基于CDIO的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在《C#程序設(shè)計(jì)》課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的應(yīng)用

李麗華 魏樹(shù)權(quán) 江珊珊 楊 湧 周華清

(1東華理工大學(xué)信息工程學(xué)院，南昌 330013;2東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院，江西 撫州 344000)

一、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[1]。至2015年，已有上百所世界著名大學(xué)加入了CDIO組織，采用CDIO工程教育理念和教學(xué)大綱，取得了良好效果，按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會(huì)與企業(yè)歡迎[2]。

2016年1月，我國(guó)成立了“全國(guó)CDIO工程教育聯(lián)盟”。2017年至2020年，CDIO工程教育聯(lián)盟每年召開(kāi)年會(huì)。探討凝聚優(yōu)勢(shì)資源、加快合作互補(bǔ)，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提高工程教育質(zhì)量的思路和方法，為滿足國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展需要提供強(qiáng)大的新興工程科技人才支撐[3]。

為適應(yīng)新形勢(shì)下對(duì)應(yīng)用型、技能型人才的需求，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)[4]。我們確立了在《C#程序設(shè)計(jì)》這門課程中，把課程實(shí)驗(yàn)和學(xué)生課后主動(dòng)學(xué)習(xí)這兩個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)合起來(lái)，探討通過(guò)切實(shí)可行的項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)方式，整合成為一個(gè)持續(xù)于《C#程序設(shè)計(jì)》課程的整個(gè)教學(xué)時(shí)間跨度的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程。

二、課程情況與改革思路

(一)將CDIO理念與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行過(guò)程轉(zhuǎn)換

依據(jù)CDIO原理，可以把它與軟件項(xiàng)目過(guò)程建立關(guān)聯(lián)[5]：

1.構(gòu)思-C：軟件項(xiàng)目的商業(yè)目標(biāo)、技術(shù)戰(zhàn)略、客戶需求、功能架構(gòu)、項(xiàng)目計(jì)劃、性能規(guī)劃；

2.設(shè)計(jì)-D：軟件項(xiàng)目的需求確認(rèn)、需求定位、系統(tǒng)分析、界面要求、模型開(kāi)發(fā)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估、設(shè)計(jì)確認(rèn)；

3.實(shí)現(xiàn)-I：軟件項(xiàng)目的編碼實(shí)現(xiàn)、單元測(cè)試、功能調(diào)整與改進(jìn)、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)測(cè)試、用戶版本發(fā)布；

4.運(yùn)行-O：軟件項(xiàng)目的客戶使用、系統(tǒng)改進(jìn)、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)升級(jí)、系統(tǒng)退休。

將CDIO理念與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，同時(shí)結(jié)合《C#程序設(shè)計(jì)》的實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，為《C#程序設(shè)計(jì)》的實(shí)踐教學(xué)教學(xué)過(guò)程注入工程教學(xué)理念。

(二)課程基本情況

《C#程序設(shè)計(jì)》是我校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的專業(yè)課，學(xué)生已經(jīng)具備了《C語(yǔ)言》《Java語(yǔ)言》《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等課程傳授的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，具備了更進(jìn)一步學(xué)習(xí)軟件項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的學(xué)生，普遍存在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，自我約束力不強(qiáng)，分析解決問(wèn)題的能力及動(dòng)手能力較弱等問(wèn)題。為了加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能性的培養(yǎng)，突出實(shí)踐教學(xué)與知識(shí)應(yīng)用能力相互促進(jìn)，我們探索一種將CDIO理念與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，從學(xué)生課后主動(dòng)學(xué)習(xí)和課程實(shí)驗(yàn)兩方面進(jìn)行改革的方案，并應(yīng)用到《C#程序設(shè)計(jì)》課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。期望能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使得培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生更具社會(huì)性，能滿足企業(yè)發(fā)展的需要，讓學(xué)生能夠成為實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)技能型的人才[6]。

