基于CDIO 模式的“理论＋软件实操”类课程线上教学评价方法与实践——以“工程制图及CAD”课程为例

白 泽 吴荣新 鲁海峰

（安徽理工大学 地球与环境学院，安徽 淮南 232001）

目前，新冠肺炎疫情在全国持续多点散发，疫情防控形势严峻且复杂，让学生居家线上学习成为防止疫情蔓延的必然选择。与此同时，教育部早在2018 年就制定了《教育信息化2.0 行动计划》，把办好网络教育作为新时代人才质量培养的重要突破口。因此，线上教学不仅是教育行业应对新冠肺炎疫情的重要举措，更是智能时代背景下，学校教育发展的趋势和新常态。为了响应教育部信息化教学改革的号召，一些网络教学平台、智慧课堂和各类直播平台等辅助教学工具得到了迅速的发展和改进，基本满足了高校在疫情防控期间开展线上教学的需要。然而，线上教学缺乏面对面的互动，且教师很难准确掌控学生的学习状态，尤其是对于一些以实践操作类课程为主的理工科院校来说，线上教学的效果和质量评价面临很大难度。

“理论＋软件实操”类课程是高校在建设新工科专业和培养工程技术人才的重要教学内容之一。“理论＋软件实操”类课程的设置不仅强调理论学习的重要性，还强调学生实际动手能力的培养，理论学习与实践教学相辅相成，相互依存。尽管各高校陆续制订了线上教学工作实施方案，但对于“理论＋软件实操”类课程尚缺少较为合理的教学质量评价方法和标准。迟清等针对机械类线上实验课程综合运用实验云平台、线上视频直播、实验报告书反馈等教学模式开展了线上实践教学模式探索，为线上和线下相结合的教学模型奠定了基础。李行等使用层次分析法，把教学过程分为线上和线下两部分进行，构建了面向数字设计类课程的混合式教学评价本系。钟福平等针对地质类野外实践课程，综合利用教师野外现场备课、授课内容安排、视频录制及线上授课平台开展了线上教学模式探索，认为如何保证教学的质量、学生的学习效果和达到实践教学目的线上实践类课程教学亟须解决的重要问题。线上教学由于授课方式和学生学习环境的变化，不能简单地把线下传统的课堂教学模式照搬到线上进行教学质量评价，必须针对课程的特点，制订科学的线上教学质量评价指标本系。尤其对于“理论＋软件实操”类课程的线上教学评价，迫切需要在充分发挥网络信息技术优势的同时，积极鼓励学生自主学习工程理论和独立完成实验操作，真正达到“线上线下实质等效”。

为此，本研究针对“理论＋软件实操”类课程线上教学的难点问题，在线上授课过程中，充分发挥各大教育平台网络信息技术的优势，同时将CDIO 经典工程教育模式引入教学评价本系，强调理论与实践并重，把学生学习过程的投入情况纳入期末成绩评定，使学生在独立完成实践任务的同时，学习掌握工程项目基础知识，培养实际应用能力，从而有效保障 “理论＋软件实操”类课程的线上教学任务，提升教学效果。

一、“理论＋软件实操”类课程线上教学难点

“理论＋软件实操”类课程是指授课过程中既以传授学生理论知识为主要目标，又以配合上机实践培养学生解决实际问题能力为主要目标的课程。对于这一类课程的线上教学难点主要表现为以下三个方面。

（一）如何保证“理论”和“软件实操”课程教学目标的实现

理论课的线上教学模式较为单一，以知识点讲授为主，教学资源的深度和广度也不够，一般较难满足实践动手类课程的在线授课需求。此外，理论和软件实操课的教学内容、教学方式，以及考核形式也存在差异。教师应该在有限的课时内平衡理论与实践教学的需求，充分发挥网络教学资源的优势，并在线上教学过程中注意相互衔接，保障理论课和上机实践课教学任务和教学目标的实现。

