基于CDIO理念的工科院校公共计算机基础教学改革与实践

摘要：针对目前高校大学计算机基础教学存在的问题，以CDIO教育理念为指导，充分利用计算机基础课程特点，黑龙江科技学院采用一种全新的“讲、练、讨论”相互渗透的互动教学模式。该模式以学生为中心、以“学习―构思―设计―实现―运作”为主线，培养学生的实践能力、自学能力和团队交流能力。教学实践表明，该模式可较大提升学生的动手能力和自学能力，可促进教学质量的大幅度提高。

关键词：CDIO 大学计算机基础 教学改革

中图分类号:G642.0 文献标识码:A

文章编号:1004-4914(2011)01-153-02

新时期，我国确立了建设创新型国家的目标，提高高等学校自主创新能力，培养创新型人才是实现创新型国家的人力资源基础。而长期以来，在传统工程教育中，重理论轻实践，过分强调知识的理论深度和系统性，而忽略了各学科知识间的联系，特别是忽视理论知识的应用。如何把“知识型学生”转化为“创造型学生”，CDIO教育模式为我们提供了一个重要途径。

CDIO是由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学共同倡导，集多国工程教育精英建立的一整套工程教育理念和实施体系。作为当今国际高等工程教育的一种创新模式，CDIO更加注重培养学生掌握工程基础理论和专业知识的能力，旨在通过贯穿于整个人才培养过程的团队设计和创新实践环节的训练，培养既有过硬的专业技能，又有良好职业道德的国际化工程师。

大学公共计算机基础教学是高等学校计算机教学的重要组成部分。社会职业的多样化和学生的就业需要，对高等教育的计算机基础教育提出了更高的要求。然而，我国现行的教育模式和理念使学科教育与工业实践脱节，学生在项目及团队工作方面的实际训练较少，已经不能满足教学的需要。鉴于此，我校以CDIO工程教育模式为指导，对《大学公共计算机基础》课程进行改革与实践，以期在学生基础技能和工程能力培养方面取得更好的效果。

一、CDIO工程教育模式

1.CDIO的基本思想。CDIO代表构思、设计、实施与运行，是“做中学”原则和“基于项目的教育和学习”理念的集中体现，重点培养学生四个层面的能力，如图1所示。

2.cdio人才培养模式。CDIO人才培养模式的理念主要体现在四个方面。（1）先进性。为应对全球化带来的机遇和挑战，CDIO国际组织汇集众多教育专家制定全面的实施计划和教学大纲，以能力培养为目标，以国际化的教育理念和框架培养具有国际竞争力的人才。（2）可操作性。CDIO继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，系统地提出“能力培养、全面的实施指导、完整的实施过程和严格的结果验证”的12条标准，可操作性很强。（3）系统性。CDIO教学大纲以能力培养为目标，将学生能力总体划分为四个层面，具体划分为17种能力，细化为73条技能，力求以科学的培养模式全面系统地提高学生的综合素质。（4）适应性。CDIO的具体目标是为工程教育创造合理、完整、通用、可概括性的教学目标，重点将个人、社会和系统的制造技术与基本原理相结合，使之适合工程学的各个领域。

二、大学公共计算机基础教学的特点与现状

公共计算机基础是实践性较强的课程，意在培养学生熟练运用计算机的能力。然而，计算机软、硬件的更新速度给计算机基础教学的内容更新提出了更大的挑战，而且因教育、家庭和社会环境的差异，学生对计算机的掌握程度不尽相同。这在近三年表现尤为明显。

目前，公共计算机基础教学尚存在诸多问题。一方面，学生不重视理论学习，将精力全部放在操作上。这使其对计算机的基本理论知之甚少，严重影响了后续知识的深入学习和理解。另一方面，不正确的引导导致学生忽略理论学习，且主动学习意识与能力欠缺，没有充分认识到大学教育的核心所在。大学教育正是通过基础课程的学习，培养学生的良好学习习惯和方法以及主动学习的意识与能力。

当前，高校公共计算机基础教学大纲大多采用多媒体理论教学和上机实践相结合的教学方式。理论教学环节以教师为主，学生充当“听众”角色，按着教师的思路理解、记忆知识。这并没有摆脱传统的教学方式。实践环节的多媒体课件，在不同程度上限制了教师和学生的思路，学生也只能在教师思路的引导下思考，无法满足个性化的学习需求。

三、CDIO模式授课体系的建立

CDIO工程教育模式是“做中学”和“基于项目教育和学习”理念的集中概括和抽象表达。在教学方法上，教师首先要明确讲授课程在专业知识结构中的地位和作用，并树立“以学生为中心”的新观念，引导学生主动学习。其次，教师要根据学生应该掌握的知识和能力，在教学中适当穿插综合性实验，促使学生自己动手并全身心投入，以增强概念性学习，重点培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。第三，教师要建立和加强学习反馈机制，及时把握学生的学习状态和取得的实际效果。该教学模式下，学生是学习主体，教师是教学主导。学生在合作完成实际项目过程中学习必备知识、发挥创新潜能、锻炼就业能力，不断提高个人的综合素质。鉴于此，我校采用一种全新的“讲、练、讨论”相互渗透结合的互动教学模式。课程依然设计为两个部分：课堂教学和上机实验。理论教学侧重于课程的重点、难点讲授，课时约占课堂教学的1/2，另外的1/2课时则组织学生讨论。上机实验按照课程的进度及学生的层次分类进行，逐步深入递进。

（一）课堂教学改革

1.“任务驱动”的理论传授。每节课开始，教师首先提出问题，指出本节课程需要完成的任务，并将完成任务所需的知识点一一列出。之后，请学生指出未知知识点，教师着重讲解新的知识点、重点及难点。最后要求学生一起运用相关知识点参与案例，并最终给出示范案例。

