基于CDIO的C语言程序设计课程教学的改革与探索

杜博

(榆林学院 信息工程学院，榆林 719000)

0 引言

榆林学院是榆林市唯一一所的应用型本科高校，是面向陕北、辐射周边，服务生产、建设、管理和教育的高品质本科院校，学院提出夯实基础，拓宽专业，重视实践，培养能力；以激励创新，发展个性，讲究综合，提高素质，改进教学，培养务实创业的高素养人才的原则，指导学校教学教改工作。近几年来，随着学校的发展，高校教学改革的不断深化，教学基础条件得以改善，对人才培养方案及教学计划进行了较大改革，但课程体系设置和社会需求还存在较大差距，分析了非专业C语言教学现状，并结合现代教育标准，以培养学生的实践应用能力为目标，提出了基于CDIO理念在C语言程序设计课程的教学改革。

1 理论基础

CDIO工程教育模式作为当今国际工程教育的一种创新模式，也是“做中学”和“基于项目教育和学习”为核心的教学模式。

CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement) 和运作(Operate),它以项目研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动参与实践并把相关课程之间加以有机联系的方式学习工程。主要培养学生的个人能力、工程能力、团队协作能力和大系统掌握能力，使学生在这四个层面达到预定目标。

在教学主体上，CDIO强调以学生为中心的教育思想，引导学生主动学习；在教学目的上，CDIO能力是“做中学”教学目的的要求，本质上有别于知识本位的培养模式，突出培养学生的创新精神、实践能力、自学能力、综合能力、交流沟通与表达能力、团队合作精神和对大系统的适应与调控能力；在教学内容上，CDIO标准直接参照业界需求，将这种要求反推到教学大纲和教学计划中，通过每一门课、课程及其中每一个模块、每一个教学环节来落实企业对能力的需求；在教学方法上，CDIO在吸取“做中学”教育理念精华的同时，采用多元的教学手段，传统与现代技术相结合，有效地解决其局限和不足部分。

2 C语言课程教学现状及存在的问题

C语言程序设计是我校面向的是理工专业的计算机公共课程，是实践性很强的一门课程。教学课时为72课时，课程目标是培养学生的求解问题能力和实践能力；由于课程受制于多方面的因素，在整个教学环节中存在诸多不足。

(1)、学习目标不明确，忽视课前准备的重要性

大多数学生在开始学习C语言课程时，一般都不明白其学习的目的和意义以及和本专业的联系。在学习的过程中，没有课前的预习和准备，导致只能机械的学习课程相关理论概念和基本操作，随着课程难度逐步增大，见不到明显的现实成果，越觉得课程乏味，导致其学习积极性降低，收效甚微；课程结束后，更没有继续学习的动力。

(2)、课时结构不合理，理论与实践脱节

该课程计划为72学时，理论和实验课程的比例为1∶1；对于操作性极强的一门课程来说，实验课时太少，在实际的教学中，往往计算机理论课程与实践课程相隔时间较长，理论课主要讲授的基础知识、算法和代码的编写，导致学生在“听”的过程枯燥乏味，对知识掌握不扎实，实践课上机练习时往往感到茫然和不知所措，只能按照教材一边看一边做；这样就造成学习效率低，效果差的“死循环”。

(3)、对教师的依赖性较大，缺乏主动思考

在整个课程学习过程中，学生对教师的依赖性大，只知道老师讲授的知识点范围，不懂拓展学习；现有的实验内容大多是经典案例的操作，学生只会“照本宣科”，在调试程序的过程中，遇到困难或者是程序编译出现错误不是充分发挥主观能动性积极探究，也不与同学进行探讨合作或者是从相关资料中寻找解决思路，而是选择将难题搁置。忽略了计算思维和主动思考的培养；久而久之就失去了分析问题和解决问题的能力。

(4)、教学内容滞后

按照传统的教学方式，都是先介绍C语言基本数据类型、运算符和表达式，再介绍语法规则，实践教学中一般都会先将练习任务布置下去，然后上机实验操作；现有实践教程中上机实验案例都立足于对应章节的相关操作，课程内容与学生的专业特点、实际开发应用结合不紧密，难以调动学生的学习兴趣和学习积极性。导致学生只掌握了各个章节的基本概念和典型案例，不知学为何用。

(5)、教学方法陈旧，缺乏生动有趣的范例

目前的课程基本采用教师多媒体演示，学生按照实践教程操作的单向灌输的教学模式，缺少生动有趣和具有专业特点的实例以及现代技术等辅助教学方法，这在一定程度上影响了教学的效果，同时不利于培养学生的主动学习意识，导致大学生的计算机应用能力不足；除此之外，由于对社会现实需求的认识不足，在计算机实践教学中所涉及到的社会实际需求内容极为有限，学生所开发出的软件往往都缺乏实际意义和价值，难以适应社会的需求。

3 结合CDIO工程教育模式的课程实践教学改革

针对C语言程序设计课程存在的上述问题，结合CDIO工程教育理念和专业的特点，以提高学生计算机应用能力为目的，以项目的形式将整个教学过程贯穿起来，应用多元化案例驱动的方法，对该课程进行教学改革。

