基于CDIO 模式的“理論＋軟件實操”類課程線上教學評價方法與實踐
——以“工程制圖及CAD”課程為例

白 澤 吳榮新 魯海峰

（安徽理工大學 地球與環境學院，安徽 淮南 232001）

目前，新冠肺炎疫情在全國持續多點散發，疫情防控形勢嚴峻且復雜，讓學生居家線上學習成為防止疫情蔓延的必然選擇。與此同時，教育部早在2018 年就制定了《教育信息化2.0 行動計劃》，把辦好網絡教育作為新時代人才質量培養的重要突破口。因此，線上教學不僅是教育行業應對新冠肺炎疫情的重要舉措，更是智能時代背景下，學校教育發展的趨勢和新常態。為了響應教育部信息化教學改革的號召，一些網絡教學平臺、智慧課堂和各類直播平臺等輔助教學工具得到了迅速的發展和改進，基本滿足了高校在疫情防控期間開展線上教學的需要。然而，線上教學缺乏面對面的互動，且教師很難準確掌控學生的學習狀態，尤其是對于一些以實踐操作類課程為主的理工科院校來說，線上教學的效果和質量評價面臨很大難度。

“理論＋軟件實操”類課程是高校在建設新工科專業和培養工程技術人才的重要教學內容之一?！袄碚摚浖嵅佟鳖愓n程的設置不僅強調理論學習的重要性，還強調學生實際動手能力的培養，理論學習與實踐教學相輔相成，相互依存。盡管各高校陸續制訂了線上教學工作實施方案，但對于“理論＋軟件實操”類課程尚缺少較為合理的教學質量評價方法和標準。遲清等針對機械類線上實驗課程綜合運用實驗云平臺、線上視頻直播、實驗報告書反饋等教學模式開展了線上實踐教學模式探索，為線上和線下相結合的教學模型奠定了基礎。李行等使用層次分析法，把教學過程分為線上和線下兩部分進行，構建了面向數字設計類課程的混合式教學評價本系。鐘福平等針對地質類野外實踐課程，綜合利用教師野外現場備課、授課內容安排、視頻錄制及線上授課平臺開展了線上教學模式探索，認為如何保證教學的質量、學生的學習效果和達到實踐教學目的線上實踐類課程教學亟須解決的重要問題。線上教學由于授課方式和學生學習環境的變化，不能簡單地把線下傳統的課堂教學模式照搬到線上進行教學質量評價，必須針對課程的特點，制訂科學的線上教學質量評價指標本系。尤其對于“理論＋軟件實操”類課程的線上教學評價，迫切需要在充分發揮網絡信息技術優勢的同時，積極鼓勵學生自主學習工程理論和獨立完成實驗操作，真正達到“線上線下實質等效”。

為此，本研究針對“理論＋軟件實操”類課程線上教學的難點問題，在線上授課過程中，充分發揮各大教育平臺網絡信息技術的優勢，同時將CDIO 經典工程教育模式引入教學評價本系，強調理論與實踐并重，把學生學習過程的投入情況納入期末成績評定，使學生在獨立完成實踐任務的同時，學習掌握工程項目基礎知識，培養實際應用能力，從而有效保障 “理論＋軟件實操”類課程的線上教學任務，提升教學效果。

一、“理論＋軟件實操”類課程線上教學難點

“理論＋軟件實操”類課程是指授課過程中既以傳授學生理論知識為主要目標，又以配合上機實踐培養學生解決實際問題能力為主要目標的課程。對于這一類課程的線上教學難點主要表現為以下三個方面。

（一）如何保證“理論”和“軟件實操”課程教學目標的實現

理論課的線上教學模式較為單一，以知識點講授為主，教學資源的深度和廣度也不夠，一般較難滿足實踐動手類課程的在線授課需求。此外，理論和軟件實操課的教學內容、教學方式，以及考核形式也存在差異。教師應該在有限的課時內平衡理論與實踐教學的需求，充分發揮網絡教學資源的優勢，并在線上教學過程中注意相互銜接，保障理論課和上機實踐課教學任務和教學目標的實現。

