基于CDIO的实践性MOOC课程教学改革研究

翟菊叶，陈玉娥，杨 枢，吕俊龙

(1.蚌埠医学院卫生管理学院，安徽 蚌埠 233030；2.蚌埠学院计算机工程学院，安徽 蚌埠 233030)

构思-设计-实现-运作(conceiving-designing-implementing-operating，CDIO)最初是由美国和瑞典的四所高校共同研究出的适合高等学校工程教育的教育理念[1]。CDIO通过“做中学”和“项目驱动”的教学方法，让学生在实践教学过程中掌握技能和专业知识[2]。大规模开放课程(Massive Online Open Courses，MOOC)可以让所有人免费通过网络获取各类大学课程资源，不受时间地点限制。学生在教学视频的学习过程中，可以与老师和同学进行线上互动交流，最后完成在线作业和考试[3]。

将CDIO与MOOC教学理念有机融合，充分发挥二者的优势，形成基于CDIO的实践型MOOC课程教学模式[4-5]，实现实践课程项目化、课程内容模块化。项目周期涵盖设计、实施、运行、评价等，并结合成果展示、项目答辩、讨论等，将教学效果发挥到极致。本文以蚌埠医学院医学信息工程专业为例，探索基于CDIO的实践型MOOC课程教学模式。

1 现有的实践型课程教学存在的问题

实践型课程以培养学生动手能力和解决问题能力为目标。医学信息工程专业较其他专业而言开设比重更大的实践型课程。但目前国内外医学信息工程专业实践型课程教学内容还不完善，培养模式和课程体系不成熟。多数高校的医学信息工程专业重理论轻实践，缺乏创新培养与能力训练。实践型课程教学存在如下问题。

1.1 教学环节缺乏有机整合

学生对单门课程掌握得较好，但综合解决问题的能力较弱，无法从宏观上理解各个知识之间的逻辑关系。教学内容普遍缺乏横向关联和纵向深入，这就影响到学生的工程能力培养。

1.2 教学方式和方法陈旧

目前，专业课程实践教学多以验证性教学为主，教师演示操作步骤，学生原样模仿。这种教学方式导致学生缺乏主动和深入的思考与探索。部分课程内容局限于课本，不注重实用性，很难将理论知识和实际问题联系起来，不能形成完整的知识体系，无法调动学生学习积极性。项目的整体设计与实现，需要多方的配合与协作，学生应该更多与项目组成员和教师互动。

1.3 实践教学评价体系不够完善

课程考核能够较为直接地检验学习情况和教学效果。但目前课程考核手段滞后，考核方式单一，无法考核实践学习过程。很多学生通过考前突击背诵的方式记住知识点，便可以考出很好的成绩。这导致部分学生虽熟记理论，但面对项目无从下手。实验成绩主要由实验课上提交的实验练习和课后的实验报告组成，而练习和实验报告都存在严重的“拷贝”现象，无法检验真实的学习情况。

2 医学信息工程专业实践型MOOC课程教学体系构建

针对医学信息工程专业实践教学中存在的问题，以MOOC自主学习为前提，实践课程教学和课程设计均采用CDIO工程项目实施的模式，项目全过程包括设计、论证、实施、结果分析、评价，并结合设计展示、项目论证和总结答辩、过程评价与讨论等实现教学目的[6]，提高实践教学质量，最终培养新时期医学信息工程人才[7]。基于CDIO的实践性MOOC课程教学体系见图1。

图1 基于CDIO的实践性MOOC课程教学体系

2.1 课程体系建设

传统的课程体系重理论轻实践，实验内容多为书本上的验证性实验；各门课程实践教学内容零散，自成一体[8]。CDIO理念下的医学信息工程实践教学体系首先要采用一体化课程计划，分层次展开教学内容。一体化课程计划能让各学科之间相互支撑、相互关联，使知识更具系统性。如图1所示，医学信息工程专业实践型课程体系分成三级：Ⅰ级主要是通识课程、基础课程，这阶段的教学方式灵活多样，以激发学生学习兴趣为目标，培养其基础实践能力；Ⅱ级主要是专业核心课程，注重专业技能训练，理解相关课程知识的交叉性,通过完成课程练习和作业，使学生熟悉项目开发流程，提高动手能力；Ⅲ级是实践项目，由课程设计、创新创业项目、教师科研项目、毕业设计、学科竞赛等组成，要求学生具备二级的专业技能基础上，对所学知识融会贯通，使其具备工程能力和创新能力，项目开发过程按照CDIO工程教育模式开展，让学生体验项目从设计到运行的完整开发流程，逐级递推式完成人才培养目标。

