基于CDIO的C語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)的改革與探索

杜博

(榆林學(xué)院 信息工程學(xué)院，榆林 719000)

0 引言

榆林學(xué)院是榆林市唯一一所的應(yīng)用型本科高校，是面向陜北、輻射周邊，服務(wù)生產(chǎn)、建設(shè)、管理和教育的高品質(zhì)本科院校，學(xué)院提出夯實(shí)基礎(chǔ)，拓寬專業(yè)，重視實(shí)踐，培養(yǎng)能力；以激勵(lì)創(chuàng)新，發(fā)展個(gè)性，講究綜合，提高素質(zhì)，改進(jìn)教學(xué)，培養(yǎng)務(wù)實(shí)創(chuàng)業(yè)的高素養(yǎng)人才的原則，指導(dǎo)學(xué)校教學(xué)教改工作。近幾年來，隨著學(xué)校的發(fā)展，高校教學(xué)改革的不斷深化，教學(xué)基礎(chǔ)條件得以改善，對(duì)人才培養(yǎng)方案及教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行了較大改革，但課程體系設(shè)置和社會(huì)需求還存在較大差距，分析了非專業(yè)C語言教學(xué)現(xiàn)狀，并結(jié)合現(xiàn)代教育標(biāo)準(zhǔn)，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力為目標(biāo)，提出了基于CDIO理念在C語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革。

1 理論基礎(chǔ)

CDIO工程教育模式作為當(dāng)今國(guó)際工程教育的一種創(chuàng)新模式，也是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”為核心的教學(xué)模式。

CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement) 和運(yùn)作(Operate),它以項(xiàng)目研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)參與實(shí)踐并把相關(guān)課程之間加以有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。主要培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)人能力、工程能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和大系統(tǒng)掌握能力，使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。

在教學(xué)主體上，CDIO強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的教育思想，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)；在教學(xué)目的上，CDIO能力是“做中學(xué)”教學(xué)目的的要求，本質(zhì)上有別于知識(shí)本位的培養(yǎng)模式，突出培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力、自學(xué)能力、綜合能力、交流溝通與表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和對(duì)大系統(tǒng)的適應(yīng)與調(diào)控能力；在教學(xué)內(nèi)容上，CDIO標(biāo)準(zhǔn)直接參照業(yè)界需求，將這種要求反推到教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃中，通過每一門課、課程及其中每一個(gè)模塊、每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)來落實(shí)企業(yè)對(duì)能力的需求；在教學(xué)方法上，CDIO在吸取“做中學(xué)”教育理念精華的同時(shí)，采用多元的教學(xué)手段，傳統(tǒng)與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，有效地解決其局限和不足部分。

2 C語言課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

C語言程序設(shè)計(jì)是我校面向的是理工專業(yè)的計(jì)算機(jī)公共課程，是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課程。教學(xué)課時(shí)為72課時(shí)，課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的求解問題能力和實(shí)踐能力；由于課程受制于多方面的因素，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中存在諸多不足。

(1)、學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，忽視課前準(zhǔn)備的重要性

大多數(shù)學(xué)生在開始學(xué)習(xí)C語言課程時(shí)，一般都不明白其學(xué)習(xí)的目的和意義以及和本專業(yè)的聯(lián)系。在學(xué)習(xí)的過程中，沒有課前的預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備，導(dǎo)致只能機(jī)械的學(xué)習(xí)課程相關(guān)理論概念和基本操作，隨著課程難度逐步增大，見不到明顯的現(xiàn)實(shí)成果，越覺得課程乏味，導(dǎo)致其學(xué)習(xí)積極性降低，收效甚微；課程結(jié)束后，更沒有繼續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

(2)、課時(shí)結(jié)構(gòu)不合理，理論與實(shí)踐脫節(jié)

該課程計(jì)劃為72學(xué)時(shí)，理論和實(shí)驗(yàn)課程的比例為1∶1；對(duì)于操作性極強(qiáng)的一門課程來說，實(shí)驗(yàn)課時(shí)太少，在實(shí)際的教學(xué)中，往往計(jì)算機(jī)理論課程與實(shí)踐課程相隔時(shí)間較長(zhǎng)，理論課主要講授的基礎(chǔ)知識(shí)、算法和代碼的編寫，導(dǎo)致學(xué)生在“聽”的過程枯燥乏味，對(duì)知識(shí)掌握不扎實(shí)，實(shí)踐課上機(jī)練習(xí)時(shí)往往感到茫然和不知所措，只能按照教材一邊看一邊做；這樣就造成學(xué)習(xí)效率低，效果差的“死循環(huán)”。

