CDIO工程教育模式下項(xiàng)目化課程教學(xué)的研究與設(shè)計(jì)——“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程為例*

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CDIO工程教育模式下項(xiàng)目化課程教學(xué)的研究與設(shè)計(jì)——“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程為例*

王曉娟，韋韞韜，劉世民

(佳木斯大學(xué) 信息電子技術(shù)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

[摘要]項(xiàng)目化課程教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為目標(biāo)，教學(xué)設(shè)計(jì)中以項(xiàng)目做主線，學(xué)生為主體，理論與實(shí)踐相融合，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力。本文以“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程為例，將CDIO工程教育理念融入到課程教學(xué)過(guò)程中，從課程教學(xué)的準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)到具體實(shí)施對(duì)項(xiàng)目化課程教學(xué)方法進(jìn)行了研究與論述。

[關(guān)鍵詞]CDIO；項(xiàng)目化課程教學(xué)；C語(yǔ)言；教學(xué)改革

0 引言

“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程是高校計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)的必修課程，也是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，學(xué)好C語(yǔ)言對(duì)于學(xué)生掌握編程方法，構(gòu)建編程思維，提高軟件開(kāi)發(fā)能力具有重要作用。然而，受傳統(tǒng)教學(xué)模式所限，現(xiàn)有的課程教學(xué)大多還沿用“教師講，學(xué)生聽(tīng)”的教學(xué)方式，導(dǎo)致學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確、學(xué)習(xí)無(wú)興趣，扼殺了學(xué)生主動(dòng)探究問(wèn)題、解決問(wèn)題的積極性和創(chuàng)造力。

CDIO工程教育模式下的項(xiàng)目化課程教學(xué)遵循CDIO倡導(dǎo)的“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”和“做中學(xué)”的教育理念，以項(xiàng)目為載體，課程教學(xué)與課程實(shí)踐緊密結(jié)合，以培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力為人才培養(yǎng)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力及職業(yè)能力的培養(yǎng)[1]。將項(xiàng)目化課程教學(xué)引入到高校教育教學(xué)改革之中，對(duì)改善課程教學(xué)質(zhì)量，提高應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。

1 項(xiàng)目化課程教學(xué)方法

項(xiàng)目化課程教學(xué)是以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力為主要目標(biāo)，選取與專業(yè)課程相關(guān)的完整項(xiàng)目來(lái)組織課程教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施教學(xué)活動(dòng)，以完成具體項(xiàng)目任務(wù)為主要學(xué)習(xí)方式的課程教學(xué)方法[2]。項(xiàng)目化課程教學(xué)中，教師依據(jù)課程專業(yè)特點(diǎn)，以項(xiàng)目生命周期為載體，模擬真實(shí)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)環(huán)境，選擇與課程內(nèi)容相關(guān)的專題項(xiàng)目組織課程教學(xué)內(nèi)容，以實(shí)際任務(wù)需求去激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，用專業(yè)理論知識(shí)指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)，解決實(shí)際工作問(wèn)題；學(xué)生則在教師的指導(dǎo)下做中學(xué)，學(xué)中做，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，主動(dòng)獲取知識(shí)，通過(guò)項(xiàng)目活動(dòng)任務(wù)的具體實(shí)踐，完善所學(xué)專業(yè)知識(shí)，提高解決實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用能力[3]。

項(xiàng)目化課程教學(xué)方法與CDIO工程教育理念高度契合，以項(xiàng)目為主線展開(kāi)教學(xué)活動(dòng)，旨在通過(guò)課程項(xiàng)目化將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力[4]。

與傳統(tǒng)課程教學(xué)模式相比較，CDIO工程教育模式下的項(xiàng)目化課程教學(xué)的優(yōu)勢(shì)在于：

(1)項(xiàng)目過(guò)程真實(shí)完整，學(xué)習(xí)目標(biāo)明確、學(xué)習(xí)更具趣味性、主動(dòng)性；

(2)項(xiàng)目活動(dòng)理論與實(shí)踐相結(jié)合，專業(yè)知識(shí)和專業(yè)應(yīng)用能力同步提高；

(3)項(xiàng)目管理情境化、操作規(guī)范化，學(xué)校到企業(yè)無(wú)縫連接；

(4)項(xiàng)目進(jìn)程模塊化管理，個(gè)人職業(yè)技能和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力共同培養(yǎng)；

