基于CDIO模式C#面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程改革探索與實(shí)踐

王春蕾　蘇保照

摘 要：分析C#面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)的現(xiàn)狀，基于CDIO教育模式，提出整合UML建模技術(shù)，以及構(gòu)建三級項(xiàng)目體系教學(xué)方案，進(jìn)行了CDIO教育模式進(jìn)課程，進(jìn)課堂的探索和實(shí)踐，解決了項(xiàng)目教學(xué)中忽視學(xué)生設(shè)計(jì)思想培養(yǎng)，以及項(xiàng)目實(shí)施效果不明顯的問題。

關(guān)鍵詞：CDIO；C#；UML；三級項(xiàng)目

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言（Introduction）

職業(yè)教育的任務(wù)是以職業(yè)為導(dǎo)向的應(yīng)用型人才培養(yǎng)。CDIO工程教育模式按照產(chǎn)品生命周期構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)行（Operate）四個環(huán)節(jié)，以工程實(shí)踐為載體，以行業(yè)需求為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，體現(xiàn)了職業(yè)教育的崗位本位，能力本位。近年來，基于CDIO模式的工程教育理念已被業(yè)界認(rèn)可。

2 C#面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)中存在的現(xiàn)實(shí)問

題（C # object oriented programming realistic

problems existing in the course teaching）

2.1 注重功能的實(shí)現(xiàn)，忽視設(shè)計(jì)思想的培養(yǎng)

該課程采用傳統(tǒng)的項(xiàng)目教學(xué)法已經(jīng)實(shí)施多年，但是在項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過程中仍然存在一些問題，教師關(guān)注較多的是學(xué)生的實(shí)施、運(yùn)行能力，學(xué)生缺乏應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的分析、設(shè)計(jì)能力。學(xué)生在遇到具體問題時，受到面向過程程序設(shè)計(jì)思想的影響，首先進(jìn)行算法的設(shè)計(jì)，然后把所有的方法放入一個類中，忽視類的設(shè)計(jì)，不熟悉面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式，不能夠使用面向?qū)ο蟮乃枷敕治龊驮O(shè)計(jì)程序。與軟件技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中學(xué)生分析、設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)目標(biāo)不相符。

2.2 注重課程單元項(xiàng)目設(shè)計(jì)，忽視課程項(xiàng)目體系的設(shè)計(jì)

在項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過程中，教師重視單元項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，能夠針對一個課程單元的多個知識點(diǎn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。在實(shí)際教學(xué)中，該課程結(jié)束后還會安排20課時的實(shí)訓(xùn)課程，實(shí)訓(xùn)課程是一個綜合性的C#窗體應(yīng)用項(xiàng)目。由于兩個課程之間是分離的，課程單元項(xiàng)目與實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目之間沒有關(guān)聯(lián)，學(xué)生很難在20課時內(nèi)完成一個完整的項(xiàng)目，項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施效果不理想。

3 CDIO模式下的課程教學(xué)改革（CDIO mode of

teaching reform）

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(duì)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]。

該課程的人才培養(yǎng)目標(biāo)是基于.NET技術(shù)的軟件工程師，課程改革首先要對該崗位所需能力和崗位開發(fā)產(chǎn)品（即軟件項(xiàng)目）開發(fā)的過程進(jìn)行基于CDIO的剖析，在此基礎(chǔ)上，重新整合課程教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建三級項(xiàng)目體系。

3.1 課程整合UML建模技術(shù)，體現(xiàn)構(gòu)思、設(shè)計(jì)

該課程的教學(xué)目標(biāo)定位在培養(yǎng)學(xué)生的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)能力，不局限于一門編程語言的語法或API，寫出地道的面向?qū)ο蟪绦?。由此，課程的教學(xué)內(nèi)容需要引入U(xiǎn)ML和軟件設(shè)計(jì)模式，并且貫穿于授課過程的始終，以輔助學(xué)生分析、設(shè)計(jì)程序，保證CDIO教學(xué)理念落地，讓CDIO教學(xué)模式真正進(jìn)入課堂。

統(tǒng)一建模語言UML是使用面向?qū)ο笏枷雽浖到y(tǒng)進(jìn)行可視化建模的一種語言，適用于軟件開發(fā)周期的各個階段[1]。在面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)教學(xué)中，引入U(xiǎn)ML類圖、UML順序圖、uml建模工具知識，可以直觀地描述類之間的協(xié)作關(guān)系，鍛煉學(xué)生用符號進(jìn)行表達(dá)的抽象思維。

軟件設(shè)計(jì)模式（Design Pattern）是一套被反復(fù)使用、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過分類編目的、代碼設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。使用設(shè)計(jì)模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性[2]。設(shè)計(jì)模式總共有23種，不需要全部引入課堂學(xué)習(xí)，而是選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)模式在教學(xué)過程中適時引入。在教學(xué)實(shí)踐中有兩種方式，一是發(fā)現(xiàn).NET類庫中的類所蘊(yùn)含的設(shè)計(jì)模式思想；而是使用對比教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生思考引入設(shè)計(jì)模式后程序的優(yōu)勢和最終運(yùn)行結(jié)果的差別。

