基于CDIO教育理念的“VB程序設(shè)計(jì)”教學(xué)改革與實(shí)踐

蒲會(huì)蘭 丁世文 楊喜娟 李敏之 張潔

摘 ?要： VB程序設(shè)計(jì)是高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，對(duì)培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力起著重要的作用?；贑DIO工程教育理念的改革思路，針對(duì)VB課程教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)改革，結(jié)合VB課程的特點(diǎn)，將CDIO教育理念融入VB課程的教學(xué)和評(píng)價(jià)過(guò)程中，在課堂教學(xué)中靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，從多方面評(píng)價(jià)學(xué)生能力的達(dá)成度。實(shí)踐證明，該項(xiàng)改革在課程體系建設(shè)和培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力方面均取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞： VB程序設(shè)計(jì); CDIO; 教育理念; 教學(xué)改革; 達(dá)成度

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1006-8228（2020）03-60-04

Teaching reform and practice of VB programming based on CDIO education concept

Pu Huilan1， Ding Shiwen2， Yang Xijuan1， Li Minzhi1， Zhang Jie1

（1. School of Electronic and Information Engineering， Lanzhou Jiaotong University， Lanzhou， Gansu 730070， China;

2. School of Environmental and Municipal Engineering， Lanzhou Jiaotong University）

Abstract： Visual Basic （VB） programming is a basic course for non-computer specialties in colleges and universities， which plays an important role in training college students' computer application ability. Based on the reform idea of CDIO engineering education concept， the teaching reform for the problems existing in the teaching of VB programming course is carried out. Combined with the characteristics of the VB programming course， the CDIO education concept is integrated into the teaching and evaluation process of the VB programming course. A variety of teaching methods and teaching means are used flexibly in classroom teaching， and evaluating the achievement of students' ability in many aspects. Teaching practice proves that the reform has achieved good results in the construction of the curriculum system and the training of students' computer application ability.

Key words： Visual Basic programming; CDIO; education concept; teaching reform; achievement

0 引言

CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果，CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operate），是面向產(chǎn)品、過(guò)程、系統(tǒng)生命周期的工程教育方法[1]。2005年CDIO教學(xué)模式引入到我國(guó)，至今已有很多高校引入CDIO教學(xué)模式并進(jìn)行了不同程度的應(yīng)用，取得了良好的效果[2]。

VB程序設(shè)計(jì)在筆者所在學(xué)校作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，設(shè)置該課程的目的是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的思路和方法，掌握常用算法的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，為以后進(jìn)一步解決本專業(yè)實(shí)際問(wèn)題打基礎(chǔ)，使學(xué)生具備適應(yīng)本專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展要求的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

對(duì)于大學(xué)一年級(jí)的學(xué)生而言，程序設(shè)計(jì)課程本身有一定的難度，在傳統(tǒng)的VB教學(xué)中以知識(shí)點(diǎn)為綱要，采用“以教為主”的講授教學(xué)法，這種單向的信息傳輸方式（教師講授知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)接受），容易讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣和信心。學(xué)生不能積極主動(dòng)地思考，只是被動(dòng)地模仿練習(xí)，編程能力得不到充分的鍛煉，更談不上對(duì)知識(shí)和技術(shù)的靈活應(yīng)用，就很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。因此，針對(duì)VB教學(xué)中存在的問(wèn)題，近年來(lái)，筆者引入CDIO教育理念，從課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、考核方式等教學(xué)環(huán)節(jié)有效地開(kāi)展教學(xué)改革與實(shí)踐，對(duì)于提高課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力有積極的意義，并取得良好的教學(xué)效果。

1 課堂教學(xué)

