基于CDIO的高職程序設(shè)計類課程的教學(xué)改革與實踐探討

楊晨霞　涂風(fēng)濤

摘 要：針對傳統(tǒng)高職程序設(shè)計類課程教學(xué)當(dāng)中存在的一些問題，提出基于CDIO的課程教學(xué)改革新思路，在教學(xué)過程的實施中，以CDIO工程教育思想為理論基礎(chǔ)，對課程的培養(yǎng)大綱、教學(xué)方法、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺、課程答疑和反饋體系、課程考核方式等方面實施教學(xué)改革。實踐證明，新的教學(xué)模式使學(xué)生編程綜合素質(zhì)得到了提高。

關(guān)鍵詞：CDIO工程教育；程序設(shè)計；教學(xué)模式改革

作者簡介：楊晨霞（1978-），女，江西瑞金人，南昌師范高等?？茖W(xué)校講師，研究方向為計算機應(yīng)用；涂風(fēng)濤（1976-），男，江西南昌人，南昌師范高等?？茖W(xué)校講師，研究方向為網(wǎng)絡(luò)安全。

基金項目：江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究課題“基于CDIO理念的創(chuàng)新型高技能人才培養(yǎng)模式的研究與實踐”（編號：JXJG-14-41-5），主持人：涂鳳濤。

中圖分類號：G710 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-7518（2016）06-0081-03

在全球信息化大潮的推動下，我國的計算機軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，行業(yè)對專業(yè)人才的需求日益迫切。這對高職計算機軟件專業(yè)既是機遇，也是挑戰(zhàn)，因此教學(xué)模式的改革在人才培養(yǎng)上顯得舉足輕重。近年，美國等西方發(fā)達國家大學(xué)在計算機軟件設(shè)計教學(xué)中開展了CDIO工程教育培養(yǎng)模式的改革，取得了令人矚目的成果，許多方法值得借鑒。因此，引入該教育理念將對職教院校的計算機軟件教育事業(yè)的發(fā)展起到積極的推動作用。

一、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的主要問題

我們在前幾年的程序設(shè)計類課程教學(xué)中采用傳統(tǒng)的以教材為中心，按部就班地按知識點展開教學(xué)，先細致的講解語言的語句、語法和算法，然后再指導(dǎo)學(xué)生做一些相關(guān)的練習(xí)。在實踐中，我們發(fā)現(xiàn)，這種教學(xué)模式教學(xué)手段單一，是一種典型的填鴨式教學(xué)。它只注重淺表的知識傳授，忽視了學(xué)生所學(xué)知識的串聯(lián)；只注重語法和算法的講解，忽視了學(xué)生的探究式能力的培養(yǎng)；實訓(xùn)操作功能單一，只是對相關(guān)程序代碼進行驗證型操作，忽視了行業(yè)相關(guān)技能的掌握。使得該課程變得枯燥乏味，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍不高。課程結(jié)束后，學(xué)生除了掌握了一些基本的知識外，其編程水平和解決實際問題的能力沒有得到相應(yīng)的提高。

因此，我們在課程的教學(xué)過程中，必須進一步深化教學(xué)改革，更新觀念，開拓思路，重視學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)。針對以上的問題，我們在教學(xué)中，引入CDIO工程教育理念，對教學(xué)模式進行改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生的自學(xué)能力和協(xié)作學(xué)習(xí)能力，以及探究能力的提高。

二、教學(xué)模式改革探索

（一）CDIO工程教育理念

CDIO工程教育理念是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO的含義是：構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品（系統(tǒng)）研發(fā)到產(chǎn)品（系統(tǒng)）運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[1]。

CDIO的理念不僅繼承和發(fā)展了歐美二十多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的標(biāo)準。國外院校的經(jīng)驗都表明，CDIO的理念和方法是先進的、可行的，按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會與企業(yè)的歡迎。

（二）制定基于CDIO的培養(yǎng)大綱

CDIO注重理論與實踐操作的相結(jié)合，強調(diào)三個層面能力的培養(yǎng)：專業(yè)基礎(chǔ)知識、個人能力素質(zhì)，以及團隊合作與溝通能力（表1）。

