基于CDIO工程教育理念的翻转课堂教学模式研究

来源:用户上传      作者:徐东辉　刘国东　郭文普　康凯

　　摘要：基于CDIO工程教育理念的翻转课堂教学模式的基本思想是将教学内容项目化，按CDIO理念组织教学过程，按翻转课堂方式进行教学活动，从而将符合CDIO理念的学习资源和符合翻转课堂的教学活动进行创新性融合，是利用现代教育技术与建构主义学习理论对课堂教学进行的改革。通过对基于CDIO工程教育理念的翻转课堂教学模式探索研究，旨在解决学历教育与首次任职岗位融合培养模式下存在的专业素质与能力提升间的问题，突出学员自主学习、主动学习、协作学习和创新实践能力，在增强学员的专业素养的同时，提升首次任职能力。
　　关键词：CDIO;教育理念;翻转课堂;教学模式
　　中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）13-0316-03
　　 CDIO工程教育模式是由MIT等世界名校倡导和推广的工程教育理念，以真实世界的产品和系统的构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate）的全生命周期为载体，将理论、实践和创新融为一体，解决工程教育中理论与实践脱节的问题。
　　翻转课堂作为一种先进的教育理念和教学经验，为互联网时代的高校教学提供了新的思路，吸引了国内很多高校的科研人员和教员在不同的学科专业领域试点翻转课堂改革。其核心思想是强调以学员为中心的教与学，通过对教学时间的调整，区分为课堂外和课堂内两种状态，在主动学习理念的驱动下，课堂外学员借助互联网络在教员的指引下以自主学习为主，课堂上教员组织学员进行交流互动，解决学员学习中存在的疑惑和问题，教员的角色由内容的传授者变为学员学习活动的策划者，使得教员有更多的精力和时间与学员交流互动，解答学员学习中存在的问题，实现了对每一名学员个性化指导和因材施教。
　　一、基于CDIO工程教育理念的课程教学模式在我校的现状分析
　　在全军第十六次院校改革中，我校新增了通信工程专业建设，为了高起点、高水平地办学育人，在课程教学之初就引入了CDIO工程教育理念，通过开展通信专业的CDIO工程教育改革探索，从变化的形式中捕捉和把握我校通信工程专业发展机遇，逐步完善并形成了具有军兵种专业特色的教育人才培养模式。培养出了专业功底扎实、个人技能过硬、具有较强团队合作能力和工程应用能力的通信工程人才，在部队的反响较好。但随着新一轮军队院校改革，实行学历教育与首次任职培训融合培养，强调学员除了要掌握基本的专业知识外，还要具备首次任职的能力。在新版人才培养方案中，加大了任职培训类课程比重，加大了课程实践学时，更加突出首次岗位任职能力培养与提升，课堂教学是育人主阵地，培养模式与目标的变化，对现有的课程教学模式提出了新要求、新挑战。
　　当前课堂教学中存在的主要问题有以下几个方面：
　　（1）学员主体地位不突出，教员授课满堂灌，学员自主性不够，学习效率不高。
　　（2）学员个体之间接受能力存在差异，部分学员存在思维惰性，对于课程学习要求不高，仅满足于教员的讲授，缺乏自主学习能力。
　　（3）学员被动式接受知识，练习式完成实践，缺少探索和钻研精神，实践动手能力不强。
　　CDIO工程教育理念和翻转课堂作为新兴的教学理念与方式，为高校教学质量的改革与提高提供了有益的借鉴和突破口。然而，高校在翻转课堂和CDIO工程教育理念融合方面的研究还比较匮乏。因此，如何充分理解和有效实现翻转课堂与工程教育模式的融合，成为高等院校亟待解决的一个现实问题。
　　二、CDIO工程教育理念与翻转课堂教学模式相融合的可行性研究
　　随着“互联网+”时代的到来，信息技术的高速发展对教育领域教学模式改革提出了新要求、新挑战和新机遇，CDIO工程教育理念和翻转课堂教学模式改革都是对这些变化的强烈响应。为了使现代工程师的培养更加符合现代工业生产的需要，CDIO工程教育理念的开创者对工程教育进行了改革探索;为了满足学员借助在线平台完成自主学习，翻转课堂的创始人创立了课外自学+课内辅导的教学模式，这两种理念和教学模式都是在对传统课堂教学反思基础上进行的教育创新。通过对教育理念、培养目标和实现方法等方面进行分析，寻找二者相融合的可行性，为开展基于CDIO工程教育理念的翻转课堂教学模式研究提供基本依据。
　　（1）教学理念的一致性
