基于CDIO模式的VB程序設(shè)計課程教學(xué)改革與實踐

張娟

隨著社會信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，高校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)已成為以計算機(jī)技術(shù)為核心的信息技術(shù)教育，倡導(dǎo)與專業(yè)教育的逐步融合，越來越呈現(xiàn)出“面向應(yīng)用、突出實踐”的功能特點，強(qiáng)調(diào)對大學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)，使他們能夠?qū)W以致用，具備利用計算機(jī)分析、解決專業(yè)領(lǐng)域問題的能力。VB程序設(shè)計課程作為高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程的重要課程之一，主要介紹面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言的基本知識及程序設(shè)計的思想、方法和技術(shù)，是學(xué)生從技術(shù)角度學(xué)習(xí)計算機(jī)知識的主要基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)和鍛煉大學(xué)生計算思維能力、專業(yè)應(yīng)用能力等方面起著至關(guān)重要的作用。但由于程序設(shè)計課程本身有一定的難度，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感到吃力，容易失去學(xué)習(xí)的興趣和信心，學(xué)生不能積極主動地思考，而是被動地模仿練習(xí)，編程能力得不到充分的鍛煉，更談不上對知識和技術(shù)的主動應(yīng)用，很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。因此，針對目前VB教學(xué)中存在的問題，在課程教學(xué)中引入CDIO教育模式，有效地開展教學(xué)改革與實踐，對于提高課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計能力有積極的意義。

一、VB教學(xué)現(xiàn)狀

VB程序設(shè)計是非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的一門基礎(chǔ)課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立面向?qū)ο蟮乃枷?，掌握運(yùn)用VB進(jìn)行程序設(shè)計的技能，初步具備利用程序設(shè)計技術(shù)解決專業(yè)實際問題的能力。但多年的教學(xué)經(jīng)驗表明，多數(shù)學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)并未達(dá)到預(yù)期的效果，在教學(xué)過程中，普遍存在以下問題：

一是畏難情緒。由于程序設(shè)計課程涉及求解問題的思路和算法，對于學(xué)生的基礎(chǔ)有一定的要求，而體育院校一些專業(yè)的學(xué)生對算法的理解力相對較差，并且多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程前對計算機(jī)語言一無所知。所以，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍存在畏難心理，還沒有學(xué)就認(rèn)為自己學(xué)不會、學(xué)不好，從而喪失學(xué)好該門課程的信心，直接影響了課程的教學(xué)效果。

二是學(xué)生對程序設(shè)計課程的目標(biāo)認(rèn)識不足。認(rèn)為他們并非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，走上工作崗位以后不需要進(jìn)行軟件開發(fā)，學(xué)習(xí)程序設(shè)計對他們而言沒有用。筆者在教學(xué)過程中，經(jīng)常有學(xué)生詢問學(xué)習(xí)這門課程有什么意義，而且內(nèi)容又枯燥、難學(xué)。因此學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃，積極性不高，學(xué)習(xí)只是為了應(yīng)付考試，拿學(xué)分，所以在學(xué)習(xí)過程中不愿意主動思考，遇到問題缺乏主動解決問題的意識，上機(jī)實踐也只是機(jī)械性地進(jìn)行驗證性練習(xí)，更談不上計算思維的鍛煉和設(shè)計能力的培養(yǎng)。

二、CDIO教育模式

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)創(chuàng)立的國際組織提出，代表了近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO作為工程教育改革的創(chuàng)新工具，提供了面向?qū)W生的教育模式，以“構(gòu)思—設(shè)計—實施—運(yùn)作”為載體，將課程學(xué)習(xí)融入工程領(lǐng)域情境，使學(xué)生以主動、實踐的方式獲取知識，從而提高學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用意識。

“VB程序設(shè)計”課程是一門實踐性很強(qiáng)的課程，注重學(xué)生動手能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，在教學(xué)中引入CDIO模式，應(yīng)用工程設(shè)計的理念進(jìn)行教學(xué)改革，使學(xué)生參與到實際問題的“構(gòu)思、設(shè)計、實施”中，通過問題的解決過程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變學(xué)生怕學(xué)、厭學(xué)的局面，有效地調(diào)動學(xué)生的主觀能力性，從而加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解和實踐能力的培養(yǎng)，使學(xué)生的思維能力得到積極地鍛煉。

