基于CDIO 的“.NET 程序設(shè)計(jì)”課程改革探索

高 源

（天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)軟件與通訊學(xué)院 天津 300310）

1 CDIO 工程教育模式

工程技術(shù)人才的培養(yǎng)直接決定工程技術(shù)的水平和發(fā)展的速度，決定國(guó)家的工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。目前，我國(guó)的工程教育規(guī)模已居世界第一。但是，我國(guó)的工程教育在高等教育大眾化以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、轉(zhuǎn)型的背景下，仍顯滯后。CDIO 作為當(dāng)今國(guó)際高等工程教育的一種創(chuàng)新模式，自2008 年在部分高校啟動(dòng)試點(diǎn)教學(xué)以來(lái)，得到了廣泛推廣。

2 CDIO 教育模式對(duì)編程類(lèi)課程改革的啟示

借鑒CDIO 工程教育培養(yǎng)模式，通過(guò)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，使學(xué)生在編程類(lèi)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中逐漸由原來(lái)的 “要我做”的觀念，轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙觥钡闹鲃?dòng)學(xué)習(xí)的觀念，實(shí)現(xiàn)以“三層次兩結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)模式為手段，以提高工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的教學(xué)改革，具體內(nèi)容為：

2.1 理論教學(xué)與軟件工程實(shí)踐緊密結(jié)合

以往理論課單獨(dú)講解有廣度而無(wú)深度，學(xué)生學(xué)起來(lái)感到頭緒多、概念多、內(nèi)容枯燥，教學(xué)效果不理想。改革后的理論課與工程實(shí)踐結(jié)合更加緊密，引入實(shí)際工程案例，向?qū)W生展示軟件編制的全過(guò)程，使學(xué)生對(duì)課程整體有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)結(jié)合具體案例學(xué)習(xí)新知識(shí)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更加透徹。部分課堂授課效果不理想的理論內(nèi)容，通過(guò)有目的性的設(shè)置實(shí)踐內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，探討問(wèn)題，然后教師講解相關(guān)理論知識(shí)，從而解決問(wèn)題，達(dá)到更好的教學(xué)效果。

2.2 構(gòu)建“三層次兩結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)模式

以.NET 程序設(shè)計(jì)為例，傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式，大多采用師傅教徒弟的方法，指導(dǎo)老師依靠演示的方式讓學(xué)生觀摩，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)減少，只能按照基本模式編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的小程序，比如計(jì)算器，學(xué)生完全處于一種被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)。在此，我們以“.NET 程序設(shè)計(jì)”為改革突破口，構(gòu)建更加合理的實(shí)踐教學(xué)模式。具體做法是：按照內(nèi)容由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，能力由弱到強(qiáng)的思路，將學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)劃分為三個(gè)層次，同時(shí)，利用自制教學(xué)軟件將課內(nèi)外培養(yǎng)相結(jié)合、工程素質(zhì)和個(gè)人綜合素質(zhì)培養(yǎng)相結(jié)合，從而形成“三層次兩結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)模式。

三層次為：

（1）基本技能層：在教師講解和演示的同時(shí)，學(xué)生邊聽(tīng)邊模仿，掌握單項(xiàng)技能，達(dá)到夯實(shí)學(xué)生的基本操作技能和實(shí)際動(dòng)手能力的目的。

（2）綜合應(yīng)用能力層：以學(xué)生實(shí)際操作為主，教師指導(dǎo)為輔。這一層次，學(xué)生要能夠?qū)⒒静僮骷寄芫C合應(yīng)用起來(lái)，能夠做到按照詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)劃制定軟件編寫(xiě)順序，并編寫(xiě)各個(gè)模塊。教師有目的性的設(shè)置實(shí)踐項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。

