工程教育背景下中外合作计算机专业教学改革研究

赵艳芹，张剑飞，张兴华，高辉

工程教育背景下中外合作计算机专业教学改革研究

赵艳芹，张剑飞，张兴华，高辉

（黑龙江科技大学 计算机与信息工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022）

探索了在工程教育认证背景下中加合作办学计算机专业的教学改革研究，结合国外2所高校的教学优势，在中外合作计算机专业教学中引入项目驱动教学模式．在原来外方课程的学时缩减，内容不变的情况下保证教学质量，加强了学生实践能力和分析、解决复杂工程问题能力的培养，同时激发学生的学习主动性，取得明显的效果．

工程教育；合作办学；项目驱动；计算机

自 2016 年，我国正式被批准成为《华盛顿协议》成员以来，工程教育认证在我国高校各专业也如火如荼的展开，其中包括了很多高校的计算机科学与技术专业．工程教育认证的标准与传统教育最大的差别就是成果导向（OBE）教育，通过工程教育认证，可以让各国工程技术人才，能够跨学科适应全球化竞争环境．黑龙江科技大学自2001年与加拿大北阿尔伯达理工学院（North Alberta Institute of Technology，NAIT）的计算机科学与技术专业建立合作办学关系，迄今已经整整18年，培养了14届的毕业生，这些学生和普通计算机科学与技术的学生一样分布在社会各个岗位上．然而，由于中外合作办学的特点，又与普通计算机学生稍显不同，在工程教育背景下，必须严格保证中外合作办学的教学质量[1]．

1 中加合作办学计算机专业介绍

加拿大北阿尔伯达理工学院（简称NAIT）是加拿大阿尔伯达省最大的高等院校之一．该校开设了200个不同的专业，其中计算机科学与技术专业与许多世界知名IT企业联系密切，如惠普公司（HP）就在NAIT设有专门的实验中心．NAIT在教学中非常重视学生实际应用能力的培养，毕业生工程实践能力强、就业率高，这在阿尔伯达省尤其是当地的埃德蒙顿（Edmonton）市颇负盛名．黑龙江科技大学为了提高合作办学学生的实践能力，针对该专业与北美最大培训机构达内科技集团合作，开展“3+1”联合培养，相应课程进行学分置换，锻炼学生的实践动手能力．

1.1 学生特点

中加合作办学只招收本省的学生，近年来是80人/年，引用NAIT分班原则，每班20人．因为中加合作办学计算机专业的学费要高于普通计算机专业，所以高考录取分数略低于普通的计算机专业，这也导致了一些外语基础并不是特别好的学生被录取到此专业．与普通的计算机科学与技术专业相比，由于中加合作办学计算机专业的核心课程大多是外教授课或双语教学课程，所以经过４年的学习后，中外合作办学的学生外语口语及听力能力比普通计算机专业学生强．在外资及合资企业工作的比例要稍高于普通计算机专业学生，出国留学的比例要远远高于普通计算机学生，但同时带来的弊端就是也有一部分英语基础较差的学生往往跟不上教师的进度，课堂听课困难，这些学生如果长期处于这样的状态，最后毕业时往往难以实现预期的目标．

1.2 教师特点

自2001年引入该项目以来，在保留国内计算机专业核心课程的基础上，学校引入NAIT专业核心课程．这些课程的任课教师分为2类，（1）NAIT每学期派出一部分精英教师来校任教，教学内容、教学模式、考核方式与NAIT基本相同．但是外教的数量和引入课程的数量相比严重不足，每学期每个班级的外教一般为2~3人．（2）从本校计算机科学与技术专业教师中选拔培训进行双语教学．从2005年开始，从计算机专业年轻教师中进行专业测试，外语的笔试、口试后，学校分3次，每次3人陆续送出9名教师到NAIT进行进修培训，回国后充当外教的助教或担任引入的NAIT核心课教师，这部分课程要求必须用双语进行讲授．除此以外，还有一些国内的计算机专业基础课由本校普通计算机专业的教师任课．这3类教师的任课各有特点，授课模式均有所不同．

外教是全英文授课，教学也是采用与NAIT完全一致的教学模式，这对于英语水平特别高，同时专业课程理解不费力的学生是大有好处的．但是大多数学生目前的英语水平，轻松跟上难度很高的计算机专业课，如System Design，难度很大．第2类教师也就是本校送到NAIT进修学习后回来讲授双语课程的9名教师，起到中流砥柱的作用．他们借鉴NAIT的教学模式，又不完全照搬照抄，依据国内学生的特点，在授课中采用双语授课，PPT和作业多采用英语，对于关键的知识点采用汉语讲解，这样让多数学生都能紧跟教师的思路，不拘泥于形式，学会是目标．

通过在NAI T进修的经历，以及近年来从事中加合作办学计算机专业的核心课任课过程，包括作为访问学者在美国的一些大学，如北达科他州立大学（North Dakota State University，NDSU）的计算机系访学的学习心得，教师对国外的授课模式的特点有了一定的了解和感悟．

