CDIO 模式下基于學生本位的高職程序設計教學改革

●鄒銀鳳 楊曉宇

前言

2019 年高職擴招100 萬人，國務院印發《國家職業教育改革實施方案》，職業教育再次引起社會和產業屆的廣泛關注，迎來新的發展。高等職業技術院校作為我國技術技能型人才培養的重要組成部分，有效提高人才培養質量適應產業的發展需求，專業課程的教學改革將是不可忽視的重要一環。

程序設計基礎作為計算機類專業基礎課程中的核心課程，在引導學生培養計算思維、抽象思維以及分析問題的能力方面具有重要的作用①②。Java 程序語言以其本身的語言優勢，被大部分院校設為計算機程序設計的入門課程，在專業課程中具有重要的地位。本文以《Java 程序設計》教學為例，探索了一種適合高職學生的程序設計課程的有效教學方法。

一、高職程序設計課程的教學現狀

（一）程序設計課程教學內容抽象繁雜

程序設計作為計算機專業的入門課程，其目的是通過課程學習使學生掌握一門程序設計語言的語法規則，理解計算機的運算邏輯，熟練程序設計的一般思維。程序設計課程的教學包含數理邏輯和語言學規律，課程內容抽象單調，涉及的概念和語法繁雜。在授課時長受限的基礎上，增強學生對抽象繁雜的理論知識的吸收、理解和鞏固，需要教師和學生之間的共同努力。高職教育對于學生而言學習時間少，學習任務大，增加學習課時解決不了根本問題，革新教學方法，轉變教學思路才是提高教學質量關鍵。

（二）高職學生學習能力起點低，自律性差

大部分高職院校的學生成績都不是很好，相對于本科院校學生，在接受知識能力、實踐能力、自主學習能力都有欠缺③④。2019年《國家職業教育改革實施方案》提出了“三教”改革，任務之一就是“如何教”?！叭绾谓獭彼械母呗氃盒：徒處煻夹枰让鞔_一個問題：學生是“三教”改革的直接影響對象。很多高職學生，從高中養成了很多不好的習慣，上課不認真聽課，走神、玩手機，課后不總結已學知識，自控能力特別差。學習方法功耗大效率低是高職學生學情分析的重要事實之一。近年來高職擴招，來自不同領域和層次的高職新生更是加劇了高職學生學習能力參差不齊的現狀。完善高職教學方法，提高教學質量無法避免高職授課對象接受能力有限、學習動力不足的事實。

（三）程序設計課程教學實踐缺乏有效的交流互動

程序設計是介于理論和實踐之間的計算機基礎性課程，學生學習質量的高低決定著下一階段的其專業課程的發展高度。程序設計需要培養學生清晰，嚴密的邏輯思維。高職學生學習能力有限，自主思考動力的不足，遇見難題時容易放棄。計算機編程語言、編程工具大部分都是基于英文環境，高職學生因英語學習的畏難心理對編程語言的學習產生抵觸心理的人普遍存在⑤。大部分教師在教學過程中缺乏對學生的接受能力、課程授課內容和教學大綱的全面分析，容易忽視學生學習的自信心和受挫能力，難以把握好學生的實際學習情況⑥。在實際教學過程中，理論教學與實踐教學之間缺乏合理有效的安排，導致課內容重點把握不對稱，教學效果差強人意。

程序設計課程的授課目的，首先是為了培養學生的編程基礎——讓學生掌握一種程序設計語言，其次是培養學生的程序設計思維——學會編寫程序解決問題。側重編程語法規則講解，學生只知編程不知為何編程；側重編程思維訓練和算法講解，學生知編程卻不知如何有效編寫正確的程序解決問題。有效實施程序設計課程的教學改革，平衡好程序設計課程授課目的的兩方面和學生的實際接受能力，需要構建教師和學生之間的雙向互動，讓枯燥繁雜的程序語法規則與抽象的程序設計思維被學生成功地吸收和接納。