（3）設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力層：教師給定設(shè)計(jì)條件和目標(biāo)，以學(xué)生為主體，自行結(jié)成小組，設(shè)計(jì)各模塊，畫(huà)出流程圖，制定模塊接口和詳細(xì)說(shuō)明，討論可行性，編寫(xiě)出成品，并進(jìn)行展示。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參加各類(lèi)創(chuàng)新科技活動(dòng)和工程大賽等。

兩結(jié)合為：

（1）課內(nèi)課外相結(jié)合：充分發(fā)揮好課外實(shí)踐活動(dòng)的作用，加強(qiáng)課內(nèi)外實(shí)踐的結(jié)合，創(chuàng)造條件使學(xué)生參加課外科技活動(dòng)、社團(tuán)活動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，發(fā)揮學(xué)生實(shí)踐的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)性、綜合性、創(chuàng)新性等工程意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神以及組織協(xié)調(diào)能力。

（2）工程素質(zhì)和個(gè)人綜合素質(zhì)相結(jié)合：學(xué)生不僅要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和工程實(shí)踐能力，而且要具備一定的工程倫理意識(shí)和個(gè)人綜合素質(zhì)。在實(shí)習(xí)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立質(zhì)量、環(huán)境、創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生求真、求實(shí)的工作作風(fēng)，通過(guò)分組設(shè)計(jì)鍛煉學(xué)生的溝通協(xié)調(diào)能力和組織管理能力。

2.3 改革課程考核方式

“.NET 程序設(shè)計(jì)”是一門(mén)以實(shí)踐為主的課程，但實(shí)踐離不開(kāi)理論的指導(dǎo)，因此理論和實(shí)踐的考核都必不可少，但以實(shí)踐考核為主。實(shí)踐部分的考核采取更為靈活的方式，以考察學(xué)生的個(gè)人動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。考核內(nèi)容包括作品展示、作品陳述和能力體現(xiàn)三部分。我們研究并制定了多樣化課程考核方式，這有利于突出課程的教學(xué)重點(diǎn)，有利于促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力與理論素養(yǎng)的融會(huì)貫通和雙重提高，從而有利于培養(yǎng)兼具基礎(chǔ)理論和實(shí)踐能力的應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)人才。

3 基于CDIO 理念的.NET 程序設(shè)計(jì)課程改革的實(shí)踐

3.1 理論課部分

在進(jìn)行講解之前，首先展示一個(gè)案例，由往屆學(xué)生編寫(xiě)的帶有動(dòng)畫(huà)效果的只有少量代碼的小程序，從而成功吸引學(xué)生的興趣，并建立初步的自信。正式開(kāi)始講課后，部分課堂授課效果不理想的理論內(nèi)容，學(xué)生學(xué)起來(lái)感到概念多、內(nèi)容枯燥，教學(xué)效果不理想的，可以有目的的設(shè)置實(shí)踐內(nèi)容，例如為了讓學(xué)生理解類(lèi)和對(duì)象的關(guān)系，安排給學(xué)生一個(gè)汽車(chē)類(lèi)的案例，然后引導(dǎo)學(xué)生利用這個(gè)類(lèi)在界面上生成若干個(gè)新的對(duì)象，并在學(xué)生代碼的引導(dǎo)下，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)等等，此時(shí)再由教師結(jié)合這一具體現(xiàn)象向?qū)W生講解類(lèi)和對(duì)象的概念，與課堂單獨(dú)講解相比較，學(xué)生更易掌握。

3.2 實(shí)習(xí)部分

采用“三層次兩結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)模式。

（1）合理課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，充分利用課內(nèi)時(shí)間。首先安排學(xué)生進(jìn)行第一層次訓(xùn)練，練習(xí).NET 程序設(shè)計(jì)的基本操作技能，夯實(shí)基本技能和動(dòng)手能力；繼而進(jìn)行第二層次訓(xùn)練，由學(xué)生自由結(jié)組，4 人一小組，按照給定設(shè)計(jì)思路先制定各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)思路，畫(huà)出具體流程圖，由教師指導(dǎo)其可行性，并由學(xué)生編寫(xiě)各個(gè)模塊。在這一過(guò)程中，教師也要有目的性的設(shè)置實(shí)踐內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，如某些方法的重載，學(xué)生很難理解并靈活運(yùn)用，如果以項(xiàng)目需求來(lái)引導(dǎo)學(xué)生自己將問(wèn)題解決，則可以充分鍛煉學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，以及在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并使用理論知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

