“CDIO+思政”的Java程序設(shè)計(jì)改革與實(shí)踐

謝聰嬌，陳俊杰，左東石

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018）

0 引言

2020 年6 月，教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》明確指出全面推進(jìn)課程思政建設(shè)，就要寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。作為高校教師，應(yīng)把握好課程建設(shè)“主戰(zhàn)場(chǎng)”、利用好課堂教育“主渠道”，承擔(dān)好育人責(zé)任，守好一段渠、種好責(zé)任田，要在課程教學(xué)中把馬克思主義教育與培養(yǎng)科學(xué)精神結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生認(rèn)識(shí)、分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國(guó)工匠精神和科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷與使命擔(dān)當(dāng)。

CDIO 工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果，通過(guò)結(jié)合構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operator），以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)、實(shí)踐、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)。在Java 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Java 課程）教學(xué)中采用CDIO 模式旨在解決教學(xué)理論與實(shí)踐相脫節(jié)的問(wèn)題，將理論、實(shí)踐和創(chuàng)新融為一體，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。李潔將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)方式和考評(píng)機(jī)制4 個(gè)方面進(jìn)行整合，構(gòu)建基于CDIO教育理念的思政課教學(xué)體系。何磊等圍繞高等教育立德樹(shù)人的核心任務(wù)，以工程導(dǎo)論為例，通過(guò)調(diào)整課程大綱、配置融合思想政治理念和工程知識(shí)資源庫(kù)，設(shè)立課程評(píng)價(jià)體系進(jìn)行基于CDIO 工程教育模式的專(zhuān)業(yè)課程思政建設(shè)。葉進(jìn)等探索CDIO 理念在高校思想政治教育實(shí)踐育人的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和二者之間的共同愿景、層次綱領(lǐng)、實(shí)踐路徑等方面的契合性，在CDIO 理念的基礎(chǔ)上提出構(gòu)建多元一體的復(fù)合主體。

Java 語(yǔ)言是目前互聯(lián)網(wǎng)最受歡迎的語(yǔ)言之一，同時(shí)Java 課程也是計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心課程，是Java Web、J2EE、軟件工程、移動(dòng)終端開(kāi)發(fā)與實(shí)踐等課程的先修課程，集理論性、應(yīng)用型、實(shí)踐性和工程性于一體。通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，使學(xué)生掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本原理與方法，具備面向?qū)ο蟮木幊趟季S，將現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際問(wèn)題采用面向?qū)ο蠓绞竭M(jìn)行建模，并編寫(xiě)代碼進(jìn)行建模。林宏等依據(jù)CDIO 能力大綱，以Java 程序設(shè)計(jì)為例討論了在有限教學(xué)環(huán)境和師資條件下的課程建設(shè)及改革措施。楊曉歡等以西南財(cái)經(jīng)大學(xué)天府學(xué)院為例，基于CDIO 教學(xué)模式對(duì)Java 課程群教學(xué)中存在的問(wèn)題，以就業(yè)為導(dǎo)向，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為載體進(jìn)行教學(xué)模式改革。李金忠等以CDIO 工程教育理念為指導(dǎo)，基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式實(shí)踐框架，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和小組討論方法為教學(xué)手段，探索了多維度混合式教學(xué)改革探索，針對(duì)思政教育難以有機(jī)融入專(zhuān)業(yè)課程問(wèn)題，探索了如何將思政元素有機(jī)融入課程教學(xué)，并從課程思政意識(shí)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課外實(shí)踐4 個(gè)方面提出面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程思政的實(shí)施措施。

通過(guò)以上文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，目前針對(duì)Java 課程進(jìn)行“CDIO+思政”模式的教學(xué)改革研究較少。為此，本文采用線(xiàn)上、線(xiàn)下混合式教學(xué)模式，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和小組討論等教學(xué)方法為手段，探索Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)改革。

1 Java程序設(shè)計(jì)課程問(wèn)題

Java 課程是大學(xué)二年級(jí)開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，涵蓋內(nèi)容較多，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想較為抽象，實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)習(xí)難度大，目前在教學(xué)中仍存在諸多問(wèn)題尚待解決。

1.1 缺乏明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)

高等教育的專(zhuān)業(yè)性特點(diǎn)要求學(xué)生掌握扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主觀能動(dòng)性與自學(xué)能力的培養(yǎng)。但是大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)并不明確，缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力和正確的價(jià)值導(dǎo)向，沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲，在學(xué)習(xí)過(guò)程中一味地被動(dòng)接收知識(shí)，學(xué)習(xí)效果一般。

1.2 基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相脫節(jié)

Java 課程中涵蓋的知識(shí)點(diǎn)較多，面向?qū)ο蟾拍钶^為抽象，Java 的基本語(yǔ)法及基礎(chǔ)應(yīng)用占用了大量學(xué)時(shí)，使學(xué)生無(wú)法深入了解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的高級(jí)部分。此外，教學(xué)采用的案例較為陳舊，知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，缺乏系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，編程練習(xí)大多為一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致在面對(duì)具體問(wèn)題時(shí)，學(xué)生的動(dòng)手能力依然較差。

