基于CDIO工程教育理念的.NET程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)踐

師碩　薛桂香　于洋

摘要：針對(duì).NET程序設(shè)計(jì)課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，借鑒CDIO工程教育理念，進(jìn)行“.NET程序設(shè)計(jì)課程”教學(xué)改革實(shí)踐。通過(guò)完善教學(xué)大綱及內(nèi)容，采用多樣化課堂教學(xué)，設(shè)計(jì)“多層式遞進(jìn)式”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)施基于CDIO的考核評(píng)價(jià)模式等一系列改革，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生項(xiàng)目合作精神，提升學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：CDIO；教學(xué)模式；教學(xué)案例；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）12-0093-02

CDIO是由MIT等四所工程大學(xué)發(fā)起，23所大學(xué)參與的，基于工程技術(shù)領(lǐng)域人才培養(yǎng)探索改革，創(chuàng)立形成的教育理念[1，2]。隨著WEB技術(shù)的發(fā)展，目前.NET程序設(shè)計(jì)課程在工科院校信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)普遍開(kāi)課，承擔(dān)著學(xué)生.NET項(xiàng)目開(kāi)發(fā)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)任務(wù)。為此，本文結(jié)合CDIO工程教學(xué)模式的理念，針對(duì).NET課程教學(xué)中存在的具體問(wèn)題，對(duì).NET程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)形式進(jìn)行探索，探索在信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)過(guò)程中，如何從具體某一門(mén)課程的微觀層面實(shí)施CDIO核心思想，探討如何培養(yǎng)出適合社會(huì)需求的信息類(lèi)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。

一、.NET程序設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀及CDIO教學(xué)模式

.NET程序設(shè)計(jì)是一門(mén)能培養(yǎng)并提升學(xué)生綜合工程能力的課程[3]，體現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。但目前存在學(xué)生實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力普遍不足的現(xiàn)象，分析原因有以下幾個(gè)方面：（1）知識(shí)點(diǎn)孤立，沒(méi)有完整的課程體系設(shè)計(jì)。表現(xiàn)在沒(méi)有統(tǒng)一的教材，教材基本以孤立的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)例題及練習(xí)題。（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)置不合理，學(xué)生軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力培養(yǎng)不足。實(shí)驗(yàn)多是按照章節(jié)、知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)的一些突出編程語(yǔ)言特性的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。（3）沒(méi)有反思環(huán)節(jié)，學(xué)生缺乏繼續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力和能力。針對(duì)上述問(wèn)題，項(xiàng)目案例教學(xué)法[4]等新的教學(xué)方式也曾用于其課程教學(xué)中，并在學(xué)生項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和能力培養(yǎng)方面起到積極作用，但在工程認(rèn)知、環(huán)境認(rèn)知等方面依然存在不足。CDIO教學(xué)理念也有應(yīng)用到.NET網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)課程群教學(xué)設(shè)計(jì)中的[5]，但針對(duì)單獨(dú)這門(mén)課上貫徹和實(shí)踐CDIO教學(xué)理念還需要進(jìn)一步探討。為此，在.NET程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過(guò)程中，引入CDIO教學(xué)理念進(jìn)行教學(xué)改革實(shí)踐。CDIO工程教育理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐能力、學(xué)習(xí)能力以及系統(tǒng)掌控能力的培養(yǎng)。其中，CDIO能力大綱包含4個(gè)方面的內(nèi)容，如圖1所示。

二、基于CDIO的.NET程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

（一）CDIO模式下教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

.NET平臺(tái)支持多種應(yīng)用項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，所以.NET程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容繁多，結(jié)合課時(shí)要求，除去導(dǎo)論部分，將授課內(nèi)容整理為面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、Windows應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、ADO.NET數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)、Web技術(shù)開(kāi)發(fā)四大模塊。每個(gè)模塊都以原理、設(shè)計(jì)和應(yīng)用為線索組織教學(xué)，并按照知識(shí)模塊組織專(zhuān)題進(jìn)行授課內(nèi)容設(shè)計(jì)：（1）面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)部分，涉及C#基本語(yǔ)法、類(lèi)和對(duì)象、繼承、多態(tài)、接口及其實(shí)現(xiàn)、委托和事件、異常處理等；（2）Windows應(yīng)用程序設(shè)計(jì)部分涉及Windows項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程、窗體、控件的使用；（3）ADO.NET數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)涉及ADO.NET體系結(jié)構(gòu)、.NET Framework數(shù)據(jù)庫(kù)提供程序、數(shù)據(jù)綁定技術(shù)；（4）Web技術(shù)開(kāi)發(fā)涉及ASP.NET控件及內(nèi)置對(duì)象、Web數(shù)據(jù)綁定技術(shù)、HTML和CSS樣式等內(nèi)容。通過(guò)這樣設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，教師能從較高層次把握課程內(nèi)容的地位和作用以分配不同的課時(shí)，學(xué)生容易理清不同應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)發(fā)所用技術(shù)的不同及之間的關(guān)系。

（二）“多層次遞進(jìn)式”項(xiàng)目設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用多層次、遞進(jìn)式方式。以學(xué)生為本，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從單一到綜合、從驗(yàn)證型到創(chuàng)新型，循序漸進(jìn)地把教學(xué)內(nèi)容和能力培養(yǎng)體現(xiàn)在項(xiàng)目中。將課程實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)驗(yàn)證型、綜合設(shè)計(jì)型和實(shí)踐創(chuàng)新型三個(gè)層次，根據(jù)知識(shí)模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)項(xiàng)目引導(dǎo)課程的教和學(xué)，并有側(cè)重點(diǎn)地體現(xiàn)CDIO能力的培養(yǎng)，項(xiàng)目列表及對(duì)應(yīng)CDIO能力培養(yǎng)如表1所示。

