任务驱动式项目案例教学法在课程教学改革中的探索与实践

周晓清，李 宏，叶安胜

(1.成都大学 信息科学与工程学院，四川 成都 610106；2.成都大学 教务处，四川 成都 610106)

在信息化和大数据时代背景下，传统的教学模式通常是以教师为中心、以课本为中心、基于学科体系，采用填鸭式、满堂灌的课堂教学方式，学生学习方式被动，考核评价方式单一，通常是“一卷定终身”，这种模式早已受到社会的关注和批评[1]。2016年6月2日，国际工程联盟大会“华盛顿协议”全票通过了中国的转正申请，中国正式成为国际工程联盟第18个成员，这预示着我国的工程教育水平和质量已经达到国际水准，为我国的工科毕业生进入国际化人力资源市场提供了竞争机会，为中国工程教育国际化奠定了坚实的基础。工程教育认证坚持的“以学生为中心、基于产出导向(OBE)和持续改进”的工程教育理念已经广泛地被工程教育界所接受，这恰好体现了人本主义的教育理念，对于深化我国高等教育模式改革以及强化创新创业教育具有现实的指导意义。

教学改革永远在路上，改到深处是课程，改到痛处是教师，改到实处是质量。在工程认证标准体系中，学生能力达成(即毕业要求的达成)是衡量工程教育质量的核心所在，而毕业要求必须明确体现在每一门课程及其课堂教学中，体现在每一个教师的责任中。因此课程教学法的改革至关重要，是实现每个学生毕业要求达成的基石。

近年来快速发展的建构主义学习理论提出了对应的知识观、学习观、教学观及教学架构，有效推动了中国高等教学模式的改革，强调学习的主动性、社会性和情境性，提倡情境性教与学。这种学习理论坚信学习者获得的知识并不是通过教师的传授，而是学习者自己借助于与教师和学习同伴之间的协作活动，利用必要的学习辅助资料，在特定的情境下通过意义建构而获得。因此，建构主义学习理论把“情境”“协作”“会话”和“意义建构”视为学习者完整学习过程的四大要素。建构主义学习理论认为需要精心设计与构造学习环境即“情境”，既要考虑教学目标，又要考虑有利于学生的建构意义，这是教学设计最重要的内容之一；“协作”就是师生之间或学习同伴之间的互动与合作，应该贯穿于学习者的学习全过程；“会话”是协作过程的基本方式，通过学习伙伴之间的协作完成规定的学习任务，也包含搜集相关学习资料与分析、提出假设、问题与验证和解决办法，以及自我的学习效果评价；“意义建构”就是学习者对学习内容所反映的事物本质达到较深刻的理解和应用，这是完成整个学习过程的最终目标。

因此，学习者最终所获得的知识多少，并不取决于学习者记忆能力或背诵老师讲授内容的能力，而是取决于学习者根据自身经历和体验有效建构所学知识意义的能力[2]。本文探讨的课程教学法——任务驱动式项目案例教学法就是建立在工程教育、专业认证理念、建构主义、人本主义、元认知论等基础上的一种新型教学模式[1]。

1 任务驱动式项目案例教学法

1.1 项目案例教学法

项目案例教学法是案例教学法在项目中实施，这里的案例限定为项目，即根据教学目标和教学内容，收集、整理、精心构造和设计模拟实战化场景的项目，设置相应的问题或任务，让学生能够完全融入特定或真实的项目情景中去体验，教师作为整个项目活动的组织者，通过项目团队成员之间的分工与协作，引导项目团队对项目进行分解，深入分析、广泛探讨，对项目进行有效的计划、组织、实施、验收和总结等，从而有效培养学生发现问题、分析问题和解决问题的技术能力，以及培养学生沟通协调、团队协作、职业规范、专业伦理等非技术能力[1]。这种教学模式最初由美国哈佛大学法学院前院长朗德尔提出来，并在该校法学院、医学院和商学院成功实践，他因此被誉为案例教学法的“先驱者”，作为代表未来教育方向的成功教育模式之一，已经被广泛推广到世界各大学。项目案例教学法非常适合工程教育领域，特别是在产教融合、校企合作和实践育人方面尤为突出，这种教学方法具有灵活性、个性化和多样化的特点。通过教师与学生、学生与学生之间的互动与交流，能够有效实现课内与课外，理论知识与实践操作相结合，培养学生综合应用能力和实践创新能力，促使学生充分领悟综合知识在真实项目中的应用及理解真实项目中复杂工程问题的复杂性、变化性、多样性，从而实现师生综合素质共同提升的目的[3]。

