基于CDIO 理念的“C 語言程序設計”課程教學改革

蘆彩林

（晉中學院信息技術與工程系，山西 晉中 030619）

引言

國內多所大學采用了CDIO（構思、設計、實施、操作）教育理念進行了一系列教學改革，在某些專業核心課程中推行了CDIO 培養模式改革，使得培養的學生在畢業時能夠最大限度地逼近社會需求，且能夠與不斷變化的社會需求相適應。[1]

“C 語言程序設計”是計算機類專業的必修課程，如何提高“C 語言程序設計”課程教學質量，培養學生解決實際問題的能力，為后續軟件開發類課程打好基礎是亟需解決的重要問題。在近幾年的“C 語言程序設計”教學中，按照CDIO 標準和大綱進行了一系列教學改革，學生的培養質量明顯改善。

1 當前“C 語言程序設計”教學中存在的問題

1.1 教學以課堂講授內容為驅動

傳統“C 語言程序設計”教學以教師為中心，以課堂講授內容為驅動，側重講解C 語言的各種語法，并通過相應的例題對語法進行解釋說明[2]。學生只是被動接受教師的安排來完成學習，學生學習主動性差，教師往往不能及時發現教學中的問題，課程的教學質量難以保證。

1.2 實踐能力訓練不足

由于采取大班教學，學生人數較多，課堂教學結束后，教師無法監督學生是否在課后進行了實踐練習，也不可能批改全部學生的作業，導致教師不能及時發現教學中存在的問題，得不到學生及時的反饋，不能及時了解學生學習狀態，也不能對學生個體進行針對性輔導。這樣，學生是否去實踐練習主要靠學生的自覺性，實踐能力的培養效果較差。

2 基于CDIO 的“C 語言程序設計”教學改革

2.1 按照CDIO 理念采用項目驅動的教學方法

整個教學過程以項目為主線，課程知識點與項目緊密結合，實踐與理論教學并行[3]。設計的教學項目涵蓋教學內容的所有知識點，貫穿整個教學過程，并按照軟件工程思想從需求分析、概要設計、詳細設計、編碼測試、交付與驗收的流程指導學生進行項目設計，使學生掌握了使用C語言進行軟件開發的基本技能，形成了以軟件工程的思想解決實際問題的思維方式，具備了軟件工程師的基本素質。

設計教學項目“工程師工資管理系統”覆蓋教學內容的所有知識點，提供工資信息錄入、工資統計分析、工資查詢、工資修改、工資排序、將工資保存到文件等功能，并隨著教學過程的進行逐步實現該項目的各個功能。在教學的不同階段，應用所學知識點完成項目相應的功能，并指出其中存在的問題，引導學生思考如何去解決，從而引出后續的知識點，指導學生應用新的知識繼續改進項目。整個教學過程中會形成項目的多個不同的版本（見表1），例如，沒有學習函數之前，所有的項目功能實現全部在main()函數中完成，使得main()函數代碼較長，維護比較麻煩；學習函數以后，學生了解了模塊化的程序設計思想，就可以將各個功能分別用不同的函數實現，整個程序結構清晰，代碼復用和維護容易。通過項目的不斷演進，學生逐漸理解各個知識點的用法，掌握了程序設計的方法。

表1 項目版本說明

在項目實施過程中，通過多媒體教學軟件引導學生邊學邊做，與教師一起完成項目，真正做到了“做中學，學中做”。

2.2 利用在線EduCoder 實訓平臺強化實踐能力

EduCoder 在線實踐教學平臺為高校提供智能化在線實踐教學服務。平臺提供了針對 C 語言各個知識點的實訓項目，教師可以根據教學進度選擇合適的實訓項目發布給學生，并規定項目完成的時間，約束學生必須在指定時間內完成。每個項目可以包含多個任務，每個任務的分值由教師設定，任務采用通關的形式，完成任務1 才可以進行任務2，這樣能提高學生的實訓興趣和意志力。學生登錄平臺完成項目中各個任務，平臺能夠使用測試數據運行程序，并根據運行情況給出成績，記錄通關時間，分析學生的學習效率和能力，如圖1-2（p114）所示。圖1 中小圓點代表學生的學習效率，水滴表示當前學生的學習效率值，小圓點越高，學習效率越高；圖2 中小圓點代表學生的能力值，紅色水滴表示當前學生的能力值，小圓圈越大，評測次數越少。

圖1 學習效率

圖2 學習能力

通過該平臺學生利用課余時間完成實訓項目，提高了實踐動手能力，能真正掌握編程技術。教師可以通過平臺了解學生對知識點的掌握情況，程序設計能力形成情況，有針對性地開展教學和輔導。

2.3 考核方式的改變

將平時成績考核以考勤、課后作業為主的模式，改為考核以educoder平臺實訓成績為主，并結合課堂小練習成績，引導學生以實踐能力提高為學習目標。

期末考試采取機試的方式，設置程序改錯、程序填空、編程題三種題型，分別考查學生閱讀程序、調試程序、設計程序的能力。這樣，學生在考試中不再依靠記憶，而是靠理解和實操。

3 結語

按照CDIO 理念進行教學改革以后，從教學到考核整個過程強調的是實踐能力的培養，學生用C 語言解決實際問題的能力得到了提高，為后續學習數據結構和面向對象程序設計打好了基礎。近幾年，我系學生參加“藍橋杯”“軟件杯”等學科競賽獲獎等級和人數逐年提高，這些成績的取得證明采用CDIO 理念進行教學改革的正確性和必要性。今后，將進一步設計更加合理的教學項目和實訓項目，進行線上線下混合教學方式改革，提高教學質量。