1.1 至關(guān)重要的第一次課

在第一次課上，除了強(qiáng)調(diào)課程的教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方法、考核方式等內(nèi)容外，VB課程由于實(shí)踐性很強(qiáng)，一定要結(jié)合學(xué)生專業(yè)，演示一些事先準(zhǔn)備好的專業(yè)方面的應(yīng)用程序或信息管理系統(tǒng)，如對(duì)車輛工程專業(yè)的學(xué)生演示“基于VB的數(shù)控機(jī)床故障診斷系統(tǒng)”、“火車票售票系統(tǒng)”、“學(xué)生成績(jī)排序”算法等，讓學(xué)生從項(xiàng)目工程的角度感性了解VB課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，引起對(duì)該課程的重視，感覺(jué)學(xué)習(xí)本課程不僅是為了拿學(xué)分，在以后的學(xué)習(xí)和工作中還是一種有用的“工具”，由此，培養(yǎng)學(xué)生的興趣、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1.2 精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)

認(rèn)真對(duì)待每一節(jié)課，精心設(shè)計(jì)好每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。首先，認(rèn)真?zhèn)湔n，以“分析設(shè)計(jì)能力、綜合應(yīng)用知識(shí)能力、工程應(yīng)用能力”為培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容的選取要有層次性，由易到難，逐步升華;其次，上課時(shí)突出CDIO教育理念與課堂教學(xué)的實(shí)質(zhì)性結(jié)合，凸現(xiàn)學(xué)生的主體地位，運(yùn)用各種教學(xué)方法與教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生參與和認(rèn)知的興趣，使學(xué)生積極思考問(wèn)題，教師的主導(dǎo)作用是教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí);第三，定期評(píng)價(jià)學(xué)生能力的達(dá)成度，通過(guò)分析學(xué)生課堂回答問(wèn)題、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、答質(zhì)疑、VB網(wǎng)教平臺(tái)的在線測(cè)試（筆者申請(qǐng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)）/測(cè)驗(yàn)等情況，評(píng)估學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握情況以及在實(shí)際應(yīng)用中的靈活程度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

1.3 靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法

在傳統(tǒng)的VB教學(xué)中以知識(shí)點(diǎn)為綱要，采用“以教為主”的講授教學(xué)法，這種單向的信息傳輸方式，很容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。CDIO強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，要求教師以各種方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)主動(dòng)、綜合性的學(xué)習(xí)。近年來(lái)，在VB教學(xué)過(guò)程中，筆者根據(jù)CDIO教育理念，除了傳統(tǒng)的講授教學(xué)法外，還根據(jù)課程內(nèi)容的性質(zhì)，靈活地應(yīng)用多種教學(xué)方法，以求取得良好的教學(xué)效果。

1.3.1 案例教學(xué)法

案例教學(xué)法[3]中案例的選取和設(shè)計(jì)應(yīng)以激發(fā)學(xué)生求知欲望，促進(jìn)學(xué)生理解和應(yīng)用知識(shí)，提高學(xué)生分析及解決問(wèn)題的能力為出發(fā)點(diǎn)，緊扣教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)特定的教學(xué)內(nèi)容，選取一些和學(xué)生專業(yè)相關(guān)或貼近實(shí)際生活的案例，難易適中，如案例1：通過(guò)圓柱體積和表面積的計(jì)算，設(shè)置“溢出”及“誤差”等問(wèn)題，通過(guò)分析問(wèn)題，使學(xué)生理解VB中數(shù)據(jù)的表示形式及數(shù)據(jù)類型、常量與變量。又如案例2：通過(guò)“猜年齡游戲”使學(xué)生理解DO循環(huán)語(yǔ)句和二分法查找算法的應(yīng)用。由于篇幅有限，此處不一一列舉。對(duì)于每個(gè)案例，首先讓學(xué)生討論分析案例的求解思路和實(shí)現(xiàn)方法，進(jìn)而引出該案例中用到的知識(shí)點(diǎn)，最后教師講解并編程演示操作，在案例的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中使學(xué)生掌握知識(shí)，培養(yǎng)分析解決問(wèn)題的能力。

