CDIO 模式下基于學(xué)生本位的高職程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革

●鄒銀鳳 楊曉宇

前言

2019 年高職擴(kuò)招100 萬人，國務(wù)院印發(fā)《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》，職業(yè)教育再次引起社會(huì)和產(chǎn)業(yè)屆的廣泛關(guān)注，迎來新的發(fā)展。高等職業(yè)技術(shù)院校作為我國技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的重要組成部分，有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量適應(yīng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，專業(yè)課程的教學(xué)改革將是不可忽視的重要一環(huán)。

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)基礎(chǔ)課程中的核心課程，在引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)計(jì)算思維、抽象思維以及分析問題的能力方面具有重要的作用①②。Java 程序語言以其本身的語言優(yōu)勢，被大部分院校設(shè)為計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的入門課程，在專業(yè)課程中具有重要的地位。本文以《Java 程序設(shè)計(jì)》教學(xué)為例，探索了一種適合高職學(xué)生的程序設(shè)計(jì)課程的有效教學(xué)方法。

一、高職程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

（一）程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容抽象繁雜

程序設(shè)計(jì)作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的入門課程，其目的是通過課程學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握一門程序設(shè)計(jì)語言的語法規(guī)則，理解計(jì)算機(jī)的運(yùn)算邏輯，熟練程序設(shè)計(jì)的一般思維。程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)包含數(shù)理邏輯和語言學(xué)規(guī)律，課程內(nèi)容抽象單調(diào)，涉及的概念和語法繁雜。在授課時(shí)長受限的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)抽象繁雜的理論知識(shí)的吸收、理解和鞏固，需要教師和學(xué)生之間的共同努力。高職教育對(duì)于學(xué)生而言學(xué)習(xí)時(shí)間少，學(xué)習(xí)任務(wù)大，增加學(xué)習(xí)課時(shí)解決不了根本問題，革新教學(xué)方法，轉(zhuǎn)變教學(xué)思路才是提高教學(xué)質(zhì)量關(guān)鍵。

（二）高職學(xué)生學(xué)習(xí)能力起點(diǎn)低，自律性差

大部分高職院校的學(xué)生成績都不是很好，相對(duì)于本科院校學(xué)生，在接受知識(shí)能力、實(shí)踐能力、自主學(xué)習(xí)能力都有欠缺③④。2019年《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》提出了“三教”改革，任務(wù)之一就是“如何教”?！叭绾谓獭彼械母呗氃盒：徒處煻夹枰让鞔_一個(gè)問題：學(xué)生是“三教”改革的直接影響對(duì)象。很多高職學(xué)生，從高中養(yǎng)成了很多不好的習(xí)慣，上課不認(rèn)真聽課，走神、玩手機(jī)，課后不總結(jié)已學(xué)知識(shí)，自控能力特別差。學(xué)習(xí)方法功耗大效率低是高職學(xué)生學(xué)情分析的重要事實(shí)之一。近年來高職擴(kuò)招，來自不同領(lǐng)域和層次的高職新生更是加劇了高職學(xué)生學(xué)習(xí)能力參差不齊的現(xiàn)狀。完善高職教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量無法避免高職授課對(duì)象接受能力有限、學(xué)習(xí)動(dòng)力不足的事實(shí)。

（三）程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)踐缺乏有效的交流互動(dòng)

程序設(shè)計(jì)是介于理論和實(shí)踐之間的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)性課程，學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的高低決定著下一階段的其專業(yè)課程的發(fā)展高度。程序設(shè)計(jì)需要培養(yǎng)學(xué)生清晰，嚴(yán)密的邏輯思維。高職學(xué)生學(xué)習(xí)能力有限，自主思考動(dòng)力的不足，遇見難題時(shí)容易放棄。計(jì)算機(jī)編程語言、編程工具大部分都是基于英文環(huán)境，高職學(xué)生因英語學(xué)習(xí)的畏難心理對(duì)編程語言的學(xué)習(xí)產(chǎn)生抵觸心理的人普遍存在⑤。大部分教師在教學(xué)過程中缺乏對(duì)學(xué)生的接受能力、課程授課內(nèi)容和教學(xué)大綱的全面分析，容易忽視學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心和受挫能力，難以把握好學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況⑥。在實(shí)際教學(xué)過程中，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間缺乏合理有效的安排，導(dǎo)致課內(nèi)容重點(diǎn)把握不對(duì)稱，教學(xué)效果差強(qiáng)人意。

