基于CDIO的程序设计课程改革与实践

僧德文 唐美霞 彭俊伟

【摘要】以CDIO工程教育理念为指导进行程序设计课程的改革，依据课程目标，分析学生应掌握的知识、技能和素质要求，构建基于CDIO模式的《Web应用程序设计（Java）》课程教学。

【关键词】CDIO；程序设计；课程改革

1.引言

《Web应用程序设计（Java）》旨在培养学生从软件工程的角度，应用Java技术设计和开发Web程序的能力，使学生能够掌握面向对象的程序分析与设计方法以及 Web 应用程序开发方法，熟悉软件开发流程和规范，具有良好的团队合作精神，满足Web程序员所需的知识、技能和素质要求。本课程是学生认识学科特点、理解专业方向、掌握专业技能必不可少的一门重要的应用类型的专业课程，对于培养学生工程素质、软件开发能力和创新精神有着重要的作用，在软件工程专业课程体系中具有重要的地位。

然而，传统的“学科本位”和“知识本位”理念在此类课程的教学中依然占据统治地位。目前，各高校正在努力探索适合于此类课程教学的新的教学模式。随着教学改革的逐步深入，越来越多的教师尝试使用“以学生为中心、以能力为本位”的教学方法[1-6]，如自主探究、任务驱动、项目教学等。本文在CDIO（即Conceive构思、Design设计、Implement实施、Operate运行）工程教育模式的指引下确立课程的改革理念，即：转变“学科本位”和“知识为本”的理念，引入以学生为主体、教师为主导的“做中学”和“基于项目的教育和学习”，实现对知识、能力、素质进行有机整合。

2.当前存在的主要问题

Web应用程序设计是集知识和技能于一体、实践性很强的课程，要求学生既要学好理论知识，又要掌握实际操作技能。该课程在以往的教学中主要采用知识点配合案例进行教学，虽然能让学生较好的理解知识点，但也存在一些问题和不足，主要体现在以下几个方面[4-6]：

（1）验证性实验居多，急需增加设计性与开发性实验、应用性与创新性实验。现有的教材大多是一些验证性的实验，导致学生难以系统地学习Web程序设计的开发技术，对于培养学生的项目规划能力、工程实践能力、自主学习和创新能力起不到太大的作用。

（2）工程能力、编程能力缺乏充分的锻炼。一些课程内容和知识点比较陈旧，急需增加应用性、工程性的内容与知识。教师虽然通过实验、作业和课程设计对学生的编程能力进行了一定的锻炼，学生也能够通过编程解决一些小的问题，但是，学生缺乏完整项目和真实系统的开发锻炼。

（3）教学模式急需改革。计算机专业的最大特点就是它的创新性和快速发展。在这个行业中最容易被淘汰，也最有可能出现计算机的“天才”。从事Web应用开发必须要具有探索、创新、求知欲和应用能力强的综合素质。在现有教学中，大多还是以“老师教、学生学”，学生跟在老师后面走的局面，对学生的求知能力、应用能力和创新能力的培养不够重视。

3.课程改革内容与思路

（1）运用CDIO项目驱动教学模式，引入情景教学和互动教学的机制，提高学生在教学过程中的参与度。引入CDIO模式到课程的教学规划和执行过程中，充分体现其“做中学”和以“项目案例”为载体来组织整个的教学过程，以项目开发过程为驱动来安排教学的内容和方法的教学思想。这就要求在教学过程中，以完成一个具体的工程项目为线索，把教学内容和知识点巧妙地隐含在项目开发过程中，让学生自己提出问题、分析问题，并经过独立思考、团队协作和老师的点拨解决问题。在完成项目的过程中，学生培养了创新意识、创新能力、自主学习能力以及团队协作精神，从而学会如何去发现问题并寻找解决问题的方法[2-4]。

（2）建立和完善CDIO项目库，加强CDIO项目学习中所涉及课程的知识要求。CDIO项目库的建设将注重培养学生的工程应用能力和素质，把实验、课程设计和项目实战等各个实践环节有效地配合和衔接起来。通过整体设计其内容，形成一个有梯度、有层次的课程教学方案。在教学中，注重教学内容的序化，合理安排好理论与实践课时的比例，以实践环境的授课为主，重点培养学生的动手能力和实际操作水平，使其能适应企业的需要[5-6]。

（3）围绕课程目标，采用符合学生认知水平的教学方法和手段，激发学生求知欲。课程教学中，充分利用校内实验环境的优势，把企业实际项目引进实践教学环节中，由学生组合成项目小组，完成项目的总体规划、系统分析、系统总体设计、系统详细设计、编码测试、网站发布等全过程，并完成各个阶段的项目文档资料。通过情景教学环境，使学生掌握实际项目的开发过程和项目管理方法，培养学生分析问题、解决实际问题的能力与团队合作精神[4-6]。

4.结语

本课程的改革以CDIO理念为指导，以培养学生解决实际应用问题的能力为目标，使学生通过课程学习及项目实战过程，综合运用所学的知识和技能，体会角色协作，进行完整项目的开发。课程教学不再仅仅局限于教会学生如何套用语言的语法，依样画葫芦的验证教材和课堂讲课内容，而是打破“以教师为主体，面向理论传授”的传统教学模式，建立“以学生为主体、面向软件工程、面向企业项目实战”的新型教学模式。通过课程改革实践，以学生的发展为本，实现对知识、能力、素质的有机整合，使学生的基础知识、专业知识、创新能力、工程能力和职业素质得到全面均衡的发展。

参考文献：

[1]查建中.面向经济全球化的工程教育改革战略——产学合作与国际化[J].高等工程教育研究，2008（1）：21-28.

[2]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）：12-20.

[3]顾学雍.联结理论与实践的CDIO—清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

[4]李彤，赵娜.基于CDIO的软件工程国家精品课程建设[J].计算机教育，2012（1）：14-19.

[5]李红梅，张红延，陈旭东.基于CDIO的软件工程实践教学探索[J].高等理科教育，2011（3）：130-132.

[6]韩智，张振虹，李兴娟.基于CDIO理念的軟件工程课程教学改革[J].计算机教育，2010（11）：56-59.

基金项目：杭州电子科技大学2012年高等教育研究资助项目。