將課后主動(dòng)學(xué)習(xí)、課程實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)環(huán)節(jié)相結(jié)合，增加切實(shí)可行的項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)，能夠使C#語(yǔ)言的完整教學(xué)過(guò)程的持續(xù)時(shí)間內(nèi)具有持續(xù)的、活潑的、實(shí)踐的、團(tuán)隊(duì)的特征。心理學(xué)認(rèn)為：人的認(rèn)知過(guò)程是有階段性的，常常是由表及里，由淺至深，由感性而理性，由量變到質(zhì)變的過(guò)程。也就是說(shuō)，人的認(rèn)知過(guò)程是漸進(jìn)的，具有連續(xù)性，而不是短時(shí)間內(nèi)一步完成。將課后主動(dòng)學(xué)習(xí)與課程實(shí)驗(yàn)相結(jié)合以后，CDIO結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)能夠使得課程的教學(xué)過(guò)程不再是間斷過(guò)程，而成為一個(gè)連續(xù)的學(xué)習(xí)過(guò)程，不再由于缺少實(shí)踐，而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)完就忘，成為一個(gè)持續(xù)于《C#程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)的整個(gè)教學(xué)時(shí)間跨度的實(shí)踐過(guò)程[7]。

(三)基于CDIO項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式的實(shí)踐教學(xué)

CDIO理念將構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行有機(jī)組合，而《C#程序設(shè)計(jì)》的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)可以以I和O為主體。在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，設(shè)置一定數(shù)量的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，從學(xué)生的C#語(yǔ)言理論知識(shí)基礎(chǔ)出發(fā)，采用積極、主動(dòng)的教學(xué)方法，設(shè)計(jì)啟發(fā)式實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，積極引導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生能夠從被動(dòng)地學(xué)習(xí)到團(tuán)隊(duì)式思考完成實(shí)驗(yàn)，既鞏固了課程知識(shí)的C、D部分，又得心應(yīng)手地解決了實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，順利完成I、O部分。很好的達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)目的。

學(xué)生課后主動(dòng)學(xué)習(xí)是學(xué)好所有實(shí)踐類課程的關(guān)鍵點(diǎn)，實(shí)踐類課程要求在學(xué)習(xí)過(guò)程中，必須動(dòng)手實(shí)踐，而且實(shí)踐工作多多益善。這就要求對(duì)課后主動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，合理安排，用心實(shí)施。和普通的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式有所不同的是，課后主動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程可以設(shè)置為完全項(xiàng)目導(dǎo)向的學(xué)生自主學(xué)習(xí)模式，學(xué)生課后可以自主組織為小型的團(tuán)隊(duì)，獨(dú)立完成一個(gè)項(xiàng)目的C、D、I、O四個(gè)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)成員不可避免會(huì)碰到疑難問(wèn)題，一方面可以個(gè)人獨(dú)自尋求解決方法，另一方面可以較為方便地尋求團(tuán)隊(duì)支援，最后還可以利用QQ、微信等實(shí)時(shí)通訊工具，向老師提出疑問(wèn)和難點(diǎn)，從而解決問(wèn)題。這樣可以在課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)構(gòu)建出一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)閉環(huán)。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下的課程實(shí)驗(yàn)和學(xué)生課后主動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，可以對(duì)課程的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，起到很好的促進(jìn)作用,在提升學(xué)生對(duì)課程基礎(chǔ)知識(shí)掌握程度的同時(shí)，也對(duì)課程相關(guān)的應(yīng)用擴(kuò)展知識(shí)部分進(jìn)行了學(xué)習(xí)和探索，這種教學(xué)框架如圖1所示。

圖1 基于CDIO的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)框架

CDIO模式支持學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)學(xué)習(xí)和綜合實(shí)踐，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式則可以為學(xué)習(xí)與學(xué)會(huì)并進(jìn)行具體應(yīng)用之間架起橋梁。

