項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)法應(yīng)用于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的教學(xué)改革與探究

李 丹，吉紫娟，羅春婭，王懷興

(湖北第二師范學(xué)院 物理與機(jī)電工程學(xué)院, 武漢 430205)

1 引言

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是我校電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)選修課，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，旨在C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，為今后深入學(xué)習(xí)JAVA等高級(jí)編程語言并向軟件方向發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。受傳統(tǒng)教學(xué)方法的影響，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教學(xué)的過程中，很多教師往往采用的還是教師為主體的講授法、演示法等教學(xué)方法，教學(xué)效果并不理想。學(xué)生只能簡(jiǎn)單地處理和例題相似的題目，面對(duì)實(shí)際問題或者稍微復(fù)雜一些的程序則不知該如何下手，最終造成所學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐完全脫節(jié)，甚至對(duì)編寫程序產(chǎn)生厭倦情緒，達(dá)不到應(yīng)有的學(xué)習(xí)效果。如何提高學(xué)生的編程水平和運(yùn)用能力是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)任課教師一直追求的目標(biāo)。

2 教學(xué)中面臨的問題

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)通常是以C++作為編程語言，在教學(xué)方法、教學(xué)手段上已經(jīng)進(jìn)行了很多改進(jìn)，并取得了一定的效果。然而仍然面臨著一些問題[1]：(1)C語言是面向過程的程序設(shè)計(jì)語言，C++雖然是在C語言的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，但是很多語法形式、設(shè)計(jì)思想與之發(fā)生了巨大改變，部分學(xué)生無法適應(yīng)這種變化。同時(shí)，教學(xué)內(nèi)容的抽象性、知識(shí)點(diǎn)多樣化以及邏輯結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使得學(xué)生難以將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思想運(yùn)用到程序編寫中，無法具備獨(dú)立編程或修改代碼的能力；(2)C++程序設(shè)計(jì)是一門具有很強(qiáng)實(shí)踐性的課程，傳統(tǒng)的講授法以講授程序設(shè)計(jì)的概念、原理、語法為主，學(xué)生只能被動(dòng)地接收甚至單純地死記硬背；上機(jī)實(shí)驗(yàn)課上也是教師布置題目，學(xué)生仿照書本上例題機(jī)械地敲代碼，碰到編譯、鏈接中出現(xiàn)的問題通常不知道如何解決；(3)案例式教學(xué)是程序設(shè)計(jì)課程中經(jīng)常采用的教學(xué)方法，其目的是通過案例的講解和分析使學(xué)生更深刻地理解編程語言的語法和使用。但在實(shí)際的操作中，教師往往選擇課本上簡(jiǎn)單易懂的案例，與實(shí)際項(xiàng)目相差甚遠(yuǎn)，學(xué)生無法將其運(yùn)用到實(shí)踐中去；(4)學(xué)生在研討式教學(xué)中由于自身的局限性，無法深刻理解題目的內(nèi)在含義，往往只是對(duì)研討內(nèi)容進(jìn)行表面論述，流于形式，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

3 項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用

項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)法以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，融合“啟發(fā)式”的教學(xué)理念，開發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考、自主探索的能力，讓學(xué)生能夠積極地進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)，體現(xiàn)學(xué)生在課堂教學(xué)中的主體地位，從而實(shí)現(xiàn)掌握知識(shí)和鍛煉思維兩種能力的的培養(yǎng)[2-4]。在項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)中學(xué)生是主體，在老師的幫助下通過自主學(xué)習(xí)或分工協(xié)作共同完成項(xiàng)目；教師是輔助者，為學(xué)生提供項(xiàng)目所需要的知識(shí)，在實(shí)施項(xiàng)目中引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生，為學(xué)生提供技術(shù)支持和幫助。項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法不僅能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新性，還能構(gòu)建良好的溝通意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，達(dá)到真正的學(xué)以致用[5]。

項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的具體實(shí)施方案如下：

(1)準(zhǔn)備工作

每班約有50名的學(xué)生，教師準(zhǔn)備10～15個(gè)左右貼近學(xué)生日常生活、難度適中、幾乎涵蓋課程中所有知識(shí)點(diǎn)并具有開發(fā)價(jià)值的項(xiàng)目提供給學(xué)生自由選擇。為了讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)該課程的體系結(jié)構(gòu)及意義，同時(shí)對(duì)每個(gè)項(xiàng)目具有基本的認(rèn)識(shí)，教師在第一節(jié)課時(shí)就以教案的形式向所有學(xué)生講解每個(gè)項(xiàng)目包含的功能模塊，并演示項(xiàng)目完成后的效果[6]。

