CDIO理念下《面向對象程序設計》教學改革研究

馮中毅　任志國

【摘 要】在《面向對象程序設計》課程教學實踐中引入CDIO理念，遵循“應用為本，學以致用”的教學指導思想，在學習和借鑒工程教學理念和方法的基礎上，通過項目教學實踐，采用項目驅動的教學方法，用任務引領學生學習，提高了學生的軟件開發能力和學習興趣。

【關鍵詞】CDIO；程序設計；教學理念

【Abstract】Introducing CDIO teaching concept into the integration teaching practice of Object Oriented Programming. Following the teaching concept of“knowledge servicing application”， Learning from CDIO engineering teaching ideas and methods， Through the project practice， using Project driven teaching with task study， improving the students interest in learning and exploring ability.

【Key words】CDIO； Integration； Object Oriented Programming

1 CDIO工程教育模式

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，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學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，經過四年的探索研究，創立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發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。

CDIO的理念不僅繼承和發展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是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。瑞典國家高教署（Swedish National Agency for Higher Education）2005年采用這12條標準對本國100個工程學位計劃進行評估，結果表明，新標準比原標準適應面更寬，更利于提高質量，尤為重要的是新標準為工程教育的系統化發展提供了基礎。截至2015年，已有幾十所世界著名大學加入了CDIO組織，全面采用CDIO工程教育理念和教學大綱，取得了良好效果，按CDIO模式培養的學生深受社會與企業歡迎。

CDIO包括了三個核心文件：1個愿景、1個大綱和12條標準。愿景是為學生提供一種強調工程基礎的、建立在真實世界的產品和系統的構思-設計-實現-運行（CDIO）過程的背景環境基礎上的工程教育。它的大綱首次將工程師必須具備的工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和整個CDIO全過程能力以逐級細化的方式表達出來（3級、70條、400多款），使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統性。它的12條標準對整個模式的實施和檢驗進行了系統的、全面的指引，使得工程教育改革具體化、可操作、可測量，并對學生和教師都具有重要指導意義。CDIO體現了系統性、科學性和先進性的統一，代表了當代工程教育的發展趨勢。

2 課程教學目標定位

《面向對象程序設計》課程于2013年9月開始實施理論與實踐統一、教學做結合的一體化教學方式。結合CDIO工程教育理念，該課程的教學目標是通過完成項目激發學生的學習熱情和求知欲望，使學生在完成項目的過程中對面向對象程序設計語言的編程思想、基本語法、核心技術及在真實項目中的應用有較深的理解，掌握系統開發的流程，從需求分析、軟件設計到編程調試的整個過程。培養學生具備良好的Java實際應用開發能力，掌握 Java 技術的同時，使其掌握項目開發的流程，從而形成良好的軟件開發思維方式和編程習慣，能夠靈活地應用Java解決實際的問題。通過該課程培養學生分析問題、解決問題的能力，同時培養學生創新精神和團隊協作意識。

3 課程教學方法

遵循“應用為本，學以致用”的教學理念，在學習和借鑒CDIO工程教學理念與方法的基礎上，通過項目教學實踐，采用項目驅動教學，用任務引領學習。教師由傳統的授課角色轉為項目發布人兼項目導師的角色，通過發布實際任務激發學生的學習熱情，挖掘學生的內在潛力，通過指導學生親自完成實際任務來掌握相關知識要點，掌握工程項目實施理念和方法。這種以項目為核心的教學方式打破了教室和實驗室的界限，實現了理論教學和實踐教學的高度融合，學生的工程實踐能力得到顯著加強。通過做項目，培養了學生的創新精神與團隊合作意識，使學生通過做項目學會了做事，也學會了合作，使學生畢業時真正成為“懂專業、技能強、能合作、會做事”的可以直接上崗的技術應用型人才。

4 教學實施安排

《面向對象程序設計》課程以完成一個小型圖書管理系統為例，主要實現圖書借閱信息的管理，主要管理讀者信息、圖書信息、借閱與歸還信息、系統用戶的信息。

4.1 讀者信息管理

能夠對讀者的基本信息進行管理，包括讀者的增刪，如對于學校的新生，想要借書，就必須先添加讀者信息；讀者信息的修改，如學生轉專業，就要修改學生的基本信息；刪除讀者的信息，如某個學生退學了，就需要將其信息刪除。查詢讀者的信息；如有同學撿到了一張借閱卡，卡上有學生的編號，通過此號來查詢學生的聯系電話，從而可以找到學生。

4.2 圖書信息管理

能夠對圖書的基本信息進行管理，包括增刪圖書，學校每年會購進新書，此時需要將新書的信息錄入系統中；圖書信息的修改，如學生借書后將圖書丟失，此時需要修改圖書的總數量，使總數減 1；刪除圖書，學校在購進新書的同時，每年會對過期的圖書進行清理，不再提供借閱，此時就需要將這些圖書的信息從系統中刪除。查詢圖書的信息，比如要查看計算機專業相關的書籍或者指定ISBN號進行圖書的查詢等。

4.3 圖書借閱信息管理

能夠對圖書的借閱信息進行記錄，包括讀者信息、圖書信息、借閱時間等信息。

4.4 圖書歸還信息管理

能夠對圖書的借閱信息進行記錄，包括讀者信息、圖書信息、歸還時間、是否超期、罰金等信息。

4.5 系統用戶信息管理

能夠對系統用戶的信息進行管理，包括增加新的系統管理員，重設系統用戶的密碼，以及刪除某一用戶。課程具體實施過程根據軟件開發生命周期進行課程的設計與安排，采用分析項目所需核心知識-->教師講解核心知識和技術-->教師選擇具有代表性的模塊帶領學生完成設計-->教師布置具體實踐內容，由學生自己動手實踐-->教師根據學生實踐情況進行總結。下面以系統數據訪問層為例，介紹具體實施過程：

1）教師講解使用JDBC訪問數據的重要類和接口；

2）教師講解并演示導入JDBC包，注冊JDBC驅動程序，創建數據庫連接對象，創建語句對象，執行查詢、返回結果集對象，處理結果集；

3）教師演示使用JDBC對數據庫進行訪問的示例；

4）教師帶領學生完成項目中創建基本數據訪問操作類和讀者操作類；

5）教師布置作業，由學生按小組分任務完成圖書操作類、讀者類型操作類、圖書類型操作類、圖書借閱操作類、用戶操作類；

6）教師巡視教師，對學生提出的具有代表性的問題進行解答。

5 結束語

本文闡述了將CDIO工程教學理念運用到《面向對象程序設計》課程教學中的改革實施研究，通過項目教學實踐，采用項目驅動教學，用任務引領學習。激發了學生的學習熱情和求知欲望，教學效果較好。

【參考文獻】

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[3]廖夢怡，王劉濤.基于 Witkey-CDIO 模式的高校應用型創新人才培養模式探究[J].中國成人教育，2014（22）.

[責任編輯：楊玉潔]