以CDIO教育理念為引導(dǎo)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)改革研究

彭穎+梁俊斌

[摘 要]為了實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)促進(jìn)學(xué)生掌握編程知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和協(xié)作溝通能力的目標(biāo)，需要以CDIO教育理念為指導(dǎo)，進(jìn)行課程教學(xué)改革。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程進(jìn)行教學(xué)探索和改革有五個(gè)方面：確立學(xué)習(xí)目標(biāo);整合教學(xué)資源;提升教學(xué)能力;促進(jìn)主動(dòng)學(xué)習(xí);改進(jìn)學(xué)生評(píng)價(jià)，從而促進(jìn)學(xué)生的全面提高。

[關(guān)鍵詞]CDIO教育理念;程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ);教學(xué);知識(shí)掌握;能力培養(yǎng)

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）01-0027-02

一、引言

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是一門操作性和實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課，是學(xué)習(xí)者接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程一般開設(shè)在大一第一學(xué)期或第二學(xué)期。我院程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課的教學(xué)內(nèi)容為C語(yǔ)言，教學(xué)目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生掌握C語(yǔ)言的基本語(yǔ)法，能夠讀懂和編寫具有簡(jiǎn)單算法的C語(yǔ)言程序，為后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)教學(xué)目標(biāo)，我院一線教師對(duì)本門課程教學(xué)進(jìn)行不斷探索，根據(jù)教學(xué)和學(xué)習(xí)實(shí)際情況完善教學(xué)大綱和教學(xué)資料，調(diào)整教學(xué)過程，探究符合應(yīng)用型本科院校的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式。

首先，程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程內(nèi)容具有自己的特點(diǎn)：第一，具有固定的語(yǔ)法知識(shí)，這些語(yǔ)法知識(shí)是編寫程序的基本知識(shí);第二，具有靈活的邏輯結(jié)構(gòu)和邏輯關(guān)系，這是編寫功能強(qiáng)大程序的保證;第三，具有難于理解的指針數(shù)據(jù)類型，這是編寫底層程序和鏈表的有利工具。因此，有效整合基本語(yǔ)法、簡(jiǎn)單算法以及面向應(yīng)用的程序成為教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。

其次，應(yīng)用型本科院校的學(xué)生學(xué)習(xí)具有自身的特點(diǎn)：第一，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)稍微欠缺，邏輯思維能力稍差;第二，學(xué)習(xí)意志力不強(qiáng)，很難對(duì)枯燥的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)法知識(shí)和程序編寫進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí);第三，思想活躍，愿意交流，社會(huì)活動(dòng)能力強(qiáng)。

結(jié)合程序設(shè)計(jì)知識(shí)與學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，重新編排內(nèi)容結(jié)構(gòu)，整合知識(shí)層次，改進(jìn)教學(xué)方法，有效降低學(xué)生學(xué)習(xí)困難，提高學(xué)習(xí)效率是我們?cè)诒鹃T課程教學(xué)探索中必須面臨的現(xiàn)實(shí)問題。同時(shí)，應(yīng)用型本科院校的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和實(shí)際動(dòng)手能力，更好地進(jìn)行知識(shí)的應(yīng)用遷移，培養(yǎng)學(xué)生的自適應(yīng)能力，促進(jìn)其掌握扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和獲得出眾的解決問題能力，為其更好地邁進(jìn)社會(huì)打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為了解決這些現(xiàn)實(shí)問題和實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，我們以CDIO教育理念為指導(dǎo)，并以此進(jìn)行教學(xué)改革，取得了良好的教學(xué)效果。

二、CDIO教育理念概述

CDIO教育理念是美國(guó)麻省理工學(xué)院、瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)、瑞典皇家工學(xué)院四所大學(xué)組成的跨國(guó)研究經(jīng)過四年的探索研究獲得的國(guó)際工程教育改革的最新成果。從2005年起，汕頭大學(xué)工學(xué)院在執(zhí)行校長(zhǎng)顧佩華教授的指導(dǎo)下，開始學(xué)習(xí)研討CDIO工程教育模式并加以實(shí)施，并取得明顯的效果。

