孫 麗 張利鋒

魯東大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 山東煙臺(tái) 264025

應(yīng)用型人才培養(yǎng)的核心是讓學(xué)生具備運(yùn)用理論知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。實(shí)踐類教學(xué)是工科院校特別是應(yīng)用型工科院校的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力方面具有不可替代的作用。

目前，高等學(xué)校的教學(xué)主要是以教師為中心的教學(xué)模式，即圍繞“教師中心、教材中心和課堂中心”組織，教師在教學(xué)過程中處于支配和主導(dǎo)地位，忽視了學(xué)生的參與感和能動(dòng)性，這種教學(xué)理念不利于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐的能力。實(shí)際上，實(shí)踐教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心、以項(xiàng)目為引領(lǐng)，為學(xué)生營造自主學(xué)習(xí)、自由創(chuàng)造、協(xié)作互動(dòng)的工程教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生參與到有行業(yè)應(yīng)用背景的項(xiàng)目中，這也正是CDIO(Conceive，Design，Implement，Operate)工程教育模式的核心理念。CDIO的核心在于以學(xué)生為中心，讓學(xué)生從構(gòu)思階段的概念設(shè)計(jì)開始，經(jīng)歷完整的產(chǎn)品開發(fā)周期訓(xùn)練：從產(chǎn)品概念定義、論證、設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和產(chǎn)品的生命周期管理。在這一培養(yǎng)過程中，教師是用戶、產(chǎn)品經(jīng)理、決策者和協(xié)調(diào)者，通過組織學(xué)生參與到不同層次的項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生獲得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。

1 MOOC在提升實(shí)踐教學(xué)效果中的重要作用

提高綜合課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量是提升學(xué)生實(shí)踐能力和工程開發(fā)素養(yǎng)的關(guān)鍵，也是應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的突破口[1]。

1.1 MOOC在綜合課程改革中的催化作用

MOOC是高等學(xué)校教學(xué)改革的催化劑，將激活新一輪的教學(xué)改革。MOOC是實(shí)體課程的網(wǎng)絡(luò)版，具備完整的教學(xué)過程，不僅提供教學(xué)視頻，還包括評(píng)價(jià)方式、課后作業(yè)、討論區(qū)、考勤、課堂表現(xiàn)、期末考核等模塊，實(shí)體課程所具備的要素在MOOC中均能完整呈現(xiàn)[2]。

MOOC以“便利學(xué)習(xí)過程”為根本出發(fā)點(diǎn)。通過在線視頻教學(xué)，學(xué)生可以充分利用碎片化時(shí)間隨時(shí)隨地觀看教師發(fā)布的資源，通過平臺(tái)完成一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)。因此，MOOC 可以成為課程設(shè)計(jì)類教學(xué)的輔助方式，是實(shí)踐教學(xué)的有益補(bǔ)充。

1.2 MOOC為綜合課程改革提供了跨時(shí)空互動(dòng)學(xué)習(xí)的平臺(tái)

MOOC具有一些顯著的特征使之能成為一種成功的實(shí)踐教學(xué)模式。首先，MOOC中短視頻的內(nèi)容組織更加緊湊，每個(gè)視頻大約在7～15分鐘，短小精悍的教學(xué)單元也便于學(xué)生利用碎片化的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。其次，每個(gè)授課單元的交互式練習(xí)題有利于發(fā)現(xiàn)學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)中的不足，有助于改進(jìn)教學(xué)目標(biāo)并調(diào)整設(shè)計(jì)任務(wù)，增強(qiáng)訓(xùn)練的針對(duì)性。最后，利用MOOC提供的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)進(jìn)行互動(dòng)交流，能密切師生關(guān)系、增強(qiáng)學(xué)生的參與興趣、積極推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)度，是保證課程設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要手段。

1.3 MOOC為實(shí)踐教學(xué)提供低成本的改革途徑

雖然，MOOC為目前的高等教育改革提供了可操作的依托平臺(tái)，但基于MOOC的高質(zhì)量教學(xué)過程的成本很高，使得教師容易產(chǎn)生畏難和抵觸情緒。例如對(duì)于一門持續(xù)時(shí)間為8周的課程，視頻教學(xué)資源長度為10小時(shí)45分鐘，需要花費(fèi)15～20倍的時(shí)間用于教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)備，這樣的時(shí)間和精力投入是非常大的。但課程設(shè)計(jì)類課程理論教學(xué)部分的工作量較小，教師可以在有限投入的情況下，化解實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的諸多矛盾，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量提升水平的最大化[3]。