整个课堂教学力求学生带着问题去思考，利用知识点去分析解决问题，并熟练掌握知识点的应用。

2.自学为主的知识面扩展。每2~3名学生为一小组，布置讨论题目或要求实现任务，督促其课下查阅资料，然后在课堂进行形式各异的讨论。也可以让学生根据能力选择任务并提出各自的解决方案，集体讨论方案的可行性或优劣性。

通过该方式组建学习型团队，给学生搭建一个展示自己的舞台，既能够极大地提高学生的积极性，又可鼓励学生利用各种方式自学，对交叉学科、前沿学科有所涉猎。

（二）动手实践能力培养

1.基本知识点实验。基本知识点的应用对于大多数同学需要经历三个步骤：首先是“模仿”。完成与案例相似的例子，在模仿中巩固和加深对新内容的理解，与此同时，老师可以一对一讲解学生未理解或掌握的内容。之后是“修改”。在“模仿”的基础上加工，激发学生自主学习的热情，教师仅对关键点提供指导性意见。最后是“提高”。将有一定难度但未曾遇见的问题交给学生，培养学生独立解决问题的能力，教师则给予启发、引导，激活学生的创造性思维。

2.单元性实验。某个章节学习完毕后，安排一次单元性实验，将章节内容甚至前续内容加以综合。该实验题目相对稍大，并具有一定难度。设计过程要注意几个问题。（1）题目要贴近学生生活，便于学生理解，使学生能够通过实验解决现实生活中的问题。（2）综合运用关键知识点，培养学生综合应用知识的能力。（3）工作量要适当。单元性实验要求每个学生能基本独立完成，根据学生的个体差异，提供多层次的题目供学生选择。

3.综合创新性实验。实践的最后一个环节就是综合创新性实验。该项目必须使学生完整地得到构思、设计、实现、运作等方面的系统训练。要求2~3名学生自由组合，从教师给定题目中选取感兴趣并符合自身能力的题目进行设计。该阶段的实验应具有如下特点。（1）题目是真实项目的简化，由教师给出总体要求。学生确定目标后可以不局限于给定的需求，以此充分调动学生的创新思维，培养创新能力。（2）学生分组后由组长负责分工，并制定工作量衡量标准，培养学生团队合作的精神。（3）学生独立完成工作。教师的作用仅为答疑和共性问题的总结与归纳。该过程将使学生分析问题、解决问题的能力得到有效锻炼。（4）涉及课堂没有的知识点时，鼓励学生利用各种资源搜集资料，并通过分析资料寻找答案，以培养学生自主学习和解决问题的能力。

（三）评价方式

传统的学业评价一般采取考试形式，将学生的成绩作为评价教师教学质量和学生学习成效的依据。体现在思想观念上则表现为评价主体不重视学生学习过程的评价，这不符合现代工程教育价值观。引入CDIO模式理念后，学业评价以“过程”为基础，更加注重知识、技能的学习过程以及实践环节与工程应用能力，力求知识与能力的协调统一。在强调技术基础的同时，注重探究式学习方法，通过团队研究性学习模式和主题研究项目的实践培养高素质工程应用型人才。

评价方式上，实践环节由教师制定评价标准，并组织指导学生自评和互评。成绩由“基本知识点实验+单元性实验+综合创新性实验”综合得出，占期末总成绩的60%。实验完成后，结合学生和教师的评价，一般采用分组讲解方式，由教师组织学生评价各小组的合作学习过程和效果，并引导学生反思、总结和改进自己的合作学习过程。整个开发小组的分数为学生和教师打分的和，学生的个人分数则是小组分数加上其在项目开发过程的得分，即项目参与程度、掌握新知识和新技能的能力以及综合运用知识解决问题的能力得分。

（四）课堂教学的延伸

提高学生掌握、运用知识的能力，仅凭课堂教学还远远不够，还需拓展多种渠道加强与学生的沟通。

1.搭建沟通平台。教师博客开辟专门的版块作为沟通的主要平台，将课件、电子教案、参考资料或心得体会与学生分享，帮助学生扩展知识面，留言板可使学生间接与教师交流。

2.成立创新小组。组织学习兴趣高、成绩优良的学生成立创新小组，在教师指导下，关注学科新理论、新技术的发展动态，选择感兴趣的领域深入研究。通过备战各类比赛、考取认证等方式，培养学生研究性和创新性学习能力。

3.营造学习氛围。创建专业的QQ讨论群，营造不间断的学习答疑氛围，学生既可通过网络帮助他人，同时也可提升自我。

四、结束语

改变以往重理论轻实践、重视专业知识而忽视创新能力培养的教育模式，是目前国内进行工程类本科教育改革的方向。在CDIO工程教育理念的指导下，经过改革实践，我校大学计算机基础课程“做中学”教学模式取得了良好的教学效果，越来越多的同学逐步适应并积极参与到知识能力的应用培养过程中来，动手能力和自学能力得到了较大提升，教学质量得到大幅度提高。

[本文为黑龙江科技学院校级重点课题]

参考文献：

1.康全礼,陆小华,熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报,2010(4)

2.钟金明,李苑玲.基于CDIO理念的工程教育实践教学改革初探[J].实验科学与技术,2009(6)

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5.查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008(3)

6.康全礼,陆小华,熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报,2008,(12)

7.庄哲民,沈民奋.基于CDIO理念的1级项目设计与实践[J].高等工程教育研究,2008(6)

8.陈春林,朱张青.基于CDIO教育理念的工程学科教育改革与实践[J].教育与现代化,2010(1)

（作者单位：黑龙江科技学院信息网络中心 黑龙江哈尔滨150027）

（责编：贾伟）