第三層次為設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力層，在由教師引導(dǎo)完成程序的基本功能以后，由學(xué)生自由結(jié)組，自行發(fā)揮想象，設(shè)計(jì)出該軟件的其他拓展功能，并編程實(shí)現(xiàn)，最后做展示。在這一層次中，沒(méi)有給學(xué)生過(guò)多的限制條件，學(xué)生從源頭開(kāi)始設(shè)計(jì)，創(chuàng)新空間非常大，積極性很高。在具體實(shí)施過(guò)程中，結(jié)成小組的學(xué)生，首先討論設(shè)計(jì)方案，并確定具體編程實(shí)現(xiàn)使用哪些技術(shù)，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)工作完成后，各組進(jìn)行匯報(bào)答辯，闡述其設(shè)計(jì)創(chuàng)意、作品功能、具體實(shí)施過(guò)程，由教師進(jìn)行指導(dǎo)，獲得通過(guò)的方案繼續(xù)實(shí)施，存在問(wèn)題的方案再做修改。通過(guò)這樣一個(gè)“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)踐-運(yùn)行”的全過(guò)程，各組學(xué)生完成了自己的設(shè)計(jì)并編制軟件。學(xué)生在這一過(guò)程中，將以往學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課內(nèi)容與實(shí)踐充分結(jié)合起來(lái)，鍛煉了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、組織能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

（2）有效利用課外時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)生參與各類(lèi)實(shí)踐活動(dòng)。課內(nèi)設(shè)計(jì)方案較多的小組，課下可利用社團(tuán)活動(dòng)，進(jìn)行更加詳細(xì)的程序設(shè)計(jì)，學(xué)院組織的各個(gè)社團(tuán)自開(kāi)放以來(lái)由學(xué)生自主管理和維護(hù)，輪流值班，給學(xué)生提供一個(gè)自由交流學(xué)習(xí)共同進(jìn)步的空間。

在教改的實(shí)踐中，我們還鼓勵(lì)學(xué)生利用課外時(shí)間多多參與各類(lèi)實(shí)踐活動(dòng)和各類(lèi)科技競(jìng)賽，如學(xué)校組織的科技立項(xiàng)、新工科競(jìng)賽等，并盡量給學(xué)生提供各種便利條件幫助學(xué)生進(jìn)行課外科技創(chuàng)新。

3.3 考核方法

對(duì)于實(shí)踐部分的考核，我們采取了更為靈活的全方位多層次的考核方式。將實(shí)踐總成績(jī)分為設(shè)計(jì)和實(shí)做兩部分，各占分?jǐn)?shù)的30%和70%。其中，實(shí)做成績(jī)以學(xué)生編寫(xiě)的程序?yàn)闇?zhǔn)，教師按嚴(yán)格的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分；設(shè)計(jì)成績(jī)要由學(xué)生向全班做設(shè)計(jì)匯報(bào)，匯報(bào)形式為撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告并以PPT 形式講解，匯報(bào)內(nèi)容包括作品的設(shè)計(jì)創(chuàng)意、程序說(shuō)明（功能、使用說(shuō)明）、具體實(shí)施的方法及程序演示。設(shè)計(jì)成績(jī)由學(xué)生和教師一起評(píng)分，重點(diǎn)從作品展示、作品陳述和能力體現(xiàn)三個(gè)方面評(píng)估。

這種新的考核方法，不僅檢驗(yàn)了學(xué)生的動(dòng)手操作能力，而且更加鍛煉了學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、與人交往能力、學(xué)習(xí)能力及管理能力。