2.2 构建线上MOOC教学平台

基于CDIO的工程教育，通常不能覆盖课程所有基本知识，学生只对项目涉及的知识印象深刻，知识体系不均衡。而MOOC可以较好地与CDIO模式互补长短。将CDIO与MOOC教学方式结合起来，教师引导学生通过MOOC平台自主学习。MOOC可以根据专业特色和学生层次制定相应的培养目标[9]。教师在设计MOOC课程时要注重项目任务驱动，将零碎的多学科知识通过项目串联起来，让学生做到学以致用。

2.3 基于CDIO的实践性MOOC课程案例的选择与设计

CDIO工程教育模式起初是针对工业产品的，是用分割的方法简化产品的生成任务。实践课程中课程案例可以对应工业产品，将案例开发过程项目化，按照周期规划每阶段的任务，案例的设计和选择要适合开展CDIO模式。

下面以移动开发与应用课程中的“打地鼠”游戏的实现过程为例，对CDIO模式下的项目化开发过程进行详细介绍，见表1。

表1 CDIO模式下的项目具体教学环节内容设计

2.4 改革教学方法

2.4.1 实践课程理论讲授与MOOC自主学习相结合

近几年，高校重点建设课程的MOOC资源。面对大量优质在线课程，将MOOC在线课堂与传统课堂教学有机融合的混合式教学成了教学改革的研究热点。学生根据老师的课程安排先进行MOOC线上学习，完成MOOC相应配套练习和测验。学生掌握基本知识后，老师在教室开展重难点讲解，组织互动讨论，开展深层次学习。实践课程理论讲授围绕学生科技创新实践遇到的各种问题和各类工程实际案例进行。

2.4.2 实验任务与项目实战相结合

通过每个项目中的实验任务，让学生在MOOC学习基本的知识点，初步了解和掌握相关概念和技巧；通过课程实验任务带动各知识点的学习和运用，学生边学边练。在CDIO模式的教学过程中，项目主要分成4步进行[10]：

(1)构思：学生对项目做需求分析，做好前期准备工作；

(2)设计：学生对项目进行分析，细化任务，对各成员分配任务；

(3)实现：运用所学理论知识完成任务模块，团队分工合作；

(4)运行：通过公开演示项目和汇报，展示各个小组的成果，教师和学生评分。

2.4.3 校内教学与校外实践相结合

将校内教学与校外实习、实训基地相结合，鼓励学有余力的同学在完成所要求的理论课堂学习和实验课程学习的同时，参与教师的科研课题。精心组织安排每次科研活动，给学生提供最大限度的支持和帮助。

2.5 多元化考核方式

实践型课程考核的依据主要是实验报告，但是实验报告的抄袭现象很难杜绝，无法体现学生的真实学习情况。为此，本项目采用过程考核：一方面，将课堂与线上表现进行综合考核；另一方面，让学生参加实际项目，进行动手能力训练，并在项目考核合格后取得一定学分。项目开发过程中，对学生参与项目的情况(比如出勤、参与阶段性任务等)进行记载。在项目完成时，根据学生参与项目的情况以及完成任务的效果进行打分，打分合格的同学取得相应的CDIO项目训练分。多元化考核方式能体现学生在整个教学周期的表现情况。具体考核方法见表2。

表2 考核方法

3 课程改革效果评价

为了解课程改革成效，采用问卷星线上问卷调查，调查对象是参加课程改革的3个班级共计87名同学，最终回收问卷87份。调查样本符合调查分析的技术要求。问卷中每个题目都有两个选项。由表3中的调查结果可知，学生对教学内容设置的满意度、课外实践、在线课程资源、教学资源和形式等方面满意度达82.76%～96.55%。

表3 课程改革效果评价

续表

4 结语

本文介绍了融合CDIO与MOOC来实现医学信息工程专业实践型课程改革。基于“CDIO+MOOC”的培养模式对于目前新工科人才培养具有一定的指导意义。此改革通过一体化课程体系建设使课程之间有机联系、相互支撑，开发线上MOOC教学资源,通过任务驱动让学生自主学习，设计适合CDIO模式的项目化开发案例，改革教学和考核方法，以学科竞赛为依托，将CDIO与MOOC培养模式应用在科研创新项目开发过程中，丰富了CDIO教育理念的内涵。学生在项目实施过程中拓展了专业知识，提高团队合作能力。