1.2 任务驱动教学法

任务驱动教学法是基于建构主义教学理论，将教学内容和教学目标分解成一个个富有趣味性的真实任务，学习者通过完成对应任务从而获取相关知识与技能的一种开放式、探究式教学模式，它能够有效激发学习者完成学习任务的动机和潜能。显而易见，任务驱动式教学方法设置了明暗两条主线，一条以完成任务为明线，另一条是以学生掌握相关知识点及应用与技能提升为暗线，同时以学生为中心，教师作为整个项目活动的组织者[4]。

美国教育家杜威在实用主义教育理论的基础上，提出了“以学生为中心，在做中学”的教育模式，这是任务驱动教学法的最初来源，随着教育的发展其内涵不断丰富和完善。任务驱动教学法强调问题导向原则和任务驱动机制，要求配备“双师双能型”师资，任课教师需要精心设计特定教学任务，并将教学内容和相关知识点融合进去，学生通过完成这些具体任务，掌握任务中隐含的教学内容，从而实现总体教学目标。这种教学模式将彻底改变以教师讲授为主的传统教学方式，取而代之的是混合式教学模式，强调学生主动探究式、协作式完成任务。教师进行适当引导和有效组织，这就是通过“任务”来激发学生原始的内在动力，它使枯燥乏味的知识点学习目标变成更明确、更具体，学习过程也更有体验感和参与感。借助于MOOC，结合线上+线下模式，更有效地掌握学习内容，提升学生根据任务场景解决实际问题的能力，更有助于激发学习潜力，培养学生的团队精神、实践能力、创新能力，有效推动学生的认知发展、自主探究能力和科学素养品质的养成[5]。

1.3 任务驱动式项目案例教学法

任务驱动式项目案例教学法是任务驱动教学法和案例教学法在真实或模拟项目教学中深度融合的一种成果教学模式，在工程教育中被广泛推崇。这种教学模式以项目为载体，精心设计项目案例，将相应理论知识、基本原理、技术及其应用有机融入项目案例，通过项目任务驱动，引导学习者自主学习、协作完成既定项目任务，从而构建课程知识体系和技术。

在任务驱动式项目案例教学法中，完成每一个项目任务，都需要发挥学生的主观能动性和创造性，学生在主体认知生成过程中自然地融入自己的创造性见解。“项目任务”可以激发学生浓厚的学习兴趣和求知欲，促使学生自主探究和能动学习，促进学习方法的转变，具有较好的教学效果。这种教学法引入我国教育领域，是从电子及信息技术类课程的教学开始的，近几年才逐渐在国内高校各学科专业教学中均得到一定程度的应用推广，它更适合于以实验性、实践性与操作性较强的课程教学，如在工程与技术科学学科中的应用，以及在计算机科学技术、通信与自动控制技术、动力与电气工程、电子、土木建筑工程、水利工程、食品科学技术等学科领域中得到广泛应用[1]。

这种教学法特别适合于地方高校应用型人才的培养，适合于产教融合校企合作培养应用型、技术技能型人才，更有利于学生就业创业能力的培养。任务驱动式项目案例教学法是“十三五”高校深化教学改革的一种教学方式突破，有利于推动和适应以学习者为中心的个性化、多样化学习，有利于教育评价更趋多元的实施。

