工程教育背景下程序设计课程O2O教学模式研究

孙海龙，李 丹，王春艳

（1.东北林业大学 信息与计算机工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040；2.东北林业大学 图书馆，黑龙江 哈尔滨 150040）

0 引 言

麦可思研究院发布的《2017年中国大学生就业报告》数据显示[1]，2016届本科毕业生从事的职业里，“计算机与数据处理”“互联网开发及应用”类职业薪酬占据前两位，人才供不应求。另据《中国IT培训行业现状调研分析及发展趋势预测报告（2017版）》显示，中国IT及相关行业目前仍存在100万左右的人才缺口，巨大的人才缺口使得人才培养变得尤其关键。此外，IT行业还存在另外一个普遍问题：学历教育与企业实际需求相脱节，迫使大量学生涌向IT培训市场。

CDIO工程教育模式是缩小学历教育与企业实际需求脱节鸿沟的重要教育模式[2,3]。在大数据时代[4]和新工科建设背景[5]下，各高校倡导人才培养模式和线上线下混合式教学方法的研究，涌现出很多优秀的教学成果：文献[6]对大学计算机专业如何开展“O2O”混合式教学的应用原则进行了研究；文献[7]将O2O教学模式应用于实践教学中；文献[8]提出在工程教育认证背景下高级语言程序设计课程的教学改革方法。以上研究都是针对某一门课程开展的教学方法研究，没有提及如何充分利用MOOC/SPOC等在线平台实现线上线下资源的有机融合，没有从工程教育认证角度培养学生的创新能力。

基于此背景，按照CDIO教学模式全面推进程序设计类课程教学改革，坚持以学生学习为主体，全面提高学生的基础理论、学习兴趣、动手能力及创新创造能力。

1 程序设计类课程教学现状

程序设计类课程包括C语言程序设计、计算方法、数据结构、Java语言程序设计、Web程序设计、C++程序设计等众多与编程实践操作有关的课程。近年来，由于新的人才培养方案大量缩减学分，使原本捉襟见肘的课堂教学学时更加紧张，因此，在教学改革中，在线考试系统、资源共享课、MOOC/SPOC、在线模拟系统等课程资源不断产出，对传统课堂教学进行有益补充，取得了良好的教学效果。然而，程序设计类课程存在理论知识多、知识点分散、教材滞后于技术发展、教学与企业或者社会需求脱节等突出问题，体现在课堂教学模式陈旧、教学内容实用性不强、以教师为中心、学生缺乏自主思考机会、考核机制日趋完善但考核方式与实际应用需求脱节等方面。

2 O2O混合式教学模式概述

O2O 模式，即Online To Off l ine，最早起源于美国的电子商务交易中，随着智能手机和移动互联网的发展，O2O模式在物流、医疗、金融、餐饮等行业得到广泛应用。2014年以来，教育者将这一模式引入到教育领域中。同时，伴随着MOOC/SPOC在线教学平台的推广，这种线上线下的教学模式迅速普及。由于这种教学模式具有资源丰富、优秀资源共享、学习形式灵活、实现差异化教学等诸多优点，在提高学生自主学习能力、强化学生实践能力方面发挥着独特的作用，从而全面提升了教学的有效性。

工程教育认证对计算机类人才培养提出了更高目标，不仅要求掌握基本理论知识，更重要的是要培养学生掌握系统建造和运行能力，以及理解技术发展对社会重要性和战略影响的评估能力。

针对不同学科不同课程的教学特点，将O2O方法应用到教学中正处在起步阶段，但不能采用千篇一律的教学方法，需要探索新教学模式下的课程教学规律，重新认识教师与学生的“教与学”的定位和职能，才能将线下教学与线上教学优势互补，充分发挥课程培养创新人才的作用。

3 四位一体的O2O混合教学模式设计

四位一体的O2O混合教学模式不是简单的线上线下教学模式研究，而是从工程教育认证对学生“知识─能力─素质”的全面要求出发，在现有线上教学平台的支持下，以“夯实基础─激发兴趣─强化训练─创新思维”为培养目标的四位一体的O2O混合教学模式，具体实施框架如图1所示。