然后，教師引導(dǎo)學(xué)生選擇項(xiàng)目，自愿組成項(xiàng)目組，每組3～5人，確定小組長(zhǎng)，組長(zhǎng)根據(jù)每位組員的意愿和特長(zhǎng)進(jìn)行分工，每人負(fù)責(zé)項(xiàng)目的不同模塊，并規(guī)定每周召開組會(huì)，共同研究、交流、探討項(xiàng)目的進(jìn)展情況和實(shí)施過程中遇到的問題[7]。通過這種分組合作，一方面提高了軟件開發(fā)的效率和質(zhì)量，另一方面還能夠激發(fā)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，同時(shí)不同小組之間的相互比較也能促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，形成良性競(jìng)爭(zhēng)。

(2)課堂環(huán)節(jié)

課堂上教師要將每個(gè)項(xiàng)目的模塊劃分和功能展現(xiàn)給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立分析并討論實(shí)現(xiàn)這些功能所需的知識(shí)點(diǎn)。教師要根據(jù)學(xué)生的分析反饋詳細(xì)講解項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)過程可能遇到的未學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)以及與功能模塊之間的關(guān)系，并演示利用新的知識(shí)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)該模塊的最終效果。演示中要屏蔽實(shí)現(xiàn)代碼，將其留給學(xué)生自行完成。在學(xué)生自己操作的過程中，教師還要隨時(shí)關(guān)注學(xué)生的表現(xiàn)，及時(shí)解答設(shè)計(jì)和編程中出現(xiàn)的問題。對(duì)于普遍存在的問題要讓所有同學(xué)停下來統(tǒng)一講解，避免學(xué)生走彎路。

每節(jié)課的最后半個(gè)小時(shí)每組組長(zhǎng)要指定發(fā)言人闡述本節(jié)課每個(gè)組員的完成情況，相似項(xiàng)目或者模塊的同學(xué)可以共同探討不同實(shí)現(xiàn)代碼的優(yōu)劣，開闊編程思路，取長(zhǎng)補(bǔ)短。教師要對(duì)學(xué)生的發(fā)言和討論進(jìn)行總結(jié)，特別是對(duì)學(xué)生所編代碼中的創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行表揚(yáng)[8]。通過一段時(shí)間的相互討論和學(xué)習(xí)，學(xué)生的分析問題、解決問題以及分工協(xié)作能力明顯提高。

(3)課后作業(yè)

為了鞏固課堂學(xué)習(xí)的效果，每次課后教師要根據(jù)本節(jié)課上項(xiàng)目模塊所用到的知識(shí)點(diǎn)給學(xué)生布置一個(gè)與該知識(shí)點(diǎn)匹配且難度相似的作業(yè)，并要求學(xué)生獨(dú)立，完成后將分析過程以文檔的形式連同代碼交給老師。老師批改之后不僅要給出成績(jī)，還要對(duì)作業(yè)完成情況做反饋，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。

(4)期末考核

課程結(jié)束前，教師通過大作業(yè)的形式進(jìn)行期末考核，期末考核項(xiàng)目的難度與上課所選項(xiàng)目類似，功能的強(qiáng)弱可由學(xué)生根據(jù)自己的能力設(shè)定。在學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目過程中，要將項(xiàng)目的需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、代碼編寫、調(diào)試等以文檔的形式記錄下來，形成考核報(bào)告上交。需求分析包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的與意義、系統(tǒng)功能需求以及輸入輸出的要求；總體設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)功能分析、系統(tǒng)功能模塊劃分與設(shè)計(jì)；系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)包括E-R圖和類層次圖等；代碼編寫進(jìn)行各功能模塊的實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)調(diào)試用來找出主要問題、編譯語法錯(cuò)誤并修改。在文檔末尾，還需要學(xué)生結(jié)合編程體會(huì)對(duì)整個(gè)開發(fā)過程進(jìn)行總結(jié)。通過期末考核，使學(xué)生了解并親自體驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)成功的全過程，不僅能夠全面檢驗(yàn)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)成果，還能讓學(xué)生真正體會(huì)軟件編程的目的和意義，為將來從事軟件開發(fā)類工作奠定基礎(chǔ)。

4 小結(jié)

將項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法引入面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的教學(xué)中，使該課程不再只是紙上談兵，而是真槍實(shí)彈的實(shí)踐教學(xué)。項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)法以學(xué)生為主體，旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、認(rèn)真分析、努力實(shí)踐、積極協(xié)作、懂得反思的能力。教師是課程學(xué)習(xí)的策劃者和陪練，幫助學(xué)生獲得專業(yè)技能和提高動(dòng)手能力。學(xué)生從中不僅學(xué)到了專業(yè)的編程知識(shí)，而且學(xué)會(huì)了面對(duì)實(shí)際問題如何進(jìn)行分析和解決。同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，對(duì)于提高學(xué)生的編程素養(yǎng)和實(shí)際動(dòng)手能力，實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、練三者有機(jī)結(jié)合起到了至關(guān)重要的作用。