2 任务驱动式项目案例教学法在课改中的探索与实践

2.1 课程现状

C语言程序设计是计算机类相关专业的专业基础课程，也是其他非计算机类专业学习编程的入门语言。课程实践性强，需要大量上机操作，适合团队协作式学习。该课程的教学目标是使学生能够快速掌握编程语言的基本语法、掌握算法的编写思路、C语言集成开发平台，学会基本的面向过程的程序设计能力，为后继的专业课程及其他编程课程的学习和应用打下良好的基础。

C语言程序设计课程并不难，但是初学者要在短时间内学好并不容易，究其原因主要有以下3个方面。1)国内大多数高校都将该课程设置成第一学期开设，课程学时设置偏少；2)传统的模式单一落后，教学方法大多以教师讲授为主，采用“语法解释-例题讲解-完成习题-上机验证”的流程，学生处于被动接受状态，缺乏学习的主动性与积极性，因此学生的自主学习能力、创新能力和工程实践能力培养不够[6-8]；3)C语言应用性、逻辑性强，在传统的课堂教学环境下，学生很难在45 min内掌握好教学目标要求的每一个知识点[9]，课程语法复杂，知识零乱，枯燥难懂，而这些离散的知识点即便记住，也很难构建起完整C语言开发体系，无法形成整体工程思维和系统概念。因此单纯语法解释和简单例子介绍远远不够，缺乏应用场景和体验感，也就无法有效应用于真实项目开发和问题解决，更达不到专业认证中“复杂工程”要求的综合型和复杂度要求，同时还缺乏大量实践操作和团队协作。采用基于任务驱动式项目案例教学模式将是深化课程一体化改革的必由之路。

2.2 精心设计项目案例

C语言程序设计主要教学内容，其中包括基本语法基础，主要涉及数据类型、变量、运算符、表达式、基本的输入输出操作，以及顺序、选择及循环等程序流程相关内容，这一部分内容主要通过课堂讲解、线上看视频、课外小练习，以期达到熟练掌握基本语法规则的目标。其余五大语法专题包括数组操作及其应用、函数操作及应用、指针操作及应用、结构体操作及应用、文件操作及应用等，上述这些内容如何有机融入相应的项目案例之中，是本课程教学改革的核心所在。

项目案例的设计必须提升学生体验感和参与感，需要模拟真实项目，具有一定的实战性，让学生感受到是在真实的环境中完成项目任务。其本质是在项目实施过程中提升学生综合利用各语法知识及软件工程知识，解决工程应用问题的综合应用能力，因此项目案例的选取及设计应充分考虑以下6个方面。1)教学目标和教学内容明确，项目案例的选择和构造应该对应明确的知识点，且应尽可能地覆盖所有知识点，不能脱离相关知识点，否则没有意义；2)项目案例的功能模块单一，任务可分解，便于分工，便于学生间共同协作完成；3)项目案例要具有现实性和实战性，项目场景与实际应用尽可能一致；4)项目案例应具有典型性与可扩展性，确保学生能从案例中得到启发，便于思维拓展和举一反三；5)项目案例应具有适度创新性和新颖性，能够激发学生兴趣与求知欲，增强学生学习的激情与动力；6)案例选择的大小和难度要适宜，确保大多数同学能够完成，项目案例完成后应能看到具体的效果。因为难度和规模太小，达不到预期的教学效果，难度和规模太大，超出了学生的能力水平，容易使学生产生挫败感，同样影响教学效果。

根据上述项目案例设计原则，考虑到C语言程序设计的各章节具体教学目标和内容要求，精心收集、策划、设计和构造项目案例，将每一个语法专项(包括定义、初始化、输入输出、引用以及应用场景)等深度融入特定的或真实项目案例场景之中，有意识地将学生置于实战化的项目案例中去体验，通过完成项目任务，从而掌握相应的基本语法点及应用。该课程所有章节对应设计出来的案例项目如表1所示，一共设计了30个项目案例，其中17个为基本项目，13个为综合项目，覆盖C语言全部知识体系及相关语法点。

