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[摘要]针对目前高校《大学计算机基础》课程存在的问题，阐述在CDIO工程教育模式下《大学计算机基础》课程的教学改革，通过“做中学”和基于项目的教育和学习，培养学生的实践能力、自学能力和团队协作精神。
[关键词]CDIO 大学计算机基础 教学改革
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A
《大学计算机基础》课程是高校计算机教学的重要组成部分，该课程是一门实践性较强的课程，意在培养学生熟练运用计算机的能力。但现行教育模式和理念通常是重理论轻实践，过分强调知识的理论深度和系统性，而忽略了学科知识间的联系，特别是忽视理论知识的应用，使学生在项目及团队工作方面的实际训练机会较少。如何把“知识型学生”转化为“创造型学生”，CDIO教育模式为我们提供了一个重要途径。
一、CDIO工程教育模式
CDIO是由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学共同倡导，集多国工程教育精英建立的一套工程教育理论和实施体系。CDIO代表Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实施）和Operate（运作），是“做中学”和“基于项目教育和学习”理念的集中体现。这种模式系统提出了“能力培养、全面的实施指导、完整的实施过程和严格的结果验证”的12条标准，可操作性强。
二、《大學计算机基础》教学的特点与现状
传统的《大学计算机基础》的学习内容，从计算机系统的组成，软、硬件的发展到操作系统、办公软件的使用、多媒体技术等，主要培养学生掌握计算机的基础理论知识和熟练运用计算机的能力。然而，计算机软、硬件的更新速度给大学计算机基础教学的内容更新提出了更大的挑战，教学内容要紧跟最新技术的发展。
对于《大学计算机基础》课程来说，大多采用多媒体理论教学和上机实践相结合的教学方式。虽然现在授课一直在提倡“以教师为主导，学生为主体”，但是在实际的理论教学环节通常仍然是以教师为主，学生充当“听众”的角色，始终按着教师讲解的思路去理解问题、记忆知识，一些抽象、枯燥的知识对学生来说犹如天书。实践环节的多媒体课件，在不同程度上限制了教师和学生的思路，学生也只能在教师思路的引导下学习，无法满足个性化的学习需求。这样的教学方式使学生仅仅是被动地在学习，没有主动参与的热情，体会不到学习的乐趣所在，创新能力的培养更谈不上。工程化的思想在课程中无法体现，学生步入社会可能会出现不能很快适应工作需要的现象。
在传统教育模式下，考核方法有时只是一张试卷或一次上机实验，这样没有工程中的过程动态监控，导致知识与能力培养不协调。另外学生几乎没有受到项目和团队工作的实际训练，个体意识强，普遍缺乏团队协作精神。因此，为例提高学生学习的积极性和主动性，生在学习《大学计算机基础》课程的同时逐渐培养CDIO大纲中要求的诸多能力，如主动学习的能力、批判性思维能力、团队协作能力及交流能力等，既顺应CDIO教育改革的趋势，加速实现各种培养目标，又能够同时提高《大学计算机基础》课程的教学质量。
三、构建CDIO理论的《大学计算机基础》授课体系
《大学计算机基础》课程的教学改革依照CDIO大纲对学生能力要求的四个层面分别是：专业基础知识及应用、个人专业能力与素质、团队协作与交流沟通、在企业与社会环境下的构思——设计——实现——运作。CDIO以能力培养为主线，以任务驱动进行项目教学，考核实施过程监控，通过构思、设计、实现、运作的完整过程，实现课程的“做中学”和“基于项目教育和学习”。CDIO大纲的四个层面组织结构如图1。
图1：CDIO大纲四个层面的能力
