CDIO模式下Java課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革研究

羅 旋

摘 要：主要研究將CDIO高等工程教育模式應(yīng)用到Java語(yǔ)言課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，提出項(xiàng)目化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)原則，并給出了精選的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目示例，探討了對(duì)應(yīng)的教學(xué)方法，以提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：CDIO理論；Java實(shí)驗(yàn)課程；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、CDIO理論

CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果。CDIO 代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品從構(gòu)思、研發(fā)、運(yùn)行到廢棄和再利用的全生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間具有有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)和獲取工程能力，包括個(gè)人的科學(xué)和技術(shù)知識(shí)、終生學(xué)習(xí)能力、交流和團(tuán)隊(duì)工作能力和在社會(huì)和企業(yè)環(huán)境下構(gòu)建產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)的能力。此模式符合工程人才培養(yǎng)的規(guī)律，代表先進(jìn)的教育方法。

二、CDIO模式下Java課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)原則

1.以項(xiàng)目為導(dǎo)向設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

CDIO倡導(dǎo)“基于項(xiàng)目的教育與學(xué)習(xí)”。項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、工程能力和素質(zhì)的有效途徑。CDIO項(xiàng)目按規(guī)模和范圍劃分為三級(jí)。因此，筆者提出以3級(jí)項(xiàng)目為主導(dǎo)設(shè)計(jì)Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，精選典型項(xiàng)目，貫穿多個(gè)知識(shí)點(diǎn)及整個(gè)Java課程。通過(guò)這些項(xiàng)目將實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容貫穿起來(lái)，把這些零碎的、分散的、相對(duì)獨(dú)立的理論知識(shí)貫穿起來(lái)，使得實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容成為具有一定聯(lián)系的有機(jī)的整體，提高學(xué)生的動(dòng)手興趣，改善實(shí)驗(yàn)效果。從而體現(xiàn)分析、設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

2.按照“實(shí)用、夠用、能用”的基本原則精選項(xiàng)目

項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要有彈性，不能過(guò)大，以滿足不同水平學(xué)生的需求。應(yīng)該在有限的時(shí)間內(nèi)，使學(xué)生掌握最精華的內(nèi)容。向?qū)W生提供簡(jiǎn)單實(shí)用的程序模塊。初學(xué)程序設(shè)計(jì)，最怕大塊代碼。我們?cè)谠O(shè)計(jì)教學(xué)用例時(shí)，不只是要求正確、能執(zhí)行，更要求突出主要知識(shí)點(diǎn)及應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題，以點(diǎn)帶面，盡量減少代碼量并給出詳細(xì)注釋，讓程序結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)思想一目了然。合理設(shè)計(jì)“問(wèn)題”，使學(xué)生在面對(duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí)學(xué)會(huì)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。

3.逐步推進(jìn)、承上啟下式的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的組織

確定好貫穿課程的項(xiàng)目后，將應(yīng)用項(xiàng)目按照課程知識(shí)點(diǎn)的分布，以每課時(shí)能完成的獨(dú)立的功能模塊進(jìn)行劃分。將這些分解后的項(xiàng)目模塊分布到各個(gè)實(shí)驗(yàn)中。這些項(xiàng)目模塊密切相關(guān)，前一次實(shí)驗(yàn)是后一次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，學(xué)生的每一次實(shí)驗(yàn)都必須是在前一次實(shí)驗(yàn)完成的基礎(chǔ)下進(jìn)行，這樣隨著項(xiàng)目的逐步深入，學(xué)生能夠非常清楚地看到項(xiàng)目的進(jìn)展，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

這種逐層推進(jìn)、承上啟下、互相銜接的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，注重前后知識(shí)點(diǎn)的串聯(lián)和銜接。這樣的設(shè)置符合CDIO模式鼓勵(lì)學(xué)生加強(qiáng)對(duì)大系統(tǒng)的適應(yīng)和調(diào)控能力。能夠盡早地將學(xué)生置于一種工程化的環(huán)境中，以工程化思維來(lái)思考問(wèn)題。

三、CDIO模式下Java課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容示例

按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)原則，筆者精選幾何形狀類、通訊錄程序、文字編輯器、計(jì)算器、瀏覽器、時(shí)鐘、鳥(niǎo)籠、聊天室等應(yīng)用項(xiàng)目貫穿該課程。每個(gè)項(xiàng)目應(yīng)用到了哪個(gè)章節(jié)的知識(shí)，用對(duì)勾表示出來(lái)。如下表所示：

Java課程項(xiàng)目?jī)?nèi)容

例如，通信錄程序，要求學(xué)生開(kāi)發(fā)一個(gè)能完成添加聯(lián)系人地址、保存、修改、查找功能的小系統(tǒng)。該系統(tǒng)涉及類、對(duì)象、繼承、圖形用戶界面、流和文件等Java主要知識(shí)點(diǎn)，若要使用數(shù)據(jù)庫(kù)保存大量的聯(lián)系人地址信息，還要涉及JDBC知識(shí)。麻雀雖小，五臟俱全。在學(xué)習(xí)“類與對(duì)象”章節(jié)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)編寫一個(gè)能存儲(chǔ)姓名、地址、E-mail的地址Address類；在“繼承與多態(tài)”章節(jié)，以Address類作為超類，定義一個(gè)子類，它有另外一個(gè)成員變量來(lái)存儲(chǔ)電話號(hào)碼；在GUI章節(jié)，利用窗體、菜單、字體、對(duì)話框、事件處理等知識(shí)，制作通訊錄程序的GUI；在“流和文件”章節(jié)，將用戶界面上輸入的地址存儲(chǔ)在文件中，在界面列表中顯示所有地址；在“數(shù)據(jù)庫(kù)連接”章節(jié)，改進(jìn)前面章節(jié)中用文件存儲(chǔ)所有地址，采用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存放所有地址。至此，一個(gè)功能完全的實(shí)用的通訊錄程序就開(kāi)發(fā)完成了。

四、教學(xué)方法改革

1.“模仿學(xué)”教學(xué)法

CDIO倡導(dǎo)“做中學(xué)”，針對(duì)軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，可以具體細(xì)化到“模仿學(xué)”。目前構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)都采用模塊法，更強(qiáng)調(diào)運(yùn)行中的表現(xiàn)。寫程序，很大程度上是模仿。教師可以分析整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)框架，繼而分出模塊或代碼塊。給出其中一個(gè)模塊或代碼塊的具體實(shí)現(xiàn)作為示例。示例一定要細(xì)膩。其中，關(guān)鍵的語(yǔ)句與體現(xiàn)算法的內(nèi)容要專門抽出來(lái)，放到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中。然后要學(xué)生仿照著去實(shí)現(xiàn)其他模塊或代碼塊。

2.模塊組裝教學(xué)法

在程序設(shè)計(jì)中，模塊是完成某個(gè)業(yè)務(wù)功能的一段程序或子程序，是大型軟件系統(tǒng)的一部分。每個(gè)模塊的研發(fā)和改進(jìn)都獨(dú)立于其他模塊的研發(fā)和改進(jìn)。這些模塊之間的相互作用就形成了系統(tǒng)的所有功能。模塊化是人類固有的一個(gè)非常基本的思維方式。模塊化不僅僅只是針對(duì)編程工作的，它也可以在開(kāi)發(fā)流程、項(xiàng)目管理、團(tuán)隊(duì)組織等方面進(jìn)行有效地實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：羅旋（1983—），女，漢族，湖北仙桃人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)檐浖_(kāi)發(fā)、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。

基金項(xiàng)目：武漢東湖學(xué)院2012年校級(jí)教研項(xiàng)目：CDIO理念下的Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革研究