新工科背景下基于CDIO 教育理念的高職計算機基礎課程的探究與實踐*

汪曉璐

一、引言

“新工科”是2016 年國家為解決傳統的人才培養方案和現階段社會人才需求不匹配而提出的一項影響重大的教育改革計劃和行動方案，是我國工程教育主動應對經濟發展、科技革命與產業變革的新方向、新思路，目的是推進新工科建設，強調學科交叉融合，要求學生不僅可以運用所掌握的知識去處理現有的問題，還要有能力去學習經濟、社會和管理等新知識、新技術，并且要具備良好的人文素質。

CDIO 是由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等知名大學經多年的共同探索研究，對“應用能力訓練”進行梳理并結構化，以項目驅動為核心的一種全新的工程教育理念。4 個字母分別代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），是以學生為中心的一種教學模式。

我國工科教育實踐中依然存在不少問題，如重理論輕實踐，強調個人學術能力而忽視團隊協作精神，重視知識學習而輕視應用創新能力的培養等。計算機基礎課程的教學目標是拓寬學生的知識面、提高動手操作能力、培養創新思維能力，為學習后續專業課程夯實基礎。因此在新工科背景下融合CDIO 教育理念重塑高職計算機基礎課程，可以解決計算機基礎課程教學現狀存在的問題，提高學生以計算機解決問題的應用能力和工程實踐能力，使學生成為真正的復合型、綜合性人才。

二、傳統高等職業教育計算機基礎課程現狀

（一）教師水平參差不齊，教學模式單一

目前，高職院校的計算機基礎課教師有相當數量來自行政兼職或臨時聘請，這些教師來自不同的崗位、專業和院校，專業技術能力、教學水平參差不齊。雖然都是采用理實一體化的教學方法，但他們沒有時間和精力去了解學生需求、掌握新的信息技術，不能完全了解應用型人才培養目標，在授課內容、教學方法上很難有新意。學生的學習興趣和積極性被慢慢消磨，不愿認真聽課，教學質量難以保證。

（二）生源復雜，教學內容重疊

高職學校的生源一般有兩類，普高生和對口單招的中專生。普高生一般在高中階段已經掌握了基本的計算機知識與windows 操作系統的操作技能，不過由于地域差異，高中畢業生的信息技術水平參差不齊。對口單招的中專生一般在中職階段已經具有熟練的辦公軟件操作能力，不過這些學生往往自制力不強，學習態度不夠端正，缺乏學習興趣。而目前高職的計算機基礎課程都是統一教學內容，學生在計算機基礎課程中又要再次修學辦公軟件的內容，因此就產生了教學內容重疊，導致學生不清楚該課程在專業的學習過程中的教育理念。

（三）重知輕行，學生動手能力、應用能力差

隨著高職課程改革，計算機基礎課被不斷弱化，課時被嚴重縮減，有的學校只有十幾或者二三十課時，這直接導致學生動手實踐的環節被壓縮。教學過程也是主要集中在課堂教學上，師生互動環節更是缺乏，學生完成的也只是“照貓畫虎”的過程。課后教師沒有利用學生的課余時間進行線下指導，還經常出現因學生人數多導致計算機不夠用的情況，這就造成學生的動手能力和應用能力越來越差。

（四）課程體系內容老舊，無法滿足新時代對于人才培養的需求

高職計算機基礎課程體系從1995 年制定以來，幾乎是換湯不換藥，無論是教學方式從“教學做”改為“做學教”，還是軟件版本不斷更新，課程體系一直是以“計算機基礎知識—Windows操作系統—WORD 文字處理—EXCEL 數據編輯—PPT 演示文稿—網絡與Internet 應用”為主線，教學仍以計算機基礎知識和軟件操作為主，對人工智能、大數據、云計算、物聯網等新興技術鮮有涉及。這種陳舊的教學內容遠遠落后于信息技術日新月異的發展，不能滿足新時期對于人才培養的需求。

