基于CDIO工程教育理念的C語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革

張淑萍

【摘 要】本文論述了新疆大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院以CDIO教育理念為指導(dǎo)，進(jìn)行C語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革，在課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法及考核等方面進(jìn)行了探討與實(shí)踐，實(shí)踐證明，該模式有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，教學(xué)改革取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】CDIO；項(xiàng)目化；教學(xué)改革

0 引言

由于我國(guó)高校現(xiàn)行的傳統(tǒng)工程教育模式與現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對(duì)高級(jí)工程人才的需求不相適應(yīng)，導(dǎo)致了企業(yè)找不到自己需要的人才，畢業(yè)生找不到和自己專業(yè)相匹配的理想工作的狀況。針對(duì)這種現(xiàn)狀，教育部實(shí)施“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”和“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”，在此背景下，按照CDIO工程教育模式改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，創(chuàng)新構(gòu)建專業(yè)人才的培養(yǎng)模式，開展學(xué)生工程能力培養(yǎng)的研究與實(shí)踐，對(duì)培養(yǎng)具有應(yīng)用型本科人才具有深遠(yuǎn)的意義。

1 CDIO簡(jiǎn)介

CDIO代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。

2 CDIO工程教育模式在C語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究與實(shí)施

2.1 教材的改革

我院一直使用的是譚浩強(qiáng)教授的《C語言程序設(shè)計(jì)》一書，該書覆蓋面非常廣泛，在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)很難講完書中內(nèi)容。教師常常是采用“滿堂灌”的教學(xué)方式，繁多瑣碎的知識(shí)點(diǎn)讓學(xué)生很容易產(chǎn)生厭倦心理。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教材應(yīng)該采用新穎的導(dǎo)入方式，入門簡(jiǎn)單，案例豐富，實(shí)踐性強(qiáng)，自始至終能夠牽引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我們選取《C語言程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目教程》。該書的主要特點(diǎn)是：將CDIO教學(xué)理念深入落實(shí)到C語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程中，它不僅承載著課程和項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)容，而且貫穿和體現(xiàn)著CDIO改革的教育教學(xué)思想、策略與方法，是在系統(tǒng)化理論的指導(dǎo)下將知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，有機(jī)融合在教材體系中。教材的編寫采取了全新的CDIO教育教學(xué)理念、模式、方法與規(guī)范，以能力培養(yǎng)為主線，以案例教學(xué)為引導(dǎo)，以項(xiàng)目為載體，從而降低了學(xué)習(xí)C語言的門檻，很容易上手。 同時(shí)將一個(gè)完整的項(xiàng)目貫穿于教學(xué)過程中，強(qiáng)化知識(shí)的同時(shí)讓學(xué)生了解項(xiàng)目的開發(fā)過程和基本方法。

2.2 教學(xué)內(nèi)容分為三部分，以項(xiàng)目教學(xué)為主

在課堂教學(xué)時(shí)，教學(xué)內(nèi)容分為三部分，基礎(chǔ)能力部分以計(jì)算器為例，要求實(shí)現(xiàn)加法、減法、乘法、除法求余、累加、階乘、階乘累加等功能，讓學(xué)生接觸程序基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類型、程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)、函數(shù)等編程基本概念，而不去過分追求知識(shí)的系統(tǒng)化和細(xì)節(jié)化。初級(jí)應(yīng)用能力部分以學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)1.0編寫為例，要求能夠?qū)崿F(xiàn)成績(jī)的錄入、能夠?qū)崿F(xiàn)成績(jī)的輸出、能夠進(jìn)行成績(jī)查詢，能夠排序以及對(duì)口令驗(yàn)證的改造。引入數(shù)組和字符串的知識(shí)，重點(diǎn)講解如何使用數(shù)組和字符串，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的應(yīng)用，并鞏固練習(xí)第一階段的分支和循環(huán)等知識(shí)。高級(jí)應(yīng)用能力部分以學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)2.0編寫為例，編寫輸入函數(shù)，實(shí)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生基本信息的輸入；學(xué)生基本信息的輸出，能夠進(jìn)行成績(jī)查詢，能夠排序，匯總統(tǒng)計(jì)，口令驗(yàn)證等模塊，要求用一維數(shù)組來存儲(chǔ)模塊引入更復(fù)雜的構(gòu)造類型―結(jié)構(gòu)體，讓學(xué)生掌握如何用結(jié)構(gòu)體數(shù)組來解決較復(fù)雜的實(shí)際問題，并能夠舉一反三，解決其他相近的實(shí)際問題。

