以CDIO項目為牽引的線上教學法在計算機程序設計中的應用及案例設計

盧愛臣 魏建宇 張婷燕

摘要：針對在線教學存在的問題，分析CDIO 教育模式的優勢及課程的特點，提出在計算機程序設計課程的在線教學中實施以項目為牽引的CDIO教學方法。結合教學實踐，闡述了如何從實際需求出發創設教學項目、利用有效的在線平臺組織項目實施、構建“做中學” 的創客環境，給出了展開 CDIO 項目式在線教學的過程建議，并在教學實踐中取得了很大成效。

關鍵詞：CDIO;在線教學;項目牽引;實踐

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）27-0185-03

在線教學不是簡單地把課堂從教室搬到網絡平臺授課，而應該是以學生為主體，讓學生帶著問題去獲得學習能力上的提升。借助在線平臺和手段，可以更有效地組織和開展教學，鍛煉學生的自我管理能力，尤其是增強學習自覺性和主動性。

1在線教學存在的效果問題

單純的在線教學，有更大的自由度和更多的在線資源。但由于屏幕隔離了師生，在教學過程中帶來的一些問題，造成教學效果一度比傳統課堂還要差。

1.1? 學生產生厭煩倦怠

教師的角色從線下傳統課堂里的主演變成了網絡主播[1]?，F場教學搬到線上以后，課堂里大部分時間是教師一個人在鏡頭前面講，學生在線上聽，有的課堂依舊延續滿堂灌的授課方式。教學中，缺乏師生之間、學生之間的互動與交流，缺乏課堂真實感，時間久了，學生心生厭倦，課堂成了一個人的狂歡，一群人的寂寞，學生過早地失去了興趣。

1.2? 缺乏對學生的有效監管

由于屏幕阻隔了教師和學生面對面交流的通道，缺乏課堂的環境和氣氛，缺乏真實感。使得本來靈活、方便的教學方式難以發揮它的優勢。如果學生的自我約束力差，聽課的時候則很難集中精力，有的出現玩游戲、聽音樂、上網，甚至出現中途離開課堂的現象[1]，這種學生完全獨立自主的學習無法保證教學進度，一段時間以后學生兩極分化會很嚴重。

1.3? 線上教學課堂活力不足

學生分散在不同的地點，缺乏老師的現場指導，老師也不能及時發現學生的存在的問題并及時做出調整，師生都容易走彎路。課堂上，難以組織小組討論，遠不如現場教學生動，這樣的課堂是冰冷的。

1.4? 課后反饋效果不理想

教師布置作業、問卷來鞏固和拓展教學內容，并要求學生按時提交，但學生課后作業很容易敷衍、抄襲，或者借助搜索引擎、搜題軟件完成任務，這些反饋是沒有意義的，教師不能通過學生反饋掌握真實情況并針對具體問題及時做出調整。

2 CDIO項目式創客課堂構建

2.1? CDIO教學模式

2004年，以美國麻省理工學院（MIT）為首的世界多所著名大學首創“CDIO工程教育模式”，并在教學實踐中獲得成功。CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，構思-設計-實現-運行）教育理念是以工程項目從研發到產品運行的全過程為載體，使學生在項目實踐中學習工程基礎知識，提升工程實踐能力、分析解決復雜問題的能力和綜合創新能力[2]。

CDIO倡導探究式教學，學生主動參與、探究發現、交流合作[3]，改變過分依賴教師和教材、過于強調接受學習、死記硬背、機械式訓練等現象，突出知識的建構和教學方法的導引性，讓學生想明白、做明白、說明白，從而實現課堂反轉，改變以教師為中心的傳統教學，教師由“主播”向“主持人”身份轉變，把課堂構建成以學生為主體的創客課堂。依托項目，培養學生計算思維、工程思維和系統思維的能力，提高學生任職能力。在開放式的在線教學中，開展CDIO項目式創客教學模式非常有意義。

2.2? CDIO項目式教學及實踐環境構建思路

相比強制的外力約束，通過激發學生興趣，來激發來自學生內心的學習動力，更易于調動學生學習和鉆研的主觀能動性。“任何一種興趣都包含著天性中有傾向性的呼聲，也許還包含著一種處在原始狀態中的天才的閃光?！蹦睦餂]有興趣，哪里就沒有動力。所以，作為一切情況下最好的老師，興趣才是學問之始，才是學生獲得知識的第一步。課堂中，只有準確地抓住學生心動的興趣點，才能在學習過程中“嗜之越篤，技巧越工”。

以《計算機程序設計》為例，結合課程特點，依據能力導向，提煉學生專業領域的實際需求，設計教學項目，以項目的構思、設計、實現和運行為載體，進行CDIO開放式課堂創建，構建一種“做中學”的線上課堂，實施過程如圖1所示。

通過實現實際需求的項目，能緊緊抓住學生的興趣點。在教學過程中，貫穿項目實現的全過程，采用任務驅動方式開展教學。教學中，以ATmega16單片機為藍本，結合Win AVR、Proteus虛擬環境，從實驗、實踐、實用的角度，學習ATmega16單片機C語言程序設計和單片機控制系統的應用技術。

教學項目來源于學生專業需求，知識點就在實施的各個子項目中。項目式教學讓學生參與其中，寓教于樂，教學相長，學生受益最直接的就是實現了“要學-好學-樂學”的轉變，學并樂在其中。

3以CDIO項目為牽引的在線教學實施方案

依據計算機課程可操作性強、實踐性強的特點，采用探究式“做中學”的CDIO教學模式。CDIO教學模式從崗位需求和學生的能力素質培養這個成果目標出發，反向設計教學思路。從學生專業領域和現實生活的問題中，發現需求，構建項目，進一步反推出項目所需的知識模塊，設計成教學項目搬進課堂，利用項目來牽引知識。在教學實踐中，采用基于CDIO的在線教學模式，契合《計算機程序設計》課對計算機可感知、可操作、可觸摸的要求和特點。實施過程中，全面梳理課程思路，結合實際，合理設計教學項目，進行迭代式、增量式、敏捷式教學，打造“知識金字塔”，逐步提升學習挑戰度、增加學習難度、拓展學習深度，切實提高教學質量，實現有效在線教學。