三、新工科背景下的計算機基礎課程改革方法與實施路徑

為了適應現代工程教育的需要，應針對當前計算機基礎教學現狀存在的問題，科學建立以“基于項目的教育和學習”的CDIO 教學理念為導向的計算機基礎課程體系，體現“以學生為中心”，讓學生以積極主動的方式學習。從課程體系、教學內容、教學模式、教學方法和手段、教學過程組織和管理、課程案例、評價體系等方面入手，采取“面向需求、突出應用、強調工程、對接專業”的培養模式，實施“理論教學與動手能力培養相結合，課程學習與案例教學、項目實踐相結合、線下教學與線上學習相結合、實踐教學與崗位需求相結合”的教學模式。具體改革方法與實施路徑如下。

（一）注重教師教學能力的培養，進行教學方法的改革

1.提升教師自身的綜合素質。新一代人才培養方案對師資提出了更高的要求，學校應該配備一支完善的專任教師團隊，進行教學改革，掌握新技術，多參加專業技術領域的知識培訓和學術交流，配合現階段社會人才需求提高教學能力，改進教學方法，重視團隊協作精神，重視開拓創新能力的培養等問題，提升教師自身的綜合素質，促進教師的專業化發展。

2.設計基于CDIO 教育理念的教學實施過程，引導學生自主學習。對接新工科建設要求，重塑課程教學設計，將線上、線下相結合，充分利用網絡平臺，基于“MOOC+SPOC+翻轉課堂”教學模式，按照CDIO 教學理念，合理地、科學地將一整套工程流程，潛移默化地融入課堂教學中。教師轉變角色，變為課堂的引導者，引導學生自主地運用知識、發現問題、分析問題、解決問題。由“老師教什么”轉變為“學生學會做什么”，少講多練，還課堂給學生。以問題為中心，激發學生主動學習的興趣，避免“滿堂灌”。分組教學提升學生的團隊意識，互幫互助，共同進步，加強學生課前課后進行自主學習管理的能力。將教學實施過程主要分為課前自主學習、課中知識內化、課后反思提煉這三個階段，如圖1 所示。

圖1 教學實施過程

（二）明確課程培養目標，完善教學體系

1.進行課前調研，明確學習目標。如果沒有明確的課程培養目標，任何教學改革都會流于形式。根據生源的不同，可事先進行課前調研，了解不同班級學生的差異，適當調整課程內容比例，增強學生應用計算機的意識和能力。在課程內容的整體規劃中，可以充分挖掘在計算機領域能對學生的人生觀、價值觀起到正確引導的思政案例，將思政教育融入課程教學中。讓學生了解到本專業應用計算機的潛力和機遇。只有這樣，才能滿足國家信息化發展戰略對人才培養的要求，幫助學生建立與時俱進的意識，掌握相關崗位所需的職業適應能力。

2.制定基于CDIO 教育理念的教學體系，實現“三動三突破”。以新工科建設戰略為指導，理論與第二課堂相結合，實驗和課程設計彼此緊密銜接，確定課程開設方案和建設目標，科學設計和構建基于CDIO 教學理念的教學體系、知識框架和教學大綱。將應用能力和工程能力培養引入到課程教學中，實現計算機基礎課程教學“三動三突破”，即動腦（即構思，激發新想法、新概念），動手（即設計、實施）、動腳（即運行）。促進本課程的教學內容與學生的專業特點相融合、技術技能與學生的專業崗位需求相對接，提高學生使用計算機解決自己專業領域問題的能力。

（三）重新定義計算機基礎課程內容，成為各類專業課的奠基石

1.建設基于CDIO 教育理念的課程資源，融入新一代信息技術。研究、制定和整合基于CDIO 教育理念的教學內容和教學案例，確定知識階層劃分。在已有的教學資源的基礎上，對課程體系、知識結構和教學資源進行重新整合，從“歷史文化、科技發展、理想信念、政治經濟、安全技術”五個方面著手，選擇案例和學習素材。優化新舊知識點，引入“云、大、物、智、移”為代表的新技術，把知識點用項目串連起來，開發適合于應用型地方院校的課程標準、多媒體課件、互動式教案、習題庫、試題庫等課程資源，打造新形態一體化教材，構建顆粒化資源。錄制主要知識的微視頻，以“職教云”為平臺，以“顆粒化分解、結構化組合”為思路，為學生提供碎片化的微課視頻下載或在線播放，可以滿足學生課下隨時隨地自主學習的需要，也可以滿足戰“疫”時線上教學需求。

