互动式教学在全英文工程化教育中的实践与思考

霍 欢，徐伯庆，陈庆奎，彭敦陆，卢 菁，董 尹

（上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海200093）

互动式教学在全英文工程化教育中的实践与思考

霍 欢，徐伯庆，陈庆奎，彭敦陆，卢 菁，董 尹

（上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海200093）

在有限的课时内用全英文高效地完成教学任务，达到培养国际化专业工程人才的要求，是全英文课程建设主要面临的挑战。文章针对这一现状，从互动式教学方法入手，以工程教育模式CDIO为标准，结合国内外英文授课经验，提出相应的对策。

互动式教学；全英文课；工程教育

1 背 景

随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》[1]以及《上海市中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》[2]的颁布实施，面向留学生的全英文课程建设正大规模开展。课程建设体系从以文科中的中医、金融、经济管理专业为主，逐渐向以工科专业中的计算机、机械、电气为主转移。计算机专业作为面向来华留学生的越来越大的一个专业，其部分混班课堂上的留学生比例已经从低于10%上升到50%以上。由于授课对象在文化、语言能力、教育基础等方面存在差异，如何在有限的课时内用全英文高效地完成教学任务，达到培养国际化专业工程人才的要求，是全英文课程建设主要面临的挑战。

2 工程教育模式的标准解读

自2001年麻省理工学院发表了第一份CDIO报告，CDIO工程教育模式迅速在全世界的工程教育改革中推广[34]。基于CDIO建立的国际合作组织，包括了麻省理工学院、瑞典皇家工学院等全球著名的高校，代表了近年来国际工程教育的发展趋势。

在工程教育中，CDIO以学生为主体，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，实现课程与实践的有机联系。学生的培养要在工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力4个层面达到要求，因此不仅要在工程类专业系统的培养计划中体现CDIO，而且在每一门工程类课程中也应该践行CDIO的理念，达到工程化教育能力培养和检验测评的12条标准。如果每一门课都达到了CDIO标准，那么工程类专业的工程化教育至少成功了一半。我们从课程设计角度对这12条标准分别进行解读[5]。

（1）标准1——采用CDIO理念。将产品和系统生命周期的发展原理——构思、设计、实现和运行，作为课程计划或项目设计的理念。

（2）标准2——学习目标。在课程计划和项目设计中，为基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力构建具体详细的学习要求。

（3） 标准3——综合性课程计划。课程项目设计应包括多个相互支持的学科，并能够将基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力整合进课程项目设计中。

（4）标准4——工程导论。至少有一次导论性的课时，为产品和系统构建中的工程实践提供一个框架，并介绍基本的个人能力和人际交往能力，激发学生在相应工程领域应用方面的兴趣和动力。

（5）标准5——“设计—实现”经验。课程计划包括两个以上的“设计—实现”实践，其中必须有一个实践是基础性的，另一个相比之下更高级。

（6）标准6——CDIO 学生实践场所。有支持和鼓励学生进行亲身学习的实践机会和实验室，使学生进一步获得产品和系统构建等技能以及学科知识和社会知识。

（7）标准7——综合性学习经验，指帮助学生获得学科知识以及个人能力、人际交往能力、产品和系统构建能力等技能的综合性学习实践。

（8）标准8——主动学习，指基于主动的、经验的教学方法的教和学。

（9）标准9——提高教师CDIO技能。课程计划中有使教师提高个人能力、人际交往能力以及产品和系统构建能力的活动。

（10）标准10——增强教师教学技能。增加教师的综合性学习经验，会运用生动经验性学习方法，具备评估学生学习的能力。

（11）标准11——CDIO技能评估。对学生进行工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力4个层面的评估。

（12）标准12——CDIO计划评估。建立一个评估CDIO计划的12条标准的系统，并为学生、教师和其他利害相关者提供反馈信息以便持续改进。

这12条标准对整个CDIO模式的实施和检验进行了系统、全面的指引，使得工程教育目标具体化、可操作、可测量，对学生和教师都具有重要的指导意义。因此，在建设数据库系统及应用全英文课时，笔者以这12条标准为准则，将工程教育的CDIO理念贯穿课程建设的始终。

3 互动式教学方法在全英文课程建设中的实践

数据库系统及应用是我校计算机及信息类相关专业本科生核心专业课程之一。自2009年以来，围绕培养具有国际视野的创新型人才目标，该课程在部分班级采用双语（中英文）进行教学，自笔者在国外访学授课两年后转为全英文课程。教师选用国外优秀的英文原版教材，使用全英文课件，用英语讲授课程内容并与学生开展互动，配以中文参考书和中文答疑，令学生完全用英文做作业并进行课堂演讲，取得较为理想的教学效果。2015年该课程获得上海高校外国留学生英语授课示范性课程称号。