程序設(shè)計(jì)課程的授課目的，首先是為了培養(yǎng)學(xué)生的編程基礎(chǔ)——讓學(xué)生掌握一種程序設(shè)計(jì)語言，其次是培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)思維——學(xué)會(huì)編寫程序解決問題。側(cè)重編程語法規(guī)則講解，學(xué)生只知編程不知為何編程；側(cè)重編程思維訓(xùn)練和算法講解，學(xué)生知編程卻不知如何有效編寫正確的程序解決問題。有效實(shí)施程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革，平衡好程序設(shè)計(jì)課程授課目的的兩方面和學(xué)生的實(shí)際接受能力，需要構(gòu)建教師和學(xué)生之間的雙向互動(dòng)，讓枯燥繁雜的程序語法規(guī)則與抽象的程序設(shè)計(jì)思維被學(xué)生成功地吸收和接納。

二、CDIO 模式下基于學(xué)生本位的教學(xué)改革

CDIO 工程教育模式是由麻省理工學(xué)院在內(nèi)的4 所國際高等院校聯(lián)合研究發(fā)布的最新國際工程教育改革研究成果。CDIO 工程教育模式由構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作(Operate)四部分構(gòu)成，旨在以學(xué)生為中心，通過主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)動(dòng)的方式學(xué)習(xí)工程理論、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)⑦⑧。CDIO 工程教育理念主張“做中學(xué)”，以接近實(shí)際工程項(xiàng)目的綜合性設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)綜合理解和運(yùn)用知識(shí)完成項(xiàng)目的工程實(shí)踐能力。

本文以培養(yǎng)學(xué)生技能為重心，借鑒CDIO 工程教育模式的分階段實(shí)踐及綜合運(yùn)用的思路，提出基于CDIO 模式的學(xué)生能力本位教學(xué)方法。從教師和學(xué)生兩個(gè)角度，充分構(gòu)思和運(yùn)用CDIO 教育理念，在教的過程中使用CDIO 理念促進(jìn)教師不斷完善和改進(jìn)教學(xué)和課堂設(shè)計(jì)，在學(xué)的過程中不斷引導(dǎo)學(xué)生正確規(guī)范的理解和掌握課程知識(shí)，形成教與學(xué)的循環(huán)有效反饋，保證教學(xué)的質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（一）基于學(xué)生本位的課程開發(fā)

學(xué)生本位是教育教學(xué)改革中的重要命題。學(xué)生作為教學(xué)改革的直接影響對(duì)象，決定著教學(xué)改革的最終質(zhì)量⑨。高職擴(kuò)招，來自不同領(lǐng)域和層次的高職新生加劇了高職學(xué)生學(xué)習(xí)能力參差不齊的現(xiàn)狀。為適應(yīng)高職院校生源質(zhì)量的變化，改善教學(xué)效果，在充分分析高職學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并提出了基于學(xué)生本位的“3+2”課程設(shè)計(jì)思路，如表1 學(xué)生本位的教學(xué)設(shè)計(jì)。

基于學(xué)生本位的“3+2”課程設(shè)計(jì)是以學(xué)生為中心，充分考慮學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況、接受能力與課程知識(shí)教授重點(diǎn)和難點(diǎn)之間的關(guān)系的課程設(shè)計(jì)方式。具體的課程設(shè)計(jì)流程如圖1“3+2”課程設(shè)計(jì)流程。

表1 學(xué)生本位的教學(xué)設(shè)計(jì)

其中“3”是指三階段案例設(shè)計(jì)，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的分布將授課案例和練習(xí)案例按難易程度分為3 個(gè)層次，對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)講解的層層遞進(jìn)和深入，學(xué)生可根據(jù)自身學(xué)習(xí)難度相應(yīng)地步步跟進(jìn)與學(xué)習(xí)。

