基于CDIO工程教育模式的C語言課程教學改革

黃麗韶

摘要：為了提高學生的C語言程序設計思維和編程技巧，文章嘗試以CDIO工程教育模式進行教學改革，完整的設計了C語言課程的教學目標，邏輯體系框架，知識要點、能力要點的掌握程度，實施方法及考核方式。

關(guān)鍵詞：CDIO工程教育；C語言；教學改革

C語言程序設計是我院計算機科學與技術(shù)專業(yè)開設的第一門核心專業(yè)基礎(chǔ)課，是后續(xù)專業(yè)課程的先修課程，是計算機專業(yè)規(guī)劃里的一門重要課程。學生在學習的過程中基本上能掌握結(jié)構(gòu)化程序設計的基本知識，但缺乏程序設計思維，并不具備掌握工程化思想進行系統(tǒng)開發(fā)的能力。文章基于CDIO工程教育模式嘗試對C語言課程進行教學改革，旨在以問題驅(qū)動的方式，引起學生的學習興趣，調(diào)動學生的學習主動性，讓學生按照軟件工程的思想從需求分析、系統(tǒng)設計到系統(tǒng)編碼，再到系統(tǒng)測試，進行項目的設計與開發(fā)。

1 教學目標的設計

學習C語言課程，將為后續(xù)其他編程類課程的學習打下一定的基礎(chǔ)，并且培養(yǎng)學生在10個方面的CDIO能力，分別是一下內(nèi)容。

（l）計算機軟件開發(fā)知識：熟練掌握C語言基礎(chǔ)知識。

（2）系統(tǒng)的顯現(xiàn)和交互作用：培養(yǎng)學生識別系統(tǒng)所表現(xiàn)的行為和功能特性的能力。培養(yǎng)學生識別系統(tǒng)單元間的重要接口的能力。

（3）解決問題時的妥協(xié)、判斷和平衡：掌握C語言程序設計中跟蹤調(diào)試的技巧，在編寫程序的過程中及時發(fā)現(xiàn)問題并解決，理解程序測試的重要性，能根據(jù)測試結(jié)果修改程序。

（4）分析問題：運用所學知識解決問題。

（5）驗證假設與結(jié)論：能夠根據(jù)需求、設計階段的假設，通過編程驗證得出符合系統(tǒng)的功能。

（6）綜合和通用化：能夠運用所學知識解決實際問題，在解決過程中學會融會貫通，靈活應用。

（7）發(fā)現(xiàn)問題和表述問題：在編寫、測試、運行程序的過程中善于發(fā)現(xiàn)問題，運用所學知識加以解決。

（8）軟件工程知識：掌握主流軟件開發(fā)過程模型。掌握軟件工程的基本原理，進行項目開發(fā)。掌握軟件開發(fā)基本工具的使用方法。

（9）設計過程：分析備選設計方案；選擇初始設計方案；綜合最終設計。

（10）軟件實現(xiàn)過程：將高層組成部分分解為模塊設計，討論算法，描述編程語言，實施底層設計。

2 教學內(nèi)容的邏輯體系框架

教學內(nèi)容主要分為3個部分：第1個部分采用30個以上生動活潑的小案例，按照分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、數(shù)組、函數(shù)、指針和字符串、結(jié)構(gòu)體與鏈表、文件、C語言圖形函數(shù)八大部分知識分類，將C語言全部的語法學習一遍，所有案例既鍛煉了學生的邏輯思維能力，又能解決實際問題。第2個部分設計1個實際的大項目，完全按照軟件工程的思想從項目的需求分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)編碼、系統(tǒng)測試等環(huán)節(jié)進行，從而使學生熟悉項目的開發(fā)流程，培養(yǎng)學生軟件工程的設計思想。第3部分設計1個游戲，目的是提高學生的學習興趣，擴展學生的知識面。