　　CDIO工程教育理念与翻转课堂作为人才培养方面的创新理念和模式，都强调以学员为中心的教学方法，这与高等教育改革的发展方向是相通的、一致的。另外，两者都考虑到了学员的个性和个体差异，强调激发学员的学习自主性和自觉性，强调因材施教和做中学，在教学过程中不再以教员为中心，教员成为学员学习的帮助者、指导者和监督者。
　　课堂学习过程以学员为主体，教员可以针对学员自学中的困惑进行答疑，也可以安排学员以小组讨论的形式，对课外学习内容进行深入探究，教员在这一过程中对学员的讨论主要进行引领、解析、归纳和总结。学员成为课堂教学的主体，而不仅仅是被动的参与者。教员在将学员推向课堂讲台的同时，承担了更大的责任和义务。在教学的每一个环节，教员都必须及时跟踪和解决出现的问题。
　　（2）培养目标的统一性
　　教学模式是为教学效果服务的，是为人才培养质量提高提供保障的，科学合理的教学模式设计是实现CDIO工程教育理念和翻转课堂融合的条件之一，即课程設计要实现与部队、社会的需求相结合，与人才培养目标相结合。以愿景描述培养目标，以大纲设计培养方案，以标准实施培养，以指引明确培养运行架构，CDIO工程教育理念为翻转课堂在课前任务设计、课堂活动设计、教员和学员角色等方面提供了详细指引，为翻转课堂教学模式的设计与创新提供真实借鉴。
　　另外，CDIO工程教育理念和翻转课堂对学员培养目标具有统一性，都是以能提高学员的学习积极性，提升其自主学习能力、创新能力、团队合作能力为前提和最终目标的。因而，CDIO模式和翻转课堂具有融合的基础和前提，在高校教学改革中是可以将两者进行融合创新的。 　　（3）实现方法的多样性
　　CDIO工程教育理念是基于主动经验学习方法的教与学，强调做中学，在工程教育环境中培养学员个人自身能力、团队协作能力和工程能力，注重“构想（Conceive）—设计（Design）—实施（Implement）—运行（Operate）”四个过程;翻转课堂主要针对学员的知识学习，注重学员的个性化学习，培养学员个人自身能力和团队协作能力，强调“课前—课中—课后”三个阶段。二者通过不同环节设计和灵活多样的组织方法，强调做中学，强调因材施教，强调提高学员实践动手能力。
　　三、基于CDIO工程教育理念的翻转课堂教学模式体系构建
　　基于CDIO工程教育理念的翻转课堂教学模式是一种利用现代信息技术和工具进行自主学习、交流反思、协作讨论的新模式，充分体现了以学员为中心的教学理念，有利于学员自主学习能力的培养，可达到因材施教、提高学员自主学习能力和实践能力的目的;也有利于解决军队院校学历教育与首次任职岗位融合培养模式下存在的专业素质与能力提升间的问题，突出学员自主学习、主动学习、协作学习和创新实践能力，实现在增强学员的专业素养的同时，提升首次任职能力。
　　目前，军队职业教育力度加大，在线课程建设资源日趋丰富，通信类基础课程的MOOC、微课比比皆是，这都为翻转课堂教学模式的运用提供了必要条件。在课堂教学实施中，既要注重CDIO工程教育实践能力和创新精神的培养优势，又要发挥翻转课堂模式对于课堂教学效率的提升，让学员具有更加自主灵活的学习空间。根据CDIO工程教育理念和翻转课堂教学的特点，从知识结构、实践能力、工程教育等方面出发，以课程教学为主线深入研究课堂教学计划，把握学习重点，主要包括课程内容优化、教学方法设计、讲授方法创新、学员交流互动、考核方法革新及教学效果评估等。翻转课堂强调课前自主学习、课中项目探究实践、课后创新训练等环节。基于CDIO工程教育理念的翻转课堂教学模式体系的基本设计思路如下图所示。
　　基于CDIO工程教育理念的翻转课堂教学组织实施过程包括三个阶段，涵盖四个过程，即“课前—课中—课后”三个阶段、“构想—设计—实施—运行”四个过程。通过将CDIO工程教育理念融入课程设计环节，在组织实施中充分运用翻转课堂教学模式的灵活多样性开展教学，实现了二者有机融合、相互衔接，具体过程如下：
　　（1）课前阶段分为两个部分：一是结合课题研究背景、拟解决的问题和研究的意义在实际课程教学前进行授课主线的构思;二是结合翻转课堂模式、微课程/在线课程资源和导学案要求进行翻转内容设计，使学员有重点、有方向、有目的地进行学习，属于CDIO中构思和设计过程。
　　（2）课中阶段属于翻转课堂教学模式设计：主要结合学情分析、专业特征与教材分析、学习目标分析等对翻转课堂教学过程和翻转课堂教学效果评价等方面进行设计，并在课堂中进行组织实施，教员注重过程把控，学员注重讲解展示，检验学习效果，属于CDIO中实现过程。