1.3 教學(xué)模式單一，教學(xué)手段陳舊

Java 課程強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，因此采用理論課結(jié)合上機(jī)實(shí)踐的模式進(jìn)行教學(xué)。理論課主要以教師為主體，學(xué)生被動(dòng)接收知識(shí)，然而目前的教學(xué)案例相對(duì)分散，難以使學(xué)生形成系統(tǒng)思維，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較差，課堂參與度低；上機(jī)實(shí)踐則針對(duì)理論課講授的知識(shí)點(diǎn)，要求學(xué)生編寫(xiě)相對(duì)簡(jiǎn)單的程序，因此在課程結(jié)束后，學(xué)生依然未能開(kāi)發(fā)實(shí)際項(xiàng)目。

1.4 考核模式單一

Java 課程的考核分為過(guò)程性考核和期末考核。過(guò)程性考核主要以實(shí)驗(yàn)和出勤成績(jī)?yōu)橹?；期末考核為則主要為機(jī)試，僅考核課程的理論性知識(shí)與學(xué)生的實(shí)際編程能力。

2 基于“CDIO+思政”理念的教學(xué)改革與實(shí)踐

Java 課程注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生能采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思維解決實(shí)際問(wèn)題，在具備扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)上，建立對(duì)專(zhuān)業(yè)的感性認(rèn)識(shí)，產(chǎn)生專(zhuān)業(yè)認(rèn)同感、歸屬感和使命感。

基于“CDIO+思政”理念的教學(xué)改革與實(shí)踐思路通常以“CDIO+思政”理念為指導(dǎo)，在課程中融入思政元素，培育和踐行學(xué)生的社會(huì)主義核心價(jià)值觀，做到潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲，采用線(xiàn)上、線(xiàn)下混合式教學(xué)模式，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和小組討論教學(xué)方法為手段，探索面向普通本科院校學(xué)生的教學(xué)改革與實(shí)踐分析。

2.1 明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

幫助學(xué)生了解專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)、研究領(lǐng)域和就業(yè)前景，明確課程學(xué)習(xí)中應(yīng)掌握的理論知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能和學(xué)習(xí)目標(biāo)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，充分發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，積極參與課堂教學(xué)，提高學(xué)生的自學(xué)能力和工程實(shí)踐能力。此外，還應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生從課程所涉及的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域、發(fā)展歷史、國(guó)內(nèi)外發(fā)展形式中建立專(zhuān)業(yè)認(rèn)同、職業(yè)道德和職業(yè)規(guī)范，增強(qiáng)學(xué)生的科技報(bào)國(guó)使命感。

2.2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)

在教學(xué)過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)理念，教師根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)及能力要求將所授知識(shí)融入實(shí)際項(xiàng)目，在項(xiàng)目實(shí)施中按照軟件工程思想進(jìn)行分析問(wèn)題、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼實(shí)現(xiàn)、調(diào)試總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，構(gòu)建系統(tǒng)化知識(shí)體系，增強(qiáng)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)能力。

2.3 教學(xué)模式創(chuàng)新

采用線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)方法，將傳統(tǒng)面授教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合，打破了傳統(tǒng)教學(xué)時(shí)間和空間的限制，實(shí)現(xiàn)了以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教育理念，豐富了教學(xué)內(nèi)容與形式，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高自學(xué)能力，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

線(xiàn)上教學(xué)采用優(yōu)慕課平臺(tái)（http：//eplat.imau.edu.cn/meol/jpk/course/blended_module/index.jsp？courseId=36889）。其中，在線(xiàn)學(xué)習(xí)包括課程預(yù)習(xí)、在線(xiàn)測(cè)試、作業(yè)、答疑討論、問(wèn)卷調(diào)查等內(nèi)容。線(xiàn)上學(xué)習(xí)訪問(wèn)統(tǒng)計(jì)如圖1 所示，基本建設(shè)情況如圖2所示。

Fig.1 Online learning access statistics圖1 線(xiàn)上學(xué)習(xí)訪問(wèn)統(tǒng)計(jì)

Fig.2 Online teaching construction圖2 線(xiàn)上教學(xué)建設(shè)情況

在教學(xué)組織上，從課前、課中、課后三個(gè)模塊組織教學(xué)，如圖3所示。

Fig.3 Online and offline mixed teaching mode圖3 線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)模式