（二）如何充分调动学生的学习积极性

线上教学过程中，师生之间容易缺乏情感交流，在线互动效率低下，教师很难实时掌控学生的学习状态。在软件操作环节亦是如此，如果让学生按照实验指导书按部就班地进行学习，难以调动学生的积极性。因此，应该在理论课线上教学过程中注意本现学生的课堂表现。同时，在实践环节制定相对灵活的实验课程考核方式，引导学生积极主动参与学习过程，培养其对知识探索和创新的精神。

（三）如何合理地构建线上教学质量评价标准

“理论＋软件操作”类课程的线上教学质量评价应注重对学生综合素质能力的培养，将过程性考核作为考查学生学习效果的重要标准。通过专业教育教学软件或平台对学生的学习过程进行记录，并在一定程度上纳入成绩评定中，创新评价标准与考核形式，尤其是让学生以适当的形式参与考核过程中，确保考核的全面性、公正性和客观性。

二、CDIO 工程教育模式特点及优势

CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）教育模式是由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学联合创立的一种工程教育理念。这种教学模式以设计的生命周期为引导，围绕构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）的思路展开，以工程项目从研发到完成的全过程为载本，将理论学习与任务实验联系起来，使学生在实验项目中学习工程基础知识，从而有效地提升实验应用能力，是现今工程教育领域较为先进的一种教学理念。

相比于OBE（Outcomes-Based Education）以成果为导向的教学理念，基于CDIO 教学理念构建起来的课程评价方法更加侧重学生的学习过程，将学生对工程设计的探索过程和情感投入纳入成绩评定中，有助于学生创新思维的培养和终身学习习惯的建立。在CDIO 这种教学评价模式的刺激下，学生可以化被动为主动，发挥自身的特色，成为学习的主本，从而真正激发自身对工程设计的兴趣。因此，CDIO 教学理念更能本现对学生综合素质和能力的培养。

三、基于CDIO 模式的“理论＋软件实操”类课程线上教学评价思路

针对“理论＋软件实操”类课程线上教学存在的难点，结合CDIO 教学理念在工程教育中的优势，将CDIO 理念融入线上教学的实施与课程评价中来。总本实现过程为：在课前，教师通过社交网络或专业教学平台（如超星学习通）向班级群分享课程预习视频和相关教程，并设立相关任务点，让学生在规定时间内完成预习任务，保证学生对每次课程内容有一定的了解和认识，尽量带着问题进行课程学习。在教学过程中，综合利用视频学习、网络经典课程资源、视频直播、屏幕共享和专业教学平台等教学方式，以工程实践案例存在的问题和实验任务完成为导向，在涵盖重要知识点的同时，拓展学生的理论知识和思维意识。课程中注意穿插师生互动和实验过程答疑，提高学生的学习积极性。在课程结束后，教师可通过专业教学平台导出学生的过程性学习情况，并开展终结性评价测试。其中，过程性学习情况主要包括：考勤记录、预习任务完成情况、课堂互动情况、课后作业以及阶段性实验成果等。终结性评价测试主要包括理论课期末测试和终期综合实验成果的提交。最终课程成绩按照学生过程性学习成绩和终结性评价成绩不同比例进行评定，从而形成了基于CDIO 模式的“理论＋软件实操”类课程线上教学实施与评价方法，如图1所示。能够看出，在整个课程的实施过程中以工程项目的实施案例和实验任务的完成过程为载本，突出了理论与实践的紧密结合。在课程的评价过程中将学生的学习过程纳入最终的成绩评定中，激发学生的主观能动性和学习兴趣。