3.1 把握联系，激发学生学习兴趣

激发学生的学习热情是工程教学中核心的理念，也是以学生为主体的现代化教学面临的主要挑战。无论是CDIO提出的工程导论标准，还是BOPPPS教学法[6]中的Bridge-in模块，目的都是唤起学生的学习兴趣。在数据库系统及应用的课程实践中，激发学生学习热情是贯穿始终的，体现在3个阶段的互动环节中。

（1）首次课的互动。每学期开始的第一节课是激发学生学习兴趣最重要的时刻。第一节课的内容实际上起到了CDIO标准中工程导论课的作用。由于学习全英语课的学生背景不尽相同，修课的目的也不尽相同，因此在进行课程内容介绍时不是按照PPT讲解，而是让学生先提出自己的学习目标，进而根据不同学生的情况有侧重地选择课程内容框架，引导学生将本课程内容与自己的学习目标结合起来，了解学习此课程的理由、重要性或共通性，从而让学生把这门课当作自己感兴趣的课程。

（2）课程开始的互动。每次课的开始是吸引学生注意力、激发学生学习兴趣的黄金时刻。每节课开始通常以10 min左右的互动式问答或测验开始，学生通过手机对屏幕上提出的问题进行回答，教师实时进行反馈。这样一方面可以避免留学生经常迟到的现象，一方面可以让学生进行热身，迅速回顾上节课的内容，还可以引出与教学主题相关的问题，引导学生进入课程，将接下来的内容与已经学过或未来要学的内容相联结。

（3）课堂翻转的互动。翻转课堂环节是以学生为主体的教学理念的重要实现环节，也是激发学生学习兴趣的核心环节。翻转课堂效果的好坏取决于学生的参与度，因此，翻转课堂设计的环节除了给学生布置课外学习的资料和需要“构思—设计—实现—运行”的项目，更重要的是让学生进行互评和自评，让学生之间进行有效的互动，从而让作报告的学生和作为听众的学生都能积极地参与翻转课堂模块中，将自主学习与课堂学习结合起来，进而提高对课程内容的学习兴趣。

3.2 以学生为主，提高互动质量

CDIO标准对学生的评测是从基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力4个层面进行衡量，因此在数据库系统及应用这门课的建设上，无论是课程项目设计和学生分组，还是学生评测，都对以上4个方面进行覆盖，从而提高教学质量。

1）项目设计。

数据库系统及应用要求学生具有一定的计算机基础知识，课时数为48学时，3学分，其中理论教学36学时，课内实验12学时，课外开放实验12学时。

课程以模块作为主线，根据来华留学生和本地学生专业特点设计10个模块，每个模块配置对应的基础实验和进阶的“设计—实现”实验，并以一个综合实训案例为辅，既有单人实验，又有团队项目，突出课程应用性和实用性的特点，达到CDIO“设计—实现”经验的标准。

在课堂教学之外，还可额外编制12学分的开放实验内容，使80%主动学习的学生能够得到实际锻炼的机会。开放实验内容以利用最新技术设计开发数据库应用系统为主，使学生有机会综合运用所学理论知识与计算机软件、信息管理等多门课程的知识，融会贯通，通过多人合作完成一系列相对复杂的数据库应用系统开发，达到CDIO综合性学习经验的标准。

2）学生分组。

由于学习主动性因人而异，教师可充分利用优秀学生的带动能力，在数据库实践中将每3～5人分成一组，同时确保每一组留学生和本地学生的比例近似，每个实验辅导教师（研究生）辅导2个组。这样在组内互相交流，可以使实验在较短的时间内得以完成，即使是没有主动性的学生也被动接受基本原理和技术。通过这种方法，既能提高学生的个人能力，又可以提高学生的团队合作能力。

此外，可以将实验中心的公共机房对学生全天开放，使学生时刻有实践环境支持。对参加开放实验的学生开放本课题组的网络计算实验室、流计算实验室和无线传感网实验室，这些实验室的辅导教师（研究生）随时解答问题，对特别优秀的学生可以将其选拔到学科开发项目中。这种方式可在学生进行毕业实习前，为学生构建符合CDIO标准的模拟实践场所。

3）考核评估。

根据教学大纲和教学目标，教学环节分为课堂教学与实践教学两部分。在课堂教学环节，主要完成数据库基础知识的传授，因此，对学生的基础知识考核主要通过每次课开始的小测验、期末考试以及作业实现，这部分分值占总成绩的50%。

在实践教学部分，主要通过“设计—实现—运行”项目对学生的个人能力、人际团队能力和工程系统能力进行考核，这部分成绩由个人实验成绩、团队项目答辩成绩和项目报告成绩构成。按照实验开放原则，在原有16学时实验课的基础上，对每个学生开放实验环节，只设提交截止期，不限机时，保证实验的完整性，使学生有充足的时间参与项目实践中。