(5)項(xiàng)目成果過(guò)程化評(píng)測(cè)，課程評(píng)價(jià)體系更加合理；

(6)項(xiàng)目活動(dòng)過(guò)程師生共同參與，教師與學(xué)生互相促進(jìn)，共同提高。

2 項(xiàng)目化課程教學(xué)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目化課程教學(xué)是一個(gè)師生共同參與的完整工作過(guò)程，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)圍繞與專業(yè)課程密切相關(guān)的項(xiàng)目活動(dòng)展開(kāi)。教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下完成項(xiàng)目活動(dòng)的全過(guò)程，包括項(xiàng)目資料的收集、項(xiàng)目方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目的具體實(shí)施及項(xiàng)目結(jié)果評(píng)審。教師則是學(xué)習(xí)的組織者和引導(dǎo)者，教師主要負(fù)責(zé)項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)選取、教學(xué)活動(dòng)的組織、教學(xué)過(guò)程的引導(dǎo)和輔導(dǎo)以及最終對(duì)學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)情況的考核與評(píng)價(jià)[5]。

2.1 項(xiàng)目教學(xué)準(zhǔn)備

為了保障項(xiàng)目化課程教學(xué)的有效實(shí)施，項(xiàng)目課程教學(xué)的前期準(zhǔn)備工作要充分。教學(xué)資料方面，從項(xiàng)目任務(wù)書的設(shè)計(jì)，包括項(xiàng)目教學(xué)的大綱、計(jì)劃、教學(xué)方案、課程考核標(biāo)準(zhǔn)，到項(xiàng)目教學(xué)涉及的課件、C程序相關(guān)源代碼、項(xiàng)目任務(wù)相關(guān)背景案例等文檔信息要全面具體。教學(xué)環(huán)境方面，項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程所需多媒體教學(xué)配套設(shè)施、實(shí)驗(yàn)室軟硬件環(huán)境的準(zhǔn)備也要充分完備，以保證項(xiàng)目化課程教學(xué)活動(dòng)的順利實(shí)施。

2.2 項(xiàng)目任務(wù)選取

項(xiàng)目任務(wù)的選取是項(xiàng)目化課程教學(xué)的關(guān)鍵，也是教學(xué)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。項(xiàng)目任務(wù)的選取要合理有效，符合教學(xué)規(guī)律，由簡(jiǎn)入繁，層層推進(jìn)；項(xiàng)目操作內(nèi)容應(yīng)涵蓋本門課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，體現(xiàn)課程的重點(diǎn)難點(diǎn)；項(xiàng)目任務(wù)應(yīng)具備專業(yè)特點(diǎn)，與職業(yè)需求接軌，具有一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值；此外，項(xiàng)目任務(wù)要難易適中，保證學(xué)生在限定時(shí)間內(nèi)有能力完成的同時(shí)，能夠充分發(fā)揮個(gè)人的學(xué)習(xí)潛能與創(chuàng)造力。

2.3 項(xiàng)目任務(wù)分組

CDIO工程教育理念之一就是提高學(xué)生工程項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)及溝通協(xié)作能力。項(xiàng)目實(shí)施前，教師應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)規(guī)模和項(xiàng)目難易度進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)分組，每組成員4-6人為宜，學(xué)生可以自選組合，每小組推選一名項(xiàng)目小組長(zhǎng)，用以協(xié)調(diào)小組成員的分工、管理督促項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)度。學(xué)生在項(xiàng)目小組分工協(xié)作的過(guò)程中真實(shí)體驗(yàn)了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目的規(guī)劃、相互的交流合作，深刻體驗(yàn)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作互信互助精神，既提高了工程應(yīng)用能力又培養(yǎng)了自身職業(yè)素養(yǎng)。

2.4 項(xiàng)目工作總結(jié)