(3)、對(duì)教師的依賴性較大，缺乏主動(dòng)思考

在整個(gè)課程學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對(duì)教師的依賴性大，只知道老師講授的知識(shí)點(diǎn)范圍，不懂拓展學(xué)習(xí)；現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多是經(jīng)典案例的操作，學(xué)生只會(huì)“照本宣科”，在調(diào)試程序的過程中，遇到困難或者是程序編譯出現(xiàn)錯(cuò)誤不是充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性積極探究，也不與同學(xué)進(jìn)行探討合作或者是從相關(guān)資料中尋找解決思路，而是選擇將難題擱置。忽略了計(jì)算思維和主動(dòng)思考的培養(yǎng)；久而久之就失去了分析問題和解決問題的能力。

(4)、教學(xué)內(nèi)容滯后

按照傳統(tǒng)的教學(xué)方式，都是先介紹C語言基本數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符和表達(dá)式，再介紹語法規(guī)則，實(shí)踐教學(xué)中一般都會(huì)先將練習(xí)任務(wù)布置下去，然后上機(jī)實(shí)驗(yàn)操作；現(xiàn)有實(shí)踐教程中上機(jī)實(shí)驗(yàn)案例都立足于對(duì)應(yīng)章節(jié)的相關(guān)操作，課程內(nèi)容與學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)、實(shí)際開發(fā)應(yīng)用結(jié)合不緊密，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。導(dǎo)致學(xué)生只掌握了各個(gè)章節(jié)的基本概念和典型案例，不知學(xué)為何用。

(5)、教學(xué)方法陳舊，缺乏生動(dòng)有趣的范例

目前的課程基本采用教師多媒體演示，學(xué)生按照實(shí)踐教程操作的單向灌輸?shù)慕虒W(xué)模式，缺少生動(dòng)有趣和具有專業(yè)特點(diǎn)的實(shí)例以及現(xiàn)代技術(shù)等輔助教學(xué)方法，這在一定程度上影響了教學(xué)的效果，同時(shí)不利于培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，導(dǎo)致大學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力不足；除此之外，由于對(duì)社會(huì)現(xiàn)實(shí)需求的認(rèn)識(shí)不足，在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中所涉及到的社會(huì)實(shí)際需求內(nèi)容極為有限，學(xué)生所開發(fā)出的軟件往往都缺乏實(shí)際意義和價(jià)值，難以適應(yīng)社會(huì)的需求。

3 結(jié)合CDIO工程教育模式的課程實(shí)踐教學(xué)改革

針對(duì)C語言程序設(shè)計(jì)課程存在的上述問題，結(jié)合CDIO工程教育理念和專業(yè)的特點(diǎn)，以提高學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力為目的，以項(xiàng)目的形式將整個(gè)教學(xué)過程貫穿起來，應(yīng)用多元化案例驅(qū)動(dòng)的方法，對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革。

(1)、注重準(zhǔn)備與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

根據(jù)C語言語法多而雜的特點(diǎn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容， 精講多練，給學(xué)生提供一個(gè)想到即可做到的環(huán)境，起到“趁熱打鐵”的效果；同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到課前復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)的重要性，再通過預(yù)習(xí)解答教師提供的習(xí)題，并在解答習(xí)題的過程中總結(jié)出所遇到的難點(diǎn)和問題，這不但可以大大減輕教師的教學(xué)難度，而且對(duì)于學(xué)生而言，還能更快、更好地掌握知識(shí)，達(dá)到事半功倍的效果；借鑒CDIO工程教育模式中的構(gòu)思(Conceive)理念，在實(shí)踐過程中，形成一套行之有效的方法，不僅能提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，而且還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)意的能力，使學(xué)生能更好的適應(yīng)社會(huì)的需求。

(2)、加強(qiáng)具有專業(yè)特點(diǎn)的案例設(shè)計(jì)

在整個(gè)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，要向讓學(xué)生保持學(xué)習(xí)的積極性，首要條件是激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，這對(duì)課程的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)提出新的標(biāo)準(zhǔn)；借鑒CDIO工程教育模式中的設(shè)計(jì)(Design)理念，設(shè)計(jì)出具有專業(yè)特點(diǎn)的多樣性案例，以項(xiàng)目為載體，再把項(xiàng)目分解為不同的模塊，每個(gè)模塊有機(jī)地包含相應(yīng)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)，這樣既可以加深理論知識(shí)的掌握；又可以帶動(dòng)實(shí)踐操作；以實(shí)踐激發(fā)理論，再由理論指導(dǎo)實(shí)踐，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到知行合一的效果。

