智慧教室下基于“CDIO+SPOC”教學模式的研究

方小坤

揚州市職業大學，江蘇 揚州 225009

隨著信息化技術的發展，智慧化教育模式對高等教學方式的改革帶來巨大的影響。智慧教室是近年來研究的熱門話題，是智慧校園的進一步發展的重要體現，是目前信息化教育的最高表現形態。智慧教室環境為混合式教學提供一個線上線下的現代化的教學環境基礎，結合傳統的線下課堂教學和現代化的線上教學，最終實現教學效果的最優化。

本文基于CDIO 理念，依托智慧教室教學平臺突出實踐動手能力，并將在線平臺與傳統的課堂活動相結合，優化課程內容，積極探索工程實踐類課程改革［1］。本文以應用電子技術專業課程為例，優化課程體系，突出工程實踐能力，運用智慧教室等信息化教學實施，將課堂教學重點轉移到如何更好地調動學生的學習主動性，引導學生思考與分析。

一、概述

（一）智慧教室

智慧教室是集大數據技術、多媒體技術、物聯網技術以及云技術等新興信息技術于一體的新型教室。智慧教室與傳統教室相比，它立足教學活動的需求，運用智慧技術，提供良好的視聽覺環境，配備一體化的網絡教學管理系統，實現同步教學，滿足師生快速訪問在線教學資源，實時分析學習成果。智慧教室摒棄了傳統面授課堂呆板的狀態，提供智慧服務。在智慧教室環境下實施線上與線下混合式的同步教學，支持學生不受地點的限制，能夠靈活互動、協作，將會充分發揮智慧教室的價值。

（二）CDIO 理念

CDIO 是一種得到國際廣泛認可的工程教育模式，是以“構思－設計－實現－運行”為主線，以校企深度融合作為基礎平臺，以實際工作項目為載體，更加注重學生創新能力、團隊協作以及實踐動手能力等職業能力的培養，提高學生的社會職業素養和競爭力。

將CDIO 工程教育理念應用于應用電子技術專業課程的教學過程［2］，通過項目化教學模式，提高工程實踐能力，并通過建立相對應的評價體系，對教育成果進行反饋，進一步促進職業教育教學改革。

（三）SPOC 混合式教學模式

SPOC 是小規模限制性在線課程，是一種在圍墻內的網絡課堂，授課對象主要為本校學生，不對外進行授課。SPOC 混合式教學模式是指將在線教學平臺與線下的傳統課堂教學有機融合，吸取兩者方式的優點，突出學生為中心，激發學生的學習積極性，共同完成教學內容的一種混合式教學模式，在授課過程主要采用翻轉課堂教學，以學生為中心，充分發揮學生的創造性和積極性，該模式能夠實現學生自主學習和教師引導學習相結合，突出學生為中心，教師為主導的新教學理念，更好地提高教學質量和教學效果。

二、智慧教室下基于CDIO 的混合式教學設計

（一）基于CDIO 理念層次化課程體系

在CDIO 工程教育理念指導下，將工程教育運用到工科專業人才培養中，以項目為載體，分崗位進行項目化教學。將CDIO 四個階段與企業典型項目流程的各個階段進行關聯，讓學生能夠掌握工程設計的各個環節，從實際應用的角度學習相關的知識，學以致用，掌握最新的工程技術，實現學生的綜合能力的提高。

以應用電子技術專業課程為例，運用CDIO 理念對電子產品生命周期中的過程進行分解，對接企業典型項目流程，將實踐課程分為三個層次：第一層次分為三個模塊：電子產品設計——單片機原理與應用、嵌入式應用技術；電子產品生產與調試——電子產品制圖與制版、EDA 應用技術；電子產品維修——電子產品組裝調試、電子產品維護。第二層次為每一模塊下的若干實訓課程：電子工藝技能實訓、電子產品制圖與制版實訓。第三層次則為課程實訓下的實踐技能點：畢業設計、電子工藝技能競賽、電子設計競賽等專業競賽。

創新“黨建+教學”新模式，把專業建設與黨建相結合，在專業發展、教學組織、社會服務和學風建設等方面發揮黨組織的戰斗堡壘作用。把思政元素融入實踐項目中，既展現了學生技能水平，思想素質也得到了提升。構建“專業+組織+實踐”的育人模式，在實踐能力培養過程中注重強化學生工程倫理教育，激發學生科技報國的使命擔當。

（二）智慧教室下教學環境搭建

基于學校新建設的智慧教室，提出以“學生主體，教師主導”的教學設計理念，靈活運用最新的教學設備例如交互智能觸控屏、記憶黑板、平板電腦等硬件，結合教學內容改革，采用多樣的教學方法，例如課堂互動系統、現場評價系統、在線教學平臺等數字化教學資源，激發學生的學習熱情，搭建智慧教學環境。在教學實施過程中，教師可以運用智慧大屏以及超星在線教學平臺進行課堂的實時的簽到考勤，師生可以隨時了解教室的人數情況。在課堂上老師可以通過教學平臺下發本次的教學任務和隨堂練習，學生可以進行分組，并進行小組考核，并可以通過移動終端進行投屏，展示學生的學習成果，讓學生充分展示自己的學習情況，激發學生的學習主動性。同時智慧教室通過課程錄制功能，可以將授課的全面過程進行錄制，學生可以通過在線平臺進行回看和復習，鞏固自己的學習成果，豐富課程數字化資源。