三、基于CDIO模式的課程教學(xué)改革

（一）課堂教學(xué)中傳統(tǒng)“教”模式的轉(zhuǎn)變

目前在多數(shù)高校中，程序設(shè)計課程主要采用“多媒體理論教學(xué)+上機(jī)實踐”的教學(xué)形式，理論教學(xué)主要以教師講解為主，以幫助學(xué)生熟練掌握語法規(guī)則和控件為指導(dǎo)思想，一般是先利用幻燈片向?qū)W生介紹本章節(jié)涉及的基本語句、語法，控件的基本屬性、方法和事件等，然后通過例題給學(xué)生講解其實現(xiàn)過程。在整個課堂教學(xué)過程中，學(xué)生更多的是充當(dāng)“聽眾”的角色，跟著教師的思路去理解、記憶相關(guān)的知識點，學(xué)生的“學(xué)”完全圍繞教師的“教”來進(jìn)行，這種傳統(tǒng)的教師主動“教”的模式，只能帶來學(xué)生被動的“學(xué)”。

CDIO教育理念，倡導(dǎo)“做中學(xué)”的教學(xué)方式，將課堂教學(xué)的知識圍繞著問題的解決而展開，目的是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)新性。美國著名哲學(xué)家、教育學(xué)家和心理學(xué)家杜威指出：“從做中學(xué)是比從聽中學(xué)更好的學(xué)習(xí)方法”“學(xué)與做相結(jié)合的教育將會取代傳授他人學(xué)問的被動教育。”因此在基于CDIO模式的教學(xué)過程中，要改變傳統(tǒng)的教師主動“教”，學(xué)生被動“學(xué)”的模式，遵循以學(xué)生為主體的原則，以項目設(shè)計為主線，按照“構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運(yùn)作”的過程，采用多種教學(xué)方法，通過教學(xué)案例將知識點貫穿起來，把VB程序設(shè)計中抽象的理論具體化、場景化，使學(xué)生在“做中學(xué)”，在實踐中充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)的樂趣，增進(jìn)學(xué)習(xí)的動力，從而達(dá)到對知識的融會貫通。

（二）課堂教學(xué)中CDIO案例教學(xué)方法的實施

案例教學(xué)是教師根據(jù)課堂教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的需要，通過設(shè)置具體案例，引導(dǎo)學(xué)生參與分析、討論、表達(dá)等活動，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力的一種教學(xué)方法。與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，案例教學(xué)具有理論聯(lián)系實際，促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)等優(yōu)越性。在VB程序設(shè)計課程中，借鑒CDIO理念，采用案例驅(qū)動方式，能最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，使學(xué)生通過系統(tǒng)訓(xùn)練，按照工程化的思維方式，在解決問題的過程中體驗到成就感，從而實現(xiàn)實踐與理論融合，理論指導(dǎo)實踐的目的。CDIO模式下VB教學(xué)案例的具體實施過程分為五個階段：

第一階段，提出任務(wù)。教師在課前給學(xué)生布置任務(wù)。要求學(xué)生思考程序應(yīng)包含的對象和實現(xiàn)的基本功能，手工繪制出程序的簡單操作界面。第二階段，引出案例。教師向?qū)W生展示已設(shè)計好的案例，讓學(xué)生獲得第一手的直觀體驗。第三階段，案例的分析、講解與設(shè)計。教師先結(jié)合案例分析程序的界面組成，講解對象相關(guān)屬性的功能和設(shè)置方法，首先使學(xué)生形成對對象的感性認(rèn)識。然后根據(jù)案例的功能要求，引出對象的事件、方法及相關(guān)的程序設(shè)計語句，再使學(xué)生形成對知識點功能和設(shè)計方法的具體認(rèn)識。第四階段，任務(wù)實現(xiàn)。學(xué)生進(jìn)行分組討論，完成事件過程的編寫。對于知識點較多，有一定難度的案例，教師可以先給出基本框架。第五階段，分析總結(jié)。教師對案例涉及的所有知識點和設(shè)計方法進(jìn)行總結(jié)，同時引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入思考，對該案例從程序界面或功能兩方面進(jìn)行擴(kuò)展，鼓勵學(xué)生對案例進(jìn)行改寫。通過以上五個階段的實施，學(xué)生可以在輕松自如的環(huán)境下掌握VB界面設(shè)計和可視化編程的基本概念、方法，同時加深了對相關(guān)知識和設(shè)計方法的理解，實現(xiàn)了通過案例“以點帶面”的效果。