(1)、注重准备与实践教学环节

根据C语言语法多而杂的特点，加强实验课时，丰富实验内容， 精讲多练，给学生提供一个想到即可做到的环境，起到“趁热打铁”的效果；同时引导学生充分认识到课前复习和预习的重要性，再通过预习解答教师提供的习题，并在解答习题的过程中总结出所遇到的难点和问题，这不但可以大大减轻教师的教学难度，而且对于学生而言，还能更快、更好地掌握知识，达到事半功倍的效果；借鉴CDIO工程教育模式中的构思(Conceive)理念，在实践过程中，形成一套行之有效的方法，不仅能提高学生的实践操作能力，而且还能培养学生的创新创意的能力，使学生能更好的适应社会的需求。

(2)、加强具有专业特点的案例设计

在整个教学实践环节中，要向让学生保持学习的积极性，首要条件是激发其学习兴趣，这对课程的内容和结构提出新的标准；借鉴CDIO工程教育模式中的设计(Design)理念，设计出具有专业特点的多样性案例，以项目为载体，再把项目分解为不同的模块，每个模块有机地包含相应章节的知识点，这样既可以加深理论知识的掌握；又可以带动实践操作；以实践激发理论，再由理论指导实践，从而提高学生学习兴趣，达到知行合一的效果。

(3)、应用多元化的教学方式

随着教学改革的逐步深入，教学理念的转变，学生已经成为教学活动的核心，教师只是起到引导者、辅助者以及组织者的作用，基于这样的教育前提，就必须寻求适应新时代学生的教学方式；也就是CDIO工程教育模式中采用何种的实现(Implement)的方式的理念；现代科技的发展日新月异，各种网络资源和辅助教学软件比比皆是，高校更应该在讲台和实验室的基础上，扩展知识获取的渠道，利用网络提前查找资料、观看教学视频，做到课前预习；借助辅助教学CAI系统，定期对学生进行作业的公布、阶段性的测试，利用随机化、碎片化的时间完成任务，没有了时间和空间的限制，同时采用单元竞赛等形式，以考促学，使学习的方式多样化，为充满个性一代的学生提供多样的学习方法,如表1所示。

表1 多元化考核体系

(4)、建立项目团队协作的教学模式

CDIO最有效的的方法就是基于项目团队的学习模式，一个完整的项目需要进行构思、设计、实现和运作这些过程，在实现项目的过程中巩固所学到的知识和提升个人的实践技能以及团队合作能力，在不同的项目中，应用角色互换，项目报告阐述和小组相互改进等方式，从而加强个人综合能力；使得在团队合作的基础上，互补互助已达到最大的工作效率，此模式不仅锻炼了个人的能力，而且各尽所能，加强了和成员协调合作的能力，更有助于激发个人潜力和创造力，以便更好的适应社会的发展趋势。

(5)、改革课程考核方式

制定完善的考核机制有助于督促和激励学生，主要通过实践作业、单元测试，项目设计、团队报告和社会调查五方面考核，不拘于千篇一律，凸显个性，更好的提高学生的学习和探索的主动性。

4 改革后教学模式结果分析

为了对CDIO的教学模式相对传统教学模式之前的差异进行验证，作者在近2个学期的教学改革中对2个专业的学生进行了数据统计；在教学改革的过程中，我们采用观察法、课后调查法以及成绩考核等手段对学生在项目团队中的表现、学生的学习效果和感受进行了记录。实验显示，本改革可以充分激发学生的课堂积极性和主动性，在团队合作的项目中，成绩尤其突出，同时，跟踪调查还显示，参加采用CDIO教学模式教学的学生在期末考核的得分率高于传统教学模式下学生的得分率；通过上述分析，CDIO教育模式下的教学改革能有效的促进学生的自主学习能力和实际操作技能。

5 总 结

随着社会快速的发展，互联网+，创新创业，工程教育等理念的提出，使得高校的教学方式也要同步发展，传统的教学方式落后，难以适应新时代下的学生；在工程教育的模式下，不仅要加强个人的能力，还要具有团队合作的精神，在熟练掌握基础知识的前提下，更要注重学生的素质教育，本改革旨在加强学生的创新实践的能力，通过CDIO工程教育的理念，运用多元化的教学方式，在巩固专业知识的同时，培养学生实践能力，自主创新能力，团队协作意识，以便适应未来社会的发展趋势。

[1] 周志平.基于MVC架构实验教学系统的研究与实现[D].南京:南京理工大学,2013.

[2] 邱月,黄晓武.基于CDIO教育理念的数据库课程实验教学改革研究[J].电脑知识与技术,2014(22):5255-5256，5264.

[3] 吴雅娟, 衣治安, 王月萍. CDIO教育模式在计算机基础教学中的应用研究[J]. 计算机教育, 2010(14): 141-143.

[4] 郑薇薇：基于CDIO的创新型工程科技人才培养模式研究与实践这[D].大连理工大学硕士学位论文，2010.