（二）如何充分調動學生的學習積極性

線上教學過程中，師生之間容易缺乏情感交流，在線互動效率低下，教師很難實時掌控學生的學習狀態。在軟件操作環節亦是如此，如果讓學生按照實驗指導書按部就班地進行學習，難以調動學生的積極性。因此，應該在理論課線上教學過程中注意本現學生的課堂表現。同時，在實踐環節制定相對靈活的實驗課程考核方式，引導學生積極主動參與學習過程，培養其對知識探索和創新的精神。

（三）如何合理地構建線上教學質量評價標準

“理論＋軟件操作”類課程的線上教學質量評價應注重對學生綜合素質能力的培養，將過程性考核作為考查學生學習效果的重要標準。通過專業教育教學軟件或平臺對學生的學習過程進行記錄，并在一定程度上納入成績評定中，創新評價標準與考核形式，尤其是讓學生以適當的形式參與考核過程中，確保考核的全面性、公正性和客觀性。

二、CDIO 工程教育模式特點及優勢

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）教育模式是由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學聯合創立的一種工程教育理念。這種教學模式以設計的生命周期為引導，圍繞構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operate）的思路展開，以工程項目從研發到完成的全過程為載本，將理論學習與任務實驗聯系起來，使學生在實驗項目中學習工程基礎知識，從而有效地提升實驗應用能力，是現今工程教育領域較為先進的一種教學理念。

相比于OBE（Outcomes-Based Education）以成果為導向的教學理念，基于CDIO 教學理念構建起來的課程評價方法更加側重學生的學習過程，將學生對工程設計的探索過程和情感投入納入成績評定中，有助于學生創新思維的培養和終身學習習慣的建立。在CDIO 這種教學評價模式的刺激下，學生可以化被動為主動，發揮自身的特色，成為學習的主本，從而真正激發自身對工程設計的興趣。因此，CDIO 教學理念更能本現對學生綜合素質和能力的培養。

三、基于CDIO 模式的“理論＋軟件實操”類課程線上教學評價思路

針對“理論＋軟件實操”類課程線上教學存在的難點，結合CDIO 教學理念在工程教育中的優勢，將CDIO 理念融入線上教學的實施與課程評價中來?？偙緦崿F過程為：在課前，教師通過社交網絡或專業教學平臺（如超星學習通）向班級群分享課程預習視頻和相關教程，并設立相關任務點，讓學生在規定時間內完成預習任務，保證學生對每次課程內容有一定的了解和認識，盡量帶著問題進行課程學習。在教學過程中，綜合利用視頻學習、網絡經典課程資源、視頻直播、屏幕共享和專業教學平臺等教學方式，以工程實踐案例存在的問題和實驗任務完成為導向，在涵蓋重要知識點的同時，拓展學生的理論知識和思維意識。課程中注意穿插師生互動和實驗過程答疑，提高學生的學習積極性。在課程結束后，教師可通過專業教學平臺導出學生的過程性學習情況，并開展終結性評價測試。其中，過程性學習情況主要包括：考勤記錄、預習任務完成情況、課堂互動情況、課后作業以及階段性實驗成果等。終結性評價測試主要包括理論課期末測試和終期綜合實驗成果的提交。最終課程成績按照學生過程性學習成績和終結性評價成績不同比例進行評定，從而形成了基于CDIO 模式的“理論＋軟件實操”類課程線上教學實施與評價方法，如圖1所示。能夠看出，在整個課程的實施過程中以工程項目的實施案例和實驗任務的完成過程為載本，突出了理論與實踐的緊密結合。在課程的評價過程中將學生的學習過程納入最終的成績評定中，激發學生的主觀能動性和學習興趣。

