基于CDIO工程教育模式下的程序设计类课程改革

2019-10-08张胤韩艳

课程教育研究 2019年27期

关键词：项目

张胤韩艳

【摘要】针对高校非计算机专业学生必修的公共基础课之程序设计类课程的现状及存在的问题，引入CDIO教学理念改革现有课程，取得了良好的教学效果，进一步明确“项目驱动，过程考核，学生为中心，教师为引导”的改革思路，并介绍了CDIO工程教育模式下程序设计类课程改革的经验。

【关键词】CDIO 程序设计类课程项目

【基金项目】本文研究课题受内蒙古自治区高等学校教学改革科学研究项目（项目编号：2017NMGJ034）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）27-0222-02

1.程序设计类课程教学现状

程序设计类课程是计算机基础系列课程中的重要组成部分，作为高校非计算机专业学生必修的公共基础课，在培养学生动手能力和实践能力方面起着举足轻重的作用。但是，多年来，程序设计课程教学改革都是在课程内容和教学模式方面進行小的修补，并没有改变以教师传授为主的教学形式，也没有改变理论知识传授多、工程实践训练少的教学方式，学生计算机应用技能并没有显著提高，解决实际问题能力较差。主要存在的问题具体体现在以下四个方面：

1.1理论教学与工程实践相脱节

传统方法讲授程序设计语言，注重语法知识的传授，按章节授课，以教师传授为主，导致学生被动学习、学习目标不明确、学习无兴趣，扼杀了学生主动探究问题、解决问题的积极性和创造力。以《Visual Basic语言程序设计》课程为例，在传统的教学过程中，一般按照数据类型及表示、运算符与表达式、三种基本控制结构及控制语句、常用控件、数组、过程、鼠标和键盘事件、菜单与对话框、多重窗体、文件操作的顺序教学。这种教学过程周期较长，而且实验课程难以安排，尤其课堂教学效果较差。

1.2 教学案例以验证性为主

课堂教学案例一般也是为配合讲解语法知识而设计，程序规模较小，涉及知识点少，这些验证性案例不具有实际应用价值，学生不感兴趣;其次，课程重要知识点间相互独立，导致学生对知识点间的关联关系理解不深刻，学生学完课程之后，只会做考题，针对某一具体实际问题，并不具备运用计算思维编程解决问题的能力。

1.3考核方式单一

考核结果以期末机试为主要考核方式，主要题型为单选题和程序题，为方便系统实现自动评判，程序题出题内容往往受限，且仅仅是考查知识点，不具备实际意义。此外，针对学习过程的考核只体现在平时成绩上，且所占分值比例较小。考核导向使得学生只注重理论知识点和模式化的试题，实践能力根本不能得到有效的训练和提高。

1.4 团队协作精神缺失

传统实践环节的考核都是针对个人而设计的小程序，学生之间互相学习沟通机会较少，学生的团队协作精神得不到培养，而实际项目都是需要团队协作才能完成的。

综上，如何让课程教学与课程实践紧密结合，真正提高学生的计算机应用能力，如何从“以教师为中心”转变为“以学生为中心，教师为引导”的教学模式，以及如何以更公平合理的考核机制来评价学生的学习效果，这些都是程序设计类课程教学中亟需解决的问题，而CDIO工程教育模式提供了很好的解决方案。

2.CDIO工程教育模式

CDIO（Conceive—Design—Implement—Operate，构思—设计—实现—操作）是近年来以麻省理工学院（MIT）为首的几十所大学国际工程教育改革的最新成果。CDIO是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达，与教育部推进的国际工程专业认证、质量工程等的目标上是一致的，目的是调动学生学习的积极性和创新性，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习。

CDIO工程教育模式能很好地处理理论知识传授与学生实际应用能力间的关系。教学活动中，学生是学习的主体，在教师的引导下完成项目的全部开发过程，包括资料收集、方案设计、具体实施及结果评审。教师则是学习的组织者和引导者，主要负责项目任务的设计选取、教学活动的组织、教学过程的引导和辅导以及最终对学生完成项目任务情况的考核与评价。

3.按照CDIO工程教育模式重新设计教学方案

按照CDIO工程教育理念，我们将程序设计类课程（C语言、VB程序设计、VFP程序设计）教学内容融入在适当的实践项目中，设计课堂教学综合项目，把主要知识点通过课堂教学综合开发项目串联起来，以项目为导向，最后通过学生综合项目实训，以综合培养方式使学生在工程基础知识、个人能力、团队协作能力和工程系统能力四个层面达到预定目标，强化对学生基本技能、实际操作能力的培养。

