基于“卓越计划”的计算机工程类课程整合后的翻转课堂改革刍探

郝杰 朱红 马金凤 张昌明

摘要：基于“卓越计划”以培养由医学背景医工结合的计算机专业相关领域工程师为目的，对计算机相关课程进行梳理和整合，并对医学背景下的“项目驱动”教学模式的不断研究和探索，以形成一套行之有效的学习框架。本文借鉴新加坡国立大学和南洋理工大学开展翻转课堂的成功经验，探讨了这种以“项目驱动”教学法为基础的翻转课堂模式的创新，以及对计算机相关的理论及实验课程进行整合的方法。

关键词：卓越计划;翻转课堂;职业化场景; 课程改革

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）16-0092-02

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“卓越工程师培养教育计划”提出了要对我国高等教育进行重大改革的要求。它使培养人才的目标更侧重于当今社会高速发展的要求。“卓越计划”提出"分类实施、形式多样、追求卓越”的理念，要求各高校在工程类人才的培养上积极改变陈旧的教学方法以适应时代的发展，在培养工程类人才的过程中要追求卓越[1]。新加坡国立大学和南洋理工大学作为全球大学发展的典范，已成为当今亞洲最具声誉和影响力的大学[2]。在新加坡的访学过程中，借鉴了这两所高校的翻转课堂的教学模式，力争提升课堂教学的效能，在现代信息科技的时代背景下，更加有效地培养有医学背景的计算机专业人才。

1 我院计算机类专业课程设置现状

根据社会对医学信息人才需求和徐州医科大学的实际情况出发，徐州医科大学从2011年到2016年相继开办了三个与计算机相关的专业，分别是医学信息学专业、物联网工程专业和计算机科学与技术专业[3]。旨在培养医工结合的符合专业工程师特质的复合型人才。经过几年的学生培养工作以及毕业生实习工作调查发现，我院培养的学生存在以下不足：

1）学生虽然具备一定的专业理论基础和技能，但是理论和实践脱节较为明显，实际的应用操作能力较弱。

2）学生面对复杂的实际问题时缺少创新、创造能力，刻板和陈旧的思维方式是过去培养人才过程中暴露出来的最大问题。这与培养学生成为卓越工程师的目标相去甚远。

2 课程改革的设计

在高速发展的信息化社会中人们在享受知识爆炸所带来的生活改变的同时，更面临着如何不被时代所淘汰的激烈竞争。这就要求学生必须要有创新能力和实践能力，因此这也是当前“卓越计划”培养人才的目标。根据这个目标，在整体的专业课程教学框架中，必须对相关的计算机课程进行整合。

课程整合过程以“项目驱动”为教学思想，在接近职场化的项目开发中掌握知识，使培养出来的学生更接近卓越工程师的要求。在课程整合的同时更要增加实验、实践课程的课时比例，对综合性的实验环节进行重组和系统规划[4]。

1）计算机类软件工程专业的传统课程体系。

根据传统的课程体系，计算机实用技术基础课程，如：编程语言，数据结构、Web前端设计与开发、数据库原理和软件工程等，讲授一贯都太过理论化，学生只以通过考试为学习目标，不能从纸上谈兵转为实际应用[5]。作为编程的入门课程，往往要考虑学生刚入学的接受能力，通常只以简单的语法教学为主，很少能让学生掌握真正有实用价值的内容（如C语言中的指针、结构体）。到了数据结构这门后续课程，由于学生的编程基础及算法思维跟不上，导致了学生的畏难情绪，对今后的计算机课程的学习缺少了信心。Web前端设计与开发、数据库原理作为两门工具学科，其本身理论学习并不困难，但缺少了实用场景，学生只以完成作业及考试为目的，不能活学活用。软件工程主要从工程思维的宏观层面研究软件产品的高效开发方法，着眼于全局，很少进行具体软件开发细节的练习，学生们不知该如何与前面的课程进行结合，更谈不上学以致用。 通过以上的分析，可以看出传统的课程体系，每门课程各自为政，没有统筹的安排。学生所学的知识也是凌乱、割据的状态。

2）课程整合的设计

课程整合需要在一堂课中进行不同课程的教学。这种融合的教学是把所学的知识作为工具以解决实际问题。这种教学设计能够很好地提高学生灵活掌握知识和综合实践的能力。具体做法：

打破相关课程原有教学大纲的界限，把课程内容重新洗牌，重新分配教学课时与教学任务，分阶段、分学期、分层次地学习一门课程。如在C语言的教学过程中，第一学年只完成算法、常量、变量、运算符、三种基本控制结构、函数、数组的教学任务，并把数据结构中的算法的空间（时间）复杂度、数据结构基础与软件工程课程中的软件工程概述的知识点融入C语言的教学中。第二学年的数据结构，把原来C语言的教学内容：指针、结构体、链表、文件等知识点融入进来，更方便学以致用。在第三学年的软件工程教学中，增加一个软件综合课程设计模块，通过对一个模拟的项目，进行之前所有相关课程的知识整合。