凝練優(yōu)秀的教學(xué)型工程項(xiàng)目是基于CDIO項(xiàng)目學(xué)習(xí)模式成功的關(guān)鍵之一。因此表1中所列項(xiàng)目都是經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐反復(fù)修改完善的。實(shí)踐創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)與軟件工程、數(shù)據(jù)庫(kù)課程相結(jié)合，采用一個(gè)完整的項(xiàng)目做載體貫穿始終。這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，首先可以將知識(shí)和課程有機(jī)結(jié)合，有助于學(xué)生明確它們?cè)诮鉀Q復(fù)雜工程問(wèn)題中的關(guān)聯(lián)和作用；然后減少了課程之間銜接的重復(fù)、冗余；也減少了學(xué)生重復(fù)完成項(xiàng)目的工作量。在實(shí)踐創(chuàng)新型項(xiàng)目的凝練過(guò)程中，充分考慮學(xué)生熟悉并感興趣的項(xiàng)目，一類(lèi)是校內(nèi)項(xiàng)目，如網(wǎng)上選課系統(tǒng)，校園二手商品交易網(wǎng)站等，這樣不僅能解決教師的實(shí)際需求，也能滿足學(xué)生通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)Web開(kāi)發(fā)技能的培養(yǎng)；另一類(lèi)是自主選擇項(xiàng)目，可以提高學(xué)生項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)熱情和興趣。

（三）基于CDIO的教學(xué)實(shí)施

在具體教學(xué)過(guò)程中，按照知識(shí)模塊為教學(xué)單位進(jìn)行。32學(xué)時(shí)的理論授課和作業(yè)結(jié)合，并輔以小測(cè)試加強(qiáng)理論知識(shí)的鞏固。每個(gè)模塊的理論授課完畢完成對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，共20學(xué)時(shí)，加入反思及答辯環(huán)節(jié)，最后進(jìn)行期末考試。

理論教學(xué)采用多種教學(xué)方式。對(duì)緒論性內(nèi)容、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)等有一定難度的理論知識(shí)，依然采用講授教學(xué)方式；對(duì)Windows應(yīng)用開(kāi)發(fā)，采用啟發(fā)式案例教學(xué)法，以Windows系統(tǒng)自帶記事本為例，逐漸講解各種控件的應(yīng)用及開(kāi)發(fā)流程；對(duì)Web技術(shù)開(kāi)發(fā)，綜合案例教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，對(duì)已經(jīng)完成的“工程訓(xùn)練中心選課系統(tǒng)”的項(xiàng)目進(jìn)行精練，作為授課案例，詳細(xì)講解需求分析過(guò)程，然后引導(dǎo)學(xué)生概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)，并以具體模塊為例進(jìn)行程序編碼及調(diào)試運(yùn)行。整個(gè)授課環(huán)節(jié)，板書(shū)和多媒體相結(jié)合，現(xiàn)場(chǎng)程序編寫(xiě)及調(diào)試，不僅幫助學(xué)生直觀理解概念、原理和方法，也可以提高學(xué)生的興趣，形成以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)模式。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同層次實(shí)驗(yàn)區(qū)別實(shí)施。對(duì)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，每人單獨(dú)完成，旨在通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生深入掌握基本知識(shí)、原理、編程的基本技巧，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中老師及時(shí)解決學(xué)生所遇問(wèn)題并掌握進(jìn)展情況，每次實(shí)驗(yàn)課的最后半個(gè)小時(shí)，驗(yàn)收部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)以督促學(xué)生學(xué)習(xí)；并展示往屆有代表性的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和程序，規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)，激勵(lì)學(xué)生互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。對(duì)實(shí)踐創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生4～6人為單位形成開(kāi)發(fā)小組，一人任組長(zhǎng)，進(jìn)行角色劃分。團(tuán)隊(duì)按照軟件工程的開(kāi)發(fā)步驟，進(jìn)行需求分析、概要設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì)和測(cè)試，撰寫(xiě)各個(gè)階段的開(kāi)發(fā)文檔，要求團(tuán)隊(duì)共同參與項(xiàng)目答辯。各層次實(shí)驗(yàn)的考核都設(shè)有答辯和反思環(huán)節(jié)。反思不僅可以啟發(fā)學(xué)生積極進(jìn)行批判性思考來(lái)深化課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，而且也有助于學(xué)生進(jìn)行深層次的學(xué)與問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。

三、結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合CDIO的工程教學(xué)模式的理念對(duì).NET程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、試驗(yàn)項(xiàng)目等進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。在教學(xué)過(guò)程中，采用多種教學(xué)手段，并通過(guò)凝練典型工程項(xiàng)目將課程知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來(lái)，使之為載體貫徹始終，通過(guò)完成不同層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”，并以CDIO考核形式引入反思答辯環(huán)節(jié)。這樣的教學(xué)改革，培養(yǎng)了學(xué)生項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的通用能力，使之能夠處理解決一般工程項(xiàng)目整個(gè)生命周期產(chǎn)生的各種問(wèn)題，符合工程技術(shù)型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

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