3.1 课堂教学实施

合理设计课堂教学综合开发项目是关键，也是难点，根据项目需要重新编排和整合教学内容。项目既要符合教学规律，由简入繁，循序渐进;又要尽可能覆盖整个课程的重要知识点，体现课程的重点、难点。以项目为主线，把基本语法知识和常用算法嵌入到应用实例中，按系统功能需求分解任务，划分模块，层层推进。教师作为引导者展开教学活动，以实际任务需求去激发学生的探究学习兴趣，让学生明确学习目标，主动获取知识，所学知识也更加系统、完整，让理论教学与实践教学有机结合。

例如在《C语言程序设计》课程中，通过课堂教学综合案例的演示讲解（如下图），引入项目相关知识点，讲解项目工作中涉及的课程重点、难点，如：表1中模块4用函数改善学生成绩管理系统中用到了函数，通过对函数的定义、调用及参数传递的讲解，引导学生完成项目任务的同时，也加深了学生对模块化程序设计方法的学习和理解。

3.2 实践和创新能力培养

在跟随教师完成课堂教学项目、了解软件开发的基本工作流程之后，设计若干不同综合项目任务书，让学生独立完成。项目任务的设计既要涵盖知识点又要具有逻辑性、实用性，难易度上既不能让学生畏难，又不能过易，保证学生在限定时间内有能力完成的同时，能够充分发挥个人的学习潜能与创造力。

CDIO工程教育理念之一就是提高学生工程系统的开发能力，培养学生的团队意识及沟通协作能力。项目实施前，教师应根据项目任务规模和难易度进行分组，每组成员4-6人为宜，学生可以自选组合，以宿舍为单位更便于交流和沟通，每小组推选一名项目小组长，用以协调小组成员的分工、管理督促项目的实施进度。学生在项目小组分工协作的过程中真实体验了项目开发流程，通過对项目的规划、相互的交流合作，深刻体验了团队协作互信互助精神，既提高了计算机应用能力又培养了自身职业素养。最后，教师推选优秀作品参加学生学习成果大赛，让学生从学习中得到认可，有成就感。

3.3 评价机制

与传统课程考核方式不同，项目化课程教学注重过程评价，关注学生在项目开发过程各环节中知识与技能的掌握与应用情况。项目任务完成后，学生应以小组为单位按要求提交项目任务相关的C程序源代码及相关说明性文档，并录制操作视频，讲解系统基本功能，即对项目完成情况进行总结汇报。教师与各小组成员则根据项目的完成情况，予以总结与评价。

采用面向过程的考核方式，考核结果可按4：6比例给出，其中60%的考核成绩来自于项目化课程设计综合测评，用以实现项目化教学的过程考核，重点考核学生在项目开发各环节中的工程应用能力;其他40%为基础理论阶段测试部分，考核方式为机考，主要用于对项目化课程教学内容的补充、完善和加强。

4.总结

综上所述，以完成具体项目任务为主要学习方式的课程教学方法，充分发掘了学生的创造潜能，激发了学习热情。学生在教师的指导下做中学，学中做，通过项目任务的具体实践，完善所学知识，提高了用计算机解决实际问题的工程实践能力。与传统课程教学模式相比较，CDIO工程教育模式下的项目化课程教学的优势在于：

（1）项目开发过程基于工作过程，理论与实践紧密结合，学生学习目标明确、学习更具趣味性、主动性，课程基础知识和应用能力同步提高;

（2）项目进程模块化管理，个人职业技能和团队协作能力同步培养;

（3）项目成果过程化评测，使得课程考核评价体系更加合理;

（4）项目开发过程师生共同参与，教师与学生互相促进，共同提高。

以项目驱动的课程教学在实际的教学实践中取得了良好的教学效果，但也发现了一些问题。本次教学改革虽然注重了实际能力的培养，却未关注学科间的差异。例如C语言课程面向信息、机械、材冶等多个工科专业开设，所以，如何将计算机基础教育与专业技术融合，以解决本专业问题为导向的项目驱动是下一步的改革方向。

参考文献：

[1]许晓宁等.基于工作过程的项目课程教学方案设计的研究[J].东方企业文化，2013（9）.

[2]邵玉祥.“案例教学+项目教学法”在计算机语言教学中的互补应用[J].高教论坛，2012（2）.

[3]倪红梅，吴雅娟，衣治安.基于CDIO理念下的案例教学在VB教学中的应用[J].安徽理工大学学报（社会科学版），2010（1）：107-108.