3）采用“项目驱动，团队合作”的翻转课堂混合教学法。

在软件工程的课程中，并未完全用翻转课堂的教学方法取代传统的课堂讲授，因为面对面的传统教学方式能更全面、系统地让学生们对知识点进行快速地掌握。以软件工程课程的50学时为例，用2/5共20学时以团队共同学习的翻转课堂方式完成。在实践中，翻转课堂的教学是分离设计的，例如“软件需求分析”“软件结构总体设计”等章节中，采用的是传统的课堂教学模式与“项目驱动，团队合作”的翻转课堂教学模式融合，先对章节中的重要知识点以微课的方式录制，在课前要求学生们掌握。在课堂上，教师利用20～30分钟的时间以传统面对面教学的方法介绍模拟项目、答疑及预习测验，并提出本次课程的学习任务。因为软件工程课程是3节课共120分钟连上的方式，所以学生还有90分钟到100分钟的团队合作进行翻转课堂学习的时间。这种团队合作的学习模式，并非只是在课堂上刻意地把学生们组织在一起学习，而是在课下同时融入。在课堂上，把班级同学进行分组，每组成员为5-6人，各自承担不同的角色，进行课上与课下的项目合作，共同完成开发任务，并要上交软件开发过程说明书和软件产品。在实际的项目合作中，小组成员可以进行角色互换。

4）翻转课堂中课程细节的设计

由于引进了翻转课堂的教学方法，需要对每个教学单元进行学生预习环节的设计，除了用微课的方式让学生预习外，还应发布预习指南资料，如：本次课程的思维导图、授课计划、重点难点的归纳等，以对学生的自主预习进行指导。在课程分组中，以自由组合为基础，按照掌握开发工具的情况进行小组成员的微调，同时也要考虑学生水平的差异，进行同质分组或是异质分组。在课上环节，教师首先要进行个人预习测验，通过科技手段，要求每个学生刷二维码独立现场完成。在教师端能同步看到学生的完成情况和成绩统计。当个人测验完成后，学生按照划分的小组按教师提出的问题进行小组讨论，并提交小组作业。在此过程中，教师在小组间进行巡查、旁观以观察每个小组的活跃度和达成度以记录团队课堂表现成绩，同時引导讨论并及时纠错。教师还需要在每次的小组讨论后进行及时的讲解或总结，并根据实际情况布置小组的课后作业。在软件工程的综合课程实践模块中，教师需要指导学生在课后继续以团队合作的形式完成软件综合课程的产品设计。在最后一次课上，学生以团队的形式完成课程答辩和软件产品的展示，同时，多名教师会一起参与课程的成绩评定。除了教师评定团队成绩外，团内成员也要进行互评，从每次课堂的表现到对软件产品的贡献，团内成员间是最有发言权的。为了公平客观，评定过程都以刷二维码的方式进行私自打分。由于平时成绩由几个部分共同组成，所以个人平时测评成绩由个人预习测试得分、团队预习测试得分、团队表现分、团队答辩成绩和团内成员互评得分加权形成。在实践中，大部分学生都能积极地参与团队学习，在团内成员互评中，也比较客观公允。

3 教学管理及环境的相应改革

1）采用“项目驱动，团队合作”的翻转课堂混合教学法势必会引起教学管理的相应改革。在传统教学过程中，课程主要以100多人的合班大课的形式开展教学，这显然不适合翻转课堂的教学模式，必须改革成一个个独立小班分开教学。

2）另外对于教学环境也有改革的必要，新加坡南洋理工大学计划在5年内（自2017年起）斥资7500万新元在全校范围内推行“翻转课堂”教学，其中包括对翻转课堂教室的建设。我校传统的教室环境不能满足翻转课堂的使用，需要进行改造。

3）教师队伍建设在教育模式改革的过程中起到关键的作用。现有教师的知识体系较为陈旧、单一。在课程整合后的翻转课堂模式下，教师的现场指导需要进行跨课程，为了降低指导的压力，可采取多人共同备课，共同课堂指导的方式以保证教学质量。但这样如何计算课时、工作量又增加了教学管理的难度。

4）由于学生课下学习的时间很自由，需要开放公共机房保证自主学习，以及小组的团队课下学习与实践。

4 结语

基于“卓越计划”以培养有医学背景医工结合的计算机专业相关领域工程师为目的，对计算机相关课程进行梳理和整合，并对医学背景下“项目驱动，团队合作”的翻转课堂混合教学模式的不断研究和探索，以形成一套行之有效的学习框架。通过课程改革后，学生明显由被动学习转变为主动学习，并通过小组学习的方式，在与团队成员合作中，逐步提升了学习力，增强了信心，这对今后的课程深度改革打下了一个良好的基础。

参考文献：

[1] 花锋.面向“卓越计划”的计算机专业本科应用型实践教学研究[J].林区教学，2016（10）：1-2.

[2] 伍文臣，胡小勇.全球翻转课堂教学研究进展：现状和案例[J].数字教育，2016，2（4）：59-63.

[3] 郝杰，张博，等. 利用建构主义指导软件工程网络课程建设的初探[J]. 卫生职业教育，2016（22）：47-48.

[4] 王伟.基于构件的软件工程理论与方法研究[J].信息技术与信息化，2009（6）：48-51，54.

[5] 张博，郝杰.项目驱动与微课混合教学模式用于软件工程实践的教学研究[J].卫生职业教育，2017，35（21）：73-74.

【通联编辑：王力】