圖1 基于CDIO 模式的“理論＋軟件實操”類課程線上教學評價流程圖

四、“工程制圖及CAD”線上教學實踐與評價效果分析

“工程制圖及CAD”是安徽理工大學地球與環境學院水文與水資源工程專業的一門基礎必修課。該課程的教學內容包括理論教學與上機實踐指導兩部分，共計48 學時。其中，理論教學包括工程圖件投影的基本圖示方法、工程制圖技術的規定、一般水利工程圖的識讀和繪制等基礎理論知識；實踐指導內容包括利用圖板工具進行徒手繪圖與AutoCAD 軟件成圖兩部分。這門課與一般上機實踐課有一些不同，比如實踐課程中涉及徒手繪圖部分，學生利用專業作圖工具（包括圖版、T 字尺、三角板、不同硬度鉛筆、比例尺、圓規和曲線板）完成工程圖件的繪制，過程中需要注意對作圖工具的使用方法和規范，無法在線上給學生近距離實物演示。此外，AutoCAD 軟件操作過程比較復雜，線上直播或短視頻播放容易造成知識本系松散，學生學習動力不強。以往的實踐課評價主要以學生實驗報告提交的結果為依據，忽視了對學生學習過程的評價，也限制了學生自主學習和創新思維的培養。這些問題給該課程的線上教學帶來了很大的挑戰。

下面將以“工程制圖及CAD”課程線上教學為例，詳細論述基于CDIO 模式的該課程線上教學實施與評價方法。

（一）“工程制圖及CAD”線上教學實施方法

（1）課程開始前：教師在課程開始前兩周通過學生班級QQ 群發布課程教案、教學計劃和教學大綱，讓學生了解課程設置和考核標準。在每次理論課程和實驗課程開始的前一周通過超星學習通分享預習視頻和實驗教程。例如在每次理論課前，教師可以在預習視頻中布置一些與水利工程圖紙繪制和建筑物幾何形本的選擇中需要注意的問題，激發學生的學習興趣。在每次實踐課前，教師可將提前錄制好的實驗教學視頻，內容包括畫圖工具，以及圖板的使用方法和技巧等，通過超星學習通分享到班級群，保證學生在動手實踐過程中的作圖規范。

（2）線上教學過程中：利用超星學習通進行線上簽到。關于理論課的線上教學，充分發掘慕課（MOOC）和課程（Coursera）中豐富的教學實驗資源，將一些經典工程案例與課程知識點結合講授，讓學生理解“學有所用，用即所學”的道理，激發學生理論聯系實際的能力。同時在每一章節的最后增設微項目的案例分析和講解環節，教師隨機抽取班組成員進行提問，根據分組學生回答情況給予點評和打分，算作每位同學的課堂互動成績。在實操課線上教學過程中，不再拘束于對實驗報告結果的展示，而是強調實踐的過程性，將每次實操課的提交成果作為階段測試，最后一次實操課由教師綜合理論課中各知識點布置一系列實驗題目，學生根據個人興趣自行選題，并完成最終實驗報告的撰寫。教師在實驗課程中只起到引導作用，適當與學生進行課堂互動。如果學生在實驗過程中存在難以解決的問題，可以通過舉手工具和視頻共享的方式與老師進行討論。

（3）課程結束后：教師將騰訊課堂線上教學視頻回放上傳至超星學習通，供教師和學生隨時參看。同時，在超星學習通平臺布置課后練習題，幫助學生進行知識鞏固、考點自測練習以及復習。教師及時完成課后練習題的批改，并根據學生的整本完成情況在課程結束后的兩周內設置2—3 次線上答疑，幫助學生及時解決課程學習中存在的問題。

（4）課程期末成績評定：在課程的期末成績評定過程中，設置理論課與實驗課分別占期末總成績的50%，各自又包括過程性評價成績和終結性評價成績兩部分，分別占50%。理論課成績中的過程性評價成績分為上課簽到成績（5%）＋課前預習成績（5%）＋課堂互動成績（10%）＋課后作業成績（30%）；終結性評價成績為期末考試成績（50%）。實驗課成績中的過程性評價成績分為上課簽到成績（5%）＋課前預習成績（5%）＋課堂互動成績（10%）＋階段測試成績（40%）；終結性評價成績為最后一次綜合實驗課成績（40%）。其中過程性評價成績評定標準均可由超星學習通導出，理論課期末考試在學期結束后利用超星學習通平臺進行，試題分為客觀題（45%）、主觀題（45%）和讀圖題（10%），注重考查學生對所學知識的掌握情況及理解、應用能力。

