孙 丽 张利锋

鲁东大学信息与电气工程学院 山东烟台 264025

应用型人才培养的核心是让学生具备运用理论知识解决生产实际问题的能力。实践类教学是工科院校特别是应用型工科院校的重要教学环节，在培养学生创新意识、创新精神和创新能力方面具有不可替代的作用。

目前，高等学校的教学主要是以教师为中心的教学模式，即围绕“教师中心、教材中心和课堂中心”组织，教师在教学过程中处于支配和主导地位，忽视了学生的参与感和能动性，这种教学理念不利于培养学生主动实践的能力。实际上，实践教学应以学生为中心、以项目为引领，为学生营造自主学习、自由创造、协作互动的工程教学环境，让学生参与到有行业应用背景的项目中，这也正是CDIO(Conceive，Design，Implement，Operate)工程教育模式的核心理念。CDIO的核心在于以学生为中心，让学生从构思阶段的概念设计开始，经历完整的产品开发周期训练：从产品概念定义、论证、设计到实现，强调团队协作和产品的生命周期管理。在这一培养过程中，教师是用户、产品经理、决策者和协调者，通过组织学生参与到不同层次的项目实践活动，让学生获得产品的设计和开发能力。

1 MOOC在提升实践教学效果中的重要作用

提高综合课程设计的教学质量是提升学生实践能力和工程开发素养的关键，也是应用型人才培养模式的突破口[1]。

1.1 MOOC在综合课程改革中的催化作用

MOOC是高等学校教学改革的催化剂，将激活新一轮的教学改革。MOOC是实体课程的网络版，具备完整的教学过程，不仅提供教学视频，还包括评价方式、课后作业、讨论区、考勤、课堂表现、期末考核等模块，实体课程所具备的要素在MOOC中均能完整呈现[2]。

MOOC以“便利学习过程”为根本出发点。通过在线视频教学，学生可以充分利用碎片化时间随时随地观看教师发布的资源，通过平台完成一系列学习活动。因此，MOOC 可以成为课程设计类教学的辅助方式，是实践教学的有益补充。

1.2 MOOC为综合课程改革提供了跨时空互动学习的平台

MOOC具有一些显著的特征使之能成为一种成功的实践教学模式。首先，MOOC中短视频的内容组织更加紧凑，每个视频大约在7～15分钟，短小精悍的教学单元也便于学生利用碎片化的时间进行学习。其次，每个授课单元的交互式练习题有利于发现学生基础理论知识中的不足，有助于改进教学目标并调整设计任务，增强训练的针对性。最后，利用MOOC提供的网络社区进行互动交流，能密切师生关系、增强学生的参与兴趣、积极推进项目进度，是保证课程设计质量的重要手段。

1.3 MOOC为实践教学提供低成本的改革途径

虽然，MOOC为目前的高等教育改革提供了可操作的依托平台，但基于MOOC的高质量教学过程的成本很高，使得教师容易产生畏难和抵触情绪。例如对于一门持续时间为8周的课程，视频教学资源长度为10小时45分钟，需要花费15～20倍的时间用于教学内容的准备，这样的时间和精力投入是非常大的。但课程设计类课程理论教学部分的工作量较小，教师可以在有限投入的情况下，化解实践教学环节中的诸多矛盾，实现教学质量提升水平的最大化[3]。

2 基于MOOC的综合课程设计教学改革

部署了OpenEdx项目并基于它开展MOOC平台课程设计教学改革，将基本理论知识的复习扩展、课程要求和实践项目的需求分析、实验环境都通过MOOC平台提前录制，在开课前由学生自主学习。通过MOOC平台，学生能提前理解项目的要求，可以更充分地准备完成项目的理论知识，甚至提前开始项目的概念设计。这样不仅为实践环节赢得了课堂教学时间，更能使学生有的放矢、能充分地利用课堂时间与同学、教师互动，从而提高实践教学的效率。

2.1 课程设计教学内容的组织

实践教学内容的设计要具备应用背景、尽可能来自特定领域的工程实践。项目推进过程不仅强调问题抽象、求解思路和形式化描述，更倡导问题求解的多样性和重构性。同时，需着重提供基础理论知识之上的拓展、创新等丰富的多层次实践训练和指导，着力提高每个学生的计算思维意识与创新实践能力。

下面以Java综合实训(课程编号：220121140)为例介绍课程设计教学改革的实践。该课程为期2周，其核心目标是让一组学生独立完成项目的分析、设计和开发。以日志数据分析器的设计作为项目背景，介绍基于MOOC 的综合实训的组织过程，MOOC录制内容包含以下几个部分。

2.1.1 项目背景

日志数据分析是很多数据挖掘、推荐和网络安全等系统的支撑技术，日志分析系统是多线程协作任务处理平台，要求能处理大数据量日志，并考虑数据分析算法的变更。设计不仅应该考虑基本功能，还应考虑架构的合理性和需求的演进。

