新工科背景下基于CDIO 教育理念的高职计算机基础课程的探究与实践*

汪晓璐

一、引言

“新工科”是2016 年国家为解决传统的人才培养方案和现阶段社会人才需求不匹配而提出的一项影响重大的教育改革计划和行动方案，是我国工程教育主动应对经济发展、科技革命与产业变革的新方向、新思路，目的是推进新工科建设，强调学科交叉融合，要求学生不仅可以运用所掌握的知识去处理现有的问题，还要有能力去学习经济、社会和管理等新知识、新技术，并且要具备良好的人文素质。

CDIO 是由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等知名大学经多年的共同探索研究，对“应用能力训练”进行梳理并结构化，以项目驱动为核心的一种全新的工程教育理念。4 个字母分别代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），是以学生为中心的一种教学模式。

我国工科教育实践中依然存在不少问题，如重理论轻实践，强调个人学术能力而忽视团队协作精神，重视知识学习而轻视应用创新能力的培养等。计算机基础课程的教学目标是拓宽学生的知识面、提高动手操作能力、培养创新思维能力，为学习后续专业课程夯实基础。因此在新工科背景下融合CDIO 教育理念重塑高职计算机基础课程，可以解决计算机基础课程教学现状存在的问题，提高学生以计算机解决问题的应用能力和工程实践能力，使学生成为真正的复合型、综合性人才。

二、传统高等职业教育计算机基础课程现状

（一）教师水平参差不齐，教学模式单一

目前，高职院校的计算机基础课教师有相当数量来自行政兼职或临时聘请，这些教师来自不同的岗位、专业和院校，专业技术能力、教学水平参差不齐。虽然都是采用理实一体化的教学方法，但他们没有时间和精力去了解学生需求、掌握新的信息技术，不能完全了解应用型人才培养目标，在授课内容、教学方法上很难有新意。学生的学习兴趣和积极性被慢慢消磨，不愿认真听课，教学质量难以保证。

（二）生源复杂，教学内容重叠

高职学校的生源一般有两类，普高生和对口单招的中专生。普高生一般在高中阶段已经掌握了基本的计算机知识与windows 操作系统的操作技能，不过由于地域差异，高中毕业生的信息技术水平参差不齐。对口单招的中专生一般在中职阶段已经具有熟练的办公软件操作能力，不过这些学生往往自制力不强，学习态度不够端正，缺乏学习兴趣。而目前高职的计算机基础课程都是统一教学内容，学生在计算机基础课程中又要再次修学办公软件的内容，因此就产生了教学内容重叠，导致学生不清楚该课程在专业的学习过程中的教育理念。

（三）重知轻行，学生动手能力、应用能力差

随着高职课程改革，计算机基础课被不断弱化，课时被严重缩减，有的学校只有十几或者二三十课时，这直接导致学生动手实践的环节被压缩。教学过程也是主要集中在课堂教学上，师生互动环节更是缺乏，学生完成的也只是“照猫画虎”的过程。课后教师没有利用学生的课余时间进行线下指导，还经常出现因学生人数多导致计算机不够用的情况，这就造成学生的动手能力和应用能力越来越差。

（四）课程体系内容老旧，无法满足新时代对于人才培养的需求

高职计算机基础课程体系从1995 年制定以来，几乎是换汤不换药，无论是教学方式从“教学做”改为“做学教”，还是软件版本不断更新，课程体系一直是以“计算机基础知识—Windows操作系统—WORD 文字处理—EXCEL 数据编辑—PPT 演示文稿—网络与Internet 应用”为主线，教学仍以计算机基础知识和软件操作为主，对人工智能、大数据、云计算、物联网等新兴技术鲜有涉及。这种陈旧的教学内容远远落后于信息技术日新月异的发展，不能满足新时期对于人才培养的需求。