1.3.2 案例-任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

案例-任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是以一個(gè)完整的案例任務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，完成對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。案例-任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法結(jié)合了案例教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)，在選取案例時(shí)遵循案例教學(xué)的特點(diǎn)，在學(xué)習(xí)中強(qiáng)調(diào)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，有針對(duì)性地完成任務(wù)的同時(shí)鍛煉學(xué)生的能力[4-5]。

參考案例：講解數(shù)組的基本操作及應(yīng)用時(shí)，通過(guò)案例“計(jì)算全班50個(gè)學(xué)生VB成績(jī)的平均分”，引出數(shù)組的概念及數(shù)組的聲明，之后給出一系列任務(wù)：①統(tǒng)計(jì)高于平均分的人數(shù);②查找最高分、最低分;③瀏覽所有學(xué)生的成績(jī)，發(fā)現(xiàn)錄錯(cuò)位了進(jìn)行交換;④對(duì)成績(jī)升序或降序排列;⑤增加或刪除成績(jī);⑥計(jì)算每位學(xué)生各門課程的總分以及平均分等。提出以上任務(wù)，由于涉及學(xué)生成績(jī)的計(jì)算，所以學(xué)生比較感興趣，期待每次執(zhí)行的結(jié)果。激發(fā)了求知欲，就能對(duì)每個(gè)任務(wù)積極參與到“任務(wù)實(shí)現(xiàn)解決思路”的討論中來(lái)。任務(wù)的實(shí)現(xiàn)使學(xué)生逐步掌握數(shù)組的基本操作：輸入、輸出、求和及平均值、求最值、交換位置、排序及數(shù)組元素的插入與刪除、多維數(shù)組的操作等。

在案例-任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法中，根據(jù)課時(shí)情況，講解相關(guān)知識(shí)及解決思路后，在課內(nèi)可完成一部分任務(wù)，一部分任務(wù)留給學(xué)生課后完成，有利于鞏固課堂所學(xué)知識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力;另外，選取的案例要有延展性和綜合性，案例應(yīng)具有承前啟后的作用，比如數(shù)組案例，在后期講解數(shù)據(jù)文件時(shí)，還可以將學(xué)生成績(jī)及輸出結(jié)果寫(xiě)入數(shù)據(jù)文件，方便程序的運(yùn)行及查看結(jié)果，也可以結(jié)合界面設(shè)計(jì)，完成成績(jī)管理的小型應(yīng)用系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。

1.3.3 其他教學(xué)方法和策略

由于VB的知識(shí)點(diǎn)比較多，在授課過(guò)程中，除了需靈活地應(yīng)用以上教學(xué)法外，還應(yīng)根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，靈活應(yīng)用其他方法或策略：如①類比策略：通過(guò)和Word中編輯功能實(shí)現(xiàn)的過(guò)程進(jìn)行類比，講解和實(shí)現(xiàn)文本框的編輯功能;②拋出問(wèn)題策略：拋出關(guān)于參數(shù)傳遞的所有問(wèn)題，讓學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)點(diǎn)先有個(gè)認(rèn)識(shí)，之后逐一解決;③對(duì)比策略：對(duì)于同一問(wèn)題的子過(guò)程，參數(shù)傳遞分別采用傳地址和傳值，通過(guò)引入內(nèi)存概念[6]，畫(huà)簡(jiǎn)單的內(nèi)存圖，學(xué)生對(duì)比二者的特點(diǎn)和區(qū)別，更易掌握。每種教學(xué)方法和策略，應(yīng)根據(jù)授課內(nèi)容靈活應(yīng)用。