表1 课程内容案例项目设计

项目分成基本项目和综合项目两类。其中基本项目以掌握算法基本设计流程和思路为主，要求学生理解、领悟算法设计技巧，能够独立编写并成功调试通过，最终达到运用和掌握C的某个或某些核心技术点。通过17个基本项目的学习，使学生最终掌握结构化程序设计思想、知识体系架构以及C语言基本语法基础和编程应用。

2.3 精心设计综合项目任务

综合项目的复杂度、综合性、设计性均大于基本项目，通过任务驱动，激发学生的学习潜能，因此重点设计了13个综合项目，分别覆盖六大部分知识领域。这些综合项目均以实际的业务流程为出发点，按照软件工程项目文档模板，让学生根据项目业务流程及功能需求，整理知识点、分析业务流程、设计算法思想、模块编码实现及功能性能扩展等5个项目任务要求，参照模板提交对应的实验报告，完成上机编程且调试通过，同时准备好PPT，在研讨课上进行汇报。

课程学习任务包括要求每个学生完成六大知识领域对应的30个基本项目和综合项目，完成实验报告，同时还要完成一个期末综合考核项目。这样，学生将关注点放在了算法思想设计及编程应用，而不是简单地记忆部分语法点和规则，将学生的综合应用编程能力全面提高。

2.4 搭建MOOC平台，完成线上自主学习

充分利用MOOC平台的优势和特征，彻底改变学生学习方式。为课程所有项目案例录制微课，同时搭建在线平台。C语言程序设计共64学时，课程将基本理论及程序设计方法等按照知识点类别分解成六大知识领域，嵌入到30个项目案例之中，将所有的案例项目录制成10～15 min的微视频，这种视频直接切入核心教学点，更能够有效聚焦知识点和突破学习过程中的重难点。视频展现形式采用多种方式有机融合，如PPT演示、现场操作演练和屏幕录制等，使得录制的每一个项目视频具有鲜明的情景化特点，兼具趣味性和引导性。课程案例项目共录制微视频78个，870 min(折合共14.5 h)，平均每个视频长度约为11 min。课程所有视频统计如表2所示。

表2 课程项目案例微课视频

为方便在线学习和交流，组织教学团队研制了一个MOOC在线平台，该平台提供视频在线观看(防拖拽)、在线考试、作业提交、作业评阅、在线交流、成绩管理、教学资料发布、课程通知、线上互动、在线提问、线上问卷调查等功能，特别适合混合式课堂教学模式改革。由于该在线平台自行研发和运营，在提供给学生个性化学习和教学过程中产生了大量的学习过程大数据，这有利于后期的教育大数据精准分析。

通过变革这种新型线上学习模式，支持移动学习、在线学习、随时随地学习的需求，符合网络时代注意力模式[10-11]，其主要目的重在启发思维、激发智慧、培养学生主动探究与创新能力，营造“人人皆学、处处可学、时时能学”的学习文化。

2.5 实施混合式教学模式，线下翻转

为了适应任务驱动式项目案例教学，线下学习以小班互动式教学为主，采用翻转教学为主，学生汇报、重点答疑解惑、操作演练等多样化形式的混合式教学模式[12-13]。这充分利用了在线开放课程(MOOC)平台和信息技术优势，教师作为教学活动的组织者和引导者，充分调动一切因素激发学生学习欲望和学习热情,促进学生知识内化，还课堂给学生，实现学生主动式学习。

在课程教学的具体实施过程中，每个项目安排一次课堂翻转，翻转前完成该项目的线上学习视频；组建项目学习小组，选出组长；各小组完成所有案例项目的线上视频观看；组内组织探讨，解决组内的疑问及调试过程中的主要问题，并做好相关记录；完成相应项目的代码编写、调试及实验报告；小组内分工负责准备项目的翻转汇报PPT及其他支撑材料；积极参与在线BBS讨论与交流。