《大学计算机基础》课程一般为50～70学时，依据CDIO大纲对学生能力要求的四个方面，我们将课程设计为两个部分：课堂教学和上机实验。理论教学侧重于课程的重点难点讲授，课时约为课堂教学的1/2，另外1/2课时组织学生讨论。上机实验按照课程进度及学生的层次分类进行，逐步深入。这种方式要求要树立“以学生为中心”的观念，引导学生主动学习，教师要明确讲授课程在专业知识结构中的地位和作用，并根据学生应掌握的知识和能力在教学中安排基于项目的实验，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
1.课堂教学改革——“任务驱动”的理论讲授
将课堂教学安排在学生一人一机的多媒体网络教室中，在教师教授的过程中，可以边讲边练，满足CDIO“做中学”的要求。教师讲每节课的知识点隐含在预先设计的一个或几个问题中，采用“提出问题、分析问题、解决问题”的模式，组织学生进行思考、分析、讨论与交流，明确大体哪些是已学过的知识点，哪些是未知知识点，教师着重讲解新的知识点、重点及难点。最后要求学生一起参与相关案例，找出解决问题的方法。
例如，在讲“数值数据在计算机中的表示”时，可以给学员做“猜数字游戏”：大家看到六张填满数字的表（如图2）。任选其中一个数，只说出这个数在哪几张表中出现，你能猜出它是几吗？让学生来观察这六张表，思考、分析所包含的知识点。
图2：六张填满数字的表
由游戏或案例导入课堂内容，力求学生带着问题去思考，利用知识点去分析解决问题，不但给学生提供了充分的思考、质疑探究和创新的空间，而且调动学生学习积极性，活跃课堂气氛，使他们对所学的知识理解更加深入。
2.上机实验教学改革
上机实验是《大学计算机基础》课程必不可少的一个重要部分，按照CDIO“基于项目教育和学习”的理论指导上机实验。
（1）基本知识点实验
学生对基本知识点的应用一般分为三个步骤：巩固、修改和提高。首先学生对教师给出的案例进行练习，完成相同或相似的例子，巩固和加深对新内容的理解；其次，在知识巩固的基础上进行加工，激发学生自主学习的热情，教师给出更多的案例、材料和时间让学员发挥其主观能动性，教师只给出指导性意见；最后将有一定难度的、未曾遇见的问题交给学生，培养学生独立思考问题、解决问题的能力，激活学生的创造性思维。
（2）单元性实验
每章内容学习完后，将本章内容和前续内容加以综合安排一次单元性实验。该实验题目难度相对较大，要求每个学生能基本独立完成，设计过程要注意贴近学生生活，便于学生理解，综合运用关键知识点，培养学生综合应用知识的能力。
（3）基于项目的实验
该项目必须使学生完整得到构思、设计、实现、运作等方面的系统训练。要求2～3名学生自由组合，从给定题目中选取感兴趣并符合自身能力的题目进行设计，最后以项目小组的形式完成，上交项目报告。
小组中每个学生要发挥各自作用，积极思考，相互交流、沟通，增强团队协作意识。在项目实施过程中，突出学生的主体地位，强调学生自学能力和动手能力的培养，在课堂教学中教师知识提出目标和任务，要求学生提出解决问题的方法，并要求学生写出分析和设计报告，教师只对学生的设计进行点评。
《大学计算机基础》课程项目与任务设计如图3所示。
图3：《大学计算机基础》课程项目与任务设计
学生通过项目独立地完成“获取信息、分析信息、制定计划、实施计划、评估计划”这一工程化过程，形成工程化思维，同时又培养了学习能力、交流沟通能力、团队协作、解决问题的能力和创新能力等，可以更好地构建自己的知识体系，为自己今后的发展奠定基础。
3.评价方式
传统的评价一般采取考试形式，将学生成绩作为评价教师教学质量和学生学习效果的依据。这种评价方式没有体现出对学生学习过程的评价，不符合CDIO模式理念。在CDIO模式下，评价以“过程”为基础，更加注重知识、技能的学习过程及实践环节与工程应用能力，力求知识与能力的协调统一。
评价方式上，不同的能力用不同的考核方式进行，期末总成绩由“笔试成绩30%+上机实验成绩50%+平时成绩20%”综合得出，其中上机实验成绩由“基本知识点实验+单元性实验+基于项目的实验”三部分组成。专业理论知识用试卷测验，其他能力由上机实验和平时表现测验，采用报告、自评、互评等形式进行。通过学生在项目实现中的作用和能力考核学生自身的能力大小；依据项目完成情况考核团队合作能力；通过项目报告考核学生建造系统的能力等，最后形成总体的考核结果。考核方式的多样化促使学习方式广泛化，并能建立完整可靠的评价体系。