2.3 教學(xué)方法的改革

采用新教學(xué)理念以使CDIO體現(xiàn)在教學(xué)實(shí)踐中，首先主要表現(xiàn)在以學(xué)生為中心的新觀念，突出強(qiáng)調(diào)“主動(dòng)學(xué)習(xí)”；其次表現(xiàn)在教師在教學(xué)活動(dòng)中積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、實(shí)踐動(dòng)手，在這過程中學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，思考問題，解決問題，以增強(qiáng)學(xué)生分析問題解決問題的能力；再次，實(shí)驗(yàn)課教師必須由任課教師擔(dān)任，將實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和課本內(nèi)容協(xié)調(diào)統(tǒng)籌安排，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課的趣味性，兼顧知識(shí)性，使學(xué)生主動(dòng)動(dòng)手增強(qiáng)對(duì)專業(yè)的興趣，通過這樣的方式，補(bǔ)足學(xué)生能力差的短板；最后是要對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神、溝通能力、表達(dá)能力大力培養(yǎng)，以適應(yīng)當(dāng)代科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的需要。在課堂教學(xué)上，在講授學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，也要講授學(xué)科和章節(jié)的背景知識(shí)，使學(xué)生逐漸明確所學(xué)知識(shí)在整個(gè)學(xué)科體系中的位置和作用，這樣有助于學(xué)生完善自身知識(shí)體系，當(dāng)學(xué)生意識(shí)到這一點(diǎn)時(shí)，學(xué)習(xí)就具有很大的能動(dòng)性。在實(shí)驗(yàn)課堂上，要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，理解實(shí)驗(yàn)原理和所涉及的知識(shí)點(diǎn)，有助于實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)過程中，訓(xùn)練學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作的意義，試驗(yàn)完成以后，要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程，對(duì)比理論值和實(shí)際值得差異，分析其原因，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)新知識(shí)的能力。

2.4 師資隊(duì)伍的改革

為了保證教學(xué)改革的順利實(shí)施，不僅要求具備合理的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的人員、比較高的教學(xué)水平、良好的教學(xué)效果條件外，而且要組織教師集體研討和進(jìn)行教學(xué)觀摩，邀請(qǐng)企業(yè)家和工程教育專家對(duì)教師進(jìn)行培訓(xùn)，組織各級(jí)項(xiàng)目的指導(dǎo)培訓(xùn)和教學(xué)研討活動(dòng)，努力把教學(xué)和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，把最新的研究成果、新技術(shù)引入教學(xué)，融于教學(xué)。

2.5 考核方式的改革

建立多元化的考核體系，取消原來的只以筆試考核為衡量成績(jī)的機(jī)制，把平時(shí)的項(xiàng)目實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神納入成績(jī)的占比。比如可以考慮平時(shí)的項(xiàng)目實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神占40%，筆試占30%，機(jī)試占30%。

3 教學(xué)效果

C語言課程經(jīng)過了幾次完整的教學(xué)實(shí)踐，在以下幾方面取得了積極的效果。

3.1 學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)明顯明確

在最近的教學(xué)中，由于學(xué)生帶著任務(wù)去主動(dòng)學(xué)習(xí)，自覺地探索和應(yīng)用相關(guān)知識(shí)，強(qiáng)烈的求知欲沖擊了以往上課的不良現(xiàn)象。

3.2 讀程序、編程能力有了明顯提高

由于實(shí)踐與理論知識(shí)相結(jié)合，使學(xué)生在做中學(xué)，學(xué)中做，老師從原來的主角轉(zhuǎn)換到現(xiàn)在的配角，主要負(fù)責(zé)指導(dǎo)，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施因材施教，學(xué)生充分發(fā)揮主體作用，遇到問題能夠在老師的幫助下及時(shí)得到解決。

3.3 小學(xué)期的課程設(shè)計(jì)質(zhì)量有大幅度的提高

由于學(xué)生從一學(xué)期的開始就接受設(shè)計(jì)任務(wù)，經(jīng)過共同探討，共同去發(fā)現(xiàn)解決問題的關(guān)鍵，創(chuàng)建整個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)思路，提高動(dòng)手能力和解決問題的能力。因此，在最后的小學(xué)期設(shè)計(jì)階段，大部分同學(xué)能輕而易舉地完成任務(wù)，而且質(zhì)量較高。

4 總結(jié)語

作為我院首批卓越工程師試點(diǎn)課程，C語言程序設(shè)計(jì)目前只是嘗試，存在不少問題，例如缺乏一體化的教學(xué)實(shí)驗(yàn)等等，但是盡管如此，我們的嘗試可以成為本試點(diǎn)專業(yè)的其他課程的先例，也可以為其它專業(yè)的課程改革提供參考依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：田吉捷]