武婷婷,唐加山

(南京郵電大學 理學院，江蘇 南京 210023)

0 引言

自“復旦共識”與“天大行動”以來，“新工科”作為工程教育的新理念、新模式已經(jīng)引起教育界的廣泛重視[1]。吳愛華等[2]主要考慮新經(jīng)濟發(fā)展對工程技術(shù)人才知識、能力和職業(yè)素質(zhì)的新要求，結(jié)合國際工程教育發(fā)展構(gòu)建了本土化模型。鐘登華[3]、林健[4]、汪福俊[5]、夏建國等[6]也從不同角度，就新工科建設提出了相應的建設思路：在“新工科”理念下，工程教育教學改革的基點是課程體系重構(gòu)，關(guān)鍵是課程開發(fā)，其中也包括課程教學方式方法探索。

大規(guī)模網(wǎng)絡開放課程[7,8](Massive Open Online Courses,MOOC)作為一種新興的教育形式，使得世界各地的學習者可以通過網(wǎng)絡學習課程，并且可以與老師及同學進行討論和交流。2012年，斯坦福大學、哈佛大學、麻省理工大學相繼推出了e-Learning學習平臺：Udacity、Coursera 和 edX[9]。緊接著，亞洲地區(qū)也開始聯(lián)合發(fā)展線上-線下課程，根據(jù)學生的不同偏好，為其提供更多可靈活選擇的課程以及更便捷的學習場景。從2012年起，我國使用在線課程人數(shù)漲幅為20%，人們必須充分思考e-Learning學習的未來發(fā)展方向，更好地滿足當今學生的各種學習需求。

“構(gòu)思-設計-實現(xiàn)-操作 (Conceive - Design - Implement - Operate,CDIO )”一體化教學模式,打破了以授課為中心的課程限制，使得工科體系得以整合與重組[10]。同時，將專業(yè)實踐與主干課程、教學質(zhì)量評估相結(jié)合，突破了傳統(tǒng)的課堂、課后限制，注重培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)。通過該教學體系的培養(yǎng)，學生畢業(yè)后在掌握相應專業(yè)知識的同時，也具有相應的專業(yè)前瞻性等綜合素質(zhì)，這正是新工科培養(yǎng)的目標所在。

綜上所述，新工科的強大應用前景亟需與信息化教育手段相融合，此即為目前文獻中欠缺的部分。從教育者角度看，在線教育平臺的引入，給教育管理者帶來全方位機遇和挑戰(zhàn)，需要人們思考如何綜合利用現(xiàn)有技術(shù)支持以及空間平臺，設計主導課程，合理分配物理空間，構(gòu)建新工科背景下“線上線下”混合教學框架，將在線課程規(guī)范化[11,12]。針對新工科背景，本文提出一套基于CDIO的MOOC教學框架和教育體系，該體系呈多樣性，具有跨學科課程、綜合類課程、自主學習課程、綜合素質(zhì)類課程等特點。

1 教學框架設計

“新工科”建設，其實質(zhì)是要改革傳統(tǒng)的工科教育模式，基點是按照工程師職業(yè)要求對傳統(tǒng)的學科導向課程進行重新架構(gòu)，形成滿足當前和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、面向未來新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“新工科”課程體系與新型教學框架。

基于翻轉(zhuǎn)課堂的MOOC教學體系，改變以往傳統(tǒng)的教師傳授模式，教師不再占用課堂時間講授信息，而是學生在課前通過e-Learning學習平臺完成自主學習。同時，在互聯(lián)網(wǎng)和移動終端技術(shù)蓬勃發(fā)展的支持下，在線學習可以大范圍普及。本文結(jié)合e-Learning與CDIO課程框架體系，兩者相互促進，在課程設計中發(fā)揮學生的積極作用。

1.1 模型建立

“新工科”背景下課程開發(fā)不是傳統(tǒng)工科課程的簡單調(diào)整或擴容，而是遵循應用型人才應具備的知識、能力、素質(zhì)標準，應當適應“新工科” 教育特質(zhì)?；诜D(zhuǎn)教室的“線上線下”混合教學框架分為3個模塊：課前模塊、課堂模塊、課后模塊[13,14]。

(1)課前模塊。顧名思義，該模塊是指學生在課前階段，在線利用MOOC平臺對專業(yè)課程進行有針對性的預習。通常，MOOC在線課程由來自不同高校的教師主講，課程內(nèi)容經(jīng)過精心制作，是統(tǒng)一培養(yǎng)目標的多課程組合。一方面，學生可以從不同視角學習專業(yè)課程的發(fā)展歷史、核心知識點以及未來應用等多方面內(nèi)容，還可以在線與老師、不同高校的同學進行討論。通過互聯(lián)網(wǎng)及時提問和討論等環(huán)節(jié)，可以有效防止學生因為專業(yè)課抽象與復雜而產(chǎn)生畏難心理。另一方面，在課前階段，學生通過MOOC平臺，有充分時間進行大量專業(yè)訓練。與此同時，教師也可以“在線”掌握學生的課前學習與訓練狀態(tài)，以便調(diào)整下一個階段的教學方案。

