以CDIO教育理念為引導的程序設計基礎教學改革研究

彭穎+梁俊斌

[摘 要]為了實現程序設計基礎課程教學促進學生掌握編程知識，培養學生解決問題的能力和協作溝通能力的目標，需要以CDIO教育理念為指導，進行課程教學改革。程序設計基礎課程進行教學探索和改革有五個方面：確立學習目標;整合教學資源;提升教學能力;促進主動學習;改進學生評價，從而促進學生的全面提高。

[關鍵詞]CDIO教育理念;程序設計基礎;教學;知識掌握;能力培養

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）01-0027-02

一、引言

程序設計基礎是一門操作性和實踐性強的專業基礎課，是計算機類專業的一門基礎必修課，是學習者接觸的第一門專業基礎課，課程一般開設在大一第一學期或第二學期。我院程序設計基礎課的教學內容為C語言，教學目標是促進學生掌握C語言的基本語法，能夠讀懂和編寫具有簡單算法的C語言程序，為后續相關課程的學習打下堅實基礎。為了實現這個教學目標，我院一線教師對本門課程教學進行不斷探索，根據教學和學習實際情況完善教學大綱和教學資料，調整教學過程，探究符合應用型本科院校的程序設計基礎課程教學模式。

首先，程序設計基礎課程內容具有自己的特點：第一，具有固定的語法知識，這些語法知識是編寫程序的基本知識;第二，具有靈活的邏輯結構和邏輯關系，這是編寫功能強大程序的保證;第三，具有難于理解的指針數據類型，這是編寫底層程序和鏈表的有利工具。因此，有效整合基本語法、簡單算法以及面向應用的程序成為教學的一個難點。

其次，應用型本科院校的學生學習具有自身的特點：第一，數學基礎知識稍微欠缺，邏輯思維能力稍差;第二，學習意志力不強，很難對枯燥的程序設計語法知識和程序編寫進行持續學習;第三，思想活躍，愿意交流，社會活動能力強。

結合程序設計知識與學生學習的特點，重新編排內容結構，整合知識層次，改進教學方法，有效降低學生學習困難，提高學習效率是我們在本門課程教學探索中必須面臨的現實問題。同時，應用型本科院校的教學目標是培養學生獨立思考能力和實際動手能力，更好地進行知識的應用遷移，培養學生的自適應能力，促進其掌握扎實的專業知識和獲得出眾的解決問題能力，為其更好地邁進社會打好堅實基礎。為了解決這些現實問題和實現教學目標，我們以CDIO教育理念為指導，并以此進行教學改革，取得了良好的教學效果。

二、CDIO教育理念概述

CDIO教育理念是美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典林克平大學、瑞典皇家工學院四所大學組成的跨國研究經過四年的探索研究獲得的國際工程教育改革的最新成果。從2005年起，汕頭大學工學院在執行校長顧佩華教授的指導下，開始學習研討CDIO工程教育模式并加以實施，并取得明顯的效果。

CDIO[1]是Conceive（構思）、Design（設計）、Implement（實現）、Operate（動作）的簡稱，它以產品研究到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。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，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個方面達到預定目標。此外，CDIO系統地提出了具有可操作性的能力培養、全面實施以及檢驗測評的12條標準。

三、CDIO教育理念對程序設計基礎課程教學的指導

（一）確立學習目標

學習目標[2]是學習結果的具體化，是學生在學習過程中自我要求、自我激勵、自我調控和自我評估的重要依據，也是學生學習活動的出發點和歸宿。因此，當學習者開始學習一門課程之前，他們首先要確定學習目標。當學習者初次接觸程序設計基礎課本且沒有相關輔助資料引導時，他們容易產生“識字語法知識，掌握編程技巧”是本門課程最終學習目標的印象。然而，CDIO教育理念認為學習目標不僅需要掌握知識，還應培養個人能力、人際團隊能力和工程系統能力。于是，學習者的學習目標相應分為三個層次：掌握編程知識、能夠利用編程知識解決實際問題、學會與人協作共同完成項目。

（二）整合教學資源

為了實現既定的學習目標，我們需要對教學資源進行有效整合。從教學內容入手，將編程語法知識、算法與具體問題相結合，并將這些問題與完整項目相融合，做到項目中有問題，問題中有知識，知識不孤立，問題相聯系，項目有意義。從實驗項目入手，將基本型、提高型和綜合型的實驗項目進行有效編排，做到實驗內容與教學內容不重疊、相呼應，實驗項目難易程度與學習者學習情況相結合、有針對性。從作業資源入手，將作業內容與教學內容和實驗項目進行有機結合，通過作業鞏固、延伸和補充教學內容，與實驗內容互相補充，形成立體、全面的項目資源。同時，將大綱、課件、練習、作業、實驗等以網絡在線資源的方式提供給學習者，使學習者隨時能夠獲取需要資源，并得到及時的在線或離線幫助。

