程序設計教學中的CDIO理念實施探討

曾顯峰++廖曉芳

摘 要 CDIO教學理念以培養合格的工程師為目標，本文針對我院目前程序設計課程存在的現狀，提出引入CDIO理念對程序設計課程進行教學改革，從課程設置、目標定位到教學方法和手段的更新，主要體現“做中學”的思想，旨在提高學生的工程實踐能力。

【關鍵詞】CDIO 程序設計 項目教學法

1 引言

CDIO 代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate），是現代工業產品從構思研發到運行改良的生命周期全過程。其本質代表一種工程教育模式，是“做中學”和“基于項目教學”的集中概括和抽象表達。CDIO有一套設計周密、完整的大綱，包括1個遠景、12條標準和三級大綱本身。CDIO工程教育的培養理念旨在將學生基礎知識、個人能力、團隊溝通和工程系統四個層面的能力，經過近似于真實工程環境的項目訓練，從而培養出能真正符合社會需求的工程師。

程序設計類課程作為培養軟件工程師的有機組成部分，在計算機相關專業中占有重要地位，是計算機相關專業的基礎或重點課程，不少學校都不惜在此花大量課時和師資來培養學生的編程能力，參看我國部分高校2015年“軟件工程”的人才培養方案，較多學校在專業基礎課或專業必修課模塊設置了《程序設計基礎I、II》或《面向對象程序設計I、II》，上課學時達140學時以上，學校的人才培養方案顯示他們開設了以C++/C#語言或Java語言為主線的程序設計類課程，甚至同時開設了兩大主流平臺的語言工具課程。可見，學校在培養人才方面不可謂不用心。盡管計算機類畢業生的工程能力相比幾年前有所提高，然而軟件人才的需求仍出現供求矛盾的現象，根本原因在于對學生CDIO能力的忽視，一味地注重學生的學知識、編程能力，卻忽視了一個本質的問題，那就是培養工程師的根本方法是回歸工程。

2 教學現狀與問題

我院程序設計類課程設置以第一學期的《程序設計基礎（C++/C#）》、第二學期《面向對象程序實訓（C#/Java）》為主，近年在教學實施過程中，對學生工程能力的培養意識有所增強，主要表現在加強對學生軟考培訓及軟考通過率的重視，重點培養優質學生參加比較有名的軟件設計比賽等，但學生工程素質總體仍然偏低，主要表現在大部分學生雖然系統地掌握了程序設計語言基礎知識，但不能獨立地完成后續實踐課程的小項目開發，不能與團隊合作完成各軟件級項目的原型開發。程序設計類課程教學仍偏重語法教學，案例設計僅為知識理解，雖簡單易懂，但對學生工程能力的培養影響不足，實訓項目沒有從軟件工程的各環節出發來進行基于問題的知識構建，項目過程管理不到位。在教學過程中，課程考核仍沿用傳統理論考試和上機考試相結合的模式，沒有建立一個科學的評價標準來判斷學生的工程能力，往往通過畢業后用人單位的反饋和學生就業情況來評價整體教學的成敗，這本就是個無法挽回錯誤的標準。

要改善這種教學狀態，提高學生工程能力，應在教學中引入CDIO 工程教育理念，對程序設計課程體系進行改革，從課程群設置、教學形式、教學內容、教學方法和考核手段等方面著手，采用以案例教學、工程項目為主線，充實教學形式，靈活教學方法來提高學生的學習興趣、學習主動性，讓學生在“做中學”、“做中考”，從而提高學生的工程基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統能力。

3 基于CDIO理念的教學改革

3.1 更新課程體系

3.1.1 課程設置

程序設計語言工具很多，目前主要開設有基于.net平臺的C++/C#和Java語言，雖然這兩種工具對實際應用環境有所偏重，但都是基于面向對象環境的，共通性還是較多，不應在《程序設計基礎》課程中學習一門語言，在《面向對象程序實訓》又學習另外一門語言，雖然設置初衷是希望學生能熟悉兩大主流工具，但是貪多嚼不爛，先把一個工具學好學扎實，最關鍵是學了就可以把它當做實際工具來使用，在求職時因為精通而成為成功求職的利劍。