三、新工科背景下的计算机基础课程改革方法与实施路径

为了适应现代工程教育的需要，应针对当前计算机基础教学现状存在的问题，科学建立以“基于项目的教育和学习”的CDIO 教学理念为导向的计算机基础课程体系，体现“以学生为中心”，让学生以积极主动的方式学习。从课程体系、教学内容、教学模式、教学方法和手段、教学过程组织和管理、课程案例、评价体系等方面入手，采取“面向需求、突出应用、强调工程、对接专业”的培养模式，实施“理论教学与动手能力培养相结合，课程学习与案例教学、项目实践相结合、线下教学与线上学习相结合、实践教学与岗位需求相结合”的教学模式。具体改革方法与实施路径如下。

（一）注重教师教学能力的培养，进行教学方法的改革

1.提升教师自身的综合素质。新一代人才培养方案对师资提出了更高的要求，学校应该配备一支完善的专任教师团队，进行教学改革，掌握新技术，多参加专业技术领域的知识培训和学术交流，配合现阶段社会人才需求提高教学能力，改进教学方法，重视团队协作精神，重视开拓创新能力的培养等问题，提升教师自身的综合素质，促进教师的专业化发展。

2.设计基于CDIO 教育理念的教学实施过程，引导学生自主学习。对接新工科建设要求，重塑课程教学设计，将线上、线下相结合，充分利用网络平台，基于“MOOC+SPOC+翻转课堂”教学模式，按照CDIO 教学理念，合理地、科学地将一整套工程流程，潜移默化地融入课堂教学中。教师转变角色，变为课堂的引导者，引导学生自主地运用知识、发现问题、分析问题、解决问题。由“老师教什么”转变为“学生学会做什么”，少讲多练，还课堂给学生。以问题为中心，激发学生主动学习的兴趣，避免“满堂灌”。分组教学提升学生的团队意识，互帮互助，共同进步，加强学生课前课后进行自主学习管理的能力。将教学实施过程主要分为课前自主学习、课中知识内化、课后反思提炼这三个阶段，如图1 所示。

图1 教学实施过程

（二）明确课程培养目标，完善教学体系

1.进行课前调研，明确学习目标。如果没有明确的课程培养目标，任何教学改革都会流于形式。根据生源的不同，可事先进行课前调研，了解不同班级学生的差异，适当调整课程内容比例，增强学生应用计算机的意识和能力。在课程内容的整体规划中，可以充分挖掘在计算机领域能对学生的人生观、价值观起到正确引导的思政案例，将思政教育融入课程教学中。让学生了解到本专业应用计算机的潜力和机遇。只有这样，才能满足国家信息化发展战略对人才培养的要求，帮助学生建立与时俱进的意识，掌握相关岗位所需的职业适应能力。

2.制定基于CDIO 教育理念的教学体系，实现“三动三突破”。以新工科建设战略为指导，理论与第二课堂相结合，实验和课程设计彼此紧密衔接，确定课程开设方案和建设目标，科学设计和构建基于CDIO 教学理念的教学体系、知识框架和教学大纲。将应用能力和工程能力培养引入到课程教学中，实现计算机基础课程教学“三动三突破”，即动脑（即构思，激发新想法、新概念），动手（即设计、实施）、动脚（即运行）。促进本课程的教学内容与学生的专业特点相融合、技术技能与学生的专业岗位需求相对接，提高学生使用计算机解决自己专业领域问题的能力。

（三）重新定义计算机基础课程内容，成为各类专业课的奠基石

1.建设基于CDIO 教育理念的课程资源，融入新一代信息技术。研究、制定和整合基于CDIO 教育理念的教学内容和教学案例，确定知识阶层划分。在已有的教学资源的基础上，对课程体系、知识结构和教学资源进行重新整合，从“历史文化、科技发展、理想信念、政治经济、安全技术”五个方面着手，选择案例和学习素材。优化新旧知识点，引入“云、大、物、智、移”为代表的新技术，把知识点用项目串连起来，开发适合于应用型地方院校的课程标准、多媒体课件、互动式教案、习题库、试题库等课程资源，打造新形态一体化教材，构建颗粒化资源。录制主要知识的微视频，以“职教云”为平台，以“颗粒化分解、结构化组合”为思路，为学生提供碎片化的微课视频下载或在线播放，可以满足学生课下随时随地自主学习的需要，也可以满足战“疫”时线上教学需求。