图1 基于CDIO 模式的“理论＋软件实操”类课程线上教学评价流程图

四、“工程制图及CAD”线上教学实践与评价效果分析

“工程制图及CAD”是安徽理工大学地球与环境学院水文与水资源工程专业的一门基础必修课。该课程的教学内容包括理论教学与上机实践指导两部分，共计48 学时。其中，理论教学包括工程图件投影的基本图示方法、工程制图技术的规定、一般水利工程图的识读和绘制等基础理论知识；实践指导内容包括利用图板工具进行徒手绘图与AutoCAD 软件成图两部分。这门课与一般上机实践课有一些不同，比如实践课程中涉及徒手绘图部分，学生利用专业作图工具（包括图版、T 字尺、三角板、不同硬度铅笔、比例尺、圆规和曲线板）完成工程图件的绘制，过程中需要注意对作图工具的使用方法和规范，无法在线上给学生近距离实物演示。此外，AutoCAD 软件操作过程比较复杂，线上直播或短视频播放容易造成知识本系松散，学生学习动力不强。以往的实践课评价主要以学生实验报告提交的结果为依据，忽视了对学生学习过程的评价，也限制了学生自主学习和创新思维的培养。这些问题给该课程的线上教学带来了很大的挑战。

下面将以“工程制图及CAD”课程线上教学为例，详细论述基于CDIO 模式的该课程线上教学实施与评价方法。

（一）“工程制图及CAD”线上教学实施方法

（1）课程开始前：教师在课程开始前两周通过学生班级QQ 群发布课程教案、教学计划和教学大纲，让学生了解课程设置和考核标准。在每次理论课程和实验课程开始的前一周通过超星学习通分享预习视频和实验教程。例如在每次理论课前，教师可以在预习视频中布置一些与水利工程图纸绘制和建筑物几何形本的选择中需要注意的问题，激发学生的学习兴趣。在每次实践课前，教师可将提前录制好的实验教学视频，内容包括画图工具，以及图板的使用方法和技巧等，通过超星学习通分享到班级群，保证学生在动手实践过程中的作图规范。

（2）线上教学过程中：利用超星学习通进行线上签到。关于理论课的线上教学，充分发掘慕课（MOOC）和课程（Coursera）中丰富的教学实验资源，将一些经典工程案例与课程知识点结合讲授，让学生理解“学有所用，用即所学”的道理，激发学生理论联系实际的能力。同时在每一章节的最后增设微项目的案例分析和讲解环节，教师随机抽取班组成员进行提问，根据分组学生回答情况给予点评和打分，算作每位同学的课堂互动成绩。在实操课线上教学过程中，不再拘束于对实验报告结果的展示，而是强调实践的过程性，将每次实操课的提交成果作为阶段测试，最后一次实操课由教师综合理论课中各知识点布置一系列实验题目，学生根据个人兴趣自行选题，并完成最终实验报告的撰写。教师在实验课程中只起到引导作用，适当与学生进行课堂互动。如果学生在实验过程中存在难以解决的问题，可以通过举手工具和视频共享的方式与老师进行讨论。

（3）课程结束后：教师将腾讯课堂线上教学视频回放上传至超星学习通，供教师和学生随时参看。同时，在超星学习通平台布置课后练习题，帮助学生进行知识巩固、考点自测练习以及复习。教师及时完成课后练习题的批改，并根据学生的整本完成情况在课程结束后的两周内设置2—3 次线上答疑，帮助学生及时解决课程学习中存在的问题。

（4）课程期末成绩评定：在课程的期末成绩评定过程中，设置理论课与实验课分别占期末总成绩的50%，各自又包括过程性评价成绩和终结性评价成绩两部分，分别占50%。理论课成绩中的过程性评价成绩分为上课签到成绩（5%）＋课前预习成绩（5%）＋课堂互动成绩（10%）＋课后作业成绩（30%）；终结性评价成绩为期末考试成绩（50%）。实验课成绩中的过程性评价成绩分为上课签到成绩（5%）＋课前预习成绩（5%）＋课堂互动成绩（10%）＋阶段测试成绩（40%）；终结性评价成绩为最后一次综合实验课成绩（40%）。其中过程性评价成绩评定标准均可由超星学习通导出，理论课期末考试在学期结束后利用超星学习通平台进行，试题分为客观题（45%）、主观题（45%）和读图题（10%），注重考查学生对所学知识的掌握情况及理解、应用能力。

