CDIO模式運用于《Windows應用設計》課程的教學方法探討

陳海珠 鄭 卉

(重慶電子工程職業(yè)學院軟件學院 重慶 401331)

0 前言

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。自2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助，經過四年的探索創(chuàng)立了CDIO工程教育理念。CDIO分別代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。CDIO以完整的項目研發(fā)為載體，系統(tǒng)地培養(yǎng)學生專業(yè)技術知識、創(chuàng)新思考能力、職業(yè)能力和態(tài)度、團隊協(xié)作和溝通能力，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。

CDIO具體目標就是為工程教育創(chuàng)造出一個合理的、完整的、通用的、可概括的教學目標，重點將個人的、社會的和系統(tǒng)的制造技術和基本原理相結合，使之適合工程學的所有領域。大綱的最大價值就是其基本原理簡單，有很強的可操作性和廣泛的適應性等特征，而且可被任何工程教育項目所采用。CDIO的應用將有助于工程教育課程的設置及教育方法的研究，而且還可以推動考核標準的制定，為我們現(xiàn)行的高等工科教育提供一定的借鑒。CDIO大綱上說明，主要分為三個大塊：技術知識與推理、個人與職業(yè)的技能和人際技能。CDIO大綱的內容可以概述為培養(yǎng)工程師的工程，明確了工程師的培養(yǎng)目標是為了人類生活的美好而制造出更多方便于大眾的產品和系統(tǒng)。據此，大綱要求工程院系的畢業(yè)生要能掌握工程原理，能致力于工程產品的改進，能夠發(fā)展成為一個適應現(xiàn)代化工程需要的合格工程師。

CDIO的理念提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實施指導、完整的實施過程和嚴格的結果檢驗的12條標準，具有很強的可操作性。在CDIO的12項標準中，有7項體現(xiàn)了CDIO方法論區(qū)別于其它教育改革計劃的基本特點，它們最為關鍵，而另5項則為補充標準。

本文就CDIO中與具體課程教學相關的幾項，通過過程觀察法，來進行課程教學方法的探討。

1 CDIO在課堂教學中的運用

將CDIO的理念運用到軟件開發(fā)的人才培養(yǎng)，可以幫助我們明確人才培養(yǎng)的目標，并對整個培養(yǎng)過程提供了理論依據，并且目前已有許多高校成功實施的范例可供學習，培養(yǎng)出能夠適應我國信息化發(fā)展的軟件開發(fā)工程師。

新加坡理工學院基于CDIO模式對項目教學進行改革，以項目為主線，把應達到的知識目標、能力目標和素質目標融入到項目教學中。其項目分為三級，一級以介紹本專業(yè)核心內容、調動學生興趣為主，二級旨在加強核心課程的學習與應用，三級為單門課程內為增強該課程能力與理解而設。

汕頭大學在CDIO的基礎上提出了EIP-CDIO，即是一種以工程能力培養(yǎng)為目標的工程教育模式。通過項目設計將整個課程體系有機而系統(tǒng)地結合起來。其特點是：所有需要學習和掌握的內容都圍繞項目設計為核心，形成有機的整體。通過導論性的基礎課程，從開始階段就將工程實踐引導入門，在教學計劃和教學實踐中圍繞項目設計將相關課程有機聯(lián)系起來，通過貫穿專業(yè)學習全過程的CDIO項目，讓學生在學習專業(yè)知識的同時直接體驗高級設計過程，在知識的學習和應用之間形成良性互動。

清華大學結合CDIO理念，進行了創(chuàng)新性工程教育的探索。通過對《數(shù)據結構及算法》和《數(shù)據庫系統(tǒng)原理》兩門課程的實踐經驗，提煉出一個以科系整體為單位進行考量的知識傳播和創(chuàng)造模式。其模式分為三層：首先，根據相關理念來構思教學大綱并確定學生分組規(guī)則；其次，使用開發(fā)的互聯(lián)網信息技術工具，加強師生互動學習；最后，課程環(huán)境演化為知識交換市場，分享學生的共同學習成果，并展示設計中的創(chuàng)造性。

2 CDIO運用于《Windows應用設計》課程

《Windows應用設計》課程是軟件技術專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，對軟件開發(fā)工程師的培養(yǎng)具有十分重要的意義，本課主要使用C#語言開發(fā)Windows應用程序，即要求學生熟練地掌握系統(tǒng)所提供的控件的使用方法，開發(fā)窗體應用程序，并能根據實際要求開發(fā)自定義控件和組件。

傳統(tǒng)的課程教學過程一般采用以下幾個步驟：（1）課堂講授理論；（2）實驗課程驗證程序；（3）課后布置簡單習題，加強練習；（4）期末紙質試卷統(tǒng)一考核。傳統(tǒng)課程的教學優(yōu)點在于：符合學生一貫學習的習慣，學生對學習過程駕輕就熟；其缺點在于：并不能培養(yǎng)學生解決問題的能力，學生不能清楚的領會該門課程在整個課程學習中的地位，知識點間相互割裂，課程間不能有機聯(lián)系，不能理解工程項目的過程，最直接的體現(xiàn)是不能將該門課程中學習的技能應用靈活的運用到解決實際問題中。