图1 “夯实基础-激发兴趣-强化训练-创新思维”四位一体教学模式框架

以移动终端软件设计课程为例，四位一体的O2O混合教学模式详细设计过程如下。

3.1 线上教学设计

对于移动终端软件设计这种程序设计类课程，学生的学习是从基础知识认知、问题探究到基于真实项目的问题解决这样一个循序渐进的过程。在学生的各个学习阶段，教师需要为学生提供与各个阶段相适应的配套资源，满足学生的学习热情。在教学过程中，教师应该让学生明确学习目标，激发学生的学习兴趣，创设问题情境吸引学生继续学习。此外，教师还要注重以学生为中心的教学理念，依据学生的需求设计教学方法、设置教学内容和教学进度。

依据以上原则，移动终端软件设计课程以“基本组件和界面布局”章节内容为例，线上教学设计见表1。

表1 “基本组件和界面布局”线上教学设计

实践证明，由于程序类课程可操性强、实践性强、资源开发容易的特点，只要线上提供适合学生学习的资源和指导，学生完全可以通过线上学习独立掌握相关基础知识。

3.2 线下教学设计

线上教学突出“以学生为中心”的主体地位，强调学生的自主学习能力。线下教学则体现“以教师为主导，学生和教师互动”的教学原则。对于线下教学，要体现教师对重点知识的“答疑解惑”以及知识点的串联，如 Android界面布局的基本使用方法并不难理解，学生通过视频、PPT等方式完全可以自学，但如何综合运用多种界面布局高效设计界面就需要教师去引导。线下教学是对线上教学的有效补充，二者从教学内容、教学手段、教学方法设计上形成互补。仍以 “基本组件和界面布局”章节内容为例，线下教学设计见表2。

3.3 线上与线下混合教学设计

基于O2O混合教学模式是实现程序设计类课程“夯实基础─激发兴趣─强化训练─创新思维”四位一体培养目标的重要途径，关键是线上资源与线下资源的有机融合，包括线上与线下教育与学习理念的融合、线上与线下教学内容的融合、线上与线下教学方法的融合等。

3.3.1 线上与线下教育与学习理念的融合

“以教师为中心”的传统教学模式限制了学生的发散思维，缺乏对学生创新思维和创新能力的培养。基于O2O的混合教学模式，教师从知识的讲授者变为指导者，学生从知识的被动接受者变为学习的主动建构者，从而发挥“以学生为中心”的学习主导作用。在线上和线下学习过程中，具体表现为：学生通过线上资源进行主动学习，在自学过程中学会独立思考、独立解决问题；教师通过在线上答疑和线下指导对学生提出的问题有针对性地进行指导。

表2 “基本组件和界面布局”线下教学设计

3.3.2 线上与线下教学内容的融合

传统课程教学内容的设置遵循知识点由简入难、逐步提高、层层递进的原则，是在单一维度上对教学内容的设计。在O2O混合教学模式下开展教学，并对教学内容进行设置，需要在遵循传统原则基础上立体化设置教学内容，即线上教学内容和线下教学内容的融合。线上教学内容主要是为学习者提供自学、独立分析和独立解决问题的资源和环境，起到基础知识学习、复习巩固和强化训练的目的；线下内容则是根据学生的反馈，对存在的疑难点进行解析和讨论，激发学生的发散思维。

3.3.3 线上与线下教学方法的融合

O2O混合式教学的主题仍然是教师和学生，在教师的教和学生的学过程中，需要将多种学习方法融合在一起。传统的教学模式，教师既要讲理论又要现场演示案例程序，直接后果就是学时严重不足，学生吃不饱。在O2O混合教学模式中，教师通过讲授法，按照知识点录制基础知识视频，并通过直观演示法，将操作过程制作成微视频。这些资源成为学生线上自主学习的学习资源，学生可以随时随地进行学习。学生通过自主学习和在线讨论，形成学习反馈；教师则根据学生的学习反馈组织线下的教学总结和课堂讨论，在整个学习过程中，通过反馈机制将线上与线下的教学方法相结合，形成一个闭环系统。