表1 基于CDIO的培養(yǎng)大綱

（三）改革的主要思路

教師首先應(yīng)該改變傳統(tǒng)的觀念，不僅要把自己作為知識的傳授者，更要把授課方式轉(zhuǎn)變?yōu)楹蛯W(xué)生友好協(xié)作，平等對話，合力互動，教學(xué)相長的過程。作為教師，要積極鼓勵學(xué)生大膽的提出質(zhì)疑，教師不要總想著如何把知識點講完，解決學(xué)生的問題才是我們的教學(xué)目標(biāo)。為了正確引導(dǎo)學(xué)生提出問題，我們可以把相關(guān)知識點以課前預(yù)習(xí)的形式布置給學(xué)生，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的疑點和難點，給他們留有一定的時間去思考解決，教師在授課的時候給以講解和必要的內(nèi)容補充。通過師生共同探討完成整個教學(xué)過程，學(xué)生也就自然的成為了教學(xué)的主動參與者。在這個過程中，教師可以了解每個學(xué)生的基礎(chǔ)，也可以從學(xué)生那里學(xué)到一些解決問題的思路和方法，并可以引入到后面的教學(xué)中。

（四）多種教學(xué)方法的運用

為了更好地調(diào)動學(xué)生的積極性，我們在課程教學(xué)中采用了多種教學(xué)方法，例如案例教學(xué)法、項目驅(qū)動法、討論法等。

1.案例教學(xué)法。它是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法[2]，它與傳統(tǒng)的教學(xué)方法不同，教師不僅僅只是承擔(dān)傳授知識的責(zé)任，還肩負著扮演設(shè)計者和激勵者的角色，鼓勵學(xué)生積極參與討論。我們在教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)大綱和培養(yǎng)目標(biāo)的要求，把知識點以典型的案例方式展開，例如，我們在講到對象這一內(nèi)容時，設(shè)計了一個為學(xué)生建立入學(xué)檔案的案例，要求每位學(xué)生的信息包括：學(xué)號、姓名、性別、身高、體重、畢業(yè)地區(qū)和入學(xué)總成績。輸入完所有信息后，還能顯示出相同地區(qū)入學(xué)的學(xué)生，并按入學(xué)總成績從高到低輸出這些學(xué)生的信息。通過該案例的講解，我們把學(xué)生引入到特定的事件情景中進行問題的分析和解決，使學(xué)生產(chǎn)生了學(xué)習(xí)興趣，明確了學(xué)習(xí)的目標(biāo)；同時，在學(xué)生掌握了相關(guān)知識點后，我們還會對案例做進一步的改造和拓寬，例如針對上述案例，我們又設(shè)計了一個如下案例：打印輸出全班每位同學(xué)的信息，包括計算得到的總分和平均分，并顯示出相同地區(qū)入學(xué)的學(xué)生各課成績和總分最高的學(xué)生信息。要求學(xué)生的信息含有：學(xué)號、姓名、性別、畢業(yè)地區(qū)、三門功課成績（語文、數(shù)學(xué)、英語）。我們讓學(xué)生通過模仿和自主探究完成此案例，達到培養(yǎng)他們運用理論知識，編程解決實際問題能力的教學(xué)目標(biāo)。圖1展示了實施案例教學(xué)的過程。

圖1 基于CDIO的案例教學(xué)活動的實施

2.項目驅(qū)動法。它主要針對企業(yè)技術(shù)應(yīng)用需求，以項目開發(fā)為主導(dǎo)，以理論知識和項目用例講解為前提，即學(xué)即用，在編程中消化吸收所學(xué)知識，在解決項目開發(fā)的實際問題中使所學(xué)技術(shù)達到熟練應(yīng)用[3]。例如，我們圍繞“班級管理系統(tǒng)”這個項目展開理論教學(xué)，通過改造拓寬實訓(xùn)案例，把每個知識點串聯(lián)起來，使學(xué)生的綜合運用能力得到提升，從而使各相關(guān)知識點融入到實訓(xùn)案例的代碼編寫中。在初期教學(xué)中，我們給學(xué)生設(shè)計的是單項技能編程訓(xùn)練，使學(xué)生掌握基本的語法和算法；在學(xué)完數(shù)組、函數(shù)、文件等章節(jié)后，我們對學(xué)生進行的是綜合項目實例的開發(fā)編程，逐步地組建和完善“班級學(xué)生管理系統(tǒng)”的各項功能，添加功能操作菜單，增加添加新同學(xué)、查詢學(xué)生信息、學(xué)生成績排名、文件的保存和打印等模塊。由于從學(xué)生接到項目到具體開發(fā)，直到最后的調(diào)試和發(fā)布，我們都遵循項目的進度來講解，內(nèi)容上循序漸進，而且在項目開發(fā)過程中又穿插了許多學(xué)習(xí)技巧和相關(guān)職業(yè)技能的培訓(xùn)，使得學(xué)生更能全面掌握語言開發(fā)方法。