圖1 “3+2”課程設(shè)計(jì)流程

“2”是指學(xué)生和教師之間循環(huán)的雙向反饋。在程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)和練習(xí)過程中學(xué)生會(huì)遇到各種程序異常與報(bào)錯(cuò)，極易打擊學(xué)習(xí)積極性?；趲熒p向反饋的模式下，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇見的問題可以被及時(shí)指導(dǎo)解決和定期整理；教師在收集和分析學(xué)生的反饋信息后，可以完善和改進(jìn)后續(xù)授課過程中的著重點(diǎn)，具體過程如圖2。

圖2 基于學(xué)生本位的師生雙向反饋過程

遵循學(xué)生本位的課程開發(fā)思路，以《Java 程序設(shè)計(jì)》的循環(huán)結(jié)構(gòu)單元中的While 循環(huán)結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行課程開發(fā)與設(shè)計(jì)，如表2 While 循環(huán)結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計(jì)。

表2 While 循環(huán)結(jié)構(gòu)的課程設(shè)計(jì)

（二）基于CDIO 模式的教學(xué)過程

基于CDIO 模式的教學(xué)過程遵循知識(shí)傳授規(guī)律，運(yùn)用CDIO基于項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)作的工程項(xiàng)目思路，將每一個(gè)教學(xué)單元理解程一個(gè)完整的教學(xué)項(xiàng)目⑨，從教師的角度完成和實(shí)現(xiàn)整個(gè)教學(xué)過程。具體實(shí)現(xiàn)過程如圖3。

基于CDIO 模式的教學(xué)過程是一個(gè)有序遞進(jìn)的動(dòng)態(tài)循環(huán)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過程。其中構(gòu)思環(huán)境需要教師根據(jù)教學(xué)大綱及學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，準(zhǔn)確定位和梳理教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)通過思維導(dǎo)圖幫助學(xué)理解和把握課堂中的重點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)與運(yùn)作環(huán)節(jié)在程序案例講解過程需要熟練使用程序流程圖進(jìn)行程序算法分析和講解；輔助學(xué)生答疑過程需要使用程序集成開發(fā)環(huán)境工具，實(shí)現(xiàn)Bug(程序異常)的準(zhǔn)確定位?；贑DIO 模式的教學(xué)過程，每堂課程的結(jié)束即是下一次課程的開始，學(xué)生提交的BUG 管理清單以及當(dāng)次課程中的新增程序關(guān)鍵字和語法結(jié)構(gòu)，即成為下一次課程中“程序語法詞識(shí)記和默寫”的主要內(nèi)容。

圖3 基于CDIO 模式的教學(xué)過程

（三）基于CDIO 模式的案例實(shí)踐

基于CDIO 模式的案例實(shí)踐是以學(xué)生本位，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和完成課程案例學(xué)習(xí)和練習(xí)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。學(xué)生在實(shí)際練習(xí)過程中，按照構(gòu)思，設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作四個(gè)基本步驟，通過團(tuán)隊(duì)合作相互學(xué)習(xí)和幫助，借助教師的課堂輔導(dǎo)，有效完成理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐練習(xí)的過程。具體實(shí)現(xiàn)流程如圖4。

圖4 基于CDIO 模式的案例實(shí)踐

遵循CDIO 模式的案例實(shí)踐過程，學(xué)生遵循答題的一般思路進(jìn)行學(xué)習(xí)與實(shí)踐，可以準(zhǔn)確定位自身學(xué)習(xí)的不足，有效提問，實(shí)現(xiàn)與授課教師之間積極互動(dòng)。長期的答題實(shí)踐與授課訓(xùn)練，可以培養(yǎng)學(xué)生清晰的邏輯思維習(xí)慣，增強(qiáng)程序編寫思維，提高學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)了教與學(xué)的共同發(fā)展。

（四）教學(xué)質(zhì)量分析

2019 年度秋，使用CDIO 模式下基于學(xué)生本位的程序設(shè)計(jì)教學(xué)方法與傳統(tǒng)教學(xué)方法，分別教授2019 級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)4班和3 班的《Java 程序設(shè)計(jì)》課程。學(xué)期末組織了以《Java 程序設(shè)計(jì)》課程為主要考核內(nèi)容的分專業(yè)興趣意愿考核，此項(xiàng)考核由對(duì)計(jì)算機(jī)編程感興趣的學(xué)生自愿報(bào)名參加。兩個(gè)對(duì)比班級(jí)的實(shí)際報(bào)名情況，如圖5。

