CDIO模式下C語言教學(xué)項目專業(yè)化研究

李震平，李曉霞，魏紅君

(河北工程大學(xué) 信電學(xué)院，河北 邯鄲056038)

CDIO模式下C語言教學(xué)項目專業(yè)化研究

李震平，李曉霞，魏紅君

(河北工程大學(xué) 信電學(xué)院，河北 邯鄲056038)

C語言程序設(shè)計作為一門實踐性很強的計算機編程語言入門課程，在開展工程教育的院校適合采用以“構(gòu)思－設(shè)計－實現(xiàn)－運作”為主線的CDIO教學(xué)模式。面對培養(yǎng)不同專業(yè)的工程人才的實際需求，在C語言程序設(shè)計課程中進行了CDIO模式下教學(xué)項目專業(yè)化研究，并取得了良好的教學(xué)效果。

工程教育；項目專業(yè)化；教學(xué)改革

《C語言程序設(shè)計》是高等學(xué)校非計算機專業(yè)普遍開設(shè)的一門公共基礎(chǔ)課程，它是培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計思想、設(shè)計能力的入門級課程?！禖語言程序設(shè)計》課程教學(xué)旨在使學(xué)生掌握程序設(shè)計的基本概念、基本分析設(shè)計方法和C語言本身的語法、語句和使用方法，掌握一般問題的分析思路、數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)表達及建立在存儲結(jié)構(gòu)之上的程序設(shè)計方法，并用C語言的語句編寫程序代碼，從而使學(xué)生具備為將來進一步解決各專業(yè)實際問題的能力和基礎(chǔ)。但是，傳統(tǒng)的教學(xué)步驟（理論—舉例—實踐）難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果往往不是太理想，因此《C語言程序設(shè)計》教學(xué)模式改革勢在必行。

教學(xué)改革就是以提高教學(xué)質(zhì)量和效率為目的，改變不適合學(xué)生發(fā)展要求的教學(xué)方式，以新的更有效的教學(xué)方式影響學(xué)生發(fā)展的過程。實施教學(xué)改革主要從教學(xué)理念、教學(xué)方法與教學(xué)手段等方面入手。近些年來CDIO教育理念的提出為本課程的教學(xué)改革指出了一個非常有價值的參考方向。

一、CDIO工程教育理念

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從 2000年起，麻省理工學(xué)院以美國工程院院士Ed. Crawley教授為首的團隊和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究獲得 Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助，經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。

CDIO 代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate)，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面,大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達到預(yù)定目標(biāo)。

在我國，國內(nèi)多所高校也圍繞著CDIO工程教育模式開展了各種形式的研討、推廣和培訓(xùn)活動。到目前為止，國家教育部先后組織了兩個批次共38所試點高校進行CDIO教學(xué)改革。2008年我校作為首批試點高校之一，相繼開展了計算機類、電氣類、土木類等專業(yè)及計算機公共基礎(chǔ)課等課程的基于CDIO理念的教學(xué)改革。CDIO模式下C語言教學(xué)項目專業(yè)化研究即為CDIO理念指導(dǎo)下的《C語言程序設(shè)計》課程教學(xué)改革課題之一。專業(yè)化項目如何選取、如何實施、如何評價等問題都是本課題研究的興趣。

二、CDIO模式下的教學(xué)項目專業(yè)化研究

傳統(tǒng)的教學(xué)方式和教材往往是先進行理論講解再舉例，然后讓學(xué)生通過實踐來驗證知識點。這種“三步走”的被動學(xué)習(xí)方式往往會使學(xué)生在教學(xué)過程的理論講解階段感覺枯燥，不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達不到良好的教學(xué)效果。所以一直以來，我們在教學(xué)方法上進行了有針對性的改革，最早是實施案例教學(xué)，先展示精心設(shè)計的包含某知識點的案例，即要完成的任務(wù)，然后再一步一步地演示案例實現(xiàn)過程，在實現(xiàn)案例的過程中教師將新的知識點講解融入其中，學(xué)生是在明確要完成的任務(wù)的情況下去學(xué)習(xí)，目的性非常明確，當(dāng)然，案例教學(xué)方法的效果如何，很大程度上依賴于案例的難度和趣味性。案例的趣味性不強，同樣不易激發(fā)學(xué)生強烈的學(xué)習(xí)興趣，案例的難度過高，學(xué)生理解不透徹，會打擊學(xué)生的積極性。案例教學(xué)方法中所使用的各個案例之間可以是不相關(guān)的，每個案例只要圍繞某個知識點進行設(shè)計即可。就教學(xué)效果來看，案例教學(xué)雖然較傳統(tǒng)的“填鴨”式教學(xué)有所改善，但學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣依然未被充分調(diào)動，學(xué)習(xí)潛力未被充分挖掘，學(xué)習(xí)主動性不夠強，對教師的依賴性仍較強。