根據(jù)VB課程知識體系與教學(xué)目標(biāo)，我們設(shè)計了多個教學(xué)案例，大致分為三類，一類是趣味性較濃的案例，如打地鼠游戲制作、gif動畫制作、信號燈控制等；一類是與專業(yè)相關(guān)的案例，如體質(zhì)評價；一類是與典型算法有關(guān)的案例，如“韓信點兵、多多益善”“水仙花數(shù)求解”等。在VB課堂教學(xué)中，通過CDIO案例教學(xué)方法的實施，將程序設(shè)計的思想和方法滲入教學(xué)案例中，將相關(guān)的知識點置于實際的場景中，使學(xué)生在CDIO工程化思維方式的引導(dǎo)下，不知不覺掌握相關(guān)的知識與技能，充分體驗學(xué)習(xí)的樂趣，逐步認(rèn)識程序設(shè)計課程的作用，從不愿學(xué)、不想學(xué)慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)，從而達(dá)到課程預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

（三）基于CDIO理念的實踐教學(xué)設(shè)計

VB程序設(shè)計是一門實踐性較強(qiáng)的課程，根據(jù)本課程在體育院校中的培養(yǎng)目標(biāo)和特點，筆者將課程實踐教學(xué)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)驗證性實驗和單元綜合性實驗兩部分，并基于CDIO理念，對實驗內(nèi)容、實踐方式和要求進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計。

1.基礎(chǔ)驗證性實驗?；A(chǔ)驗證性實驗以對知識點的驗證性為主，針對每個知識點，設(shè)計出具體的實驗案例和實驗題目。在具體的實踐過程中，原來采取的是教師先演示、學(xué)生再練習(xí)的方式，學(xué)生完全按照教師的思路去完成實驗題目，從界面的設(shè)計到程序的完成千篇一律，完全是重復(fù)性的練習(xí)。雖然通過實驗，能夠掌握相關(guān)的知識，但學(xué)生無需深入思考，只是機(jī)械地進(jìn)行重復(fù)性操作，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生主動分析問題、解決問題的意識。在CDIO理念的指導(dǎo)下，對于基礎(chǔ)驗證性實驗，采取“三步走”的方式：第一步是演示，先由教師演示實驗案例的分析、設(shè)計與實現(xiàn)過程；第二步是模仿，給出不同的實驗題目，要求學(xué)生模仿實驗案例的實現(xiàn)過程，完成實驗題目基本內(nèi)容的分析、設(shè)計和實現(xiàn)；第三步是提高，結(jié)合實驗題目，給出有一定難度和深度的問題，要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，對問題進(jìn)行獨立構(gòu)思、設(shè)計和實現(xiàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生深入思考的意識，加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解和技能的掌握。同時為鼓勵學(xué)生多練習(xí)、多實踐、多思考，并考慮到學(xué)生能力的差異性，每一次實驗要根據(jù)學(xué)生的完成情況，給出不同的評價等級，學(xué)生完成第二步可得到合格的等級，完成第三步可以得到良好或優(yōu)秀的評價等級，充分發(fā)揮每位學(xué)生的主觀能力性，使每位學(xué)生的實踐能力都能得到不同程度的提升。

2.單元綜合性實驗。當(dāng)一個章節(jié)或一個相對完整的框架學(xué)習(xí)完畢后，根據(jù)這一單元所涉及的知識，安排學(xué)生進(jìn)行單元綜合性的實驗。根據(jù)學(xué)生的個體差異，給出不同難度的實驗題目。在具體的實施過程中，教師僅給出實驗的總體需求，要求學(xué)生獨立或分組完成，學(xué)生在實施過程中可以不完全局限給定的需求，充分發(fā)揮主觀能動性，對實驗進(jìn)行補(bǔ)充和功能上的提升。通過單元綜合性實驗的實施，學(xué)生分析問題、解決問題的能力得到了進(jìn)一步鍛煉，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神。

四、結(jié)語

實踐表明，在VB程序設(shè)計課程的教學(xué)中，引入CDIO工程教育模式，不僅有助于教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)，而且可以大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，使學(xué)生在工程思維方式的指導(dǎo)下，逐步掌握程序設(shè)計的思想和基本方法，同時通過“構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運(yùn)作”的實施過程，培養(yǎng)主動思考、主動應(yīng)用的意識，通過問題的分析和解決，鍛煉程序設(shè)計的思維能力和應(yīng)用開發(fā)的能力。