(3)、應(yīng)用多元化的教學(xué)方式

隨著教學(xué)改革的逐步深入，教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，學(xué)生已經(jīng)成為教學(xué)活動(dòng)的核心，教師只是起到引導(dǎo)者、輔助者以及組織者的作用，基于這樣的教育前提，就必須尋求適應(yīng)新時(shí)代學(xué)生的教學(xué)方式；也就是CDIO工程教育模式中采用何種的實(shí)現(xiàn)(Implement)的方式的理念；現(xiàn)代科技的發(fā)展日新月異，各種網(wǎng)絡(luò)資源和輔助教學(xué)軟件比比皆是，高校更應(yīng)該在講臺(tái)和實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展知識(shí)獲取的渠道，利用網(wǎng)絡(luò)提前查找資料、觀看教學(xué)視頻，做到課前預(yù)習(xí)；借助輔助教學(xué)CAI系統(tǒng)，定期對(duì)學(xué)生進(jìn)行作業(yè)的公布、階段性的測(cè)試，利用隨機(jī)化、碎片化的時(shí)間完成任務(wù)，沒有了時(shí)間和空間的限制，同時(shí)采用單元競(jìng)賽等形式，以考促學(xué)，使學(xué)習(xí)的方式多樣化，為充滿個(gè)性一代的學(xué)生提供多樣的學(xué)習(xí)方法,如表1所示。

表1 多元化考核體系

(4)、建立項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)協(xié)作的教學(xué)模式

CDIO最有效的的方法就是基于項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的學(xué)習(xí)模式，一個(gè)完整的項(xiàng)目需要進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作這些過程，在實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的過程中鞏固所學(xué)到的知識(shí)和提升個(gè)人的實(shí)踐技能以及團(tuán)隊(duì)合作能力，在不同的項(xiàng)目中，應(yīng)用角色互換，項(xiàng)目報(bào)告闡述和小組相互改進(jìn)等方式，從而加強(qiáng)個(gè)人綜合能力；使得在團(tuán)隊(duì)合作的基礎(chǔ)上，互補(bǔ)互助已達(dá)到最大的工作效率，此模式不僅鍛煉了個(gè)人的能力，而且各盡所能，加強(qiáng)了和成員協(xié)調(diào)合作的能力，更有助于激發(fā)個(gè)人潛力和創(chuàng)造力，以便更好的適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。

(5)、改革課程考核方式

制定完善的考核機(jī)制有助于督促和激勵(lì)學(xué)生，主要通過實(shí)踐作業(yè)、單元測(cè)試，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)報(bào)告和社會(huì)調(diào)查五方面考核，不拘于千篇一律，凸顯個(gè)性，更好的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)和探索的主動(dòng)性。

4 改革后教學(xué)模式結(jié)果分析

為了對(duì)CDIO的教學(xué)模式相對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式之前的差異進(jìn)行驗(yàn)證，作者在近2個(gè)學(xué)期的教學(xué)改革中對(duì)2個(gè)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；在教學(xué)改革的過程中，我們采用觀察法、課后調(diào)查法以及成績(jī)考核等手段對(duì)學(xué)生在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中的表現(xiàn)、學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和感受進(jìn)行了記錄。實(shí)驗(yàn)顯示，本改革可以充分激發(fā)學(xué)生的課堂積極性和主動(dòng)性，在團(tuán)隊(duì)合作的項(xiàng)目中，成績(jī)尤其突出，同時(shí)，跟蹤調(diào)查還顯示，參加采用CDIO教學(xué)模式教學(xué)的學(xué)生在期末考核的得分率高于傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生的得分率；通過上述分析，CDIO教育模式下的教學(xué)改革能有效的促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)際操作技能。

5 總 結(jié)

隨著社會(huì)快速的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)+，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，工程教育等理念的提出，使得高校的教學(xué)方式也要同步發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)方式落后，難以適應(yīng)新時(shí)代下的學(xué)生；在工程教育的模式下，不僅要加強(qiáng)個(gè)人的能力，還要具有團(tuán)隊(duì)合作的精神，在熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，更要注重學(xué)生的素質(zhì)教育，本改革旨在加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐的能力，通過CDIO工程教育的理念，運(yùn)用多元化的教學(xué)方式，在鞏固專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，自主創(chuàng)新能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，以便適應(yīng)未來社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。

[1] 周志平.基于MVC架構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].南京:南京理工大學(xué),2013.

[2] 邱月,黃曉武.基于CDIO教育理念的數(shù)據(jù)庫課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2014(22):5255-5256，5264.

[3] 吳雅娟, 衣治安, 王月萍. CDIO教育模式在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 計(jì)算機(jī)教育, 2010(14): 141-143.

[4] 鄭薇薇：基于CDIO的創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐這[D].大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.