基于CDIO的程序設(shè)計(jì)課程改革與實(shí)踐

僧德文 唐美霞 彭俊偉

【摘要】以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)課程的改革，依據(jù)課程目標(biāo)，分析學(xué)生應(yīng)掌握的知識(shí)、技能和素質(zhì)要求，構(gòu)建基于CDIO模式的《Web應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（Java）》課程教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】CDIO；程序設(shè)計(jì)；課程改革

1.引言

《Web應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（Java）》旨在培養(yǎng)學(xué)生從軟件工程的角度，應(yīng)用Java技術(shù)設(shè)計(jì)和開發(fā)Web程序的能力，使學(xué)生能夠掌握面向?qū)ο蟮某绦蚍治雠c設(shè)計(jì)方法以及 Web 應(yīng)用程序開發(fā)方法，熟悉軟件開發(fā)流程和規(guī)范，具有良好的團(tuán)隊(duì)合作精神，滿足Web程序員所需的知識(shí)、技能和素質(zhì)要求。本課程是學(xué)生認(rèn)識(shí)學(xué)科特點(diǎn)、理解專業(yè)方向、掌握專業(yè)技能必不可少的一門重要的應(yīng)用類型的專業(yè)課程，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)、軟件開發(fā)能力和創(chuàng)新精神有著重要的作用，在軟件工程專業(yè)課程體系中具有重要的地位。

然而，傳統(tǒng)的“學(xué)科本位”和“知識(shí)本位”理念在此類課程的教學(xué)中依然占據(jù)統(tǒng)治地位。目前，各高校正在努力探索適合于此類課程教學(xué)的新的教學(xué)模式。隨著教學(xué)改革的逐步深入，越來越多的教師嘗試使用“以學(xué)生為中心、以能力為本位”的教學(xué)方法[1-6]，如自主探究、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目教學(xué)等。本文在CDIO（即Conceive構(gòu)思、Design設(shè)計(jì)、Implement實(shí)施、Operate運(yùn)行）工程教育模式的指引下確立課程的改革理念，即：轉(zhuǎn)變“學(xué)科本位”和“知識(shí)為本”的理念，引入以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)、能力、素質(zhì)進(jìn)行有機(jī)整合。

2.當(dāng)前存在的主要問題

Web應(yīng)用程序設(shè)計(jì)是集知識(shí)和技能于一體、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，要求學(xué)生既要學(xué)好理論知識(shí)，又要掌握實(shí)際操作技能。該課程在以往的教學(xué)中主要采用知識(shí)點(diǎn)配合案例進(jìn)行教學(xué)，雖然能讓學(xué)生較好的理解知識(shí)點(diǎn)，但也存在一些問題和不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[4-6]：

（1）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，急需增加設(shè)計(jì)性與開發(fā)性實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用性與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有的教材大多是一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生難以系統(tǒng)地學(xué)習(xí)Web程序設(shè)計(jì)的開發(fā)技術(shù)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目規(guī)劃能力、工程實(shí)踐能力、自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力起不到太大的作用。

（2）工程能力、編程能力缺乏充分的鍛煉。一些課程內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)比較陳舊，急需增加應(yīng)用性、工程性的內(nèi)容與知識(shí)。教師雖然通過實(shí)驗(yàn)、作業(yè)和課程設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生的編程能力進(jìn)行了一定的鍛煉，學(xué)生也能夠通過編程解決一些小的問題，但是，學(xué)生缺乏完整項(xiàng)目和真實(shí)系統(tǒng)的開發(fā)鍛煉。

（3）教學(xué)模式急需改革。計(jì)算機(jī)專業(yè)的最大特點(diǎn)就是它的創(chuàng)新性和快速發(fā)展。在這個(gè)行業(yè)中最容易被淘汰，也最有可能出現(xiàn)計(jì)算機(jī)的“天才”。從事Web應(yīng)用開發(fā)必須要具有探索、創(chuàng)新、求知欲和應(yīng)用能力強(qiáng)的綜合素質(zhì)。在現(xiàn)有教學(xué)中，大多還是以“老師教、學(xué)生學(xué)”，學(xué)生跟在老師后面走的局面，對(duì)學(xué)生的求知能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不夠重視。

3.課程改革內(nèi)容與思路

（1）運(yùn)用CDIO項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，引入情景教學(xué)和互動(dòng)教學(xué)的機(jī)制，提高學(xué)生在教學(xué)過程中的參與度。引入CDIO模式到課程的教學(xué)規(guī)劃和執(zhí)行過程中，充分體現(xiàn)其“做中學(xué)”和以“項(xiàng)目案例”為載體來組織整個(gè)的教學(xué)過程，以項(xiàng)目開發(fā)過程為驅(qū)動(dòng)來安排教學(xué)的內(nèi)容和方法的教學(xué)思想。這就要求在教學(xué)過程中，以完成一個(gè)具體的工程項(xiàng)目為線索，把教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)巧妙地隱含在項(xiàng)目開發(fā)過程中，讓學(xué)生自己提出問題、分析問題，并經(jīng)過獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和老師的點(diǎn)撥解決問題。在完成項(xiàng)目的過程中，學(xué)生培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，從而學(xué)會(huì)如何去發(fā)現(xiàn)問題并尋找解決問題的方法[2-4]。

（2）建立和完善CDIO項(xiàng)目庫，加強(qiáng)CDIO項(xiàng)目學(xué)習(xí)中所涉及課程的知識(shí)要求。CDIO項(xiàng)目庫的建設(shè)將注重培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和素質(zhì)，把實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)等各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)有效地配合和銜接起來。通過整體設(shè)計(jì)其內(nèi)容，形成一個(gè)有梯度、有層次的課程教學(xué)方案。在教學(xué)中，注重教學(xué)內(nèi)容的序化，合理安排好理論與實(shí)踐課時(shí)的比例，以實(shí)踐環(huán)境的授課為主，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)際操作水平，使其能適應(yīng)企業(yè)的需要[5-6]。

（3）圍繞課程目標(biāo)，采用符合學(xué)生認(rèn)知水平的教學(xué)方法和手段，激發(fā)學(xué)生求知欲。課程教學(xué)中，充分利用校內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，把企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目引進(jìn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，由學(xué)生組合成項(xiàng)目小組，完成項(xiàng)目的總體規(guī)劃、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼測(cè)試、網(wǎng)站發(fā)布等全過程，并完成各個(gè)階段的項(xiàng)目文檔資料。通過情景教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生掌握實(shí)際項(xiàng)目的開發(fā)過程和項(xiàng)目管理方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決實(shí)際問題的能力與團(tuán)隊(duì)合作精神[4-6]。

4.結(jié)語

本課程的改革以CDIO理念為指導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力為目標(biāo)，使學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)及項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)過程，綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能，體會(huì)角色協(xié)作，進(jìn)行完整項(xiàng)目的開發(fā)。課程教學(xué)不再僅僅局限于教會(huì)學(xué)生如何套用語言的語法，依樣畫葫蘆的驗(yàn)證教材和課堂講課內(nèi)容，而是打破“以教師為主體，面向理論傳授”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，建立“以學(xué)生為主體、面向軟件工程、面向企業(yè)項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”的新型教學(xué)模式。通過課程改革實(shí)踐，以學(xué)生的發(fā)展為本，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)、能力、素質(zhì)的有機(jī)整合，使學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)、創(chuàng)新能力、工程能力和職業(yè)素質(zhì)得到全面均衡的發(fā)展。

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基金項(xiàng)目：杭州電子科技大學(xué)2012年高等教育研究資助項(xiàng)目。