四、结束语
基于“CDIO”理念的计算机基础教学模式注重学生综合能力的培養。该方法既保持了传统理论教学体系的完整性，又将“CDIO”理念融入到了课堂教学中，坚持了“做中学”和“基于项目的教育”原则，在今后的教学改革中，可以进一步深化课堂理论教学改革，完善上机实验教学改革模式，以培养适应现代工程技术发展需要的人才为教学改革的最终目标。
[参考文献]
[1]王跃萍.基于CDIO工程教育理论的计算机基础教学模式探讨[J]. 长江大学学报（自然科学版）2010.6(7):375-376
[2]John Malmqvist,Kristina Edstrom,Svante Gunnarsson, Soren stlund,“The application of CDIO Standards in the evaluation of Swedish engineering degree programmes”,World Transaction on Engineering and Technology Education, 2006,5(2):361-364.
[3]Crawley E F，Malmqvist J.Ostlund S．Rethinking Engineer—ing Education-The CDIO Approach[M]．New York：Springer，2007．
[4]徐兵，孙海泉.T-CDIO课程体系的构建与实践[J].高等工程教育研究.2009(2):35-38
[5]张慧平，戴波，刘娜等.基于CDIO教育理念的自动化课程的改革与实践[J].电气电子教学学报.2009(31):138-141.
[6]祝张青，赵佳宝.以学科渗透思想建设自动化专业的创新实验体系[J].中国科教创新导刊.2009(1).
[7]王志强，蔡平，杜文峰.基于CDIO理念的多媒体应用基础课程实践教学改革[J].计算机教育.2009(12):137-143
（作者单位：解放军外国语学院 河南洛阳）
[关键词]CDIO 大学计算机基础 教学改革
[中图分类号]G642.0 [文献标识码]A
《大学计算机基础》课程是高校计算机教学的重要组成部分，该课程是一门实践性较强的课程，意在培养学生熟练运用计算机的能力。但现行教育模式和理念通常是重理论轻实践，过分强调知识的理论深度和系统性，而忽略了学科知识间的联系，特别是忽视理论知识的应用，使学生在项目及团队工作方面的实际训练机会较少。如何把“知识型学生”转化为“创造型学生”，CDIO教育模式为我们提供了一个重要途径。
一、CDIO工程教育模式
CDIO是由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学共同倡导，集多国工程教育精英建立的一套工程教育理论和实施体系。CDIO代表Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实施）和Operate（运作），是“做中学”和“基于项目教育和学习”理念的集中体现。这种模式系统提出了“能力培养、全面的实施指导、完整的实施过程和严格的结果验证”的12条标准，可操作性强。
二、《大學计算机基础》教学的特点与现状
传统的《大学计算机基础》的学习内容，从计算机系统的组成，软、硬件的发展到操作系统、办公软件的使用、多媒体技术等，主要培养学生掌握计算机的基础理论知识和熟练运用计算机的能力。然而，计算机软、硬件的更新速度给大学计算机基础教学的内容更新提出了更大的挑战，教学内容要紧跟最新技术的发展。