4 班學(xué)生總數(shù)為44 人，3 班學(xué)生總數(shù)為45，總體報(bào)名情況由圖5 可知，4 班報(bào)名參與考核的學(xué)生明顯比3 班多，參與率也明顯高于3 班。由此可知實(shí)施CDIO 模式下基于學(xué)生本位的程序設(shè)計(jì)教學(xué)方法可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的興趣和熱情，保障了學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心。

《Java 程序設(shè)計(jì)》課程期末考試施行教考分離，授課教師不參與考核的整個(gè)過程，考核成績可以客觀地反映實(shí)際的教學(xué)效果。由圖6 可知，無論從整體還是部分看，實(shí)施教學(xué)改革的4 班整體考核成績優(yōu)于使用傳統(tǒng)教學(xué)方法的3 班。4 班學(xué)生成績大部分居于70~100 分的中等偏上的分?jǐn)?shù)段，而3 班學(xué)生的成績分?jǐn)?shù)層次性明顯，學(xué)生學(xué)習(xí)能力與成績成正相關(guān)分布的態(tài)勢突出，說明CDIO 模式下基于學(xué)生本位的程序設(shè)計(jì)教學(xué)方法能夠適應(yīng)高職學(xué)生學(xué)習(xí)能力參差不齊的學(xué)情現(xiàn)狀，可以有效地保證和提高教學(xué)質(zhì)量。

圖5 參與專業(yè)興趣考核兩個(gè)班級(jí)報(bào)名情況

圖6 期末考試成績對(duì)比

三、結(jié)語

“三教”改革的不斷推進(jìn)以及高職擴(kuò)招的穩(wěn)步進(jìn)行，將給職業(yè)教育提出更高的要求。順應(yīng)社會(huì)發(fā)展，提高教學(xué)和人才培養(yǎng)質(zhì)量是教育教學(xué)改革的重要研究課題。本文通過分析教學(xué)過程中教師和學(xué)生的不同角色，結(jié)合目前高職擴(kuò)招的現(xiàn)狀，提出了CDIO 模式下基于學(xué)生本位的高職程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革。這種方案通過實(shí)踐證實(shí)，是可以運(yùn)用在學(xué)生學(xué)習(xí)能力參差不齊的高職教學(xué)中，來增加學(xué)生對(duì)求知的興趣，提高教師的教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)生后面的課程學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

注釋：

①陳思佳.基于能力培養(yǎng)的VB 課程自主學(xué)習(xí)模式研究[J].教育現(xiàn)代化,2018,5(30):222- 225

②趙玲玲,康瑤,李丹丹.程序設(shè)計(jì)類平臺(tái)課的建設(shè)研究[J].教育教學(xué)論壇,2018(23):192- 193

③宗林莉.地方高職院校分層次學(xué)生管理研究[D].華中師范大學(xué),2015

④王麗雅. 高職信息技術(shù)課翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施之行動(dòng)研究 [D]. 蘭州大學(xué),2018

⑤陳進(jìn).高職學(xué)生編程興趣引導(dǎo)的探索和實(shí)踐[J].教育觀察,2017,6(18):76- 78

⑥熊煦,劉日鑫,陳曉松.高職院校復(fù)合材料專業(yè)四層次實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J].職教通訊,2015(33):73- 77

⑦吳紅梅,郭宇,張震斌,藺巖,陳強(qiáng)強(qiáng).基于CDIO 模式的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2017,36(10):177- 179+217

⑧郭智興,鮮廣,熊計(jì).基于CDIO 模式的復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2019,38(06):202- 205

⑨閻群,李擎,崔家瑞,徐銀梅,王國霞.大學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2017,34(11):178- 181+186

⑩朱昌洪,黃勇,潘宇.基于CDIO 的“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程研究及實(shí)踐[J].科學(xué)時(shí)代,2014(7)