1.4 合理運(yùn)用多種教學(xué)手段

在教學(xué)過(guò)程中，如何利用好PPT課件、VB集成環(huán)境、板書(shū)等，如何協(xié)調(diào)配合發(fā)揮每種教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)，也是提高課堂教學(xué)質(zhì)量的重要因素。VB是基于對(duì)象的可視化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，實(shí)踐性很強(qiáng)，如果單純用PPT授課，有些知識(shí)點(diǎn)學(xué)生會(huì)覺(jué)得枯燥難以理解，如數(shù)據(jù)輸入輸出、過(guò)程調(diào)用、用戶界面設(shè)計(jì)等，在VB集成環(huán)境中操作演示更直觀，更易于理解。對(duì)于課程的有些重點(diǎn)難點(diǎn)，如排序算法、過(guò)程調(diào)用中參數(shù)的傳遞方式等，如果單純?cè)赩B環(huán)境中授課，可能存在分析不透徹的問(wèn)題，將PPT動(dòng)畫(huà)演示、講授和板書(shū)結(jié)合，一邊分析，一邊板書(shū)，條理性和邏輯性更清晰，在板書(shū)的慢節(jié)奏中讓學(xué)生理解算法，通過(guò)畫(huà)“簡(jiǎn)單的內(nèi)存圖”加深學(xué)生對(duì)過(guò)程調(diào)用中參數(shù)傳遞的理解。在實(shí)際授課過(guò)程中，還應(yīng)根據(jù)授課內(nèi)容和積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，靈活應(yīng)用多種教學(xué)手段。

2 評(píng)價(jià)學(xué)生能力的達(dá)成度

教學(xué)環(huán)節(jié)中另一重點(diǎn)，即考核學(xué)生是否真正掌握了所學(xué)知識(shí)，是否達(dá)到CDIO教學(xué)模式中要求的分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力，可以通過(guò)以下幾方面來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生能力的達(dá)成度。

2.1 實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)（上機(jī)實(shí)踐）是VB程序設(shè)計(jì)課程必不可少的環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)課以學(xué)生編程訓(xùn)練為主，老師輔導(dǎo)為輔，老師要精心選取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在筆者所在的學(xué)校，VB程序設(shè)計(jì)課共48學(xué)時(shí)，理論課32學(xué)時(shí)，上機(jī)課16學(xué)時(shí)，由于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)比較少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取要涉及所學(xué)知識(shí)，對(duì)課堂內(nèi)容復(fù)習(xí)與鞏固，又能體現(xiàn)學(xué)生工程實(shí)踐能力和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，筆者每次實(shí)驗(yàn)課都會(huì)根據(jù)學(xué)習(xí)情況選4～6個(gè)題目訓(xùn)練;另外，每?jī)芍芤淮握n外實(shí)驗(yàn)，布置任務(wù)由學(xué)生自己完成，提交VB網(wǎng)教平臺(tái)，老師和學(xué)生評(píng)價(jià)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課輔導(dǎo)答疑，教會(huì)學(xué)生分析出錯(cuò)的原因及解決問(wèn)題的方法，對(duì)于大多數(shù)學(xué)生出錯(cuò)的地方，集中講解;通過(guò)實(shí)驗(yàn)答疑和課外實(shí)驗(yàn)作業(yè)的評(píng)價(jià)，可以及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而有針對(duì)性地調(diào)整授課內(nèi)容加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提高實(shí)踐能力。

2.2 作業(yè)和在線測(cè)試

作業(yè)是教學(xué)過(guò)程的另一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作業(yè)完成的好壞與教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)息息相關(guān)，其重要性不亞于課堂授課和課程考核。VB程序設(shè)計(jì)屬于實(shí)踐類的課程，不僅要掌握理論知識(shí)點(diǎn)，更要?jiǎng)邮志幊虒?shí)踐。我們把VB課的作業(yè)分理論知識(shí)點(diǎn)和編程實(shí)踐兩個(gè)方面，理論知識(shí)點(diǎn)通過(guò)VB網(wǎng)教平臺(tái)布置，每章學(xué)完設(shè)置一次在線測(cè)試，主要為選擇題和判斷題，系統(tǒng)自動(dòng)批閱。編程實(shí)踐方面每次課程結(jié)束都布置綜合性編程題目來(lái)鞏固所學(xué)內(nèi)容，每?jī)芍芘喴淮螌W(xué)生的作業(yè)，對(duì)批閱過(guò)程發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)反饋。