為解決這個問題，我們將CDIO模式應用于《Windows應用設計》這門課程的教學活動，在整個課堂設計中，我們以12項標準為指導，進行了如下實踐。

首先，明確學習的目標，突出學習重點，培養(yǎng)面向對象編程的思維方式。該門課程不同于面向對象程序設計語言這樣的基礎語言課程，其重點并不在基本的數(shù)據類型和標準的三大結構（順序、選擇和循環(huán)），和掌握理解面向對象編程的概念和思維方式，明確了這一點，在課程的教學之初，首先要強調類的概念，進一步強化學生之前學習到的內容，讓學生試著用面向對象的思維去考慮問題，解決問題。為了激發(fā)學生的學習興趣，我們使用了“角色扮演”的方法。具體做法是這樣的，首先由學生自由組隊（最多三人一組），成立虛擬的工作室，并選出相應的“組長，負責人”等角色，然后進行調研，選擇想要開發(fā)的項目，此時教師根據學生選擇的項目，扮演“用戶”，提出軟件需求，并協(xié)助學生完成功能設計。整個項目實現(xiàn)周報制，即一周一報，內容包含組員的一周工作目標和工作任務完成情況，并由組長簽字確認周報的有效性。

其次，體現(xiàn)“設計”，具備了面向對象編程的思維方式后，應該通過一些工具，簡單的如紙、筆，復雜一點的如一些軟件工具VISIO等，讓學生將設計過程中考慮的問題盡可能實例出來，例如用例圖、時序圖、系統(tǒng)類等畫出來，在這個過程中，將傳統(tǒng)學習中理解較為困難的一部分用圖形化的方法呈現(xiàn)，而傳統(tǒng)教育，通常將該課程和VISIO、UML等相關課程完全割裂開來，采用CDIO模式，將課程有機融合，做到“你中有我，我中有你”。而實踐也證明了，這樣融合的教學方式，在有限課堂中給學生傳遞了比較大的信息量，但由于課程的互補，在其他相關課程上，學生的學習壓力明顯減小，而且也能夠自然地理解課程間的相關性。

再次，重點“實現(xiàn)”。有了前兩個過程的鋪墊，學生的學習興趣已經被提升，迫不及待地想將自己的項目實現(xiàn)，此時再介紹具體的實現(xiàn)方法，無疑是“雪中送炭”，學生興趣高昂，且有具體的項目作為依托，變傳統(tǒng)的灌輸為自動的“我要學”，課堂中集中介紹實現(xiàn)方法，課后學生主動上網、去圖書館、查論文解決自己項目中遇到的問題。例如：傳統(tǒng)教學過程中的“文件讀寫”內容一般在比較靠后介紹，介紹過程也是舉一些簡單讀寫的例子，學生學習效果并不好，在CDIO模式下，學生的項目中一般都會希望將數(shù)據進行保存，此時介紹“文件讀寫”的時間提前，且學生活學活用，運用到了自己的項目中。在這個階段中，要對學生的階段性代碼提出修改意見，例如：出現(xiàn)了大量的類似代碼時，再帶領學生回顧“封裝”概念，出現(xiàn)代碼的復用時，集中回顧“繼承”概念，再延伸出“多態(tài)”概念，并要求學生運用解決問題。

最后，進入運作階段。經過了前一階段的實現(xiàn)，大部分的學生項目還處于“閉門造車”階段，這個時候，給學生提供一個集中展示的機會，也是一個交流的機會，將學生們寫的代碼展現(xiàn)在他們自己的面前，通過對比找差距、找問題，并要求學生對代碼進行再優(yōu)化。此時，整個過程的文檔化材料也已經形成，考核有了依據和資料，同時學生通過文檔的回顧，總結整個開發(fā)過程，為后期課程中項目的開發(fā)提供了第一手的學習資料。

3 結束語

CDIO模式下的Windows應用設計課程教學方法的改革實踐，通過系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實施指導、完整的實施過程和嚴格的結果檢驗，使學生的學習主動性增加，學習態(tài)度也有了比較大的改觀，對比傳統(tǒng)的教學，取得了比較好的教學效果。

[1]查建中.論“做中學”戰(zhàn)略下的CDIO模式.高等工程教育研究.2008.3: 1-6

[2]陳文杰，任立軍等.新加坡理工學院基于CDIO模式的項目教學改革.職業(yè)技術教育.2009, 35: 91-93

[3]顧佩華，沈民奮等.從CDIO到EIP-CDIO——汕頭大學工程教育與人才培養(yǎng)模式探索.高等工程教育研究.2008, 1: 12-20

[4]顧學雍.聯(lián)結理論與實踐的CDIO——清華大學創(chuàng)新性工程教育的探索.高等工程教育研究.2009, 1: 11-23