從 2008年開始，我們的課程開始實施 CDIO教學(xué)改革，CDIO模式下，首先需要改變的是以教師為中心的教學(xué)模式，取而代之的是以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的模式。其次是教學(xué)過程中要以軟件項目的研發(fā)到投入運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式去學(xué)習(xí)。既然是軟件項目，那么以往采用的只包含某一個或幾個知識點的案例顯然不能勝任，所以這就需要教師根據(jù)課程大綱設(shè)計能夠貫穿課程始終的、融入課程所有知識點的、具備一定規(guī)模的軟件項目。筆者首先精心設(shè)計了經(jīng)濟管理類專業(yè)的專業(yè)化項目——工資管理系統(tǒng)，并將其作為課堂講授使用的軟件項目。為使不同專業(yè)的學(xué)生對C語言的實用性有更加深刻的體會，課題組進行了項目專業(yè)化研究，課題組的成員組織了二零零九級和二零一零級的學(xué)生組建C語言項目開發(fā)小組，指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)專業(yè)研發(fā)與其專業(yè)相關(guān)的C語言項目，以便今后在各專業(yè)的教學(xué)中有專業(yè)針對性的實施教學(xué)；經(jīng)過近三年的摸索，課題組已籌集了近十余個不同專業(yè)方向的專業(yè)化項目，為以后教學(xué)及指導(dǎo)項目開發(fā)提供了良好的技術(shù)支持。以項目實施為依托將 CDIO的基本教學(xué)理念輸入到了教學(xué)過程中，如圖1所示。

圖1 教學(xué)輸入-實施

教學(xué)方式的改變必然會引起考核方式的相應(yīng)改變。實施CDIO模式教學(xué)改革以來，課題組也研究制訂了新的課程考核辦法。學(xué)生的成績不再單純地由卷面成績決定，工程實踐能力和團隊合作精神等均被納入新的考核辦法中。CDIO模式下，在課堂教學(xué)的同時，要求學(xué)生分成項目開發(fā)小組，課下各成員共同協(xié)作完成一個規(guī)模較大的項目作業(yè)，根據(jù)學(xué)生在實施項目開發(fā)過程中的表現(xiàn)，采取組內(nèi)評價和教師評價結(jié)合的方式給出每個小組成員的項目成績，此項目成績占課程成績的30%，另外，上機調(diào)試程序的能力也在考核范圍內(nèi)，上機成績占課程成績的20%，期末的筆試及平時的出勤與作業(yè)占課程成績的50%。新的考核方法可以有效地避免高分低能現(xiàn)象的出現(xiàn)，使學(xué)生明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)，也給學(xué)生指引了更加有效的學(xué)習(xí)方法——邊實踐邊學(xué)習(xí)。以教學(xué)項目為核心的多樣化考核手段體現(xiàn)了CDIO教學(xué)模式對學(xué)習(xí)者的四個培養(yǎng)目標(biāo)，即CDIO教學(xué)的輸出是具有四種基本能力的工程實踐者，如圖2所示。

圖2 教學(xué)輸出-評價

三、CDIO模式下的教學(xué)項目專業(yè)化研究的實施情況與效果

我校C程序設(shè)計課程從2009/2010第二學(xué)期開始實施CDIO項目教學(xué)，以2010級各個開設(shè)C語言程序設(shè)計課程的專業(yè)作為新教學(xué)模式的實施對象，圍繞實現(xiàn)專業(yè)化項目的教學(xué)目標(biāo)，每班以自選形式分組，每組推選一名組長作為項目負責(zé)人，負責(zé)項目開發(fā)過程中各項工作的分配和協(xié)調(diào)[1]。教師在項目開發(fā)過程中對學(xué)生選題、項目進度進行把關(guān)，對開發(fā)過程中遇到的疑難問題進行指導(dǎo)。例如，經(jīng)管學(xué)院會計專業(yè)某小組在選題時，以“***銀行ATM機軟件系統(tǒng)”作為其專業(yè)化的綜合實訓(xùn)項目，選題符合專業(yè)化項目的要求，題目確定后，從項目的需求分析到軟件設(shè)計，再到編碼實現(xiàn)，最后是軟件測試，教師分階段按照軟件工程的原理與方法給予指導(dǎo)，每個階段結(jié)束后都要求學(xué)生對階段性成果進行匯報。課下各小組之間也可以互相進行交流，討論在項目開發(fā)過程中所遇到的問題和困難，以及解決方法，心得體會，進而思考如何改進和提高。最后，各小組用書面的CDIO課程項目報告將各階段成果及組內(nèi)成員的組內(nèi)評分結(jié)果一并交與任課教師，教師利用課堂時間對各個項目進行點評并給出小組項目的綜合得分，根據(jù)組內(nèi)評分在點評分析過程中，既肯定了學(xué)生的表現(xiàn)和成績，也針對其不足之處提出完善項目的建議，這樣可以使學(xué)生獲得更大的提高。通過指導(dǎo)二零零九級和二零一零級的C語言專業(yè)化項目開發(fā)，課題組已籌集了近十余個不同專業(yè)方向的專業(yè)化項目，新的教學(xué)模式激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)C語言的興趣，教學(xué)效果較傳統(tǒng)教學(xué)模式有了很大的改善，為學(xué)生將來走向社會成為真正的工程師打下良好的基礎(chǔ)

[1]馬麗艷．基于EAC－CDIO的Visual Basic程序設(shè)計課程教學(xué)模式研究 [J]．河北工程大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2011，28（2）：76-78．

Research on the specialization of C programming language teaching project with CDIO mode

LI Zhen-ping，LI Xiao-xia，WEI Hong-jun
(School of Information＆Electronic Engineering，Hebei University of Engineering，Handan 056038，China)

As an introduction course of practical computer programming language, C programming language is suitable for engineering colleges that adopt CDIO teaching mode which has a main clue of"Conceive-Design-Implementation-Operation". Facing the actual demand of cultivating engineering talents in different fields, we have conducted a research on the specialization of teaching project with CDIO mode in programming language course，and achieved good effects．

engineering education; specialization of teaching project; educational reform

G642.0

A

1673-9477（2012）01-0121-03

2011-10-12

河北工程大學(xué)2010年度教研項目重點課題

李震平(1965-)，男，河南商丘人，副教授，研究方向：計算機教研。

[責(zé)任編輯 王云江]