三、教學(xué)改革內(nèi)容

(一)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下課后主動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)改革

將學(xué)生課后主動(dòng)學(xué)習(xí)和課程實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，增加切實(shí)可行的項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)，使整個(gè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程具有持續(xù)的、活潑的、實(shí)踐的、團(tuán)隊(duì)的特征。設(shè)置設(shè)計(jì)應(yīng)用型項(xiàng)目，這些項(xiàng)目和課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)體現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合。然后讓學(xué)生自主選擇一個(gè)項(xiàng)目，在課程開(kāi)設(shè)的整個(gè)學(xué)期進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，同時(shí)將這個(gè)自主學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題和意見(jiàn)反饋給教師。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下課后主動(dòng)學(xué)習(xí)教學(xué)改革的核心思想，是要把學(xué)生的課后時(shí)間利用到課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，讓學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)、課程實(shí)驗(yàn)之間能夠相互影響、相互促進(jìn)。

項(xiàng)目組在2017級(jí)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生中進(jìn)行了項(xiàng)目化教學(xué)的探索性實(shí)施，具體包括教師設(shè)計(jì)應(yīng)用型項(xiàng)目、學(xué)生選擇設(shè)計(jì)項(xiàng)目、學(xué)生自主學(xué)習(xí)反饋三個(gè)步驟。

首先是應(yīng)用型項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，首先收集最近幾屆學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，每屆學(xué)生中，均有部分學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)根據(jù)就業(yè)企業(yè)的項(xiàng)目進(jìn)行選題，相對(duì)而言，這部分題目更貼近企業(yè)需要；然后聯(lián)系已畢業(yè)正工作在C#開(kāi)發(fā)崗位的同學(xué)，了解學(xué)校學(xué)習(xí)的C#語(yǔ)言技術(shù)與他們實(shí)際應(yīng)用需要的C#技術(shù)之間的差距，了解企業(yè)技術(shù)應(yīng)用需求的技術(shù)內(nèi)容，以及他們當(dāng)前的實(shí)際工作相關(guān)項(xiàng)目。收集到這些課題項(xiàng)目以后，再考慮一些對(duì)于學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)的實(shí)際因素：項(xiàng)目不能過(guò)于困難，也不能過(guò)度復(fù)雜，要能夠反映軟件的開(kāi)發(fā)理論，要能夠提升學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。所以，需要把這些項(xiàng)目進(jìn)行了項(xiàng)目分解，取其合適部分，組合其相關(guān)部分，或者提取一個(gè)功能，或者提取一個(gè)模塊，完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。

然后讓學(xué)生自主選擇項(xiàng)目。學(xué)生選擇自主學(xué)習(xí)項(xiàng)目后，自動(dòng)構(gòu)成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。

第三個(gè)步驟中，需要學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施情況進(jìn)行教學(xué)改革反饋。學(xué)生在課后完成項(xiàng)目的過(guò)程中，教師在線上全程提供理論支持和技術(shù)支持，同時(shí)，教師每周線下檢查學(xué)生的項(xiàng)目進(jìn)展并布置下周任務(wù)，根據(jù)學(xué)生的完成情況進(jìn)行答疑解惑，指明方向。期間，要求學(xué)生記錄個(gè)人疑難和問(wèn)題并形成文檔材料提交反饋。在整個(gè)《C#程序設(shè)計(jì)》的教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，每月收集整理一次學(xué)生的問(wèn)題反饋。

在教學(xué)改革實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生以小組為單位，完成項(xiàng)目的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)測(cè)試和運(yùn)行維護(hù)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程，學(xué)生項(xiàng)目小組合作完成，考核評(píng)分進(jìn)入學(xué)生平時(shí)成績(jī)。這個(gè)過(guò)程時(shí)間跨度有一個(gè)學(xué)期，在教學(xué)過(guò)程中能夠培養(yǎng)學(xué)生的C#項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)能力、團(tuán)隊(duì)溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