項(xiàng)目任務(wù)工作過(guò)程中，教師與學(xué)生應(yīng)共同總結(jié)項(xiàng)目課程實(shí)踐中遇到的問(wèn)題，探求多種解決問(wèn)題的方案，并以實(shí)驗(yàn)報(bào)告或項(xiàng)目報(bào)告的形式對(duì)項(xiàng)目各階段完成情況歸納總結(jié)，形成階段性文檔。項(xiàng)目報(bào)告的撰寫工作可以有效提升學(xué)生的文字表述能力，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題時(shí)在分析對(duì)比中發(fā)現(xiàn)新原理、新知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力。

2.5 項(xiàng)目成果評(píng)測(cè)

與傳統(tǒng)課程考核方式不同，項(xiàng)目化課程教學(xué)注重過(guò)程評(píng)價(jià)，關(guān)注學(xué)生在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程各環(huán)節(jié)中專業(yè)知識(shí)與專業(yè)技能的掌握與應(yīng)用情況。項(xiàng)目任務(wù)完成后，學(xué)生應(yīng)以小組為單位按要求提交項(xiàng)目任務(wù)相關(guān)的C程序源代碼及相關(guān)說(shuō)明性文檔，并對(duì)項(xiàng)目完成情況時(shí)行總結(jié)匯報(bào)。教師與小組成員則根據(jù)項(xiàng)目分工的難易程度，針對(duì)該學(xué)生在項(xiàng)目活動(dòng)不同階段的表現(xiàn)情況予以總結(jié)與評(píng)價(jià)。

3 項(xiàng)目化課程教學(xué)實(shí)施

根據(jù)C語(yǔ)言的課程性質(zhì)，“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程的項(xiàng)目化教學(xué)可基于軟件生命周期進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)施。為了能夠?qū)⒈鹃T課程的知識(shí)點(diǎn)貫穿于項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)教材各章節(jié)內(nèi)容的合理銜接，我們可以對(duì)原有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新編排與整合，根據(jù)教學(xué)需要設(shè)計(jì)不同規(guī)模的項(xiàng)目任務(wù)，項(xiàng)目任務(wù)可涉及某個(gè)章節(jié)、某幾個(gè)章節(jié)甚至是課程全部章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)。下面選取“高校學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)”作為項(xiàng)目任務(wù)，實(shí)施項(xiàng)目化課程教學(xué)，具體過(guò)程如下：

3.1 提出任務(wù)要求

教師向各項(xiàng)目小組下達(dá)項(xiàng)目任務(wù)書，提出任務(wù)要求，明確項(xiàng)目功能需求。各項(xiàng)目小組分組討論，確定小組成員分工，了解基本工作流程，制定項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。

3.2項(xiàng)目方案制訂

為保障項(xiàng)目的順利實(shí)施，項(xiàng)目方案應(yīng)由教師以層層推進(jìn)的方式加以分析、講解，引導(dǎo)學(xué)生理解項(xiàng)目任務(wù)的工作方法及具體操作步驟。項(xiàng)目方案的制訂遵循模塊化程序設(shè)計(jì)原則，充分利用C語(yǔ)言空函數(shù)的占位作用和擴(kuò)充功能，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行功能性模塊劃分，如表1所示。

表1　高校學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)功能模塊圖

3.3知識(shí)點(diǎn)講解

通過(guò)相關(guān)案例的演示講解，引入項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，講解項(xiàng)目工作中涉及的課程重點(diǎn)、難點(diǎn)，如：表1中用戶界面模塊設(shè)計(jì)代碼中用到了printf()格式化輸出函數(shù)，通過(guò)對(duì)該函數(shù)語(yǔ)法格式及功能的講解，引導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)的同時(shí)，也加深了學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和理解。

3.4項(xiàng)目方案實(shí)施

項(xiàng)目方案制訂完成后，學(xué)生需在教師的引導(dǎo)下，按照項(xiàng)目計(jì)劃以小組協(xié)作的方式完成對(duì)項(xiàng)目的具體實(shí)施工作，即根據(jù)各部分模塊功能的難易度不斷擴(kuò)充其功能，編寫對(duì)應(yīng)代碼，驗(yàn)證代碼的有效性。學(xué)生在“做中學(xué)”，“學(xué)中做”的過(guò)程中不斷完善項(xiàng)目任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的有序?qū)W習(xí)和進(jìn)一步提高[6]。