2.1.2 回顾和准备

重点回顾多线程、输入输出(IO)流、新IO、网络编程、图形用户界面、敏捷开发过程、面向对象的设计原则和常见的设计模式(装饰模式Decorator、反应器模式Reactor等)。

2.1.3 在线学习效果评价

为了评价学生自主学习的效果，需要有针对性地设计内容多样的测验题目，帮助学生巩固基本知识点。目前，测试题目以客观题为主，这可以减轻测试结果分析的工作量，但不够全面。因此MOOC中还给出了自学要求和检查点，要求学生开课前完成MOOC视频的学习，并思考视频中提出的一些问题，让学生带着问题去学习。

2.2 项目组织与管理

理想的教学模式是学生与教师高度互动与协作的过程。综合实训课程开课后，首先检查学生自学的情况，通过在线测试(quiz)分析学生对MOOC教学内容的掌握情况，总结共性难点，发现不足，并有针对性地设计课堂教学内容。

在项目开始前的课堂教学中，引导学生阐述项目设计中的思路和关键技术，积极开展师生讨论和生生讨论，实现翻转课堂的实践教学。例如，对日志数据分析系统来说，其主要的难点是多任务的调度和管理，因此，合理的抽象层次是保证设计架构的关键，而分离程序易变部分的逻辑只有引导学生运用策略设计模式才能保证程序架构的稳定性。这部分教学难度较大，因此可以分步实施，为学生提供一个设计版本，让学生讨论其设计不足和改进方向、方法，并加以改进。

将项目难点提炼出来，教师以问题为基础进行教学引导，并鼓励学生发现和提出问题，讨论并解答。MOOC对理论教学内容的分担使教师在这一环节能够给予学生更充足的时间。为了保证讨论的效果，教学班级的人数不能过多，否则难以保证学生思维的活跃度和讨论的深入。同时，讨论必须是循序渐进的，问题提出后要给出学生自主构造解题思路的时间，如对于Java实训课程来说，上午4小节可分为3个阶段：第一阶段师生讨论，教师提出问题；第二阶段以学生自主学习为主，可以组内讨论设计方案；第三阶段针对学生的设计继续讨论。这样保证由学生自己主导设计，教师辅助学生实现知识构建，这是学习形式和能力的高级阶段。

学生以小组为单位组织，组内分为不同的角色：项目经理、架构设计师、开发人员(2～3人)和用户界面(UI)设计人员，分组过程由学生自行完成，教师也可以根据学生的表现适当调整。项目经理负责项目的分工、组织和推进，是项目的协调、推进和报告人，对于难度较大的项目，这一角色可以由教师承担。这样组织可以发挥不同学生的特长、明确职责并模拟实际工程项目的开发过程，项目推进过程中，教师应根据不同开发组的进展，适时调整角色分配。

2.3 问题探究式的互动

评价一个课程教学平台的体验至少有两个关键点：一是课程教学的质量，二是对学生学习行为追踪的能力。通过MOOC在线课堂测试和讨论区，教师与学生可以实现充分的、持续的交流，能全面了解学生对知识掌握的程度，并不断调整教学计划、内容和侧重点。

以日志分析系统为例，任务调度器负责分析任务的创建、执行和结果管理，是日志分析系统设计的核心之一，但学生往往缺乏分析经验，无法对任务、算法、分析结果合理表示，这时教师应提示学生考虑进度调度机制，并引导学生参考数据分析开源系统(如Hadoop)的设计思路，从而帮助学生逾越设计陷阱，增强其信心。

课堂的讨论毕竟有限，而MOOC平台的讨论区的跨越时空讨论不仅增强了学生的参与感，也让性格内向的学生有讨论的渠道和表达不同见解的平台。同时，不同组的学生之间也发表自己的看法，扩展学生的视野。持续的讨论不仅能增加学生对项目推进的热情，也为改进教学提供实时数据，为后续教学设计积累经验。

2.4 过程评价机制

对学生学习效果的准确全面评价机制直接影响着学生参与实践项目的主动性和项目完成质量[4]。因此，综合课程设计的评价机制应该是全过程的、综合的评价。不仅要考虑学生的实践技能，还要考察其协作精神、职业道德水平，以适应学生进入职业生涯的要求。因此，综合课程设计的评价应该注重过程而非结果，通过不同阶段的、多元的评价，引导和培养学生的工程化设计、协作能力，并培养学生的工程道德水平，能够容忍冲突的意见，并学会接受折中的设计和设计接口的变更。表1是课程设计的评价项目和标准。

表1 综合课程设计评价指标

表1(续)

3 结语

融合课程设计类的教学MOOC是工程实践类教学形式的创新，以教师可接受的课程改革成本，从计算思维训练的核心实践环节入手，突破知识综合应用、工程设计和创新能力的培养。MOOC作为实践类课程的基础教学平台，深度耦合了教学活动全过程，使MOOC成为推动教学信息化的依托和加速器。从教学实践的效果来看，显著提高了学生的项目开发热情和设计质量，是课程设计类教学改革的一次成功尝试。