基于CDIO的C語言程序設計課程教學的改革與探索

杜博

(榆林學院 信息工程學院，榆林 719000)

0 引言

榆林學院是榆林市唯一一所的應用型本科高校，是面向陜北、輻射周邊，服務生產、建設、管理和教育的高品質本科院校，學院提出夯實基礎，拓寬專業，重視實踐，培養能力；以激勵創新，發展個性，講究綜合，提高素質，改進教學，培養務實創業的高素養人才的原則，指導學校教學教改工作。近幾年來，隨著學校的發展，高校教學改革的不斷深化，教學基礎條件得以改善，對人才培養方案及教學計劃進行了較大改革，但課程體系設置和社會需求還存在較大差距，分析了非專業C語言教學現狀，并結合現代教育標準，以培養學生的實踐應用能力為目標，提出了基于CDIO理念在C語言程序設計課程的教學改革。

1 理論基礎

CDIO工程教育模式作為當今國際工程教育的一種創新模式，也是“做中學”和“基于項目教育和學習”為核心的教學模式。

CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement) 和運作(Operate),它以項目研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動參與實踐并把相關課程之間加以有機聯系的方式學習工程。主要培養學生的個人能力、工程能力、團隊協作能力和大系統掌握能力，使學生在這四個層面達到預定目標。

在教學主體上，CDIO強調以學生為中心的教育思想，引導學生主動學習；在教學目的上，CDIO能力是“做中學”教學目的的要求，本質上有別于知識本位的培養模式，突出培養學生的創新精神、實踐能力、自學能力、綜合能力、交流溝通與表達能力、團隊合作精神和對大系統的適應與調控能力；在教學內容上，CDIO標準直接參照業界需求，將這種要求反推到教學大綱和教學計劃中，通過每一門課、課程及其中每一個模塊、每一個教學環節來落實企業對能力的需求；在教學方法上，CDIO在吸取“做中學”教育理念精華的同時，采用多元的教學手段，傳統與現代技術相結合，有效地解決其局限和不足部分。

2 C語言課程教學現狀及存在的問題

C語言程序設計是我校面向的是理工專業的計算機公共課程，是實踐性很強的一門課程。教學課時為72課時，課程目標是培養學生的求解問題能力和實踐能力；由于課程受制于多方面的因素，在整個教學環節中存在諸多不足。

(1)、學習目標不明確，忽視課前準備的重要性

大多數學生在開始學習C語言課程時，一般都不明白其學習的目的和意義以及和本專業的聯系。在學習的過程中，沒有課前的預習和準備，導致只能機械的學習課程相關理論概念和基本操作，隨著課程難度逐步增大，見不到明顯的現實成果，越覺得課程乏味，導致其學習積極性降低，收效甚微；課程結束后，更沒有繼續學習的動力。

(2)、課時結構不合理，理論與實踐脫節

該課程計劃為72學時，理論和實驗課程的比例為1∶1；對于操作性極強的一門課程來說，實驗課時太少，在實際的教學中，往往計算機理論課程與實踐課程相隔時間較長，理論課主要講授的基礎知識、算法和代碼的編寫，導致學生在“聽”的過程枯燥乏味，對知識掌握不扎實，實踐課上機練習時往往感到茫然和不知所措，只能按照教材一邊看一邊做；這樣就造成學習效率低，效果差的“死循環”。

(3)、對教師的依賴性較大，缺乏主動思考

在整個課程學習過程中，學生對教師的依賴性大，只知道老師講授的知識點范圍，不懂拓展學習；現有的實驗內容大多是經典案例的操作，學生只會“照本宣科”，在調試程序的過程中，遇到困難或者是程序編譯出現錯誤不是充分發揮主觀能動性積極探究，也不與同學進行探討合作或者是從相關資料中尋找解決思路，而是選擇將難題擱置。忽略了計算思維和主動思考的培養；久而久之就失去了分析問題和解決問題的能力。

(4)、教學內容滯后

按照傳統的教學方式，都是先介紹C語言基本數據類型、運算符和表達式，再介紹語法規則，實踐教學中一般都會先將練習任務布置下去，然后上機實驗操作；現有實踐教程中上機實驗案例都立足于對應章節的相關操作，課程內容與學生的專業特點、實際開發應用結合不緊密，難以調動學生的學習興趣和學習積極性。導致學生只掌握了各個章節的基本概念和典型案例，不知學為何用。

(5)、教學方法陳舊，缺乏生動有趣的范例

目前的課程基本采用教師多媒體演示，學生按照實踐教程操作的單向灌輸的教學模式，缺少生動有趣和具有專業特點的實例以及現代技術等輔助教學方法，這在一定程度上影響了教學的效果，同時不利于培養學生的主動學習意識，導致大學生的計算機應用能力不足；除此之外，由于對社會現實需求的認識不足，在計算機實踐教學中所涉及到的社會實際需求內容極為有限，學生所開發出的軟件往往都缺乏實際意義和價值，難以適應社會的需求。