（1）課前模塊。教師將基礎(chǔ)知識(shí)以PPT、動(dòng)畫(huà)、播客或代碼形式通過(guò)線(xiàn)上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)形式呈現(xiàn)，增加教學(xué)趣味性，提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)，通過(guò)動(dòng)畫(huà)形式對(duì)晦澀理論提供直觀感受，改善學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)。同時(shí)，以線(xiàn)上視頻或文檔形式加入領(lǐng)域模范人物和先進(jìn)事跡，對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想政治教育。教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)布置學(xué)習(xí)任務(wù)、發(fā)布學(xué)習(xí)通知，學(xué)生在收到通知后進(jìn)行在線(xiàn)學(xué)習(xí)，通過(guò)自主查閱PPT、觀看播客等方式進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，并完成在線(xiàn)測(cè)試。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)編寫(xiě)代碼加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，并進(jìn)行在線(xiàn)提問(wèn)。此外，對(duì)于難點(diǎn)知識(shí)學(xué)生也能夠通過(guò)線(xiàn)上資源進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)。

（2）課中模塊。教師在課堂授課前，先查看線(xiàn)上學(xué)習(xí)反饋結(jié)果，制定針對(duì)性地講解方案。由教師發(fā)布課堂作業(yè)，學(xué)生進(jìn)行小組討論，在對(duì)問(wèn)題及解題思路有了充分的認(rèn)識(shí)后，由學(xué)生進(jìn)行隨堂演示。對(duì)于項(xiàng)目遇見(jiàn)的問(wèn)題將由教師和學(xué)生共同解決，凸顯學(xué)生主體地位，加強(qiáng)師生、生生互動(dòng)，對(duì)于學(xué)生的優(yōu)秀作業(yè)，可上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)作為典范，供其他同學(xué)參考學(xué)習(xí)。通過(guò)學(xué)生彼此之間答疑解惑以提高學(xué)生的榮譽(yù)感與獲得感，發(fā)掘榜樣力量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升課堂教學(xué)質(zhì)量。

（3）課后模塊。教師針對(duì)現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)情況，不定期發(fā)布課程問(wèn)卷，學(xué)生以匿名形式進(jìn)行作答，也可發(fā)帖暢所欲言。此外，學(xué)生可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容溫故知新，并通過(guò)答疑討論模塊進(jìn)行提問(wèn)，讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)充分內(nèi)化吸收。

在實(shí)踐課堂中，教師根據(jù)Java 課程教學(xué)目標(biāo)及能力要求，綜合考慮知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)關(guān)系。將所學(xué)知識(shí)融入項(xiàng)目，按軟件工程思想引導(dǎo)學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，以3～4 人的小組形式完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，并通過(guò)項(xiàng)目答辯進(jìn)行考核。在項(xiàng)目完成過(guò)程中，著重培養(yǎng)學(xué)生不怕困難、銳意進(jìn)取的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，切實(shí)履行計(jì)算機(jī)行業(yè)的職業(yè)道德規(guī)范。

2.4 考核標(biāo)準(zhǔn)改革

基于“CDIO+思政”理念的Java 課程凸顯學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。因此，需要改革現(xiàn)有考核標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)過(guò)程性考核，將平時(shí)成績(jī)聚焦學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，注重考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和技能的掌握。通過(guò)作業(yè)考察學(xué)生的項(xiàng)目完成和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；線(xiàn)上學(xué)習(xí)考核學(xué)生的自學(xué)能力；課堂問(wèn)答或討論考核學(xué)生的課堂參與能力；期末測(cè)試則是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的總結(jié)性考核。具體考核情況見(jiàn)表1。

Table 1 Examination method表1 考核方式

3 實(shí)踐效果分析

在Java 課程改革中，以2019 屆內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院計(jì)科專(zhuān)業(yè)為例，在實(shí)施“CDIO+思政”理念教學(xué)改革后，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情顯著提高，能夠主動(dòng)進(jìn)行編程演示，積極參與課堂討論，在編程糾錯(cuò)互動(dòng)環(huán)節(jié)參與度較高。在課外，學(xué)生能夠主動(dòng)通過(guò)查閱網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)資源、進(jìn)行學(xué)習(xí)。圖4 為JavaFX 基礎(chǔ)PPT 學(xué)生訪問(wèn)情況。此外，學(xué)生工程實(shí)踐能力也得到了顯著提升，學(xué)生在遇見(jiàn)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，能從工程角度對(duì)其進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)，并以代碼形式進(jìn)行建模。

Fig.4 JavaFX course resource access圖4 JavaFX課程資源訪問(wèn)情況

4 結(jié)語(yǔ)

本文以立德樹(shù)人為根本出發(fā)點(diǎn)，從課堂教育理念、課堂教學(xué)模式、課堂教學(xué)方法等方面，以“CDIO+思政”理念為指導(dǎo)，采用線(xiàn)上、線(xiàn)下混合式教學(xué)模式，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和小組討論教學(xué)方法為手段，探索并實(shí)踐了Java 課程教學(xué)改革。通過(guò)實(shí)踐證明，該教學(xué)模式取得了不錯(cuò)的成效，能夠進(jìn)一步凸顯“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教育理念。