二、CDIO 模式下基于學生本位的教學改革

CDIO 工程教育模式是由麻省理工學院在內的4 所國際高等院校聯合研究發布的最新國際工程教育改革研究成果。CDIO 工程教育模式由構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作(Operate)四部分構成，旨在以學生為中心，通過主動的、實踐的、課程之間有機聯動的方式學習工程理論、技術和經驗⑦⑧。CDIO 工程教育理念主張“做中學”，以接近實際工程項目的綜合性設計項目進行教學，培養學生的學習熱情，增強綜合理解和運用知識完成項目的工程實踐能力。

本文以培養學生技能為重心，借鑒CDIO 工程教育模式的分階段實踐及綜合運用的思路，提出基于CDIO 模式的學生能力本位教學方法。從教師和學生兩個角度，充分構思和運用CDIO 教育理念，在教的過程中使用CDIO 理念促進教師不斷完善和改進教學和課堂設計，在學的過程中不斷引導學生正確規范的理解和掌握課程知識，形成教與學的循環有效反饋，保證教學的質量和學生學習興趣。

（一）基于學生本位的課程開發

學生本位是教育教學改革中的重要命題。學生作為教學改革的直接影響對象，決定著教學改革的最終質量⑨。高職擴招，來自不同領域和層次的高職新生加劇了高職學生學習能力參差不齊的現狀。為適應高職院校生源質量的變化，改善教學效果，在充分分析高職學生學情的基礎上，設計并提出了基于學生本位的“3+2”課程設計思路，如表1 學生本位的教學設計。

基于學生本位的“3+2”課程設計是以學生為中心，充分考慮學生實際學習情況、接受能力與課程知識教授重點和難點之間的關系的課程設計方式。具體的課程設計流程如圖1“3+2”課程設計流程。

表1 學生本位的教學設計

其中“3”是指三階段案例設計，根據知識點的分布將授課案例和練習案例按難易程度分為3 個層次，對應知識點講解的層層遞進和深入，學生可根據自身學習難度相應地步步跟進與學習。

圖1 “3+2”課程設計流程

“2”是指學生和教師之間循環的雙向反饋。在程序設計學習和練習過程中學生會遇到各種程序異常與報錯，極易打擊學習積極性?；趲熒p向反饋的模式下，學生在學習過程中遇見的問題可以被及時指導解決和定期整理；教師在收集和分析學生的反饋信息后，可以完善和改進后續授課過程中的著重點，具體過程如圖2。

圖2 基于學生本位的師生雙向反饋過程

遵循學生本位的課程開發思路，以《Java 程序設計》的循環結構單元中的While 循環結構為例進行課程開發與設計，如表2 While 循環結構的課程設計。

表2 While 循環結構的課程設計

（二）基于CDIO 模式的教學過程

基于CDIO 模式的教學過程遵循知識傳授規律，運用CDIO基于項目構思、設計、實施和運作的工程項目思路，將每一個教學單元理解程一個完整的教學項目⑨，從教師的角度完成和實現整個教學過程。具體實現過程如圖3。

基于CDIO 模式的教學過程是一個有序遞進的動態循環設計與實現的過程。其中構思環境需要教師根據教學大綱及學生的實際學習情況，準確定位和梳理教學內容的重點和難點，并在設計和實現環節通過思維導圖幫助學理解和把握課堂中的重點。實現與運作環節在程序案例講解過程需要熟練使用程序流程圖進行程序算法分析和講解；輔助學生答疑過程需要使用程序集成開發環境工具，實現Bug(程序異常)的準確定位?；贑DIO 模式的教學過程，每堂課程的結束即是下一次課程的開始，學生提交的BUG 管理清單以及當次課程中的新增程序關鍵字和語法結構，即成為下一次課程中“程序語法詞識記和默寫”的主要內容。

圖3 基于CDIO 模式的教學過程

（三）基于CDIO 模式的案例實踐

基于CDIO 模式的案例實踐是以學生本位，引導學生自主學習和完成課程案例學習和練習的實踐環節。學生在實際練習過程中，按照構思，設計，實現和運作四個基本步驟，通過團隊合作相互學習和幫助，借助教師的課堂輔導，有效完成理論學習與實踐練習的過程。具體實現流程如圖4。