对于《大学计算机基础》课程来说，大多采用多媒体理论教学和上机实践相结合的教学方式。虽然现在授课一直在提倡“以教师为主导，学生为主体”，但是在实际的理论教学环节通常仍然是以教师为主，学生充当“听众”的角色，始终按着教师讲解的思路去理解问题、记忆知识，一些抽象、枯燥的知识对学生来说犹如天书。实践环节的多媒体课件，在不同程度上限制了教师和学生的思路，学生也只能在教师思路的引导下学习，无法满足个性化的学习需求。这样的教学方式使学生仅仅是被动地在学习，没有主动参与的热情，体会不到学习的乐趣所在，创新能力的培养更谈不上。工程化的思想在课程中无法体现，学生步入社会可能会出现不能很快适应工作需要的现象。
在传统教育模式下，考核方法有时只是一张试卷或一次上机实验，这样没有工程中的过程动态监控，导致知识与能力培养不协调。另外学生几乎没有受到项目和团队工作的实际训练，个体意识强，普遍缺乏团队协作精神。因此，为例提高学生学习的积极性和主动性，生在学习《大学计算机基础》课程的同时逐渐培养CDIO大纲中要求的诸多能力，如主动学习的能力、批判性思维能力、团队协作能力及交流能力等，既顺应CDIO教育改革的趋势，加速实现各种培养目标，又能够同时提高《大学计算机基础》课程的教学质量。
三、构建CDIO理论的《大学计算机基础》授课体系
《大学计算机基础》课程的教学改革依照CDIO大纲对学生能力要求的四个层面分别是：专业基础知识及应用、个人专业能力与素质、团队协作与交流沟通、在企业与社会环境下的构思——设计——实现——运作。CDIO以能力培养为主线，以任务驱动进行项目教学，考核实施过程监控，通过构思、设计、实现、运作的完整过程，实现课程的“做中学”和“基于项目教育和学习”。CDIO大纲的四个层面组织结构如图1。
图1：CDIO大纲四个层面的能力
《大学计算机基础》课程一般为50～70学时，依据CDIO大纲对学生能力要求的四个方面，我们将课程设计为两个部分：课堂教学和上机实验。理论教学侧重于课程的重点难点讲授，课时约为课堂教学的1/2，另外1/2课时组织学生讨论。上机实验按照课程进度及学生的层次分类进行，逐步深入。这种方式要求要树立“以学生为中心”的观念，引导学生主动学习，教师要明确讲授课程在专业知识结构中的地位和作用，并根据学生应掌握的知识和能力在教学中安排基于项目的实验，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
1.课堂教学改革——“任务驱动”的理论讲授
将课堂教学安排在学生一人一机的多媒体网络教室中，在教师教授的过程中，可以边讲边练，满足CDIO“做中学”的要求。教师讲每节课的知识点隐含在预先设计的一个或几个问题中，采用“提出问题、分析问题、解决问题”的模式，组织学生进行思考、分析、讨论与交流，明确大体哪些是已学过的知识点，哪些是未知知识点，教师着重讲解新的知识点、重点及难点。最后要求学生一起参与相关案例，找出解决问题的方法。
例如，在讲“数值数据在计算机中的表示”时，可以给学员做“猜数字游戏”：大家看到六张填满数字的表（如图2）。任选其中一个数，只说出这个数在哪几张表中出现，你能猜出它是几吗？让学生来观察这六张表，思考、分析所包含的知识点。
图2：六张填满数字的表
由游戏或案例导入课堂内容，力求学生带着问题去思考，利用知识点去分析解决问题，不但给学生提供了充分的思考、质疑探究和创新的空间，而且调动学生学习积极性，活跃课堂气氛，使他们对所学的知识理解更加深入。
2.上机实验教学改革
上机实验是《大学计算机基础》课程必不可少的一个重要部分，按照CDIO“基于项目教育和学习”的理论指导上机实验。
（1）基本知识点实验
学生对基本知识点的应用一般分为三个步骤：巩固、修改和提高。首先学生对教师给出的案例进行练习，完成相同或相似的例子，巩固和加深对新内容的理解；其次，在知识巩固的基础上进行加工，激发学生自主学习的热情，教师给出更多的案例、材料和时间让学员发挥其主观能动性，教师只给出指导性意见；最后将有一定难度的、未曾遇见的问题交给学生，培养学生独立思考问题、解决问题的能力，激活学生的创造性思维。
（2）单元性实验
每章内容学习完后，将本章内容和前续内容加以综合安排一次单元性实验。该实验题目难度相对较大，要求每个学生能基本独立完成，设计过程要注意贴近学生生活，便于学生理解，综合运用关键知识点，培养学生综合应用知识的能力。