2 基于MOOC的綜合課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革

部署了OpenEdx項(xiàng)目并基于它開展MOOC平臺(tái)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革，將基本理論知識(shí)的復(fù)習(xí)擴(kuò)展、課程要求和實(shí)踐項(xiàng)目的需求分析、實(shí)驗(yàn)環(huán)境都通過MOOC平臺(tái)提前錄制，在開課前由學(xué)生自主學(xué)習(xí)。通過MOOC平臺(tái)，學(xué)生能提前理解項(xiàng)目的要求，可以更充分地準(zhǔn)備完成項(xiàng)目的理論知識(shí)，甚至提前開始項(xiàng)目的概念設(shè)計(jì)。這樣不僅為實(shí)踐環(huán)節(jié)贏得了課堂教學(xué)時(shí)間，更能使學(xué)生有的放矢、能充分地利用課堂時(shí)間與同學(xué)、教師互動(dòng)，從而提高實(shí)踐教學(xué)的效率。

2.1 課程設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容的組織

實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要具備應(yīng)用背景、盡可能來自特定領(lǐng)域的工程實(shí)踐。項(xiàng)目推進(jìn)過程不僅強(qiáng)調(diào)問題抽象、求解思路和形式化描述，更倡導(dǎo)問題求解的多樣性和重構(gòu)性。同時(shí)，需著重提供基礎(chǔ)理論知識(shí)之上的拓展、創(chuàng)新等豐富的多層次實(shí)踐訓(xùn)練和指導(dǎo)，著力提高每個(gè)學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)與創(chuàng)新實(shí)踐能力。

下面以Java綜合實(shí)訓(xùn)(課程編號(hào)：220121140)為例介紹課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的實(shí)踐。該課程為期2周，其核心目標(biāo)是讓一組學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目的分析、設(shè)計(jì)和開發(fā)。以日志數(shù)據(jù)分析器的設(shè)計(jì)作為項(xiàng)目背景，介紹基于MOOC 的綜合實(shí)訓(xùn)的組織過程，MOOC錄制內(nèi)容包含以下幾個(gè)部分。

2.1.1 項(xiàng)目背景

日志數(shù)據(jù)分析是很多數(shù)據(jù)挖掘、推薦和網(wǎng)絡(luò)安全等系統(tǒng)的支撐技術(shù)，日志分析系統(tǒng)是多線程協(xié)作任務(wù)處理平臺(tái)，要求能處理大數(shù)據(jù)量日志，并考慮數(shù)據(jù)分析算法的變更。設(shè)計(jì)不僅應(yīng)該考慮基本功能，還應(yīng)考慮架構(gòu)的合理性和需求的演進(jìn)。

2.1.2 回顧和準(zhǔn)備

重點(diǎn)回顧多線程、輸入輸出(IO)流、新IO、網(wǎng)絡(luò)編程、圖形用戶界面、敏捷開發(fā)過程、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則和常見的設(shè)計(jì)模式(裝飾模式Decorator、反應(yīng)器模式Reactor等)。

2.1.3 在線學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)

為了評(píng)價(jià)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果，需要有針對(duì)性地設(shè)計(jì)內(nèi)容多樣的測驗(yàn)題目，幫助學(xué)生鞏固基本知識(shí)點(diǎn)。目前，測試題目以客觀題為主，這可以減輕測試結(jié)果分析的工作量，但不夠全面。因此MOOC中還給出了自學(xué)要求和檢查點(diǎn)，要求學(xué)生開課前完成MOOC視頻的學(xué)習(xí)，并思考視頻中提出的一些問題，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)。

2.2 項(xiàng)目組織與管理

理想的教學(xué)模式是學(xué)生與教師高度互動(dòng)與協(xié)作的過程。綜合實(shí)訓(xùn)課程開課后，首先檢查學(xué)生自學(xué)的情況，通過在線測試(quiz)分析學(xué)生對(duì)MOOC教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，總結(jié)共性難點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)不足，并有針對(duì)性地設(shè)計(jì)課堂教學(xué)內(nèi)容。

在項(xiàng)目開始前的課堂教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生闡述項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的思路和關(guān)鍵技術(shù)，積極開展師生討論和生生討論，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐教學(xué)。例如，對(duì)日志數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)來說，其主要的難點(diǎn)是多任務(wù)的調(diào)度和管理，因此，合理的抽象層次是保證設(shè)計(jì)架構(gòu)的關(guān)鍵，而分離程序易變部分的邏輯只有引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用策略設(shè)計(jì)模式才能保證程序架構(gòu)的穩(wěn)定性。這部分教學(xué)難度較大，因此可以分步實(shí)施，為學(xué)生提供一個(gè)設(shè)計(jì)版本，讓學(xué)生討論其設(shè)計(jì)不足和改進(jìn)方向、方法，并加以改進(jìn)。

將項(xiàng)目難點(diǎn)提煉出來，教師以問題為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)引導(dǎo)，并鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題，討論并解答。MOOC對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的分擔(dān)使教師在這一環(huán)節(jié)能夠給予學(xué)生更充足的時(shí)間。為了保證討論的效果，教學(xué)班級(jí)的人數(shù)不能過多，否則難以保證學(xué)生思維的活躍度和討論的深入。同時(shí)，討論必須是循序漸進(jìn)的，問題提出后要給出學(xué)生自主構(gòu)造解題思路的時(shí)間，如對(duì)于Java實(shí)訓(xùn)課程來說，上午4小節(jié)可分為3個(gè)階段：第一階段師生討論，教師提出問題；第二階段以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，可以組內(nèi)討論設(shè)計(jì)方案；第三階段針對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)繼續(xù)討論。這樣保證由學(xué)生自己主導(dǎo)設(shè)計(jì)，教師輔助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)構(gòu)建，這是學(xué)習(xí)形式和能力的高級(jí)階段。