CDIO[1]是Conceive（構(gòu)思）、Design（設(shè)計(jì)）、Implement（實(shí)現(xiàn)）、Operate（動(dòng)作）的簡(jiǎn)稱，它以產(chǎn)品研究到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)方面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。此外，CDIO系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測(cè)評(píng)的12條標(biāo)準(zhǔn)。

三、CDIO教育理念對(duì)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)的指導(dǎo)

（一）確立學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)[2]是學(xué)習(xí)結(jié)果的具體化，是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自我要求、自我激勵(lì)、自我調(diào)控和自我評(píng)估的重要依據(jù)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。因此，當(dāng)學(xué)習(xí)者開始學(xué)習(xí)一門課程之前，他們首先要確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。當(dāng)學(xué)習(xí)者初次接觸程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課本且沒有相關(guān)輔助資料引導(dǎo)時(shí)，他們?nèi)菀桩a(chǎn)生“識(shí)字語(yǔ)法知識(shí)，掌握編程技巧”是本門課程最終學(xué)習(xí)目標(biāo)的印象。然而，CDIO教育理念認(rèn)為學(xué)習(xí)目標(biāo)不僅需要掌握知識(shí)，還應(yīng)培養(yǎng)個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力。于是，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目標(biāo)相應(yīng)分為三個(gè)層次：掌握編程知識(shí)、能夠利用編程知識(shí)解決實(shí)際問題、學(xué)會(huì)與人協(xié)作共同完成項(xiàng)目。

（二）整合教學(xué)資源

為了實(shí)現(xiàn)既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，我們需要對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行有效整合。從教學(xué)內(nèi)容入手，將編程語(yǔ)法知識(shí)、算法與具體問題相結(jié)合，并將這些問題與完整項(xiàng)目相融合，做到項(xiàng)目中有問題，問題中有知識(shí)，知識(shí)不孤立，問題相聯(lián)系，項(xiàng)目有意義。從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目入手，將基本型、提高型和綜合型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行有效編排，做到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容不重疊、相呼應(yīng)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難易程度與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況相結(jié)合、有針對(duì)性。從作業(yè)資源入手，將作業(yè)內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過作業(yè)鞏固、延伸和補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容互相補(bǔ)充，形成立體、全面的項(xiàng)目資源。同時(shí)，將大綱、課件、練習(xí)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等以網(wǎng)絡(luò)在線資源的方式提供給學(xué)習(xí)者，使學(xué)習(xí)者隨時(shí)能夠獲取需要資源，并得到及時(shí)的在線或離線幫助。

（三）提升教學(xué)能力

教學(xué)改革要適應(yīng)知識(shí)社會(huì)多元化的發(fā)展，教師要上好一堂課，需要擁有多元的教學(xué)能力。[3]用CDIO教育理念指導(dǎo)課程教學(xué)，教師要不斷研究和探索教學(xué)規(guī)律，真正領(lǐng)會(huì)CDIO教育理念的思想精髓，并將其用于教學(xué)中，不斷提升教學(xué)能力。學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)目標(biāo)要從單純的學(xué)習(xí)知識(shí)提高到掌握知識(shí)、習(xí)得能力的綜合上來。因此教師的教學(xué)目標(biāo)要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，做到既教育知識(shí)，又培養(yǎng)能力。為此，教師需要進(jìn)行教學(xué)模式的研究改革，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)精心設(shè)計(jì)教學(xué)，選擇更適應(yīng)的教學(xué)策略，為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)創(chuàng)造激勵(lì)、活躍的學(xué)習(xí)氛圍，引導(dǎo)學(xué)生自主建構(gòu)學(xué)習(xí)。教師是教學(xué)的組織者，其不再是單純的知識(shí)灌輸者，而是學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，需要有能力對(duì)課堂進(jìn)行有效的管理，能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者不同的學(xué)習(xí)特性和學(xué)習(xí)情況進(jìn)行有的放矢地教學(xué)。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程內(nèi)容實(shí)踐性強(qiáng)，教師要通過參與企業(yè)實(shí)習(xí)、項(xiàng)目實(shí)踐提高自身的實(shí)踐能力，并實(shí)地了解調(diào)研企業(yè)的實(shí)際需要，將其整合到教學(xué)中來，培養(yǎng)社會(huì)和企業(yè)需要的學(xué)生實(shí)踐能力。