（3）基于项目的实验
该项目必须使学生完整得到构思、设计、实现、运作等方面的系统训练。要求2～3名学生自由组合，从给定题目中选取感兴趣并符合自身能力的题目进行设计，最后以项目小组的形式完成，上交项目报告。
小组中每个学生要发挥各自作用，积极思考，相互交流、沟通，增强团队协作意识。在项目实施过程中，突出学生的主体地位，强调学生自学能力和动手能力的培养，在课堂教学中教师知识提出目标和任务，要求学生提出解决问题的方法，并要求学生写出分析和设计报告，教师只对学生的设计进行点评。
《大学计算机基础》课程项目与任务设计如图3所示。
图3：《大学计算机基础》课程项目与任务设计
学生通过项目独立地完成“获取信息、分析信息、制定计划、实施计划、评估计划”这一工程化过程，形成工程化思维，同时又培养了学习能力、交流沟通能力、团队协作、解决问题的能力和创新能力等，可以更好地构建自己的知识体系，为自己今后的发展奠定基础。
3.评价方式
传统的评价一般采取考试形式，将学生成绩作为评价教师教学质量和学生学习效果的依据。这种评价方式没有体现出对学生学习过程的评价，不符合CDIO模式理念。在CDIO模式下，评价以“过程”为基础，更加注重知识、技能的学习过程及实践环节与工程应用能力，力求知识与能力的协调统一。
评价方式上，不同的能力用不同的考核方式进行，期末总成绩由“笔试成绩30%+上机实验成绩50%+平时成绩20%”综合得出，其中上机实验成绩由“基本知识点实验+单元性实验+基于项目的实验”三部分组成。专业理论知识用试卷测验，其他能力由上机实验和平时表现测验，采用报告、自评、互评等形式进行。通过学生在项目实现中的作用和能力考核学生自身的能力大小；依据项目完成情况考核团队合作能力；通过项目报告考核学生建造系统的能力等，最后形成总体的考核结果。考核方式的多样化促使学习方式广泛化，并能建立完整可靠的评价体系。
四、结束语
基于“CDIO”理念的计算机基础教学模式注重学生综合能力的培養。该方法既保持了传统理论教学体系的完整性，又将“CDIO”理念融入到了课堂教学中，坚持了“做中学”和“基于项目的教育”原则，在今后的教学改革中，可以进一步深化课堂理论教学改革，完善上机实验教学改革模式，以培养适应现代工程技术发展需要的人才为教学改革的最终目标。
[参考文献]
[1]王跃萍.基于CDIO工程教育理论的计算机基础教学模式探讨[J]. 长江大学学报（自然科学版）2010.6(7):375-376
[2]John Malmqvist,Kristina Edstrom,Svante Gunnarsson, Soren stlund,“The application of CDIO Standards in the evaluation of Swedish engineering degree programmes”,World Transaction on Engineering and Technology Education, 2006,5(2):361-364.
[3]Crawley E F，Malmqvist J.Ostlund S．Rethinking Engineer—ing Education-The CDIO Approach[M]．New York：Springer，2007．
[4]徐兵，孙海泉.T-CDIO课程体系的构建与实践[J].高等工程教育研究.2009(2):35-38
[5]张慧平，戴波，刘娜等.基于CDIO教育理念的自动化课程的改革与实践[J].电气电子教学学报.2009(31):138-141.
[6]祝张青，赵佳宝.以学科渗透思想建设自动化专业的创新实验体系[J].中国科教创新导刊.2009(1).
[7]王志强，蔡平，杜文峰.基于CDIO理念的多媒体应用基础课程实践教学改革[J].计算机教育.2009(12):137-143
（作者单位：解放军外国语学院 河南洛阳）