3.5 課程考核方式

由于“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程實(shí)踐性較強(qiáng)，因此，結(jié)合我院實(shí)際情況，本門課程的考核結(jié)果可按4：6比例給出，其中60%的考核成績(jī)來(lái)自于項(xiàng)目化課程設(shè)計(jì)綜合測(cè)評(píng)，用以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目化教學(xué)的過(guò)程考核，重點(diǎn)考核學(xué)生在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)實(shí)踐各環(huán)節(jié)中的工程應(yīng)用能力；其他40%為基礎(chǔ)理論測(cè)試部分，考核方式為機(jī)考，主要用于對(duì)項(xiàng)目化課程教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充、完善和加強(qiáng)。

總之，在本例的項(xiàng)目化課程教學(xué)中，教師以項(xiàng)目模塊為單位組織教學(xué)，依據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度，圍繞每個(gè)功能模塊涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行課程教學(xué)，不斷豐富學(xué)生所學(xué)知識(shí)內(nèi)容。學(xué)生在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下完成課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，所學(xué)的知識(shí)更加系統(tǒng)、完整，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了良好的理論實(shí)踐基礎(chǔ)。

4項(xiàng)目化課程教學(xué)總結(jié)

項(xiàng)目化課程教學(xué)的難點(diǎn)在于課程項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)，任務(wù)的設(shè)計(jì)既要涵蓋知識(shí)點(diǎn)又要具有邏輯性、實(shí)用性，難易度上既不能讓學(xué)生畏難，又不能過(guò)易，讓學(xué)生失去探究學(xué)習(xí)的興趣。

項(xiàng)目化課程教學(xué)的重點(diǎn)在于課程教學(xué)的實(shí)施上，教師作為項(xiàng)目化課程教學(xué)的引導(dǎo)者，需要在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生熟悉項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程，有效完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)各環(huán)節(jié)的實(shí)踐活動(dòng)。這就要求教師在精通本門課程專業(yè)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，了解專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的行業(yè)需求和最新前沿技術(shù)，同時(shí)具備一定的工程實(shí)踐能力和工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。因此，教師的專業(yè)水平和工程能力是項(xiàng)目化課程教學(xué)有效實(shí)施的關(guān)鍵。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)為例，結(jié)合佳木斯大學(xué)實(shí)際情況，對(duì)基于CDIO工程教育理念的項(xiàng)目化課程教學(xué)方法進(jìn)行了深入的分析與研究，明確了項(xiàng)目化課程教學(xué)“項(xiàng)目為主線、學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)”的課程教學(xué)模式，強(qiáng)化了CDIO“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”和“做中學(xué)”方法理論在高校課程教學(xué)中的重要作用，有效推進(jìn)了學(xué)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的改革和發(fā)展。

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[責(zé)任編輯：田麗華]

Study and Design of the Project Teaching

Under the CDIO Engineering Education Mode

——Taking “C Programming Language” Course as Example

WANG Xiao-juan，WEI Yun-tao，LIU Shi-min

(School of Information and Electronics Technology， Jiamusi University, Jiamusi 154007,China)

Abstract:Project course teaching aims to train the students' application ability, takes project as the main line and takes the students as the main body in the design of teaching, effectively stimulates students' interest in learning, improves the students' practical application ability by the integration of theory and practice. The paper takes "C programming language" course as example, discusses the design and implementation of the project course teaching method based on CDIO .

Key words:CDIO; project course teaching; C programming language; teaching reform

[中圖分類號(hào)]G642

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1007-9882(2015)06-0190-03

[作者簡(jiǎn)介]王曉娟(1975-)，女，黑龍江佳木斯人，碩士，佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向：計(jì)算機(jī)教育教學(xué)改革。

[基金項(xiàng)目]黑龍江省教改項(xiàng)目(JG2014011042)； 佳木斯大學(xué)重點(diǎn)教學(xué)研究項(xiàng)目(JYLA2013-05)； 佳木斯大學(xué)青年專項(xiàng)教學(xué)研究項(xiàng)目(JYLA2012-015)

*[收稿日期]2015-10-20