李學(xué)鋒 楊建強(qiáng)

摘? 要： 針對(duì)Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)教學(xué)中的問(wèn)題，以新工科建設(shè)思想為指導(dǎo)，借鑒CDIO工程教育模式，以學(xué)生為主體，對(duì)教學(xué)基本單元進(jìn)行重構(gòu)，在教學(xué)方法、能力培養(yǎng)、課程考核等方面提出了具體的改革措施和方法。實(shí)踐證明，此改革措施有助于充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，有利于全面鍛煉與提升學(xué)生的應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力、創(chuàng)新能力以及工程綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞： 新工科; CDIO; Android應(yīng)用開(kāi)發(fā); 工程思維; 能力培養(yǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2019）09-88-03

Exploration on the application of CDIO in Android application development course in the background of new engineering

Li Xuefeng， Yang Jianqiang

（School of Computer Engineering， Hubei University of Arts and Science， Xiangyang， HuBei 441053， China）

Abstract： Aiming at the problems in the teaching of Android application development course， guided by the new engineering construction thought， drawing lessons from CDIO engineering education mode， taking students as the main body， this paper reconstructs the basic teaching unit， and puts forward specific reform measures and methods in teaching methods， ability training， curriculum assessment and so on. Practice shows that this reform measure is helpful to fully stimulate students' subjective initiative in learning， to comprehensively exercise and improve students' application and development ability， innovation ability and comprehensive engineering quality.

Key words： new engineering; CDIO; Android application development; engineering thinking; ability cultivation

0 引言

“新工科”建設(shè)是教育部基于國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新形勢(shì)、立德樹(shù)人新要求而提出的我國(guó)工程教育改革方向[1]。與傳統(tǒng)的工科教育相比，“新工科”建設(shè)，更著眼于面向未來(lái)的新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，著力推動(dòng)學(xué)科交叉融合和跨界整合，通過(guò)構(gòu)建工程教育的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系。以培養(yǎng)具備更強(qiáng)實(shí)踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力，具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型的新型工程科技人才為目標(biāo)。

CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果[2]，CDIO 即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)行（Operation），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[3-4]。CDIO系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)大綱以及檢驗(yàn)測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)。CDIO工程教育模式強(qiáng)調(diào)以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體，通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)工程實(shí)踐能力和綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教學(xué)和學(xué)習(xí)”的集中概括和表達(dá)[5]?，F(xiàn)在已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO組織，將CDIO工程教育模式運(yùn)用于教學(xué)中，取得了良好效果，按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會(huì)與企業(yè)歡迎。

本文在新工科建設(shè)的理念指導(dǎo)下，從CDIO工程教育的視角出發(fā)，結(jié)合我校實(shí)際情況，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)課程的進(jìn)行改革探討。

1 Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

我校物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)課程安排在第六學(xué)期，由于Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)課程的強(qiáng)實(shí)踐性，我們將理論講授也安排在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，并采用理論講授、案例學(xué)習(xí)與驗(yàn)證交叉結(jié)合的教學(xué)方式。在教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題。

⑴ 學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的熟悉程度差次不齊

在開(kāi)課前，班上有部分同學(xué)已經(jīng)通過(guò)自學(xué)或其他途徑，對(duì)Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)有了一定程度的了解和掌握。如何讓這部分同學(xué)充分地利用時(shí)間，在學(xué)習(xí)上更進(jìn)一步，是上課教師應(yīng)該考慮的問(wèn)題。

⑵ 學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性有待進(jìn)步激發(fā)

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有些同學(xué)在案例學(xué)習(xí)中，只是簡(jiǎn)單地將代碼復(fù)制粘貼到Android Studio中，然后運(yùn)行得出效果，并沒(méi)有認(rèn)真地閱讀代碼，沒(méi)有深入理解原理機(jī)制。如何有效地激發(fā)或推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，更高效地實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化，是教師需要關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)。

⑶ 從整體上看，學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力仍顯不足

造成這種現(xiàn)象的原因主要在于：知識(shí)基礎(chǔ)的深度與廣度不足，特別對(duì)課程的交叉融合，專(zhuān)業(yè)發(fā)展前沿等缺乏深入了解;另外，創(chuàng)新意識(shí)的引導(dǎo)與激發(fā)上仍有欠缺。

⑷ 工程思維、工程能力以及工程規(guī)范意識(shí)有待提升

這表現(xiàn)在雖然完成了很多案例，但面對(duì)一個(gè)規(guī)模稍大的企業(yè)項(xiàng)目時(shí)，仍有部分學(xué)生覺(jué)得無(wú)從下手。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的工程能力仍有待進(jìn)步提升，團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作的經(jīng)驗(yàn)有待進(jìn)步積累。

2 新工科背景下CDIO理念在Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)課程的應(yīng)用探索與實(shí)踐