（三）提升教學能力

教學改革要適應知識社會多元化的發展，教師要上好一堂課，需要擁有多元的教學能力。[3]用CDIO教育理念指導課程教學，教師要不斷研究和探索教學規律，真正領會CDIO教育理念的思想精髓，并將其用于教學中，不斷提升教學能力。學習者的學習目標要從單純的學習知識提高到掌握知識、習得能力的綜合上來。因此教師的教學目標要進行適當調整，做到既教育知識，又培養能力。為此，教師需要進行教學模式的研究改革，根據教學內容和教學目標精心設計教學，選擇更適應的教學策略，為學習者的學習創造激勵、活躍的學習氛圍，引導學生自主建構學習。教師是教學的組織者，其不再是單純的知識灌輸者，而是學習的引導者，需要有能力對課堂進行有效的管理，能夠根據學習者不同的學習特性和學習情況進行有的放矢地教學。程序設計基礎課程內容實踐性強，教師要通過參與企業實習、項目實踐提高自身的實踐能力，并實地了解調研企業的實際需要，將其整合到教學中來，培養社會和企業需要的學生實踐能力。

（四）促進主動學習

主動學習[4]是指學習者在學習時表現出的自覺性、積極性、獨立性特征的總和。它包括認識的活躍程度，情感的興趣水平和意志努力的強度，表現為注意力高度集中，思維活躍，有探索新知識的欲望，喜歡獨立地解決問題，并有積極參與各種教學活動的熱情，能創造性地完成學習任務。建構主義學習理論認為，學習是學習者基于原有的知識經驗，在一定的情境下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，生成有意義、建構理解的過程。因此，“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”是學習環境的四大要素。建構主義提倡以教師為指導、學習者為中心的學習，學習者是認知和信息建構的主體，教師是意義建構的幫助者。因此，學習者在課程學習過程中要充分發揮主觀能動性，主動發現問題并積極思考，親自動手實踐驗證知識。通過循序漸進的“質疑-釋疑”過程，將對知識的認知程度不斷加深，并融入已有的知識結構中，形成有意義的知識體系。教師需要明確自己在學習中的指導地位，并創設建構學習的活動情境，引導學習進入主動學習，通過學習者之間、學習者與教師之間的協作、會話不斷完成有意義的知識建構，促進學生的學習。因此，我們在教學中應盡量搭建有意義的教學環境，將課程知識內容與問題情境有機融合，激發學習者的學習興趣，創建浸入式的學習環境。

（五）改進學生評價

學生評價是對學習者的學習結果進行評判的教學活動，在既定教學和學習目標的框架下進行。[5]以CDIO教育理念為指導進行程序設計基礎課程教學，其教學和學習目標已經發生了變化，我們也應該據此對學生評價進行改進。從評價形式上，我們將每節課堂的評價、每個實驗項目的評價、每個教學階段的評價有機結合，使教師和學生雙方正確了解學習動態。從評價內容上，我們將學習者的努力投入程度評價、知識掌握情況評價、解決問題能力評價、溝通合作能力評價、完成項目能力評價相結合，形成全面的評價內容體系。從評價工具上，我們充分利用網絡和電子資源，使評價更方便。我們不僅關注結果的評價，而且關注過程的評價，使評價作為監督教學和學習、管理課堂的有效工具，成為促進學習者改進學習和教師調整教學的依據。

四、總結

CDIO教育理念為程序設計基礎課程教學改革注入了新的活力，指引著我們將課程教學提高到新的高度。隨著程序設計基礎課程教學改革和探索的不斷進行，課程教學效果不斷增強，學習者的學習效果顯著提高。然而，學習者的學習結果差異仍然存在，引導和提高學習情況較差的學習者是今后教學探索的一個重點。同時，我們將不斷深入理解CDIO教育理念的核心思想，不斷以其作為理論依據對課程教學進行全面改革。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 董妍汝.CDIO理念在C語言教學中的改革研究[J].實驗科學，2014（3）：104-106.

[2] 曹長海.關于學習目標的幾點思考[J].教育實踐研究（A），2015（2）：7-8.

[3] 于豐園.知識社會大學教師多元教學能力研究[J].沈陽農業大學學報（社會科學版），2015（2）：156-160.

[4] 雷松澤，王長元，趙莉.面向服務外包的培養主動學習能力探索[J].技術與創新管理，2014（6）：640-643.

[5] 唐勝利，曾理，何川，等.基于發展性評價的應用型工程人才學習評價體系的構建[J].教育教學論壇，2013（6）：62-63.

[責任編輯：陳 明]