3 結合CDIO工程教育模式的課程實踐教學改革

針對C語言程序設計課程存在的上述問題，結合CDIO工程教育理念和專業的特點，以提高學生計算機應用能力為目的，以項目的形式將整個教學過程貫穿起來，應用多元化案例驅動的方法，對該課程進行教學改革。

(1)、注重準備與實踐教學環節

根據C語言語法多而雜的特點，加強實驗課時，豐富實驗內容， 精講多練，給學生提供一個想到即可做到的環境，起到“趁熱打鐵”的效果；同時引導學生充分認識到課前復習和預習的重要性，再通過預習解答教師提供的習題，并在解答習題的過程中總結出所遇到的難點和問題，這不但可以大大減輕教師的教學難度，而且對于學生而言，還能更快、更好地掌握知識，達到事半功倍的效果；借鑒CDIO工程教育模式中的構思(Conceive)理念，在實踐過程中，形成一套行之有效的方法，不僅能提高學生的實踐操作能力，而且還能培養學生的創新創意的能力，使學生能更好的適應社會的需求。

(2)、加強具有專業特點的案例設計

在整個教學實踐環節中，要向讓學生保持學習的積極性，首要條件是激發其學習興趣，這對課程的內容和結構提出新的標準；借鑒CDIO工程教育模式中的設計(Design)理念，設計出具有專業特點的多樣性案例，以項目為載體，再把項目分解為不同的模塊，每個模塊有機地包含相應章節的知識點，這樣既可以加深理論知識的掌握；又可以帶動實踐操作；以實踐激發理論，再由理論指導實踐，從而提高學生學習興趣，達到知行合一的效果。

(3)、應用多元化的教學方式

隨著教學改革的逐步深入，教學理念的轉變，學生已經成為教學活動的核心，教師只是起到引導者、輔助者以及組織者的作用，基于這樣的教育前提，就必須尋求適應新時代學生的教學方式；也就是CDIO工程教育模式中采用何種的實現(Implement)的方式的理念；現代科技的發展日新月異，各種網絡資源和輔助教學軟件比比皆是，高校更應該在講臺和實驗室的基礎上，擴展知識獲取的渠道，利用網絡提前查找資料、觀看教學視頻，做到課前預習；借助輔助教學CAI系統，定期對學生進行作業的公布、階段性的測試，利用隨機化、碎片化的時間完成任務，沒有了時間和空間的限制，同時采用單元競賽等形式，以考促學，使學習的方式多樣化，為充滿個性一代的學生提供多樣的學習方法,如表1所示。

表1 多元化考核體系

(4)、建立項目團隊協作的教學模式

CDIO最有效的的方法就是基于項目團隊的學習模式，一個完整的項目需要進行構思、設計、實現和運作這些過程，在實現項目的過程中鞏固所學到的知識和提升個人的實踐技能以及團隊合作能力，在不同的項目中，應用角色互換，項目報告闡述和小組相互改進等方式，從而加強個人綜合能力；使得在團隊合作的基礎上，互補互助已達到最大的工作效率，此模式不僅鍛煉了個人的能力，而且各盡所能，加強了和成員協調合作的能力，更有助于激發個人潛力和創造力，以便更好的適應社會的發展趨勢。

(5)、改革課程考核方式

制定完善的考核機制有助于督促和激勵學生，主要通過實踐作業、單元測試，項目設計、團隊報告和社會調查五方面考核，不拘于千篇一律，凸顯個性，更好的提高學生的學習和探索的主動性。

4 改革后教學模式結果分析

為了對CDIO的教學模式相對傳統教學模式之前的差異進行驗證，作者在近2個學期的教學改革中對2個專業的學生進行了數據統計；在教學改革的過程中，我們采用觀察法、課后調查法以及成績考核等手段對學生在項目團隊中的表現、學生的學習效果和感受進行了記錄。實驗顯示，本改革可以充分激發學生的課堂積極性和主動性，在團隊合作的項目中，成績尤其突出，同時，跟蹤調查還顯示，參加采用CDIO教學模式教學的學生在期末考核的得分率高于傳統教學模式下學生的得分率；通過上述分析，CDIO教育模式下的教學改革能有效的促進學生的自主學習能力和實際操作技能。

5 總 結

隨著社會快速的發展，互聯網+，創新創業，工程教育等理念的提出，使得高校的教學方式也要同步發展，傳統的教學方式落后，難以適應新時代下的學生；在工程教育的模式下，不僅要加強個人的能力，還要具有團隊合作的精神，在熟練掌握基礎知識的前提下，更要注重學生的素質教育，本改革旨在加強學生的創新實踐的能力，通過CDIO工程教育的理念，運用多元化的教學方式，在鞏固專業知識的同時，培養學生實踐能力，自主創新能力，團隊協作意識，以便適應未來社會的發展趨勢。

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