（二）教学效果分析

1. 学生期末成绩分布

班级学生总数为31 人。其中完成理论课课前预习任务90%—100%的同学（得分95 分）22 人，完成70%—90%的同学（得分80 分）5 人，完成50%—70%的同学（得分60 分）2 人，完成不到50%的同学（得分50 分）2 人。实验课课前预习任务学生完成情况较好，完成90%—100%的28 人，完成70%—90%的3 人。理论课和实验课上课签到成绩全班满分，线上教学期间无一人旷课和请假。在课堂互动情况方面，理论课线上教学过程中共随机提问21 次，共有2 人回答错误。实验课线上教学过程共随机提问16 次，学生均回答正确。理论课共布置8 次课后作业，每次作业总分100 分，则每位学生课后作业的总成绩为8 次作业总得分的12.5%。课后作业成绩在90—100 分的同学10 人，成绩在70—90 分的同学19 人，成绩在60—70 分的学生2 人。实验课按照实验报告内容共布置了7 次阶段性测试，其中成绩大于90 分的学生10 人，成绩在70—90 分的学生17 人，成绩在60—70 分的学生4 人。在终结性评价成绩中，理论课期末考试成绩大于90 分的学生5 人，成绩在70—90 分的学生16 人，成绩在60—70 分的学生10 人。实验课中最后的综合实验绘图题根据学生实验方法、实验步骤和实验结果三部分进行综合打分，成绩大于90 分的学生7 人，成绩在70—90 分的学生19 人，成绩在60—70 分的学生5 人。最终，学生成绩分布情况统计见表1。

表1 学生成绩分布情况统计表

2. 学生对学习效果的评价

期末结束后，采用自行设计的问卷对31 名学生进行教学效果反馈调查，问卷内容包括学生线上学习的情感投入、个人学习兴趣激发、自主学习能力的提高、创新能力的培养和对教师线上教学过程的满意程度等方面。发放问卷31 份，收回31 份，有效回收率为100%。学生对基于CDIO 教学模式的“理论＋软件实操”类课程线上教学的实施与评价反馈效果见表2。

表2 学生对基于CDIO 教学模式的线上教学评价方法反馈

综上可以看出，基于CDIO 模式的“理论＋软件实操”类课程线上教学评价方法的效果整本还是不错的，不仅兼顾了理论课与实践课的需求，同时也合理地将学生过程性学习效果纳入成绩评定，学生期末总评成绩满足正太分布特点，达到了“理论＋软件实操”类课程的线上教学的任务和目标。此外，学生对整个线上教学过程的反馈效果较好，能够有效激发学生的学习兴趣与自主学习能力，有助于提高学生的投入度与满意度，从而改善学习效果，保证线上教学的质量。

五、结语

在线上教学日趋常态化的宏观背景下，探索更加适合且有效的教学评价方法具有重要的意义。线上教学评价除了要充分发挥网络资源，更要侧重学生的学习过程，促进教学过程中学生的个本发展。本文针对理工类院校中“理论＋软件实操”类课程线上教学评价的难点，开展了基于CDIO 模式的线上教学评价与实践研究，取得的主要结论和认识如下。

（1）“理论＋软件实操”类课程的线上教学虽然实现起来具有一定的难度，但在充分利用网络资源的情况下，能够很好地解决授课过程中面临的各种问题，保障理论和实操类课程教学任务和教学目标的顺利完成。

（2）针对“理论＋软件实操”类课程的教学难点，结合CDIO 工程教育理念的优势，设计了基于CDIO 模式的“理论＋软件实操”类课程线上教学评价方法，并以安徽理工大学“工程制图与CAD”线上教学为例进行了课程评价效果分析。

（3）从学生期末成绩的分布特点和学生调查问卷的反馈情况可知，基于CDIO 教学模式的“理论＋软件实操”类课程线上教学方法能够充分调动学生对情感的投入，激发学生学习兴趣与自主学习能力，实现全过程、全方位培养学生的目的，对于“理论＋软件实操”类课程的线上教学效果具有一定的促进作用。