2.緊跟時代發展步伐，更新信息技術基礎知識。2021 年4 月，教育部在《高等職業教育專科信息技術課程標準（2021 年版）》中明確指出，信息技術基礎其學科核心素養主要包括“信息意識、計算思維、數字化創新與發展、信息社會責任”等四個方面。信息技術基礎課程除了目前掌握的計算機基礎知識外，還需要掌握拓展模塊中的“信息安全、項目管理、機器人流程自動化、程序設計基礎、大數據、人工智能、云計算、現代通信技術、物聯網、數字媒體、虛擬現實以及區塊鏈”等一些最新的信息技術知識內容。目標是通過理論知識學習、技能訓練和綜合應用實踐，培養高職學生的綜合信息素養。

（四）改進考核方式，建立智能化、多元化的教學評價體系

完善的教學評價體系是教學模式有效性的關鍵指標，是檢驗學生學習效果和學習能力的重要方法，也是充分體現教師的教學水平與教學效果的重要環節。傳統的考核方式基本是“平時出勤+考試”，存在局限性。應該采取以“解決復雜問題的能力”為主要評價內容的實踐教學評價方法，引入項目設計實施與“崗課賽證”作為輔助考核方式，通過多元化的評價手段，多方位、多角度地進行過程化考核。這種基于CDIO教育理念的考核方式，有利于學生將項目學習的成果進行轉化，鞏固學生的學習效果，增強學生的綜合應用能力，拓寬學生的知識范圍，也更符合企業的人才需求。

四、實踐效果

（一）構建了立體化實踐教學體系

研究以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的行業結構特征，從專業應用的角度, 分析學科專業的新結構，通過精選的應用案例講授計算機在這些領域應用的特點和方法，解決了現有教學內容“無用”的狀態，構建了立體化的實踐教學體系，培養學生在本專業應用計算機的意識和能力。讓學生了解到本專業應用計算機的潛力和機遇,只有這樣才能使學生對于本專業的發展有一個全面的認識。

（二）探索了深層次的教學方法改革

充分利用知名企業現有的案例資源，以計算機基礎知識為前提，以不同專業內容為背景，建設了一批交叉融合課程相對應的數字化資源和教材，形成“寬、專、融”的計算機基礎課程體系，解決了計算機基礎實踐體系建設與其他學科交叉融合的工程教育問題。

（三）增強了學生的“向學力”

實踐中解決了原有教學中學生動手能力、應用能力差的問題。現有教學活動在組織實施過程中側重工程能力培養，實現學生參與式、自主設計式學習，更有助于知識的理解和內化，以及應用能力和創新能力的培養。這樣的教學方式不僅有利于培養學生在信息社會中必要的計算思維能力，而且有利于提高學生的融合創新能力，使學生能夠在未來新工科環境下擁有自適應能力。

（四）推進了應用型創新人才培養

實施遞進式教學模式，以成果為導向，把學生分成不同的小組，采用團隊合作模式，通過翻轉課堂任務驅動教學，模擬創業的環境并提出創新性的要求，學生在項目實施過程中感知學習狀態，在組內承擔不同的任務角色，激發學生的積極性，大膽參與實踐和創新。在項目過程中依照各自知識與技能的優勢，利用計算機分析和解決問題，學生相互交流、相互幫助，既促進了知識傳授和知識內化，又培養了團隊溝通合作的能力，推進了應用型創新人才培養。

五、結語

依托新工科背景，強化對于所有學生開設計算機課程的必要性，以國際工程教育CDIO教育理念為指引，強化計算機課程教學目標的思想性和實用性，以信息技術為支撐，充分利用網絡平臺，基于翻轉課堂和混合式教學模式，強化對于計算機應用的理解和實踐，重構計算機基礎課程教學，強化計算機課程跨學科創新能力的培養。以更有效的能力訓練和思維培養方法、更有效的知識傳播方式、更高效的教學活動組織和實施，實施應用能力培養為核心的案例式、項目驅動式教學模式，解決學生實踐應用能力薄弱的問題，促使學生具備較強的“利用計算機解決問題”的能力，滿足社會經濟發展的現實需求。