面對(duì)教學(xué)中存在的問(wèn)題，我們以新工科建設(shè)思想為指引，以CDIO工程教育模式為用，調(diào)整教學(xué)思路，重構(gòu)教學(xué)流程，改進(jìn)教學(xué)方法，進(jìn)行Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)課程的改革探索。

2.1 以學(xué)生為主體的教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

為了徹底改變學(xué)生被動(dòng)接受式的學(xué)習(xí)，我們對(duì)先前案例式教學(xué)進(jìn)行了變革，將基本教學(xué)單元重構(gòu)為理論基礎(chǔ)、案例學(xué)習(xí)與驗(yàn)證、實(shí)踐練習(xí)、討論總結(jié)與應(yīng)用拓展等五部分，并且階段性地加入團(tuán)隊(duì)形式的綜合項(xiàng)目訓(xùn)練。

理論基礎(chǔ)部分，教師需控制理論講解的時(shí)長(zhǎng)，最好要控制15分鐘以?xún)?nèi)。講解要盡力做到深入淺出，條理清晰，將相關(guān)理論要點(diǎn)以一個(gè)清晰的脈絡(luò)呈現(xiàn)在學(xué)生面前，以利于學(xué)生對(duì)相關(guān)概念、原理及方法快速地理解與掌握。

案例學(xué)習(xí)與驗(yàn)證，從實(shí)際工程中抽取與主題相關(guān)的內(nèi)容，改造設(shè)計(jì)成案例，教師對(duì)案例進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析講解與說(shuō)明，給出完整的案例文檔。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)與完成案例，掌握相關(guān)原理的應(yīng)用與具體實(shí)現(xiàn)步驟，并可通過(guò)案例的成功運(yùn)行獲到一種體驗(yàn)感。

實(shí)踐練習(xí)，教師給出項(xiàng)目背景及任務(wù)要求，要求學(xué)生根據(jù)案例以及先前已學(xué)習(xí)過(guò)的內(nèi)容，獨(dú)自分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并要求學(xué)生必須提交實(shí)踐練習(xí)報(bào)告文檔。這個(gè)環(huán)節(jié)用于促使并推動(dòng)學(xué)生去學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)理論及應(yīng)用地理解與掌握。

交流總結(jié)，在完成前面三個(gè)階段的基礎(chǔ)上，由學(xué)生進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的交流與總結(jié)，教師負(fù)責(zé)引導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)。通過(guò)這個(gè)部分，對(duì)知識(shí)加深理解與鞏固掌握。

應(yīng)用拓展，以布置成課外作業(yè)的形式，一般采用啟發(fā)式的、開(kāi)放型的問(wèn)題，以充分激勵(lì)與發(fā)揮學(xué)生的發(fā)散思維與創(chuàng)新能力。

從案例驗(yàn)證、實(shí)踐練習(xí)到應(yīng)用拓展是一個(gè)層次遞進(jìn)式的設(shè)計(jì)，對(duì)于此前無(wú)基礎(chǔ)的同學(xué)，要求從案例驗(yàn)證開(kāi)始;對(duì)于已經(jīng)有一定了解的學(xué)生，可從實(shí)踐練習(xí)開(kāi)始做，甚至直接思考應(yīng)用拓展，這樣更有利于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，有利于時(shí)間的充分利用。重構(gòu)后的教學(xué)流程，強(qiáng)調(diào)在“做中學(xué)”，推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，徹底改變學(xué)生被動(dòng)接受的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

2.2 項(xiàng)目引導(dǎo)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)，工程思維與團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)

案例驗(yàn)證與實(shí)踐練習(xí)都采取項(xiàng)目引導(dǎo)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，并注重工程思維的訓(xùn)練培養(yǎng)與團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)。

教學(xué)中所用的項(xiàng)目，都從實(shí)際工程中抽取并改造，背景典型真實(shí)，任務(wù)要求清晰具體。案例的文檔由教師按照軟件工程的思想，從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行的模式進(jìn)行撰寫(xiě)。實(shí)踐練習(xí)則是要求學(xué)生根據(jù)練習(xí)任務(wù)要求，獨(dú)立完成，并撰寫(xiě)練習(xí)報(bào)告。

通過(guò)案例，讓學(xué)生明白理論知識(shí)的應(yīng)用與效果，通過(guò)實(shí)踐練習(xí)，讓學(xué)習(xí)加深體會(huì)與認(rèn)知。避免某些學(xué)生只是根據(jù)已有的步驟不假思索地按圖索驥，通過(guò)實(shí)踐練習(xí)，讓所有學(xué)生真正能夠動(dòng)起來(lái)。實(shí)踐練習(xí)必須要求每位學(xué)生最后將成果以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式提交，且文檔要求符合工程規(guī)范要求。通過(guò)實(shí)踐練習(xí)及練習(xí)報(bào)告的撰寫(xiě)，有利于將工程素質(zhì)教育理念與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范意識(shí)培養(yǎng)相結(jié)合，有助于培養(yǎng)與提升學(xué)生的工程綜合素質(zhì)。