圖4 基于CDIO 模式的案例實踐

遵循CDIO 模式的案例實踐過程，學生遵循答題的一般思路進行學習與實踐，可以準確定位自身學習的不足，有效提問，實現與授課教師之間積極互動。長期的答題實踐與授課訓練，可以培養學生清晰的邏輯思維習慣，增強程序編寫思維，提高學習熱情，促進了教與學的共同發展。

（四）教學質量分析

2019 年度秋，使用CDIO 模式下基于學生本位的程序設計教學方法與傳統教學方法，分別教授2019 級計算機應用技術專業4班和3 班的《Java 程序設計》課程。學期末組織了以《Java 程序設計》課程為主要考核內容的分專業興趣意愿考核，此項考核由對計算機編程感興趣的學生自愿報名參加。兩個對比班級的實際報名情況，如圖5。

4 班學生總數為44 人，3 班學生總數為45，總體報名情況由圖5 可知，4 班報名參與考核的學生明顯比3 班多，參與率也明顯高于3 班。由此可知實施CDIO 模式下基于學生本位的程序設計教學方法可以有效提高學生學習程序設計的興趣和熱情，保障了學生的學習自信心。

《Java 程序設計》課程期末考試施行教考分離，授課教師不參與考核的整個過程，考核成績可以客觀地反映實際的教學效果。由圖6 可知，無論從整體還是部分看，實施教學改革的4 班整體考核成績優于使用傳統教學方法的3 班。4 班學生成績大部分居于70~100 分的中等偏上的分數段，而3 班學生的成績分數層次性明顯，學生學習能力與成績成正相關分布的態勢突出，說明CDIO 模式下基于學生本位的程序設計教學方法能夠適應高職學生學習能力參差不齊的學情現狀，可以有效地保證和提高教學質量。

圖5 參與專業興趣考核兩個班級報名情況

圖6 期末考試成績對比

三、結語

“三教”改革的不斷推進以及高職擴招的穩步進行，將給職業教育提出更高的要求。順應社會發展，提高教學和人才培養質量是教育教學改革的重要研究課題。本文通過分析教學過程中教師和學生的不同角色，結合目前高職擴招的現狀，提出了CDIO 模式下基于學生本位的高職程序設計教學改革。這種方案通過實踐證實，是可以運用在學生學習能力參差不齊的高職教學中，來增加學生對求知的興趣，提高教師的教學質量，為學生后面的課程學習打好基礎。

注釋：

①陳思佳.基于能力培養的VB 課程自主學習模式研究[J].教育現代化,2018,5(30):222- 225

②趙玲玲,康瑤,李丹丹.程序設計類平臺課的建設研究[J].教育教學論壇,2018(23):192- 193

③宗林莉.地方高職院校分層次學生管理研究[D].華中師范大學,2015

④王麗雅. 高職信息技術課翻轉課堂實施之行動研究 [D]. 蘭州大學,2018

⑤陳進.高職學生編程興趣引導的探索和實踐[J].教育觀察,2017,6(18):76- 78

⑥熊煦,劉日鑫,陳曉松.高職院校復合材料專業四層次實踐教學體系的構建[J].職教通訊,2015(33):73- 77

⑦吳紅梅,郭宇,張震斌,藺巖,陳強強.基于CDIO 模式的有機化學實驗教學改革[J].實驗室研究與探索,2017,36(10):177- 179+217

⑧郭智興,鮮廣,熊計.基于CDIO 模式的復合材料實驗教學方法[J].實驗室研究與探索,2019,38(06):202- 205

⑨閻群,李擎,崔家瑞,徐銀梅,王國霞.大學生解決復雜工程問題能力的培養[J].實驗技術與管理,2017,34(11):178- 181+186

⑩朱昌洪,黃勇,潘宇.基于CDIO 的“單片機原理及應用”課程研究及實踐[J].科學時代,2014(7)