1.3 课程设置特点

中加合作办学计算机专业的学生课时量要多于普通计算机专业的学生，主要原因是和国内专业课程相比，加方引入的课程学时虽然有些较NAIT已经压缩了学时，但是和国内比仍然学时较多．国内普通的专业课理论学时一般32~48学时，而外教的核心课程如System Design 等均为80学时．此外，为了满足学生考研以及专业本身的需要，国内的计算机专业课程还要保留，所以课程安排较满，尤其大一、大二的学生压力很大．

2 国内教学模式与国外教学模式对比

2.1 国内教学及考核模式

国内计算机专业的教学模式仍然是大班授课，一般至少一个教室里有60人．教学中虽然较早地引入了多媒体+板书的现代教学手段，但是大多数教师还是仅仅停留在使用多媒体进行PPT演示，优点和最初的全部黑板教学相比是每节课的授课内容大大增多了，但带来的弊端也很明显．很多学生在听教师用PPT讲课时，缺少了一些推理演算，流程图的步骤演示，所以往往类似于走马观花，印象不深刻．这种“填鸭式”的教师讲，学生被动听的模式，学生主动学习的热情不高．最后的考核方式往往是平时成绩30%左右，期末考试成绩70%左右．而平时成绩通常由作业和课堂表现、课堂回答问题情况决定，对于一般学生分数差别通常不大，所以最后70%的期末考试成绩就是最终成绩的关键．导致有些投机取巧的学生平时不爱学习，最后临近考试突击几天有时也能蒙混过关，但这样获得的知识不牢固，考完试很快就忘光了．

2.2 国外教学及考核模式

国外的计算机专业教学和国内比较最明显的特征是采用小班授课，学生实践环节多，独立完成的作业（Assignment）多，平时考核环节占比重大，学生在每一个环节都不敢放松，所以知识掌握更扎实．以NAIT开设的Introduction to Application Programming 课程为例，课堂作业（Assignment）占总成绩20%，实验（Lab）占15%，平时测验（Quiz）占20%，期中考试（MidExam）占20%，期末考试（Final Exam）仅占25%．通过贯穿教学始终的平时考核，其实更加突出了OBE的教学理念．

2.3 国内外对照分析

虽然NAIT的OBE教学模式和考核方式与国内的教学模式相比有可取之处，但由于两国国情不同，国内高校只能有选择地借鉴NAIT的教学模式而不能完全照抄照搬．因为国外通常是小班授课，一个班级不超过30人，所以教师有足够的精力频繁地批改作业，检查实验报告，组织各种测验及考试．并且学时多，同样这门Introduction to Application Programming，在NAIT 是96学时，引入到国内后为了平衡其他课程就修订成了64学时，整整缩减了1/3，所以现实不允许耗费那么多时间进行测验及期中考试等．

3 中加合作办学中引入项目驱动教学

通过教师在美国高校NDSU访学期间对本科生和研究生课程的学习，以及同时参加的NDSU计算机专业教师的教学研讨，吸取了国外计算机教学的优点．在中加合作办学计算机专业的授课中，针对中加计算机专业学生的特点，在Introduction to Application Programming 专业授课中，引入了NDSU多数专业课程所采取的项目驱动教学模式（Project Driven）．从而让学生充分利用课下时间完成项目练习，既能弥补学时不足的特点，同时又满足了OBE的教学要求．

3.1 项目驱动教学模式

项目驱动教学模式是师生通过共同实施一个具体的、和课程内容密切相关的、来源于工程实际的项目而进行的教学活动[2-3]．与传统教学中教师为主体，上课满堂灌的模式相比，它是以教师为主导，教师在整个教学过程中起组织和指导作用．通过以学生为主体的教学活动，充分发挥学生的主动性、积极性、创造性．学生在探索知识的过程中强化了自信，逐步培养了解决复杂工程问题的能力和创新能力[4-5]．

3.2 项目驱动教学模式实施过程

在项目驱动教学模式的实施中，可以根据项目的难度和工作量大小，将几个学生分成一个小组，小组内由实践动手能力和组织能力较强的学生担任组长，给每个组员详细分工，最后在教师的指导督促，组长的检查、统领之下按时完成任务[6-7]．项目驱动教学模式只是在课堂教学的不同阶段下达不同的任务，课程结束后要求学生上交一个完整的项目．授课的不同阶段，教师利用课堂时间对阶段完成情况点评，提出意见及下一步建议，通常3~5次课左右即可完成．学生利用的大多是课外的时间来进行查阅资料、动手编程、小组合作等．所以对于课时不足，师资不够，同时又要促进学生学习情况是一种较好的教学模式．这种小组合作也充分发挥了优等生的作用，带动学习一般的学生或后进生一起主动学习，因为一个人完不成任务就要影响小组内每个人的成绩．结课前，小组的每个成员都要进行项目答辩，在演示自己作品的同时，也锻炼了学生的现场表达能力，增强了学生的自信和对本专业的热爱．

