基于CDIO 理念的“C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革

蘆彩林

（晉中學(xué)院信息技術(shù)與工程系，山西 晉中 030619）

引言

國(guó)內(nèi)多所大學(xué)采用了CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、操作）教育理念進(jìn)行了一系列教學(xué)改革，在某些專(zhuān)業(yè)核心課程中推行了CDIO 培養(yǎng)模式改革，使得培養(yǎng)的學(xué)生在畢業(yè)時(shí)能夠最大限度地逼近社會(huì)需求，且能夠與不斷變化的社會(huì)需求相適應(yīng)。[1]

“C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”是計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課程，如何提高“C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為后續(xù)軟件開(kāi)發(fā)類(lèi)課程打好基礎(chǔ)是亟需解決的重要問(wèn)題。在近幾年的“C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)中，按照CDIO 標(biāo)準(zhǔn)和大綱進(jìn)行了一系列教學(xué)改革，學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量明顯改善。

1 當(dāng)前“C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.1 教學(xué)以課堂講授內(nèi)容為驅(qū)動(dòng)

傳統(tǒng)“C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)以教師為中心，以課堂講授內(nèi)容為驅(qū)動(dòng)，側(cè)重講解C 語(yǔ)言的各種語(yǔ)法，并通過(guò)相應(yīng)的例題對(duì)語(yǔ)法進(jìn)行解釋說(shuō)明[2]。學(xué)生只是被動(dòng)接受教師的安排來(lái)完成學(xué)習(xí)，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性差，教師往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的問(wèn)題，課程的教學(xué)質(zhì)量難以保證。

1.2 實(shí)踐能力訓(xùn)練不足

由于采取大班教學(xué)，學(xué)生人數(shù)較多，課堂教學(xué)結(jié)束后，教師無(wú)法監(jiān)督學(xué)生是否在課后進(jìn)行了實(shí)踐練習(xí)，也不可能批改全部學(xué)生的作業(yè)，導(dǎo)致教師不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，得不到學(xué)生及時(shí)的反饋，不能及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，也不能對(duì)學(xué)生個(gè)體進(jìn)行針對(duì)性輔導(dǎo)。這樣，學(xué)生是否去實(shí)踐練習(xí)主要靠學(xué)生的自覺(jué)性，實(shí)踐能力的培養(yǎng)效果較差。

2 基于CDIO 的“C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)改革

2.1 按照CDIO 理念采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法

整個(gè)教學(xué)過(guò)程以項(xiàng)目為主線(xiàn)，課程知識(shí)點(diǎn)與項(xiàng)目緊密結(jié)合，實(shí)踐與理論教學(xué)并行[3]。設(shè)計(jì)的教學(xué)項(xiàng)目涵蓋教學(xué)內(nèi)容的所有知識(shí)點(diǎn)，貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，并按照軟件工程思想從需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼測(cè)試、交付與驗(yàn)收的流程指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握了使用C語(yǔ)言進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的基本技能，形成了以軟件工程的思想解決實(shí)際問(wèn)題的思維方式，具備了軟件工程師的基本素質(zhì)。

設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目“工程師工資管理系統(tǒng)”覆蓋教學(xué)內(nèi)容的所有知識(shí)點(diǎn)，提供工資信息錄入、工資統(tǒng)計(jì)分析、工資查詢(xún)、工資修改、工資排序、將工資保存到文件等功能，并隨著教學(xué)過(guò)程的進(jìn)行逐步實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目的各個(gè)功能。在教學(xué)的不同階段，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)點(diǎn)完成項(xiàng)目相應(yīng)的功能，并指出其中存在的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考如何去解決，從而引出后續(xù)的知識(shí)點(diǎn)，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用新的知識(shí)繼續(xù)改進(jìn)項(xiàng)目。整個(gè)教學(xué)過(guò)程中會(huì)形成項(xiàng)目的多個(gè)不同的版本（見(jiàn)表1），例如，沒(méi)有學(xué)習(xí)函數(shù)之前，所有的項(xiàng)目功能實(shí)現(xiàn)全部在main()函數(shù)中完成，使得main()函數(shù)代碼較長(zhǎng)，維護(hù)比較麻煩；學(xué)習(xí)函數(shù)以后，學(xué)生了解了模塊化的程序設(shè)計(jì)思想，就可以將各個(gè)功能分別用不同的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)程序結(jié)構(gòu)清晰，代碼復(fù)用和維護(hù)容易。通過(guò)項(xiàng)目的不斷演進(jìn)，學(xué)生逐漸理解各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的用法，掌握了程序設(shè)計(jì)的方法。

