基于CDIO理念的公共程序設(shè)計課程教學(xué)改革

摘要：本文從課堂教學(xué)方式、實踐教學(xué)安排和考核方式等方面介紹基于CDIO理念的公共程序設(shè)計課程教學(xué)改革方案。實踐證明，該方案符合課程特點，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。

關(guān)鍵詞：CDIO；公共程序設(shè)計課程；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1002-4107（2012）06-0014-02

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品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(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)[1]。

寧波工程學(xué)院作為2010年教育部公布的首批61所“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施高校之一，在近一年從上到下為此作出了極大的努力。我們結(jié)合全校公共計算機(jī)教學(xué)任務(wù)積極投入到卓越工程師培養(yǎng)的研究與實踐中。

本文介紹的基于CDIO理念的公共程序設(shè)計課程教學(xué)改革，在實施后取得了良好的教學(xué)效果，為卓越工程師培養(yǎng)起到了一定的作用。

一、公共程序設(shè)計課程面臨的問題

隨著社會信息化的不斷深入，計算機(jī)不再只是專業(yè)計算機(jī)人士的獨享工具，而是已成為各領(lǐng)域的必備工具。對計算機(jī)的熟練使用和工作原理的正確理解已成為一個人信息素養(yǎng)的基本指標(biāo)。非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生通過學(xué)習(xí)程序設(shè)計不僅可以提升信息素養(yǎng)，還可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力和探索創(chuàng)造能力。

寧波工程學(xué)院在本科一年級理工科所有專業(yè)中均開設(shè)C語言程序設(shè)計課程。在過去的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)面臨以下問題。

1.剛?cè)雽W(xué)的學(xué)生對大學(xué)學(xué)習(xí)節(jié)奏和形式不太適應(yīng)，未明白高中階段與大學(xué)階段學(xué)習(xí)的區(qū)別，未找到適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)方式。

2.程序設(shè)計課程內(nèi)容多且抽象，難理解；學(xué)生的計算機(jī)水平和能力個體差異較大，思維方式多樣；教學(xué)學(xué)時有限；面對幾十個學(xué)生，教師一人的輔導(dǎo)作用有限。因此，需要學(xué)生投入一定時間自主協(xié)作學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)教學(xué)方式中的教學(xué)設(shè)計力度不夠，導(dǎo)致整體學(xué)習(xí)效果不理想。

3.缺少對學(xué)生工程能力的培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的考評。主要以期末測試成績作為學(xué)生的課程總評成績，導(dǎo)致很多學(xué)生平時不努力，期末突擊應(yīng)付，很難實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

二、改革意義

在研究與實施中我們發(fā)現(xiàn)，基于CDIO理念改革公共程序設(shè)計課程具有以下特點與意義。

1.CDIO代表的構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）可以看作程序設(shè)計的各個階段，通過本門課可以很好地向?qū)W生傳遞工程教育理念。

2.本門課面向一年級的理工科學(xué)生。理論基礎(chǔ)課

多，實踐課比較少。CDIO提倡以實踐的方式培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。本門課是一年級課程中實踐課占總課時比例較高的課程（一般為50%），在此中實踐CDIO模式，可以使學(xué)生進(jìn)校就能接受不同于高中階段的工程教育理念熏陶，培養(yǎng)學(xué)生一定的工程素養(yǎng)及能力，為今后進(jìn)一步培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。

3.本門課一般面向全校理工科學(xué)生，課程質(zhì)量的好壞影響面廣。在此中實施CDIO教學(xué)理念，對學(xué)校的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”有很大的促進(jìn)作用。

三、基于CDIO理念改革公共程序設(shè)計課程

與傳統(tǒng)的以學(xué)科為基礎(chǔ)的教學(xué)方法不同，CDIO強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的、有意義的問題情境中，通過學(xué)習(xí)者的自主探究和合作來解決問題，從而學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力[2]。在CDIO理念指導(dǎo)下，在實踐中我們采用教師引導(dǎo)、激勵，學(xué)生主動協(xié)作學(xué)習(xí)的模式。

（一）課堂教學(xué)模式改革

在傳統(tǒng)教育觀念中，課堂教學(xué)以教師為中心。教師憑借教案、口頭語言向?qū)W生講授知識，學(xué)生只是被動地聽課。教師的一言堂可能導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容多而細(xì)碎，學(xué)生的主體作用沒有展現(xiàn)。

CDIO工程能力培養(yǎng)模式指出，課堂教學(xué)不單單是傳授有效的知識，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力，讓他們掌握本門學(xué)科的研究方法[3]?；贑DIO教學(xué)理念我們改革了課堂教學(xué)。具體措施有以下方面。

1.課堂上不再僅是教師單方面的講解，而是把約一半時間用于通過請學(xué)生上臺講評、實踐作業(yè)等方式考查學(xué)生對已學(xué)知識的掌握情況，通過提出問題、引發(fā)討論等方式讓學(xué)生自己去開拓思維，發(fā)現(xiàn)錯誤，總結(jié)規(guī)律。

2.教師講解新知識點的時間減少。講解時只是引導(dǎo)學(xué)生初步理解新知識，為下一次的實踐內(nèi)容打下基礎(chǔ)。語言語法不用講得面面俱到，只需講解程序設(shè)計的新思路和相應(yīng)的設(shè)計方式方法。對新知識的深入理解和細(xì)節(jié)的語法規(guī)定讓學(xué)生在課后和實踐課上去消化。

（二）激發(fā)學(xué)生在實踐課上、在課余時間自主協(xié)作，實現(xiàn)“做中學(xué)”