在對(duì)學(xué)生作品的評(píng)價(jià)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生接觸并學(xué)會(huì)了單純課堂教學(xué)學(xué)不到的很多知識(shí)，比如各種第三方控件：CefSharp，WebView2、Bunifu_UI等，軟件界面布局設(shè)計(jì)技術(shù)、代碼標(biāo)準(zhǔn)化編碼、軟件工程過(guò)程等。課后主動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程如圖2所示。

實(shí)踐證明，學(xué)生這種以團(tuán)隊(duì)形式參與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式的課后自主學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程起到了極大的促進(jìn)作用，同時(shí)，對(duì)教學(xué)改進(jìn)也起到了積極的效果。

圖2 學(xué)生課后主動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程圖示

(二)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)改革

基于提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的目的，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，整體上將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)為四種型式：基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、進(jìn)階型實(shí)驗(yàn)、趣味型實(shí)驗(yàn)、難度型實(shí)驗(yàn)，難度型實(shí)驗(yàn)是選做實(shí)驗(yàn)，主要目的是提供給有余力的學(xué)生課后進(jìn)行學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)。其中，設(shè)計(jì)趣味型實(shí)驗(yàn)和難度型實(shí)驗(yàn)，這兩種實(shí)驗(yàn)以小型項(xiàng)目為基礎(chǔ)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。而對(duì)難度型實(shí)驗(yàn)(如：簡(jiǎn)單聊天程序Chat設(shè)計(jì))，則提供源程序，供學(xué)生參考學(xué)習(xí)、改進(jìn)，構(gòu)建成一個(gè)相互促進(jìn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)整體。重新設(shè)計(jì)以后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，增添了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的部分實(shí)驗(yàn)，能夠?qū)W(xué)生課后自主學(xué)習(xí)起到很好的支撐作用。

四、對(duì)教學(xué)的反饋與改進(jìn)

對(duì)學(xué)生在參與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式課后自主學(xué)習(xí)過(guò)程中提交的反饋材料，設(shè)計(jì)了“學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)”輔助教學(xué)軟件對(duì)反饋材料進(jìn)行處理，執(zhí)行了知識(shí)點(diǎn)篩選、關(guān)鍵字匹配、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及數(shù)據(jù)聚類分析，將學(xué)情狀況以圖形方式展示，如圖3所示。

圖3 學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)

教師可以依據(jù)教學(xué)改革實(shí)施過(guò)程中的具體情況，結(jié)合學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)展示的學(xué)生學(xué)習(xí)疑問(wèn)和知識(shí)難點(diǎn)，進(jìn)行教學(xué)方案的調(diào)整和改進(jìn)。例如，從圖3中，對(duì)學(xué)生的疑難知識(shí)點(diǎn)可以一目了然，“事件”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)及其相關(guān)的知識(shí)部分，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。所以，對(duì)這個(gè)知識(shí)部分，在后續(xù)的教學(xué)過(guò)程中，重新設(shè)計(jì)了多個(gè)教學(xué)案例進(jìn)行細(xì)致而深入的多次講解。

顯然，在參與教學(xué)改革的過(guò)程里，學(xué)生學(xué)到了新知識(shí)，提升了個(gè)人能力，同時(shí)也促進(jìn)了教師的教學(xué)改進(jìn)，這樣就達(dá)成了教學(xué)改革的整體目標(biāo)。

五、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)CDIO與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的具體研究，改進(jìn)了《C#程序設(shè)計(jì)》的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使其合理而高效，并進(jìn)行了具體實(shí)施，取得了良好的效果。本文提出的這種教學(xué)改革模式，對(duì)于語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)改革，具有通用性和可借鑒性,能夠?yàn)榕囵B(yǎng)應(yīng)用實(shí)踐型工程人才、實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與企業(yè)需求的“無(wú)縫銜接”提供支持。