　　（3）课后阶段完成翻转课堂应用研究：通过实践前后学员情况测试（学习兴趣、合作意识、学习能力）、评价指标与访谈记录分析及期末成绩分析等方面的运行，进行实践效果和过程把控分析，及时进行总结和反思，进而优化“基于CDIO工程教育理念的翻转课堂教学模式研究与实践”，使之更加可行可用，具有应用推广价值，属于CDIO中运行过程。
　　以上阶段和实施过程将更加重视学员学习方法的培养，强调学员的主体参与，学员可以通过更多的自主学习和协作学习实现知识的积累和能力的提高，让学员学会技能、学会学习、在学习过程中获得全面的发展，使自身的情感、态度、价值观等得以转变和完善。
　　四、结束语
　　CDIO工程教育符合我国教育行业信息化发展的大趋势，为教育行业信息化革新注入了新活力。翻转课堂作为一种全新的教学模式是信息化时代的产物，通过与CDIO工程教育理念的深入结合，为教员灵活的教与学员自主的学提供了新方向。基于CDIO工程教育理念的翻转课堂教学模式，创造性地实现了将工程教育改革的最新理念CDIO和在线教育的最新模式——“慕课”翻转课堂模式有机融合，既发挥了CDIO工程教育实践能力和创新精神的培养优势，又发挥了翻转课堂模式对于课堂教学效率的提升作用，让學员具有更加自主灵活的学习空间，弥补了翻转课堂应用实践教学的不足，实现了二者的优势互补和缺点克服，有效解决了学历教育与首次任职岗位融合培养模式下存在的问题，也探索了一种基于“慕课”的工程教育教学新模式，使学员能够在有限的学时内最大限度地提升实践能力，树立创新精神。
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　　Research on Flipped Classroom Teaching Mode Based on CDIO Engineering Education Concept
　　XU Dong-hui1，LIU Guo-dong2，GUO Wen-pu1，KANG Kai1
　　（1. 302 Teaching and Research Section ，Rocket Force University of Engineering，Xi'an，Shaanxi 710025，China;2. School of Combat Support， Rocket Force University of Engineering，Xi'an，Shaanxi 710025，China）
　　Abstract：It is to use modern education technology and constructivism learning theory to carry out classroom teaching Teaching reform.Through the exploration and Research on the flipped classroom teaching mode based on CDIO Engineering Education Concept，the purpose is to solve the problem of professional quality and ability improvement under the integration training mode of academic education and the first post，highlight the students' independent learning，active learning，collaborative learning and innovative practice ability，enhance the students' professional quality and first post ability at the same time.
　　Key words：CDIO;educational concept;flipped classroom;teaching mode
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