（四）促進(jìn)主動(dòng)學(xué)習(xí)

主動(dòng)學(xué)習(xí)[4]是指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)時(shí)表現(xiàn)出的自覺性、積極性、獨(dú)立性特征的總和。它包括認(rèn)識(shí)的活躍程度，情感的興趣水平和意志努力的強(qiáng)度，表現(xiàn)為注意力高度集中，思維活躍，有探索新知識(shí)的欲望，喜歡獨(dú)立地解決問題，并有積極參與各種教學(xué)活動(dòng)的熱情，能創(chuàng)造性地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者基于原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，在一定的情境下，借助其他人（包括教師和學(xué)習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，生成有意義、建構(gòu)理解的過程。因此，“情境”、“協(xié)作”、“會(huì)話”和“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境的四大要素。建構(gòu)主義提倡以教師為指導(dǎo)、學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者是認(rèn)知和信息建構(gòu)的主體，教師是意義建構(gòu)的幫助者。因此，學(xué)習(xí)者在課程學(xué)習(xí)過程中要充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題并積極思考，親自動(dòng)手實(shí)踐驗(yàn)證知識(shí)。通過循序漸進(jìn)的“質(zhì)疑-釋疑”過程，將對(duì)知識(shí)的認(rèn)知程度不斷加深，并融入已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，形成有意義的知識(shí)體系。教師需要明確自己在學(xué)習(xí)中的指導(dǎo)地位，并創(chuàng)設(shè)建構(gòu)學(xué)習(xí)的活動(dòng)情境，引導(dǎo)學(xué)習(xí)進(jìn)入主動(dòng)學(xué)習(xí)，通過學(xué)習(xí)者之間、學(xué)習(xí)者與教師之間的協(xié)作、會(huì)話不斷完成有意義的知識(shí)建構(gòu)，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。因此，我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)盡量搭建有意義的教學(xué)環(huán)境，將課程知識(shí)內(nèi)容與問題情境有機(jī)融合，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)建浸入式的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（五）改進(jìn)學(xué)生評(píng)價(jià)

學(xué)生評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)判的教學(xué)活動(dòng)，在既定教學(xué)和學(xué)習(xí)目標(biāo)的框架下進(jìn)行。[5]以CDIO教育理念為指導(dǎo)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)，其教學(xué)和學(xué)習(xí)目標(biāo)已經(jīng)發(fā)生了變化，我們也應(yīng)該據(jù)此對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)進(jìn)行改進(jìn)。從評(píng)價(jià)形式上，我們將每節(jié)課堂的評(píng)價(jià)、每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)、每個(gè)教學(xué)階段的評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合，使教師和學(xué)生雙方正確了解學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。從評(píng)價(jià)內(nèi)容上，我們將學(xué)習(xí)者的努力投入程度評(píng)價(jià)、知識(shí)掌握情況評(píng)價(jià)、解決問題能力評(píng)價(jià)、溝通合作能力評(píng)價(jià)、完成項(xiàng)目能力評(píng)價(jià)相結(jié)合，形成全面的評(píng)價(jià)內(nèi)容體系。從評(píng)價(jià)工具上，我們充分利用網(wǎng)絡(luò)和電子資源，使評(píng)價(jià)更方便。我們不僅關(guān)注結(jié)果的評(píng)價(jià)，而且關(guān)注過程的評(píng)價(jià)，使評(píng)價(jià)作為監(jiān)督教學(xué)和學(xué)習(xí)、管理課堂的有效工具，成為促進(jìn)學(xué)習(xí)者改進(jìn)學(xué)習(xí)和教師調(diào)整教學(xué)的依據(jù)。

四、總結(jié)

CDIO教育理念為程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革注入了新的活力，指引著我們將課程教學(xué)提高到新的高度。隨著程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革和探索的不斷進(jìn)行，課程教學(xué)效果不斷增強(qiáng)，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果顯著提高。然而，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)結(jié)果差異仍然存在，引導(dǎo)和提高學(xué)習(xí)情況較差的學(xué)習(xí)者是今后教學(xué)探索的一個(gè)重點(diǎn)。同時(shí)，我們將不斷深入理解CDIO教育理念的核心思想，不斷以其作為理論依據(jù)對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行全面改革。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：陳 明]