CDIO模式下Java课程实验教学内容和教学方法改革研究

罗 旋

摘 要：主要研究将CDIO高等工程教育模式应用到Java语言课程实验教学改革中，提出项目化的实验内容设计原则，并给出了精选的实验教学项目示例，探讨了对应的教学方法，以提高学生的工程实践能力。

关键词：CDIO理论；Java实验课程；教学内容；教学方法；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码： A

一、CDIO理论

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO 代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品从构思、研发、运行到废弃和再利用的全生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习和获取工程能力，包括个人的科学和技术知识、终生学习能力、交流和团队工作能力和在社会和企业环境下构建产品、过程和系统的能力。此模式符合工程人才培养的规律，代表先进的教育方法。

二、CDIO模式下Java课程实验教学内容的设计原则

1.以项目为导向设计实验内容

CDIO倡导“基于项目的教育与学习”。项目设计与实现是培养学生应用能力、工程能力和素质的有效途径。CDIO项目按规模和范围划分为三级。因此，笔者提出以3级项目为主导设计Java语言程序设计课程的实验内容，精选典型项目，贯穿多个知识点及整个Java课程。通过这些项目将实验的主要内容贯穿起来，把这些零碎的、分散的、相对独立的理论知识贯穿起来，使得实验的内容成为具有一定联系的有机的整体，提高学生的动手兴趣，改善实验效果。从而体现分析、设计能力的培养。

2.按照“实用、够用、能用”的基本原则精选项目

项目的设计要有弹性，不能过大，以满足不同水平学生的需求。应该在有限的时间内，使学生掌握最精华的内容。向学生提供简单实用的程序模块。初学程序设计，最怕大块代码。我们在设计教学用例时，不只是要求正确、能执行，更要求突出主要知识点及应用中的关键问题，以点带面，尽量减少代码量并给出详细注释，让程序结构与设计思想一目了然。合理设计“问题”，使学生在面对实际问题时学会分析问题、解决问题。

3.逐步推进、承上启下式的实验内容的组织

确定好贯穿课程的项目后，将应用项目按照课程知识点的分布，以每课时能完成的独立的功能模块进行划分。将这些分解后的项目模块分布到各个实验中。这些项目模块密切相关，前一次实验是后一次实验的基础，学生的每一次实验都必须是在前一次实验完成的基础下进行，这样随着项目的逐步深入，学生能够非常清楚地看到项目的进展，提高学生的学习兴趣。

这种逐层推进、承上启下、互相衔接的实验教学内容，注重前后知识点的串联和衔接。这样的设置符合CDIO模式鼓励学生加强对大系统的适应和调控能力。能够尽早地将学生置于一种工程化的环境中，以工程化思维来思考问题。

三、CDIO模式下Java课程实验教学内容示例

按照实验教学内容的设计原则，笔者精选几何形状类、通讯录程序、文字编辑器、计算器、浏览器、时钟、鸟笼、聊天室等应用项目贯穿该课程。每个项目应用到了哪个章节的知识，用对勾表示出来。如下表所示：

Java课程项目内容

例如，通信录程序，要求学生开发一个能完成添加联系人地址、保存、修改、查找功能的小系统。该系统涉及类、对象、继承、图形用户界面、流和文件等Java主要知识点，若要使用数据库保存大量的联系人地址信息，还要涉及JDBC知识。麻雀虽小，五脏俱全。在学习“类与对象”章节，要求学生设计编写一个能存储姓名、地址、E-mail的地址Address类；在“继承与多态”章节，以Address类作为超类，定义一个子类，它有另外一个成员变量来存储电话号码；在GUI章节，利用窗体、菜单、字体、对话框、事件处理等知识，制作通讯录程序的GUI；在“流和文件”章节，将用户界面上输入的地址存储在文件中，在界面列表中显示所有地址；在“数据库连接”章节，改进前面章节中用文件存储所有地址，采用数据库来存放所有地址。至此，一个功能完全的实用的通讯录程序就开发完成了。

四、教学方法改革

1.“模仿学”教学法

CDIO倡导“做中学”，针对软件项目开发的特点，可以具体细化到“模仿学”。目前构建应用系统都采用模块法，更强调运行中的表现。写程序，很大程度上是模仿。教师可以分析整个程序的结构框架，继而分出模块或代码块。给出其中一个模块或代码块的具体实现作为示例。示例一定要细腻。其中，关键的语句与体现算法的内容要专门抽出来，放到实验指导中。然后要学生仿照着去实现其他模块或代码块。

2.模块组装教学法

在程序设计中，模块是完成某个业务功能的一段程序或子程序，是大型软件系统的一部分。每个模块的研发和改进都独立于其他模块的研发和改进。这些模块之间的相互作用就形成了系统的所有功能。模块化是人类固有的一个非常基本的思维方式。模块化不仅仅只是针对编程工作的，它也可以在开发流程、项目管理、团队组织等方面进行有效地实践。

参考文献：

[1]顾佩华，陆小华，沈民奋.CDIO大纲与标准[M].汕头：汕头大学出版社，2008-12：1.

[2]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）：4-6.

[3]顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP：CDIO：汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）：12-19.

作者简介：罗旋（1983—），女，汉族，湖北仙桃人，讲师，硕士，主要研究方向为软件开发、程序设计语言。

基金项目：武汉东湖学院2012年校级教研项目：CDIO理念下的Java语言程序设计课程实验教学内容和教学方法改革研究