2.3 答質(zhì)疑

要鞏固課堂授課效果，答疑也是必要環(huán)節(jié)，由于課時(shí)比較緊張，有些內(nèi)容需要同學(xué)們自學(xué)完成，因人而異，有些同學(xué)可能很快就能掌握，而有些同學(xué)自學(xué)可能存在問(wèn)題，筆者每周安排兩小時(shí)的答疑。答疑可以是有問(wèn)題的同學(xué)自愿來(lái)答疑，也可以按要求對(duì)一定人數(shù)的學(xué)生質(zhì)疑，質(zhì)疑時(shí)主要針對(duì)課堂授課內(nèi)容和自學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)、重點(diǎn)、同學(xué)們易出錯(cuò)的地方、課堂案例及作業(yè)的拓展等。

2.4 測(cè)驗(yàn)

測(cè)驗(yàn)也是督促學(xué)生學(xué)習(xí)的一種手段，筆者在每學(xué)期VB授課期間，至少有兩次階段性測(cè)驗(yàn)，每次測(cè)驗(yàn)主要考核閱讀程序和編寫(xiě)程序的能力，在老師的監(jiān)督下獨(dú)立完成，測(cè)驗(yàn)成績(jī)作為平時(shí)成績(jī)的一部分，學(xué)生比較重視，測(cè)驗(yàn)可以督促學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行階段性的復(fù)習(xí)，促使學(xué)生進(jìn)行思考，盡可能做出每題，即便沒(méi)有做出來(lái)，聽(tīng)完試題分析后，修改更正，從而完善自我。

2.5 考核

考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，僅依賴于期末考試是有局限性的，筆者所在學(xué)校VB程序設(shè)計(jì)的考核方式在不斷修訂，加強(qiáng)對(duì)平時(shí)的過(guò)程性考核，逐步提高平時(shí)成績(jī)的比例，由20%提高為40%，考核內(nèi)容也逐步完善?？己朔绞綖椋嚎傇u(píng)成績(jī)=平時(shí)成績(jī)*40%+期末考試成績(jī)*60%，其中平時(shí)成績(jī)=出勤+作業(yè)（實(shí)驗(yàn)、書(shū)面作業(yè)、在線測(cè)試）+測(cè)驗(yàn)+答質(zhì)疑。期末考試弱化考核基本語(yǔ)法和基礎(chǔ)知識(shí)的記憶，增加綜合應(yīng)用知識(shí)能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力的考核，提高編程能力的考核。由于緊抓平時(shí)的過(guò)程考核，學(xué)生明顯緊張和用心學(xué)習(xí)，最后平均分和及格率明顯提高，平時(shí)的認(rèn)真學(xué)習(xí)及實(shí)踐訓(xùn)練也促成高效的課堂效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

VB作為一門重要的編程語(yǔ)言，在高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的教學(xué)中占據(jù)重要位置。提高教學(xué)質(zhì)量必須從教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)抓起，課堂教學(xué)合理運(yùn)用多種教學(xué)方法和手段，激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣、積極主動(dòng)學(xué)習(xí);通過(guò)實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、在線測(cè)試、答質(zhì)疑及測(cè)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)生能力達(dá)成度的評(píng)價(jià)，通過(guò)階段性的評(píng)價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的不足，及時(shí)補(bǔ)救。以CDIO教育理念為指導(dǎo)不斷進(jìn)行教學(xué)改革和實(shí)踐，提高了教學(xué)質(zhì)量，在課程體系建設(shè)和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力方面均取得了良好的效果。在今后的教學(xué)中，隨著對(duì)CDIO教育理念的更深理解，結(jié)合學(xué)生的學(xué)情，VB課程教學(xué)改革將持續(xù)進(jìn)行。

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