3.討論法。它是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下為解決某個問題而進行探討、辨明是非真?zhèn)危垣@取知識的方法[4]。它的優(yōu)點是能更好地調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考、口頭表述和綜合運用知識的能力。例如，我們在項目開發(fā)過程當(dāng)中，就把全班學(xué)生分成幾個小組進行集中討論，最后各個小組派出代表，發(fā)表本小組成員對于項目的分析和解決辦法。通過討論可以擴展和深化學(xué)生對項目的理解程度，可以把他們的注意力引導(dǎo)到方案的合理解決上來。

（五）建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺

利用建立的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺，為學(xué)生提供各種教學(xué)資源，包括教師制作的PPT課件、程序演示視頻和實訓(xùn)案例，其中我們把實訓(xùn)案例分為“基礎(chǔ)型案例”，用來讓學(xué)生對學(xué)習(xí)過的相應(yīng)理論課程進行回顧和提高；“提高型案例”，用來讓學(xué)生掌握面向過程程序設(shè)計的整個流程以及結(jié)構(gòu)化的編程思想；“綜合設(shè)計型案例”，用來讓學(xué)生們按照軟件開發(fā)的流程，由小組獨立完成。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，我們可以延伸整個課堂教學(xué)，幫助學(xué)生進行更深入廣泛的學(xué)習(xí)，也有利于他們養(yǎng)成課后自學(xué)的習(xí)慣，培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)能力。同時利用平臺，學(xué)生可以將調(diào)試好的程序保存到服務(wù)器提交給教師，這種方式提高了作業(yè)的批改效率，為老師和學(xué)生帶來了很大的方便。

（六）建立課程答疑和反饋體系

課程的答疑和反饋環(huán)節(jié)難于有效實施一直是困擾教師和學(xué)生的問題，我們在課程教學(xué)中通過積極探索，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開發(fā)了類似于BBS的“答疑和反饋”模塊，使學(xué)生直接能夠利用論壇與老師同學(xué)進行交流，同時我們采用論壇的方式把一些典型的問題置頂突出顯示，方便大家的討論。“答疑和反饋”模塊的應(yīng)用將答疑和反饋的地點從教室擴展到了網(wǎng)絡(luò)平臺，將答疑和反饋的方式從口述式變成演示方式，提高了課堂時間利用效率，增強了答疑解惑效果。

（七）改革課程考核方式

我們按照“全國計算機等級考試二級”的考核要求，采用了技能考試的方式，考核由平時成績10%、筆試40%和機試50%成績組成。我們目前正在探索如何在考核當(dāng)中增加項目程序評審和答辯的模塊，以期對學(xué)生的綜合知識運用能力和職業(yè)素養(yǎng)進行更準確的考核。

三、結(jié)論

高校人才培養(yǎng)模式的改革需要與時俱進[5]。通過教學(xué)改革，我們確立了堅持以程序設(shè)計開發(fā)為主，理論知識為輔，強調(diào)技能訓(xùn)練，注重編程能力的培養(yǎng)方針。我們不但對每個知識點引入了基本編程訓(xùn)練，還根據(jù)學(xué)習(xí)的進度增加了綜合型的項目作業(yè)，要求學(xué)生運用軟件工程的思想和方法進行設(shè)計制作。由于項目的安排是以小組進行的，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與感大大提高了，培養(yǎng)了他們的團隊協(xié)作素養(yǎng)，并使得看似獨立的各個知識點相互融匯在一起。通過項目的引入，學(xué)生擺脫了單純枯燥的知識理論學(xué)習(xí)，課程通過率提高了2%—3%，編程能力得到了提高，為他們今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]CRAWLEYEF.重新認識工程教育：國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M].顧佩華，譯.北京：高等教育出版社，2009.

[2]李竹林.基于CDIO教育理念的高校計算機專業(yè)課程教學(xué)改革探討[J].教育與職業(yè)，2012（20）：127-128.

[3]黎振，楊慧.項目式教學(xué)中全過程立體式考核方式探索[J].天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)學(xué)報，2012（1）：37-40.

[4]余麗紅，徐存東.基于CDIO的C語言程序設(shè)計課程教學(xué)改革探究[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011（16）：151-152.

[5]譚菊華.大學(xué)生就業(yè)視野下高等教育人才培養(yǎng)模式改革探索[J].江西師范大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2014（2）：127-132.

責(zé)任編輯 蔡久評