课堂教学组织彻底打破传统的课堂教学模式，采用翻转课堂为主[14]，教师做好教学活动的组织者——“导演”，全面负责整个教学活动实施，而不是仅仅讲授。具体形式包括：每个项目安排一个小组的学生汇报，介绍相应项目的需求、业务流程、算法思想和主要流程等；针对普遍问题和重难点算法与流程，由教师集体答疑解惑；对一些经典案例的业务流程、核心算法思想以及项目的重点、难点及关键点，则采用重点讲解、现场操作与演练等形式，同时师生座谈、分享开发经验和开发技巧。

加州大学洛杉矶分校(UCLA)副校长CindyFan对课堂教学提出了五重境界：沉默(silence)，回答(answer)，互动交流(dialogue)，提问质疑(critical)，辩论(debate)。在任务驱动式项目案例教学法中所实施的课堂教学，其实已经全部涵盖了这五重境界。

2.6 项目案例过程性考核与评价

任务驱动式案例教学，不能采用传统的考核机制，仅仅考查学生对基本语法点的识记或是通过一卷定终身的形式，而是根据学生对案例掌握情况、项目任务完成情况等进行全过程考核，全面考查学生综合应用语法基础解决问题的编程能力、文档撰写能力、团队沟通和交流、自主学习能力等。采用形成性评价和结果性评价相结合的原则，重点强调完成所有项目任务及功能模块，注重实践编程能力的考查；注重学生日常学习过程的考评，包括学习的积极性、主动性及实时性等；增加同学之间的互评。

具体考核设计为：各项目案例按照一定的权重汇总×50%+期末综合项目开发×50%，构成学生期末总成绩。每个项目案例以学生任务的完成质量为标准，主要考核指标包括功能模块完成数、代码规范性、文档规范性、上课汇报情况、BBS论坛有效发帖回帖数以及实验报告等，按照一定权重比例组成。期末综合设计项目采用项目答辩方式，实行教考分离，即由非任课老师组成答辩小组进行现场答辩考评，评价标准包括：界面友好与交互(包括显示布局合理、操作提示明确、有输入合法性检查等)；项目代码量(功能模块丰富性)；项目流程的复杂度；技术综合应用性，如链表的使用，动态空间申请与释放，数据库的使用，文件的引用、图形应用等；程序代码规范(关键代码必须有明确的注释等)，项目设计文档内容和格式规范以及答辩的流畅性和回答问题的精准等。根据上述考评依据按照一定的比例进行综合评定，同时还引入学生互评+组长考评+教师考评进行综合评定的原则。

3 结束语

任务驱动式项目案例教学在成都大学计算机科学与技术相关专业的C语言程序设计、WEB程序设计等相关实践操作强的课程中进行了广泛的探索与实践，已经取得了较好的教学成效，通过对实验班的调查问卷数据整理，95%的学生非常认可这种任务驱动案例式教学模式。针对SPOC的课堂模式改革调查，“很喜欢”和“喜欢多于不喜欢”占到90.91%，数据表明，对于这种教学方式和效果，学生整体是接受和喜欢的。

问卷数据显示，每个学生平均每周对课程的投入学习时间要比其他课程多3～5倍，说明这是一种压迫式的学习模式，这种学习任务挤占了学生大量的课外时间。在课程的初始阶段，部分学生还是出现了不适应，经过教师耐心引导和鼓励，大多数学生都能够坚持下去，并逐步适应，最终达到培养学生的自主学习习惯、协作学习意识和探究式学习能力。通过课程的实施，有效促进了教学理念的转变，真正实现了从以教师为中心到以学生为中心的转变，从基于知识体系导向到以能力产出导向的转变，从被动式学习到主动探究式学习的转变。以应用编程为目标,将理论与实践相结合、将学习任务与实战任务相结合，以项目案例为中心，以项目任务为驱动，培养学生的担当意识和项目全局观，真正做到让学生“在做中学”[15]。