圖1 “新工科”背景下e-Learning-CDIO框架體系

(2)課堂模塊。該模塊是知識內(nèi)化的過程，是通過知識梳理和項目開發(fā)等教學手段提高學生專業(yè)素質(zhì)的綜合教學模式。在“新工科”背景下，該環(huán)節(jié)以翻轉(zhuǎn)教室為主要教學手段，同時各專業(yè)課程之間相互整合。從具體形式上看，可以對專業(yè)課程進行交叉學習，對不同課程的相同方向進行統(tǒng)一訓練。以軟件工程專業(yè)為例，將項目程序、人員、質(zhì)量管理放在“軟件工程管理課程”中培養(yǎng)；將項目分析與設計放在“軟件工程綜合發(fā)展和訓練課程”中培養(yǎng)；將網(wǎng)絡系統(tǒng)放在“軟件工程Web工程發(fā)展課程”中訓練和培養(yǎng)；將移動終端技術(shù)放在“終端技術(shù)課程”中培養(yǎng)。不同方向的培養(yǎng)最終完成軟件工程專業(yè)的整體培養(yǎng)目標。

(3)課后模塊。該模塊是一個專業(yè)擴展和應用的模塊。學生通過專業(yè)研究和學習對前兩個模塊專業(yè)知識與技能已經(jīng)基本掌握。在該階段，學生將繼續(xù)通過MOOC平臺參加專業(yè)研討?！靶鹿た啤北尘跋拢瑢I(yè)擴展的主要思想是利用評分、評論和應用的整體現(xiàn)代化教育框架，在MOOC綜合教育平臺下，結(jié)合應用實體，進行專業(yè)知識與實際生產(chǎn)的再次整合，凸顯“新工科”特色。

2 教學體系評價

針對“線上-線下”教學框架，本文建立一個適當?shù)脑u價體系[15,16]。在具體開發(fā)實踐中，要注重以下幾個環(huán)節(jié)：一是要圍繞 “新工科” 理念，堅持以學生為中心，通過分解人才培養(yǎng)目標，架構(gòu)能力素質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，并按照結(jié)構(gòu)圖建立課程體系拓撲圖；二是要根據(jù)課程體系拓撲圖，系統(tǒng)分析和架構(gòu)所需要開發(fā)的e-Learning課程，選擇符合實際的課程形式以及相應的教學模式; 三是要注重課程與原有課程之間的前后承啟與內(nèi)在邏輯關(guān)系。

首先，MOOC平臺的教學方式始終以學生為中心，目的是為了引導學生由被動的學習態(tài)度轉(zhuǎn)向積極主動的學習態(tài)度，確保學生是學習環(huán)節(jié)的中心，教師起到輔助作用,從而解決教與學之間的錯位問題。

其次，基于 MOOC 的翻轉(zhuǎn)課堂,學生得到更多的專業(yè)實踐，從而推動理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化,不僅提高了學生的專業(yè)技能,同時也加深了學生對課程內(nèi)容的真正理解,從而解決學習與應用之間的錯位問題。

第三，部分專業(yè)課程實行分級綜合教學模式，即許多課程完成一個培養(yǎng)目標的不同部分,使每門子課程扮演自己的角色。與此同時，每個子課程又是獨立的,該體系的“獨立-統(tǒng)一”模式解決了課程之間的錯位和斷檔問題。

最后，學生在課前學習、課中訓練,參加MOOC平臺的課后交流與研討,合理利用“課前-課堂-課后”3個環(huán)節(jié)，有機結(jié)合成“線上-線下”教學整體，實現(xiàn)了專業(yè)學習教育與素質(zhì)培養(yǎng)的“新工科”培養(yǎng)目標。

3 結(jié)語

“新工科”與傳統(tǒng)工科的區(qū)別主要體現(xiàn)在對“新”的理解上?！靶隆本褪菢?gòu)建“面向當前急需和未來發(fā)展”的高等工程教育“新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系”。近年來，在線課程在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展，今后單一地使用傳統(tǒng)教學方式將不是一個明智的選擇?！靶鹿た啤闭n程開發(fā)的主旨是圍繞現(xiàn)代工程對人才知識、能力和素質(zhì)要求，通過加強基礎理論課程，強調(diào)文、理、工科課程的相互滲透，增設實踐性、綜合性、選修性課程，以逐步完善滿足“新工科”要求的課程體系。

在“新工科”背景下，本文設計了一個結(jié)合e-Learning與CDIO的課程框架體系，該模型是一個允許多層次、多學科合作的e-Learning平臺框架，既可以滿足理論和實踐探索課程建設需求，又可以作為具體課程設計指導，提供更適合學生學習的課程，幫助教師提高教學質(zhì)量。