CDIO理念是讓學(xué)生實現(xiàn)“做中學(xué)”。教師在課堂上僅僅是引導(dǎo)學(xué)生初步理解了新知識，對知識完全理解、能進(jìn)行簡單應(yīng)用、上升到靈活應(yīng)用，要學(xué)生主動去研究、去實踐。我們采用以下方法促進(jìn)學(xué)生實現(xiàn)“做中學(xué)”。

1.提供詳細(xì)的實踐指導(dǎo)手冊。我們根據(jù)公共程序設(shè)計課程的教學(xué)任務(wù)，編寫了每周詳細(xì)的實踐指導(dǎo)手冊。指導(dǎo)手冊中對各周實踐目的、實踐知識的語法規(guī)定、容易犯的語法錯誤等都進(jìn)行說明，再將每次的實踐任務(wù)分為三類列出：即每個學(xué)生必須完成部分（如改錯題、程序填空題、簡單的程序設(shè)計題）、大部分學(xué)生需完成的提升部分及不要求必做的難題部分。每個實踐程序都是精挑細(xì)選。學(xué)生通過做這些題能對程序思路、語法細(xì)節(jié)等了然于心，并且使每個同學(xué)在實踐課上都有挑戰(zhàn)、有收獲。

2.組織學(xué)習(xí)團(tuán)隊。人際交流、協(xié)同工作能力是工程能力的重要方面。為了培養(yǎng)學(xué)生這些方面的能力，我們把學(xué)生組織成多個學(xué)習(xí)團(tuán)隊。要求同組成員必須相互交流、討論、互助完成實踐任務(wù)。教師對每組協(xié)同學(xué)習(xí)效果進(jìn)行抽測并記錄下來。

3.提供豐富的學(xué)習(xí)資料。即建立本門課的教學(xué)網(wǎng)

站。在網(wǎng)站上發(fā)布所有教學(xué)資料的電子文稿、有關(guān)精品網(wǎng)站的網(wǎng)址鏈接、歷屆計算機(jī)等級考試試卷與題目匯編、與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的小型應(yīng)用軟件等，為學(xué)生實現(xiàn)“做中學(xué)”提供條件。

（三）考核方式改革

課程考核是學(xué)校教學(xué)活動中的重要環(huán)節(jié)，它既有反饋功能，又有導(dǎo)向功能。針對CDIO能力要求及我們的改革方案，須制定公正、合理的考核方式，使學(xué)生根據(jù)考核方式調(diào)整學(xué)習(xí)方法，調(diào)動他們學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

一般而言，課程總評成績由期末成績和平時成績按一定比例算出。期末考試成績用于評價學(xué)生學(xué)習(xí)的最終效果，而平時成績用于考核學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)進(jìn)展情況和各方面能力狀況。平時成績更能體現(xiàn)學(xué)生的CDIO能力，相比過往，我們提高了平時成績的比重，即規(guī)定學(xué)期課程總評成績中期末考試成績占50%的比重，平時成績占50%。

平時成績主要考核學(xué)生課外學(xué)習(xí)的主動性如何，知識擴(kuò)展如何，綜合分析能力如何，組織、合作、語言表達(dá)能力如何等。具體由課堂表現(xiàn)（20%）、隨機(jī)抽查成績

（30%）、所在團(tuán)隊總評成績（20%）、團(tuán)隊內(nèi)表現(xiàn)成績

（20%）、出勤情況（10%）給出。這些成績通過學(xué)習(xí)過程中的記錄報告、自評、互評等形式獲得。

四、改革效果

基于CDIO理念的公共程序設(shè)計課程教學(xué)改革方案與采用傳統(tǒng)方式的教學(xué)比較，具有以下顯著優(yōu)點。

1.學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性顯著提高。在教師引導(dǎo)和考評機(jī)制刺激下，學(xué)生會主動研究，實踐課上也能積極互助地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.學(xué)生的表述勇氣和能力得到鍛煉和提高。在傳統(tǒng)方式的教學(xué)中，只有少數(shù)學(xué)生有機(jī)會表達(dá)。采用新方案后，每個學(xué)生都被要求到臺前展示講解自己或自己團(tuán)隊的設(shè)計方案，對別人的設(shè)計方案發(fā)表見解。這些表現(xiàn)都會被記錄下來作為考評成績的依據(jù)。學(xué)生從戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢、話不成句的狀態(tài)到能積極從容地講出自己的觀點和想法。

3.交流合作能力和集體意識得到提升。在新方案

中，每個學(xué)生在團(tuán)隊內(nèi)的表現(xiàn)都會影響團(tuán)隊總成績和個人在團(tuán)隊內(nèi)的表現(xiàn)成績，從而促使大家積極參與到交流、合作中，提高學(xué)生的協(xié)作能力。

4.課程知識掌握更好。過去，很多學(xué)生平時不認(rèn)真，考試靠期末突擊應(yīng)付。采用新方案后，迫使他們加強(qiáng)平時的學(xué)習(xí)、積累，知識理解和應(yīng)用能力得到提升。剛結(jié)束本門課程教學(xué)的2010級學(xué)生期末成績良好以上約占60%，及格率約占98%，與過去的30%、88%相比實現(xiàn)大幅度提升。

通過實施基于CDIO理念的公共程序設(shè)計課程教學(xué)改革方案，使學(xué)生進(jìn)入大學(xué)就受到工程教育理念的熏陶，大大提高課程學(xué)習(xí)效果，提升學(xué)生的綜合能力，為將他們培養(yǎng)成優(yōu)秀的工程師打下基礎(chǔ)。今后我們還將繼續(xù)探索、修改、完善改革方案，為“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”作出更大貢獻(xiàn)。

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