此外，对参与相关计算机创新创业竞赛、发表相关领域论文以及申请相关项目专利的学生给予额外的加分，鼓励学生进一步获得产品和系统构建能力等技能、学科知识和社会知识。

3.3 与时俱进，充分利用先进的技术手段

在CDIO标准中，不仅有针对学生的CDIO评估，还有针对教师的教学技能评估；不仅有针对教师的CDIO评估，还有针对CDIO计划的评估。这些不同的评估，对象不同，标准不同，很难在一个系统中统一起来，因此在实践中，教师可充分利用先进的技术手段，针对不同环节的评估，应用不同的辅助软件，达到实时、准确、详尽的评估反馈。例如，针对学生的作业和项目讨论，我们采用Piazza在线系统[7]，对不同分组活动进行监控，对学生的疑问进行及时的解答，并在Piazza系统上完成自评和互评的文字化过程；而针对教师的教学评估，则需要对学生和其他利害相关者的反馈进行匿名化处理，因此我们采用Polleverywhere[8]在线投票系统，通过手机扫描二维码对教师的评估进行匿名化问卷调查，并实时获得反馈结果。

此外，我们在学习应用先进技术手段的同时，也注重提高教师的专业水平，除了参加学术界年会和计算机学会组织的各种技术讲座，还抓住一切进修机会进行业务水平的提升，如邀请国际合作院校的教授到我校课堂进行教学、参加市教委组织的国际全英文课程进修活动等，真正将反馈和学习融入教学活动，以便持续提高课程的教学质量。

4 互动式教学方法在全英文课程建设中的思考

从数据库系统及应用的课程建设成果来看，互动式教学基本满足了CDIO工程教育标准要求，但是CDIO标准并不是工程教育的唯一标准，互动式教学也不是提高学生课堂参与度的唯一手段。

在课程建设初期，中国学生并不是很适应这种互动式教学方法。在互动环节，有80%的学生表现茫然，这其中既有先做完任务的学生无所事事，又有做不出任务的学生茫然无助，当然还有学生是因为英语听力的问题不知所云，因此我们尝试提高翻转课堂在互动环节的比例，让学生提前阅读英文课本的内容，在对学习内容有充分了解的前提下进行课堂展示，一方面可以锻炼学生的阅读、展示和口语能力，一方面也能确保全英语教学的课堂效果。

由此可以看出，互动式教学的实质在于根据学生的学习程度制订细致的个性化课堂问题和项目，以满足课堂上不同背景、不同学习程序的学生的需求。这不仅需要教师持续不断地积累教学经验，还需要学生积极地适应互动式学习方式。随着越来越多的翻转课堂和互动式教学的引入，中国学生在互动式教学中的表现一定会越来越好。

5 结 语

我们就改进全英文课程的教学方法，提高教学效果做了一些研究和探索，从互动式教学方法入手，以工程教育模式CDIO为标准，以数据库系统及应用这门课的设计为案例，对相应的对策进行了讨论。实践证明，互动式教学方法能更好地激发学生对全英文课程的学习兴趣，进而使学生达到工程教育CDIO标准，提高全英文课程教学的教学质量。

[1] 国家中长期教育改革和发展规划纲要工作小组办公室. 国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）[R]. 北京: 国家中长期教育改革和发展规划纲要工作小组办公室, 2010.

[2] 上海市中长期教育改革和发展规划纲要工作小组办公室. 上海市中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）[R]. 上海:上海市中长期教育改革和发展规划纲要工作小组办公室, 2010.

[3] 王庆人. 我国计算机教育如何借鉴欧美CDIO模式[J]. 计算机教育, 2010(11):8-11.

[4] 叶民. 工程教育CDIO模式适应性转换平台的研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2013.

[5] CDIO standard 2.1[EB/OL]. [2017-04-15]. http://cdio.org/content/cdio-standard-21.

[6] 罗宇, 付绍静, 李暾. 从BOPPPS教学模型看课堂教学改革[J]. 计算机教育, 2015(6): 16-18.

[7] Piazza product introduction[EB/OL]. [2017-04-15]. https://piazza.com/pdfs/piazza_product_introduction.pdf.

[8] Instructor guide-getting started[EB/OL]. [2017-04-15]. https://www.polleverywhere.com/guides/instructor/getting-started.

1672-5913(2017)11-0091-04

G642

上海高校外国留学生英语授课示范性课程建设项目“数据库系统及应用”（2014-2015）；上海理工大学研究生课程建设项目“并行计算”（2015-2016）；教育部第二期来华留学英语授课品牌课程项目“数据库系统及应用”（2017-2019）。

霍欢，女，副教授，研究方向为数据流技术，huo_huan@yahoo.com。

（编辑：宋文婷）