3.1.2 課程群設置

對計算機相關專業，應在第一學期的《軟件工程導論》專業引導課開始就高屋建瓴，以項目實施各環節為框架，建立起基于知識點的課程組織形式，建立起以《軟件工程導論》為綱，《程序設計基礎》為編程基礎，《面向對象程序設計實訓》為實踐框架，《數據結構》為核心、《數據庫系統》為重點的程序類課程群，有計劃有層次地打包學習，發揮出課程群的1+1>2的效果。

3.1.3 教學目標更新

教學大綱是根據人才培養目標而制定的、指導學習實踐最基本的依據，應當是慎重的、科學的，不應由某學期負責上課的教師制定和隨意更改，無論哪位教師來任課都應當依據教學大綱達成相應的教學目標。程序設計類課程應分別重新制定理論教學大綱和實踐教學大綱，大綱要體現CDIO工程思想，明確教學要求和結果。

3.2 完善教學方法和手段

3.2.1 教學要體現“做中學”

課程體系的改革是整體的，教學方法和手段的改革更多地體現在教師個人。 “做中學”是CDIO的核心思想，在程序設計基礎部分教學中，要引入多層次的案例教學，將知識點模塊化，通過案例將課程的主要內容貫穿起來形成統一的整體。案例要體現真實性、多樣性和實用性，在案例講解中應強調算法的分析、設計而不是過分強調語法細節，注重學生計算思維培養。案例的算法要體現多樣化的訓練，可通過限時編程的方式提高學生邏輯思維能力。

在程序設計實訓部分，則以項目教學法為主，項目可分為小項目和課程設計部分的項目，在小項目教學中，將一個具體的項目拆分小模塊，學生圍繞項目進行討論和設計，在老師的指導下獨立完成這些模塊。對課程設計項目，應有學生小組完成，明確分工，使用軟件工程的“需求分析、設計、實現、測試”的階段來完成項目功能，由老師根據綜合情況給出成績。通過有層次的項目訓練，讓學生在“做中學”，真正培養學生主動學習和動手能力。

3.2.2 充實教學手段

程序設計教學無論采用案例教學還是項目教學法，最關鍵是要培養學生的主動學習意識和能力，而傳統的教學在課堂，以教師為中心，學習起來不免枯燥，學生的被動接受知識使其主動思索的空間減少，應充實教學手段提升學生的學習興趣和主動性。比如項目討論可采用圓桌會議的形式、限時編程的形式等多種教學手段。同時充分利用網絡資源將課堂教學與課外教學結合，對程序設計類課程，開放的慕課平臺已有比較成熟的資源，可鼓勵學生自由補充學習。

3.3 改革考核機制

分數不代表高工程水平，程序設計沿用理論考試來評價學生的學習情況越發地被詬病，所以考核方式也應該改革。考核應該強調學習過程而不僅是結果，不僅要考核工作過程，還應采取多元的考核手段來對學生進行全方位的評價，體現“做中考”的理念，這要求在授課前要制定一套完善而細化的考核標準。比如程序設計基礎部分以理論考試結合案例考試來評價學生學習情況，并降低理論考試分數的比例。程序設計實訓考核則以項目是否成功運行來評價小組，再通過學生在小組中的任務來分別評價學生的實踐能力等。

3.4 優化教師資源

一般院校教師理論講授比企業工程師更系統，但項目經驗較少。程序設計課可與校企合作單位合作，讓企業工程師擔任項目實訓，強調項目過程，把握大方向，忽略知識細節，而理論教學的教師根據項目的需求知識，有側重點地講解知識。理論教學老師和工程師應互相了解對方的教學內容，突出主線以項目為主，理論為輔的模式，使課程間無縫銜接。

4 結束語

CDIO教學模式讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習，針對目前我校程序設計課程教學存在的不足，引用CDIO教學模式對課程體系進行改革，不斷完善教學方法和教學手段，采用案例教學、工程項目為主線，充實教學形式，靈活教學方法來提高學生的學習興趣、學習主動性，讓學生在“做中學”、“做中考”，從而鍛煉學生在軟件開發方面的工程基礎知識、個人能力、團隊能力和工程系統能力。

參考文獻

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作者簡介

曾顯峰（1978-），女，四川省廣安市人。碩士學位。現為廣東外語外貿大學南國商學院信息科學技術學院高級工程師，主要研究方向為計算機應用技術，圖像處理。

作者單位

廣東外語外貿大學南國商學院信息科學技術學院 510545