4 O2O混合教学模式实施过程

目前，已在计算机专业、信息管理专业采用O2O混合教学模式开展移动终端软件设计课程教学3年，选修课程人数超过240人，通过不断完善教学资源和改进教学方法，O2O混合教学模式逐渐被学生接受和认可。

4.1 O2O混合教学模式实施过程中教学内容的选择

对于程序设计类课程而言，在学习过程中基础理论学习和实践动手能力锻炼要并重，在课程内容选择上，根据学生学习特点和能力培养的目标要求，在线上、线下、创新思维能力培养方面应选择不同的教学资源，以满足学生的求知欲。

1）线上资源的选择。

线上资源主要突出“以学生为中心”的学习理念，内容的选择要便于学生自主学习，选择的资源要难度适中，还要激发学生的学习兴趣和探索欲望。通过线上学习，学生能够掌握课程的基本理论和基本操作方法，对课程存在的疑点则可以通过在线讨论、作业等方式反馈出来。

2）线下资源的选择。

线下资源主要用于课堂讨论和总结性的讲授，是提纲挈领式的内容，体现的不是如何做，而是为什么做、如何提高效率的问题，是对线上学习的补充和提升，从而实现巩固和提升线上学习的目的，为学生打好扎实的基础提供保障。

3）创新思维能力培养资源的选择。

在传统的授课中，“重知识讲解，轻实践操作”的弊端在工程教育认证背景下尤为突出，创新实践与课程教学完全脱节，学生学习完课程后有“只见树木不见森林”的感觉。因此，在O2O混合教学模式的创新思维能力培养方面，应选择与课程息息相关又切合实际的案例项目，如共享单车、微信、播放器、教务系统等APP系统。同时，扩展书本固有的知识体系，增加Android移动端开发的流行框架，如RxJava等，并引导学生参加移动端开发、软件开发等竞赛项目，从而提高学生的学习兴趣和开发热情。

4.2 O2O混合教学模式实施效果

开展基于O2O混合教学模式研究以来，已经对2015级计算机专业、2015级信息管理与信息系统专业和2016级计算机专业多个课堂的教学效果以问卷形式进行了跟踪调查，调查结果见表3。

从表3可以看出，绝大多数学生都能接受O2O混合式教学改革，对线上和线下资源以及线上线下资源的衔接表示满意，并且随着课程资源的不断完善，满意度也逐渐增加，这一结果与实际取得的教学效果相符。以此课程的学习为基础，已有很多学生基于移动端开发进行毕业设计选题、大学生创新创业项目申请、参加计算机软件程序设计竞赛等。同时，从“其他意见或建议”的反馈信息可以看出，学生对学习资源的需要与日俱增，线上线下资源的建设需要不断完善。虽然教学改革取得一定成效，但也存在不容忽视的问题，如计算机专业选课人数从2016年的132人锐减到2017年的76人。据了解，繁琐的课程考核环节是学生选课的拦路虎，这为未来教学改革之路敲响警钟；另一方面，混合式教学对学生创新能力的培养作用逐渐显现，但是满意度在90%以下，对创新能力的培养还有待加强。

表3 O2O混合教学模式教学效果调查情况

5 结 语

在工程教育认证背景下，建立和完善符合工程能力培养的教学模式是课程改革的必然趋势。笔者提出“夯实基础─激发兴趣─强化训练─创新思维”四位一体的O2O教学模式，兼顾“以学生为中心”的自主线上学习、“以教师为主导”的线下教学和“以创新能力培养为目标”的扩展教学，能够将多种教育资源整合到一个平台中，有助于通过课程学习达到培养学生工程实践能力的目的。通过对教学实践过程的跟踪和教学效果的分析，O2O混合式教学模式能够被广大学生接受并取得良好的教学效果，但混合式教学需要学生投入更多时间和精力。如何更有效地优化教学内容、提高学生的积极性和参与度是课程建设下一步要关注的重点。