階段性的綜合項(xiàng)目采取團(tuán)隊(duì)合作的方式來(lái)完成。讓兩到三位學(xué)生組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，要求分工明確，合作完成整個(gè)項(xiàng)目，并提交規(guī)范的項(xiàng)目文檔，通過(guò)這種方式積累團(tuán)隊(duì)合作的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。

2.3 通過(guò)課程交融與深入了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展，引導(dǎo)與激發(fā)創(chuàng)新

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是當(dāng)前新經(jīng)濟(jì)的需求，也是新工科建設(shè)與CDIO的重要目標(biāo)。寬厚的知識(shí)積累是創(chuàng)新的沃土，思維引導(dǎo)與碰撞往往是創(chuàng)新誕生的契機(jī)。

Android作為移動(dòng)操作系統(tǒng)，其應(yīng)用開(kāi)發(fā)可關(guān)聯(lián)的課程有Java Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)、單片機(jī)原理與應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、嵌入式原理及應(yīng)用、傳感器原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等等，教師通過(guò)應(yīng)用拓展部分，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)與這些課程交叉融合，藉由知識(shí)的交叉激蕩，激發(fā)創(chuàng)新思維。

通過(guò)校企合作，讓學(xué)生對(duì)產(chǎn)業(yè)一線的發(fā)展形態(tài)有所了解，觸摸當(dāng)前市場(chǎng)的熱點(diǎn)及需求，在教師的引導(dǎo)下，最大程度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

2.4 以能力為主要標(biāo)準(zhǔn)的多元化的成績(jī)考核方法

課程成績(jī)應(yīng)該盡量準(zhǔn)確真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程、實(shí)踐效果和能力水平，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套以能力為主要標(biāo)準(zhǔn)的多元化的成績(jī)考核辦法。課程的總評(píng)成績(jī)由過(guò)程評(píng)價(jià)、階段評(píng)價(jià)和期末考核成績(jī)按照一定比例（例如5：3：2）綜合形成。

我們對(duì)平時(shí)過(guò)程、階段綜合項(xiàng)目練習(xí)、期末考核都設(shè)計(jì)了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，平時(shí)過(guò)程評(píng)價(jià)的內(nèi)容包括平時(shí)考勤、實(shí)踐練習(xí)及實(shí)踐報(bào)告的完成情況、討論與總結(jié)的表現(xiàn)、應(yīng)用拓展的完成情況等。階段評(píng)價(jià)包括小組項(xiàng)目的完成情況，個(gè)人在項(xiàng)目完成中的工作量等。這種重能力的評(píng)價(jià)方法，可以改善學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.5 教師的能力要求與角色轉(zhuǎn)變

在CDIO工程教育模式下，對(duì)教師的理論講解水平、工程實(shí)踐能力與工程經(jīng)驗(yàn)，都提出了較高的要求，既要求教師能夠深入淺出地將理論知識(shí)條理清晰地表達(dá)出來(lái)，又要求能夠根據(jù)需要設(shè)計(jì)出具有典型應(yīng)用場(chǎng)景的案例，并撰寫(xiě)符合規(guī)范要求的案例文檔。能夠設(shè)計(jì)出層次遞進(jìn)式的實(shí)踐項(xiàng)目，并啟發(fā)與引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行開(kāi)放式地拓展思考。

在課堂上，教師的角色從傳統(tǒng)的單一的知識(shí)傳授者，轉(zhuǎn)變?yōu)槌藗魇谡咄猓嗍且粋€(gè)問(wèn)題的解決者、思考的引導(dǎo)者、學(xué)習(xí)的觀察者與效果的評(píng)價(jià)者。教師需要解決學(xué)生在學(xué)習(xí)與實(shí)踐練習(xí)中遇到的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生討論、總結(jié)與拓展思考，觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)與學(xué)習(xí)效果，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和能力表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。教師角色的轉(zhuǎn)變，可以讓教師更迅捷地發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問(wèn)題，及時(shí)的調(diào)整教學(xué)方法，有利于教學(xué)水平的提高。

3 結(jié)束語(yǔ)

在新工科建設(shè)的背景下，針對(duì)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，借鑒CDIO教育模式，以學(xué)生為主體，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)。通過(guò)項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，促使學(xué)生在做中學(xué)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。通過(guò)課程交融與深入了解產(chǎn)業(yè)一線，激發(fā)創(chuàng)新思維。通過(guò)以能力為主要標(biāo)準(zhǔn)的多元化考核，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。實(shí)踐表明，此改革措施有利于推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，有利于全面鍛煉與提升學(xué)生的應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力、創(chuàng)新能力和工程綜合素質(zhì)。

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