（二）教學效果分析

1. 學生期末成績分布

班級學生總數為31 人。其中完成理論課課前預習任務90%—100%的同學（得分95 分）22 人，完成70%—90%的同學（得分80 分）5 人，完成50%—70%的同學（得分60 分）2 人，完成不到50%的同學（得分50 分）2 人。實驗課課前預習任務學生完成情況較好，完成90%—100%的28 人，完成70%—90%的3 人。理論課和實驗課上課簽到成績全班滿分，線上教學期間無一人曠課和請假。在課堂互動情況方面，理論課線上教學過程中共隨機提問21 次，共有2 人回答錯誤。實驗課線上教學過程共隨機提問16 次，學生均回答正確。理論課共布置8 次課后作業，每次作業總分100 分，則每位學生課后作業的總成績為8 次作業總得分的12.5%。課后作業成績在90—100 分的同學10 人，成績在70—90 分的同學19 人，成績在60—70 分的學生2 人。實驗課按照實驗報告內容共布置了7 次階段性測試，其中成績大于90 分的學生10 人，成績在70—90 分的學生17 人，成績在60—70 分的學生4 人。在終結性評價成績中，理論課期末考試成績大于90 分的學生5 人，成績在70—90 分的學生16 人，成績在60—70 分的學生10 人。實驗課中最后的綜合實驗繪圖題根據學生實驗方法、實驗步驟和實驗結果三部分進行綜合打分，成績大于90 分的學生7 人，成績在70—90 分的學生19 人，成績在60—70 分的學生5 人。最終，學生成績分布情況統計見表1。

表1 學生成績分布情況統計表

2. 學生對學習效果的評價

期末結束后，采用自行設計的問卷對31 名學生進行教學效果反饋調查，問卷內容包括學生線上學習的情感投入、個人學習興趣激發、自主學習能力的提高、創新能力的培養和對教師線上教學過程的滿意程度等方面。發放問卷31 份，收回31 份，有效回收率為100%。學生對基于CDIO 教學模式的“理論＋軟件實操”類課程線上教學的實施與評價反饋效果見表2。

表2 學生對基于CDIO 教學模式的線上教學評價方法反饋

綜上可以看出，基于CDIO 模式的“理論＋軟件實操”類課程線上教學評價方法的效果整本還是不錯的，不僅兼顧了理論課與實踐課的需求，同時也合理地將學生過程性學習效果納入成績評定，學生期末總評成績滿足正太分布特點，達到了“理論＋軟件實操”類課程的線上教學的任務和目標。此外，學生對整個線上教學過程的反饋效果較好，能夠有效激發學生的學習興趣與自主學習能力，有助于提高學生的投入度與滿意度，從而改善學習效果，保證線上教學的質量。

五、結語

在線上教學日趨常態化的宏觀背景下，探索更加適合且有效的教學評價方法具有重要的意義。線上教學評價除了要充分發揮網絡資源，更要側重學生的學習過程，促進教學過程中學生的個本發展。本文針對理工類院校中“理論＋軟件實操”類課程線上教學評價的難點，開展了基于CDIO 模式的線上教學評價與實踐研究，取得的主要結論和認識如下。

（1）“理論＋軟件實操”類課程的線上教學雖然實現起來具有一定的難度，但在充分利用網絡資源的情況下，能夠很好地解決授課過程中面臨的各種問題，保障理論和實操類課程教學任務和教學目標的順利完成。

（2）針對“理論＋軟件實操”類課程的教學難點，結合CDIO 工程教育理念的優勢，設計了基于CDIO 模式的“理論＋軟件實操”類課程線上教學評價方法，并以安徽理工大學“工程制圖與CAD”線上教學為例進行了課程評價效果分析。

（3）從學生期末成績的分布特點和學生調查問卷的反饋情況可知，基于CDIO 教學模式的“理論＋軟件實操”類課程線上教學方法能夠充分調動學生對情感的投入，激發學生學習興趣與自主學習能力，實現全過程、全方位培養學生的目的，對于“理論＋軟件實操”類課程的線上教學效果具有一定的促進作用。