學(xué)生以小組為單位組織，組內(nèi)分為不同的角色：項(xiàng)目經(jīng)理、架構(gòu)設(shè)計(jì)師、開發(fā)人員(2～3人)和用戶界面(UI)設(shè)計(jì)人員，分組過程由學(xué)生自行完成，教師也可以根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)適當(dāng)調(diào)整。項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)項(xiàng)目的分工、組織和推進(jìn)，是項(xiàng)目的協(xié)調(diào)、推進(jìn)和報(bào)告人，對(duì)于難度較大的項(xiàng)目，這一角色可以由教師承擔(dān)。這樣組織可以發(fā)揮不同學(xué)生的特長、明確職責(zé)并模擬實(shí)際工程項(xiàng)目的開發(fā)過程，項(xiàng)目推進(jìn)過程中，教師應(yīng)根據(jù)不同開發(fā)組的進(jìn)展，適時(shí)調(diào)整角色分配。

2.3 問題探究式的互動(dòng)

評(píng)價(jià)一個(gè)課程教學(xué)平臺(tái)的體驗(yàn)至少有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一是課程教學(xué)的質(zhì)量，二是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為追蹤的能力。通過MOOC在線課堂測試和討論區(qū)，教師與學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)充分的、持續(xù)的交流，能全面了解學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的程度，并不斷調(diào)整教學(xué)計(jì)劃、內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)。

以日志分析系統(tǒng)為例，任務(wù)調(diào)度器負(fù)責(zé)分析任務(wù)的創(chuàng)建、執(zhí)行和結(jié)果管理，是日志分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心之一，但學(xué)生往往缺乏分析經(jīng)驗(yàn)，無法對(duì)任務(wù)、算法、分析結(jié)果合理表示，這時(shí)教師應(yīng)提示學(xué)生考慮進(jìn)度調(diào)度機(jī)制，并引導(dǎo)學(xué)生參考數(shù)據(jù)分析開源系統(tǒng)(如Hadoop)的設(shè)計(jì)思路，從而幫助學(xué)生逾越設(shè)計(jì)陷阱，增強(qiáng)其信心。

課堂的討論畢竟有限，而MOOC平臺(tái)的討論區(qū)的跨越時(shí)空討論不僅增強(qiáng)了學(xué)生的參與感，也讓性格內(nèi)向的學(xué)生有討論的渠道和表達(dá)不同見解的平臺(tái)。同時(shí)，不同組的學(xué)生之間也發(fā)表自己的看法，擴(kuò)展學(xué)生的視野。持續(xù)的討論不僅能增加學(xué)生對(duì)項(xiàng)目推進(jìn)的熱情，也為改進(jìn)教學(xué)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為后續(xù)教學(xué)設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。

2.4 過程評(píng)價(jià)機(jī)制

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的準(zhǔn)確全面評(píng)價(jià)機(jī)制直接影響著學(xué)生參與實(shí)踐項(xiàng)目的主動(dòng)性和項(xiàng)目完成質(zhì)量[4]。因此，綜合課程設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)機(jī)制應(yīng)該是全過程的、綜合的評(píng)價(jià)。不僅要考慮學(xué)生的實(shí)踐技能，還要考察其協(xié)作精神、職業(yè)道德水平，以適應(yīng)學(xué)生進(jìn)入職業(yè)生涯的要求。因此，綜合課程設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)應(yīng)該注重過程而非結(jié)果，通過不同階段的、多元的評(píng)價(jià)，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的工程化設(shè)計(jì)、協(xié)作能力，并培養(yǎng)學(xué)生的工程道德水平，能夠容忍沖突的意見，并學(xué)會(huì)接受折中的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)接口的變更。表1是課程設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)。

表1 綜合課程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)

表1(續(xù))

3 結(jié)語

融合課程設(shè)計(jì)類的教學(xué)MOOC是工程實(shí)踐類教學(xué)形式的創(chuàng)新，以教師可接受的課程改革成本，從計(jì)算思維訓(xùn)練的核心實(shí)踐環(huán)節(jié)入手，突破知識(shí)綜合應(yīng)用、工程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。MOOC作為實(shí)踐類課程的基礎(chǔ)教學(xué)平臺(tái)，深度耦合了教學(xué)活動(dòng)全過程，使MOOC成為推動(dòng)教學(xué)信息化的依托和加速器。從教學(xué)實(shí)踐的效果來看，顯著提高了學(xué)生的項(xiàng)目開發(fā)熱情和設(shè)計(jì)質(zhì)量，是課程設(shè)計(jì)類教學(xué)改革的一次成功嘗試。