3.2 構(gòu)建三級項(xiàng)目體系

依據(jù)大連東軟信息學(xué)院提出的TOPCARES-CDIO[3]能力指標(biāo)體系，設(shè)置了該課程的三級項(xiàng)目體系，最終將全部教學(xué)內(nèi)容貫穿起來，涵蓋所有的知識點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)一體化的培養(yǎng)方案，具體如圖1所示。經(jīng)過課堂實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。

圖1 課程三級項(xiàng)目結(jié)構(gòu)圖

Fig.1 Three-lever project structure

課程三級項(xiàng)目是課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，該項(xiàng)目貫穿課程所有單元和知識點(diǎn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的能力。該項(xiàng)目在課程的綜合實(shí)訓(xùn)階段完成，按照軟件開發(fā)的工作流程，本課程選取的是學(xué)生成績管理系統(tǒng)項(xiàng)目。

課程四級項(xiàng)目是單元組項(xiàng)目，該項(xiàng)目綜合兩個以上課程單元的知識點(diǎn)，在課程多個單元完成后的總結(jié)階段進(jìn)行，旨在提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。本項(xiàng)目可以是課程三級項(xiàng)目的分解項(xiàng)目，也可以是設(shè)計(jì)的新項(xiàng)目。

課程五級項(xiàng)目是單元項(xiàng)目，該項(xiàng)目綜合一個課程單元的知識點(diǎn)，在課程授課中進(jìn)行，旨在提高學(xué)生對核心知識點(diǎn)的掌握能力。本項(xiàng)目可以是課程四級項(xiàng)目的分解項(xiàng)目，也可以是設(shè)計(jì)的新項(xiàng)目。

4 教學(xué)實(shí)施與評價考核（Teaching and evaluating）

教學(xué)過程中采用項(xiàng)目式教學(xué)方法，以培養(yǎng)學(xué)生八個方面的TOPCARES-CDIO能力指標(biāo)為目標(biāo)，分別是：軟件開發(fā)知識，分析問題能力，概念化和抽象化能力，查詢資料能力，實(shí)驗(yàn)性探索能力，行業(yè)應(yīng)用技術(shù)，軟件實(shí)施過程。課程每個單元以一個具體項(xiàng)目為導(dǎo)引，根據(jù)CDIO構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行的教學(xué)理念，從項(xiàng)目構(gòu)思、項(xiàng)目分析、項(xiàng)目實(shí)施、知識點(diǎn)詳解、項(xiàng)目完善五個部分展開，符合軟件開發(fā)的實(shí)際工作過程。讓學(xué)生明白是為了完成任務(wù)而需要掌握相關(guān)知識點(diǎn)，而不是為學(xué)習(xí)知識點(diǎn)而學(xué)習(xí)。

在教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)，從學(xué)生的出勤、日常表現(xiàn)、作業(yè)、測試、項(xiàng)目完成情況及完成質(zhì)量、TOPCARES-CDIO三級能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況，對學(xué)生進(jìn)行全方位的考核。

課程考核依據(jù)TOPCARES-CDIO三級能力指標(biāo)點(diǎn)，考核過程貫穿于課堂實(shí)施的全過程，包括出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、項(xiàng)目完成情況及完成質(zhì)量和期末考試，考核評價主體包括學(xué)生自評，組內(nèi)同學(xué)互評，教師評價。

5 結(jié)論（Conclusion）

C#面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的教學(xué)現(xiàn)狀在于傳統(tǒng)的項(xiàng)目教學(xué)法不能完成軟件專業(yè)人才培養(yǎng)中學(xué)生分析、設(shè)計(jì)能力目標(biāo)。課程改革基于CDIO模式，整合課程教學(xué)內(nèi)容，引入U(xiǎn)ML建模技術(shù)，構(gòu)建三級項(xiàng)目體系，在教學(xué)實(shí)施過程中以項(xiàng)目為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做”，建立與CDIO模式相適應(yīng)的評價考核方式，教學(xué)效果明顯提高。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 楊瑞龍.引入軟件設(shè)計(jì)模式的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教學(xué)方法[J]. 計(jì)算機(jī)教育，2012（10）：97-99.

[2] 王翔.設(shè)計(jì)模式：基于C#的工程化實(shí)現(xiàn)及擴(kuò)展[M].北京：電 子工業(yè)出版社，2009：5-8.

[3] 溫濤.探索構(gòu)建一體化TOPCARES-CDIO人才培養(yǎng)模式[J]. 中國高等教育，2011（7）：41-43.

作者簡介：

王春蕾（1982-），女，碩士，助教.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)軟件與 理論.

蘇保照（1980-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：機(jī)械.