2.紧跟时代发展步伐，更新信息技术基础知识。2021 年4 月，教育部在《高等职业教育专科信息技术课程标准（2021 年版）》中明确指出，信息技术基础其学科核心素养主要包括“信息意识、计算思维、数字化创新与发展、信息社会责任”等四个方面。信息技术基础课程除了目前掌握的计算机基础知识外，还需要掌握拓展模块中的“信息安全、项目管理、机器人流程自动化、程序设计基础、大数据、人工智能、云计算、现代通信技术、物联网、数字媒体、虚拟现实以及区块链”等一些最新的信息技术知识内容。目标是通过理论知识学习、技能训练和综合应用实践，培养高职学生的综合信息素养。

（四）改进考核方式，建立智能化、多元化的教学评价体系

完善的教学评价体系是教学模式有效性的关键指标，是检验学生学习效果和学习能力的重要方法，也是充分体现教师的教学水平与教学效果的重要环节。传统的考核方式基本是“平时出勤+考试”，存在局限性。应该采取以“解决复杂问题的能力”为主要评价内容的实践教学评价方法，引入项目设计实施与“岗课赛证”作为辅助考核方式，通过多元化的评价手段，多方位、多角度地进行过程化考核。这种基于CDIO教育理念的考核方式，有利于学生将项目学习的成果进行转化，巩固学生的学习效果，增强学生的综合应用能力，拓宽学生的知识范围，也更符合企业的人才需求。

四、实践效果

（一）构建了立体化实践教学体系

研究以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的行业结构特征，从专业应用的角度, 分析学科专业的新结构，通过精选的应用案例讲授计算机在这些领域应用的特点和方法，解决了现有教学内容“无用”的状态，构建了立体化的实践教学体系，培养学生在本专业应用计算机的意识和能力。让学生了解到本专业应用计算机的潜力和机遇,只有这样才能使学生对于本专业的发展有一个全面的认识。

（二）探索了深层次的教学方法改革

充分利用知名企业现有的案例资源，以计算机基础知识为前提，以不同专业内容为背景，建设了一批交叉融合课程相对应的数字化资源和教材，形成“宽、专、融”的计算机基础课程体系，解决了计算机基础实践体系建设与其他学科交叉融合的工程教育问题。

（三）增强了学生的“向学力”

实践中解决了原有教学中学生动手能力、应用能力差的问题。现有教学活动在组织实施过程中侧重工程能力培养，实现学生参与式、自主设计式学习，更有助于知识的理解和内化，以及应用能力和创新能力的培养。这样的教学方式不仅有利于培养学生在信息社会中必要的计算思维能力，而且有利于提高学生的融合创新能力，使学生能够在未来新工科环境下拥有自适应能力。

（四）推进了应用型创新人才培养

实施递进式教学模式，以成果为导向，把学生分成不同的小组，采用团队合作模式，通过翻转课堂任务驱动教学，模拟创业的环境并提出创新性的要求，学生在项目实施过程中感知学习状态，在组内承担不同的任务角色，激发学生的积极性，大胆参与实践和创新。在项目过程中依照各自知识与技能的优势，利用计算机分析和解决问题，学生相互交流、相互帮助，既促进了知识传授和知识内化，又培养了团队沟通合作的能力，推进了应用型创新人才培养。

五、结语

依托新工科背景，强化对于所有学生开设计算机课程的必要性，以国际工程教育CDIO教育理念为指引，强化计算机课程教学目标的思想性和实用性，以信息技术为支撑，充分利用网络平台，基于翻转课堂和混合式教学模式，强化对于计算机应用的理解和实践，重构计算机基础课程教学，强化计算机课程跨学科创新能力的培养。以更有效的能力训练和思维培养方法、更有效的知识传播方式、更高效的教学活动组织和实施，实施应用能力培养为核心的案例式、项目驱动式教学模式，解决学生实践应用能力薄弱的问题，促使学生具备较强的“利用计算机解决问题”的能力，满足社会经济发展的现实需求。