3 知識要點及掌握程序

教學的知識要點主要按以下8個單元進行闡述。 一單元的知識要點：if else、if else if、switch語法及其靈活運用，掌握程度為運用。二單元的知識要點：while、do while、for語法及其靈活運用，循環(huán)的嵌套，枚舉法，多重循環(huán)，倒推法，掌握程度為運用。三大循環(huán)典型結(jié)構(gòu)及邏輯思維能力訓練方法總結(jié)，掌握程度為理解記憶。三單元的知識要點：數(shù)組元素的定義、引用，數(shù)組元素的查找，一維數(shù)組的應用，二維數(shù)組元素的查找，二維數(shù)組的應用，掌握程度為運用。一維和二維數(shù)組的定義、引用、查找等基本操作及其靈活運用，掌握程度為理解記憶。四單元的知識要點：無參函數(shù)的定義、應用，有參有返函數(shù)的定義、應用，函數(shù)的綜合應用，掌握程度為運用。介紹函數(shù)的四鐘形式及其應用，掌握程度為理解記憶。五單元的知識要點：字符串的應用，指針與字符串的綜合應用，掌握程度為語用。指針與字符串的基本概念及其應用，掌握程度為理解記憶。六單元的知識要點：結(jié)構(gòu)體數(shù)組的應用，鏈表的應用，掌握程度為應用。結(jié)構(gòu)體、鏈表的基本概念和應用，掌握程度為理解記憶。七單元的知識要點：文件的打開和關(guān)閉，在文件中讀寫一個字符串，文件是數(shù)據(jù)塊的讀寫，文件和鏈表的綜合應用，文件各知識點的綜合應用，掌握程度為運用。八單元的知識要點：圖形顯示的基本原理、畫線函數(shù)的應用，圓、橢圓等函數(shù)的應用，矩形、填充等函數(shù)的應用，C語言圖形處理函數(shù)的綜合應用，掌握程度為記憶運用。

4 能力要點和掌握程度

能力要點和掌握程度，如表1所示。

5 教學設計與實施方法

本課程理論為48學時，實踐為32學時。為了達到良好的學習效果，還需要學生在課外進行大量的自學，查閱相關(guān)的資料。課外學習學時建議達到32學時以上。實施方法主要是邊講邊練，項目組研發(fā)形式開發(fā)模擬實際工作場景的實踐教學。教學實施方法主要包括講授教學法、實驗教學法、自主學習法等，具體如下：

（l）本課程以提高學生的編程技巧、培養(yǎng)軟件工程思想為主導，主要通過項目訓練加強學生動手操作和解決實際問題的能力。

（2）教學過程中，以學生為主體，鼓勵學生自主學習，團隊協(xié)作等，加強工程能力的訓練，運用啟發(fā)引導、任務引領(lǐng)、問題導向、分組討論、協(xié)同教學等多種互動式教學方法，完成課程教學任務。

（3）教學實施過程中，提供豐富的教育資源，如課件、案例、錄像、網(wǎng)絡資源等等，并輔助以大量的課后訓練，提高學生的編程能力。

實踐環(huán)節(jié)設計的主要項目包括單元組項目和課程綜合項目，其中單元組項目是上述提到的8個知識單元項目，課程綜合項目設計為商品庫存管理系統(tǒng)和貪吃蛇游戲。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)對中小型商品流通公司商品庫存的相關(guān)業(yè)務進行管理，主要包括商品的入庫管理、出庫管理、庫存信息維護、客戶信息維護、供應商信息維護、查詢統(tǒng)計及其用戶管理等7大功能。主要的項目成果是項目報告，實施方法是實驗教學法。貪吃蛇游戲主要是在屏幕上給定的一個區(qū)域內(nèi)進行，玩家通過控制鍵盤上的上、下、左、右方向鍵來控制“蛇”的前進方向。屏幕上隨機出現(xiàn)“食物”，只要蛇頭位置與食物重合，就認為吃到食物，蛇身正常一節(jié)，分數(shù)也增加。玩家可持續(xù)玩，直到蛇碰到周圍的墻壁或蛇頭撞上蛇身體，游戲結(jié)束。項目的成果為項目報告，實施的方法主要是實驗教學法。

6 結(jié)語

本課程采用百分制，滿分100分。實驗成績由平時成績、答辯和實習報告考核成績3部分構(gòu)成。平時成績占總成績的60%，分為學生評定和教師評定兩個部分，比例為3：7左右。答辯占總成績的10%。實習報告占總成績的30%?？己擞址譃樾纬尚钥己撕徒K結(jié)性考核。形成性考核占60%，主要有系統(tǒng)分析，系統(tǒng)設計，系統(tǒng)實現(xiàn)，測試與評價。考核的主要內(nèi)容包括：課堂表現(xiàn)及作業(yè)完成情況，系統(tǒng)各功能的代碼完成情況，測試結(jié)果及組間評價結(jié)果。終結(jié)性考核占40%，主要是答辯和項目報告。答辯主要是系統(tǒng)各功能模塊知識點的掌握情況，項目報告主要是填寫是否規(guī)范，內(nèi)容是否正確，代碼填寫風格是否一致。