，團(tuán)隊(duì)合作”的翻轉(zhuǎn)課堂混合教學(xué)法勢(shì)必會(huì)引起教學(xué)管理的相應(yīng)改革。在傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中，課程主要以100多人的合班大課的形式開(kāi)展教學(xué)，這顯然不適合翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，必須改革成一個(gè)個(gè)獨(dú)立小班分開(kāi)教學(xué)。

2）另外對(duì)于教學(xué)環(huán)境也有改革的必要，新加坡南洋理工大學(xué)計(jì)劃在5年內(nèi)（自2017年起）斥資7500萬(wàn)新元在全校范圍內(nèi)推行“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，其中包括對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教室的建設(shè)。我校傳統(tǒng)的教室環(huán)境不能滿足翻轉(zhuǎn)課堂的使用，需要進(jìn)行改造。

3）教師隊(duì)伍建設(shè)在教育模式改革的過(guò)程中起到關(guān)鍵的作用。現(xiàn)有教師的知識(shí)體系較為陳舊、單一。在課程整合后的翻轉(zhuǎn)課堂模式下，教師的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)需要進(jìn)行跨課程，為了降低指導(dǎo)的壓力，可采取多人共同備課，共同課堂指導(dǎo)的方式以保證教學(xué)質(zhì)量。但這樣如何計(jì)算課時(shí)、工作量又增加了教學(xué)管理的難度。

4）由于學(xué)生課下學(xué)習(xí)的時(shí)間很自由，需要開(kāi)放公共機(jī)房保證自主學(xué)習(xí)，以及小組的團(tuán)隊(duì)課下學(xué)習(xí)與實(shí)踐。

4 結(jié)語(yǔ)

基于“卓越計(jì)劃”以培養(yǎng)有醫(yī)學(xué)背景醫(yī)工結(jié)合的計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域工程師為目的，對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程進(jìn)行梳理和整合，并對(duì)醫(yī)學(xué)背景下“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，團(tuán)隊(duì)合作”的翻轉(zhuǎn)課堂混合教學(xué)模式的不斷研究和探索，以形成一套行之有效的學(xué)習(xí)框架。通過(guò)課程改革后，學(xué)生明顯由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，并通過(guò)小組學(xué)習(xí)的方式，在與團(tuán)隊(duì)成員合作中，逐步提升了學(xué)習(xí)力，增強(qiáng)了信心，這對(duì)今后的課程深度改革打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 花鋒.面向“卓越計(jì)劃”的計(jì)算機(jī)專業(yè)本科應(yīng)用型實(shí)踐教學(xué)研究[J].林區(qū)教學(xué)，2016（10）：1-2.

[2] 伍文臣，胡小勇.全球翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)研究進(jìn)展：現(xiàn)狀和案例[J].數(shù)字教育，2016，2（4）：59-63.

[3] 郝杰，張博，等. 利用建構(gòu)主義指導(dǎo)軟件工程網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的初探[J]. 衛(wèi)生職業(yè)教育，2016（22）：47-48.

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

[5] 張博，郝杰.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)與微課混合教學(xué)模式用于軟件工程實(shí)踐的教學(xué)研究[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2017，35（21）：73-74.

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