基于CDIO模式C#面向對象程序設計課程改革探索與實踐

王春蕾　蘇保照

摘 要：分析C#面向對象程序設計課程教學的現狀，基于CDIO教育模式，提出整合UML建模技術，以及構建三級項目體系教學方案，進行了CDIO教育模式進課程，進課堂的探索和實踐，解決了項目教學中忽視學生設計思想培養，以及項目實施效果不明顯的問題。

關鍵詞：CDIO；C#；UML；三級項目

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

職業教育的任務是以職業為導向的應用型人才培養。CDIO工程教育模式按照產品生命周期構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate）四個環節，以工程實踐為載體，以行業需求為導向，以學生為中心，體現了職業教育的崗位本位，能力本位。近年來，基于CDIO模式的工程教育理念已被業界認可。

2 C#面向對象程序設計課程教學中存在的現實問

題（C # object oriented programming realistic

problems existing in the course teaching）

2.1 注重功能的實現，忽視設計思想的培養

該課程采用傳統的項目教學法已經實施多年，但是在項目教學實施過程中仍然存在一些問題，教師關注較多的是學生的實施、運行能力，學生缺乏應用系統開發的分析、設計能力。學生在遇到具體問題時，受到面向過程程序設計思想的影響，首先進行算法的設計，然后把所有的方法放入一個類中，忽視類的設計，不熟悉面向對象的設計模式，不能夠使用面向對象的思想分析和設計程序。與軟件技術專業人才培養中學生分析、設計能力的培養目標不相符。

2.2 注重課程單元項目設計，忽視課程項目體系的設計

在項目教學實施過程中，教師重視單元項目的設計，能夠針對一個課程單元的多個知識點設計項目。在實際教學中，該課程結束后還會安排20課時的實訓課程，實訓課程是一個綜合性的C#窗體應用項目。由于兩個課程之間是分離的，課程單元項目與實訓項目之間沒有關聯，學生很難在20課時內完成一個完整的項目，項目教學實施效果不理想。

3 CDIO模式下的課程教學改革（CDIO mode of

teaching reform）

CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標[1]。

該課程的人才培養目標是基于.NET技術的軟件工程師，課程改革首先要對該崗位所需能力和崗位開發產品（即軟件項目）開發的過程進行基于CDIO的剖析，在此基礎上，重新整合課程教學內容，構建三級項目體系。

3.1 課程整合UML建模技術，體現構思、設計

該課程的教學目標定位在培養學生的面向對象程序設計能力，不局限于一門編程語言的語法或API，寫出地道的面向對象程序。由此，課程的教學內容需要引入UML和軟件設計模式，并且貫穿于授課過程的始終，以輔助學生分析、設計程序，保證CDIO教學理念落地，讓CDIO教學模式真正進入課堂。

統一建模語言UML是使用面向對象思想對軟件系統進行可視化建模的一種語言，適用于軟件開發周期的各個階段[1]。在面向對象設計教學中，引入UML類圖、UML順序圖、uml建模工具知識，可以直觀地描述類之間的協作關系，鍛煉學生用符號進行表達的抽象思維。

軟件設計模式（Design Pattern）是一套被反復使用、多數人知曉的、經過分類編目的、代碼設計經驗的總結。使用設計模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性[2]。設計模式總共有23種，不需要全部引入課堂學習，而是選擇恰當的設計模式在教學過程中適時引入。在教學實踐中有兩種方式，一是發現.NET類庫中的類所蘊含的設計模式思想；而是使用對比教學方法，啟發學生思考引入設計模式后程序的優勢和最終運行結果的差別。

3.2 構建三級項目體系

依據大連東軟信息學院提出的TOPCARES-CDIO[3]能力指標體系，設置了該課程的三級項目體系，最終將全部教學內容貫穿起來，涵蓋所有的知識點，真正實現一體化的培養方案，具體如圖1所示。經過課堂實踐，取得了較好的教學效果。

圖1 課程三級項目結構圖

Fig.1 Three-lever project structure

課程三級項目是課程設計項目，該項目貫穿課程所有單元和知識點，旨在培養學生綜合運用專業知識設計軟件系統的能力。該項目在課程的綜合實訓階段完成，按照軟件開發的工作流程，本課程選取的是學生成績管理系統項目。

課程四級項目是單元組項目，該項目綜合兩個以上課程單元的知識點，在課程多個單元完成后的總結階段進行，旨在提高學生運用所學知識解決實際問題的能力。本項目可以是課程三級項目的分解項目，也可以是設計的新項目。

課程五級項目是單元項目，該項目綜合一個課程單元的知識點，在課程授課中進行，旨在提高學生對核心知識點的掌握能力。本項目可以是課程四級項目的分解項目，也可以是設計的新項目。

4 教學實施與評價考核（Teaching and evaluating）

教學過程中采用項目式教學方法，以培養學生八個方面的TOPCARES-CDIO能力指標為目標，分別是：軟件開發知識，分析問題能力，概念化和抽象化能力，查詢資料能力，實驗性探索能力，行業應用技術，軟件實施過程。課程每個單元以一個具體項目為導引，根據CDIO構思、設計、實施、運行的教學理念，從項目構思、項目分析、項目實施、知識點詳解、項目完善五個部分展開，符合軟件開發的實際工作過程。讓學生明白是為了完成任務而需要掌握相關知識點，而不是為學習知識點而學習。

在教學過程的各個環節，從學生的出勤、日常表現、作業、測試、項目完成情況及完成質量、TOPCARES-CDIO三級能力目標的實現情況，對學生進行全方位的考核。

課程考核依據TOPCARES-CDIO三級能力指標點，考核過程貫穿于課堂實施的全過程，包括出勤、課堂表現、作業、項目完成情況及完成質量和期末考試，考核評價主體包括學生自評，組內同學互評，教師評價。

5 結論（Conclusion）

C#面向對象程序設計課程的教學現狀在于傳統的項目教學法不能完成軟件專業人才培養中學生分析、設計能力目標。課程改革基于CDIO模式，整合課程教學內容，引入UML建模技術，構建三級項目體系，在教學實施過程中以項目為導向，引導學生在“做中學，學中做”，建立與CDIO模式相適應的評價考核方式，教學效果明顯提高。

參考文獻（References）

[1] 楊瑞龍.引入軟件設計模式的面向對象程序設計教學方法[J]. 計算機教育，2012（10）：97-99.

[2] 王翔.設計模式：基于C#的工程化實現及擴展[M].北京：電 子工業出版社，2009：5-8.

[3] 溫濤.探索構建一體化TOPCARES-CDIO人才培養模式[J]. 中國高等教育，2011（7）：41-43.

作者簡介：

王春蕾（1982-），女，碩士，助教.研究領域：計算機軟件與 理論.

蘇保照（1980-），男，碩士，講師.研究領域：機械.