表1 項(xiàng)目版本說(shuō)明

在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)多媒體教學(xué)軟件引導(dǎo)學(xué)生邊學(xué)邊做，與教師一起完成項(xiàng)目，真正做到了“做中學(xué)，學(xué)中做”。

2.2 利用在線(xiàn)EduCoder 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)強(qiáng)化實(shí)踐能力

EduCoder 在線(xiàn)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)為高校提供智能化在線(xiàn)實(shí)踐教學(xué)服務(wù)。平臺(tái)提供了針對(duì) C 語(yǔ)言各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，教師可以根據(jù)教學(xué)進(jìn)度選擇合適的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目發(fā)布給學(xué)生，并規(guī)定項(xiàng)目完成的時(shí)間，約束學(xué)生必須在指定時(shí)間內(nèi)完成。每個(gè)項(xiàng)目可以包含多個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)的分值由教師設(shè)定，任務(wù)采用通關(guān)的形式，完成任務(wù)1 才可以進(jìn)行任務(wù)2，這樣能提高學(xué)生的實(shí)訓(xùn)興趣和意志力。學(xué)生登錄平臺(tái)完成項(xiàng)目中各個(gè)任務(wù)，平臺(tái)能夠使用測(cè)試數(shù)據(jù)運(yùn)行程序，并根據(jù)運(yùn)行情況給出成績(jī)，記錄通關(guān)時(shí)間，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和能力，如圖1-2（p114）所示。圖1 中小圓點(diǎn)代表學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，水滴表示當(dāng)前學(xué)生的學(xué)習(xí)效率值，小圓點(diǎn)越高，學(xué)習(xí)效率越高；圖2 中小圓點(diǎn)代表學(xué)生的能力值，紅色水滴表示當(dāng)前學(xué)生的能力值，小圓圈越大，評(píng)測(cè)次數(shù)越少。

圖1 學(xué)習(xí)效率

圖2 學(xué)習(xí)能力

通過(guò)該平臺(tái)學(xué)生利用課余時(shí)間完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，提高了實(shí)踐動(dòng)手能力，能真正掌握編程技術(shù)。教師可以通過(guò)平臺(tái)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，程序設(shè)計(jì)能力形成情況，有針對(duì)性地開(kāi)展教學(xué)和輔導(dǎo)。

2.3 考核方式的改變

將平時(shí)成績(jī)考核以考勤、課后作業(yè)為主的模式，改為考核以educoder平臺(tái)實(shí)訓(xùn)成績(jī)?yōu)橹鳎⒔Y(jié)合課堂小練習(xí)成績(jī)，引導(dǎo)學(xué)生以實(shí)踐能力提高為學(xué)習(xí)目標(biāo)。

期末考試采取機(jī)試的方式，設(shè)置程序改錯(cuò)、程序填空、編程題三種題型，分別考查學(xué)生閱讀程序、調(diào)試程序、設(shè)計(jì)程序的能力。這樣，學(xué)生在考試中不再依靠記憶，而是靠理解和實(shí)操。

3 結(jié)語(yǔ)

按照CDIO 理念進(jìn)行教學(xué)改革以后，從教學(xué)到考核整個(gè)過(guò)程強(qiáng)調(diào)的是實(shí)踐能力的培養(yǎng)，學(xué)生用C 語(yǔ)言解決實(shí)際問(wèn)題的能力得到了提高，為后續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)打好了基礎(chǔ)。近幾年，我系學(xué)生參加“藍(lán)橋杯”“軟件杯”等學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)等級(jí)和人數(shù)逐年提高，這些成績(jī)的取得證明采用CDIO 理念進(jìn)行教學(xué)改革的正確性和必要性。今后，將進(jìn)一步設(shè)計(jì)更加合理的教學(xué)項(xiàng)目和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，進(jìn)行線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)方式改革，提高教學(xué)質(zhì)量。