基于智慧教室的教學改革其核心內涵為：運用信息化資源和多元化的教學方法，將師生融為一體，工程類專業需將生產與教學融為一體，形成一個“信息化程度廣、學生主動性高、工程實踐能力強”的多元化的教育教學方法。

（三）線上線下混合式教學設計

SPOC 線上線下混合式教學方式［3］以在線教學平臺和線下課堂教學相結合的教學模式。課前以在線教學平臺資源自學為主，學生可通過登錄超星、智慧樹等SPOC 在線教學平臺，查看數字教學資源，進行課前預習。課中以線下課堂教學為主，對教學內容重點知識的講解，集中答疑，可采用翻轉課堂的形式組織線下教學，同時實踐內的課程主要采用線下授課的方式進行。課后可采用線上進行復習答疑，布置作業，在線測試等方法進行教學效果的檢驗。

在工程類課程混合式教學設計中需要引入C—D—I—O四個層面的課程設置的標準，教學內容需充分體現工程能力和創新能力的培養，將在線學習和線下教學實踐有機結合起來，突出課堂教學要以學生為中心的教學效果，具體內容如圖1 所示。

圖1 SPOC 混合式教學環節

（四）建立“競賽+項目”的實踐教學平臺

工程類專業課程必須要強調實踐能力的培養，專業競賽既能檢驗大眾化實踐教學成效，又實現對學生的個性化培養，實行“大眾化選拔、個性化培養”策略，突出技能培養主線，實現“學場、職場、賽場”相融合。同時教師將競賽中題目進行知識梳理，以賽促教，將競賽知識進行項目化、模塊化的分解，開發一系列的實踐教學項目用于教學，讓學生能夠及時了解掌握最新的工程技術，專業能力也得到了大大的提高。充分鍛煉了師生的創新實踐能力。

（五）立體化過程控制及評價

建立合理的實踐考核方式：線上線下相結合，確定合理的線上線下評價比例，理論教學和實踐教學評價方式，實踐課程的作品評價標準，以及學生最終的課程答辯情況等，形成立體式過程控制與多元化反饋評價體系。借助定期開展的專業評估，查找學生實踐能力與產業需求的差距并及時調整教學內容。

執行個性化學分制度：依據學校有關管理制度，參加創新實驗室項目開發或者各級各類技能大賽的學生可以對照相關規定兌換相應課程的學分。這些政策的充分運用，可以保證學生將更多的精力投入項目的設計與創新中。

三、實施成效

CDIO 工程教育理念的貫徹以及智慧教室混合式教學改革，經過3 年時間的建設，已全面推廣到學院的所有專業，形成電子信息專業群，取得了很好的應用效果。

（一）建立“互聯網+實踐”，打造全時空實踐創新平臺

通過線上實驗指導、開放實驗室系統和實驗課堂翻轉的全新實驗教學手段，形成“互聯網+實踐”環境下的CDIO 職業教育學習新模式［4］，實現教學資源、網絡課程等優質教育資源的集成共享，線上學習，線下實踐，實現翻轉課堂。實現實驗室的24 小時全時空開放，極大提高了實驗資源的利用率。

根據電子類課程的特點，提出了“口袋實驗室”和“虛擬實驗室”，學生可以線下自主進行實踐練習，方便學生自由安排學習時間。在《單片機應用技術》課程中，學院教師根據課程內容，獨立開發的單片機實驗板，在該實驗板中集成單片機最小系統、數碼管、鍵盤等常用的電子元件，可練習交通燈系統、流水燈系統等多達十幾項的實驗項目，學生在宿舍只要一臺筆記本電腦就可以進行單片機的編程應用實驗，對學生實踐能力培養有大的提高。

（二）依托智慧教室實踐教學平臺，形成循環式創新能力培養方式

以智慧教室創新實踐平臺為載體，以團隊形式組織競賽項目實踐為主要實踐內容，培養學生的團隊意識、實踐創新能力。以暑期全國大學生電子設計大賽、寒假大學生技能大賽、秋季學期學校電子設計大賽為抓手，構建1+1+1 專業競賽體系。2018、2022 年江蘇省電子設計競賽（TI 杯）獲一等獎的好成績，專業競賽是理論知識和技能的綜合運用，既能體現學生專業素質水平，又是對教學效果的最好檢驗。

（三）實現了學習與工作的“零距離”，學生創新能力得到明顯提升

在CDIO 工程教育理念的指導下，借助智慧教室實踐平臺，專業教師指導學生參加各級各類職業技能大賽獲得國家級獎勵2 項，省級獎勵17項，教師和學生獲得發明專利以及實用新型專利共14 項，獲得省優秀畢業設計7 項，其中1 項優秀畢業設計團隊獎。

四、結語

運用智慧教室下基于“CDIO+SPOC”教學模式對工科課程進行了改革探索，將CDIO 工程教育理念應用于工科課程的教學過程，引導學生積極主動方式學習，提高工程實踐能力。利用智慧教室環境下現代化的教學設施給課堂賦新、為教師賦能。該模式的實施，能夠有效提高教師信息化教學能力，充分發揮學生自主學習能力，同時也促進了教學管理的現代化、網絡化能力的提高。教學改革需要不斷的探索和完善，本課題的研究也是為信息化教學改革式研究人員提供參考。