与NAIT相比，中加合作办学计算机专业引入项目驱动教学模式后的Introduction to Application Programming删掉了原来的２次测试（Quiz）和期中考试（MidExam），增加了项目考核环节（Project），既增强了学生的实践动手能力，也避免了过多的测试、考试给学生带来的焦虑．而项目的考核环节共占35分（35%），又细化为项目计划（Proposal）5分、项目完成情况（Implementing Status）10分、项目报告（Report）10分和项目答辩（Project Defence）10分．通过项目的完成培养学生分析问题能力、解决问题的能力、项目管理能力、团队沟通能力等，注重了学生综合素质的培养，符合工程教育认证中对学生能力的培养要求．

3.3 项目驱动教学模式的关键问题

在采用项目驱动教学模式时，要注意几个问题：

（1）项目的选取要符合实际生活，最好来源于工程实际或是教师的课题，学生按照软件工程的开发流程从需求分析入手，经历概要设计、详细设计直到编码、测试、形成文档，这一系列环节锻炼了计算机专业学生的实践开发能力[8-9]．

（2）项目的难度要适中，太难学生完成不了，容易打击学生的积极性；太简单了又达不到锻炼的目的．所以教师一定要严格把关，尤其在最初的项目计划阶段．

（3）小组同学一定要全体发动，避免个别学生自己不做，依赖其他成员，浑水摸鱼的情况发生，教师的定期检查很重要．

（4）最后的答辩环节要组织策划好，使学生不仅通过项目动手能力得到提高，也要通过答辩环节锻炼学生的表达能力，这对于学生今后步入职场也大有裨益．

3.4 实施效果

项目驱动教学模式几年来陆续应用在中加合作办学的计算机15级、16级和17级的教学中，和以往比较，学生的学习积极性大有提高，实践能力也得到较大提升，多名学生在项目练习中体会到了学习的成就感，积极参加各种赛事．例如：16级学生韩福昕和丁重阳在Introduction to Application Programming的项目课中自选的是国际教育学院IEC（International Education College）的网站，后来补充完善后建成一个IECSS学生成长综合系统，该系统参加学校举办的第2届网页设计大赛，力压群雄，在来自普通计算机专业、软件工程专业、物联网专业等30余名选手中，获得唯一一项一等奖．

4 结语

中外合作办学在高校中处于比较特殊的地位，在工程教育认证背景下，中外合作办学既要发挥合作办学的优势，又要避免教条式的照搬国外的教学模式带来的弊端，所以在教学中更要研究教学方法．项目驱动教学模式是一次成功的改革措施，今后还要摸索总结经验，在更多的课程中逐步开展．

[1] 李阳．中外合作办学项目质量发展研究[J]．黑龙江高教研究，2016（3）：20-23

[2] 赵艳芹，赵毅玲，陶贵丽，等．应用型本科院校计算机类课程项目驱动教学模式研究[J]．高师理科学刊，2018，38（9）：87-89

[3] 郭焕萍，洪亮，刘源．运用混合教学开展任务驱动式教学项目的研究[J]．黑龙江高教研究，2017（10）：165-166

[4] 吕钊，周蚌艳，张超．计算机应用专业项目驱动嵌入式系统教学的新模式探索与实践[J]．高教论坛，2015（11）：52-54

[5] 李晓东，魏惠茹，董振华．项目驱动教学法在计算机程序设计语言课中的探索[J]．软件，2015（4）：107-109

[6] 黄双成，李志伟，张秋红．基于网络的项目化教学模式探究——以《单片机应用技术》课程为例[J]．广西教育学院学报，2016（5）：115-119

[7] 朱清妍．项目教学法在计算机软件教学中的应用研究[J]．教育教学论坛，2016（8）：176-177

[8] 王卫杰，张娣，陈新民．问题导向式学习和项目导向式学习的比较分析[J]．黑龙江高教研究，2018（9）：149-150

[9] 成江荣．“案例引导、项目驱动”模式下的计算机综合实践能力提升策略[J]．软件导刊，2015（2）：190-191

Research on the teaching reform of computer major in sino-foreign cooperation based on engineer education

ZHAO Yanqin，ZHANG Jianfei，ZHANG Xinghua，GAO Hui

（School of Computer and Information Engineering，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150022，China）

Explores the research on the teaching reform of the computer major under the background of engineering education certification．Combined with the teaching advantages of two foreign universities，it introduces the project-driven teaching mode into the teaching of computer specialty．The teaching quality is guaranteed under the condition that the teaching hours of the original foreign course are reduced and the content is unchanged．It strengthens the cultivation of students′ practical ability and ability to analyze and solve complex engineering problems，and meanwhile stimulates students′learning initiative．The practice has proved that the result is obvious．

engineering education；cooperative education；project-driven；computer

TP301∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.04.021

1007-9831（2020）04-0094-04

2020-02-08

2017年度高等教育教学改革研究项目（SJGY20170341）；2019年度高等教育教学改革研究项目（SJGY20190587）；黑龙江教育科学“十三五”重点课题（GJB1319128）

赵艳芹（1975-），女，黑龙江尚志人，副教授，博士，从事计算机专业教学及中加合作双语教学研究．E-mail：982764511@qq.com