基于CDIO工程教育理念的C語言程序設計教學改革

張淑萍

【摘 要】本文論述了新疆大學科學技術學院以CDIO教育理念為指導，進行C語言程序設計課程的教學改革，在課程內容設置、教學方法及考核等方面進行了探討與實踐，實踐證明，該模式有利于培養學生的實際應用能力，教學改革取得了較好的效果。

【關鍵詞】CDIO；項目化；教學改革

0 引言

由于我國高?，F行的傳統工程教育模式與現代工業的發展對高級工程人才的需求不相適應，導致了企業找不到自己需要的人才，畢業生找不到和自己專業相匹配的理想工作的狀況。針對這種現狀，教育部實施“卓越工程師培養計劃”和“高等學校本科教學質量與教學改革工程”，在此背景下，按照CDIO工程教育模式改革教學內容和教學方式，創新構建專業人才的培養模式，開展學生工程能力培養的研究與實踐，對培養具有應用型本科人才具有深遠的意義。

1 CDIO簡介

CDIO代表構思、設計、實現和運作，它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。

2 CDIO工程教育模式在C語言程序設計課程教學改革研究與實施

2.1 教材的改革

我院一直使用的是譚浩強教授的《C語言程序設計》一書，該書覆蓋面非常廣泛，在規定的課時內很難講完書中內容。教師常常是采用“滿堂灌”的教學方式，繁多瑣碎的知識點讓學生很容易產生厭倦心理。為了激發學生的學習興趣，教材應該采用新穎的導入方式，入門簡單，案例豐富，實踐性強，自始至終能夠牽引學生的學習興趣。我們選取《C語言程序設計項目教程》。該書的主要特點是：將CDIO教學理念深入落實到C語言程序設計課程的教學過程中，它不僅承載著課程和項目的教學內容，而且貫穿和體現著CDIO改革的教育教學思想、策略與方法，是在系統化理論的指導下將知識、能力、素質培養進行一體化設計，有機融合在教材體系中。教材的編寫采取了全新的CDIO教育教學理念、模式、方法與規范，以能力培養為主線，以案例教學為引導，以項目為載體，從而降低了學習C語言的門檻，很容易上手。 同時將一個完整的項目貫穿于教學過程中，強化知識的同時讓學生了解項目的開發過程和基本方法。

2.2 教學內容分為三部分，以項目教學為主

在課堂教學時，教學內容分為三部分，基礎能力部分以計算器為例，要求實現加法、減法、乘法、除法求余、累加、階乘、階乘累加等功能，讓學生接觸程序基本結構、數據類型、程序設計的三種基本結構、函數等編程基本概念，而不去過分追求知識的系統化和細節化。初級應用能力部分以學生成績管理系統1.0編寫為例，要求能夠實現成績的錄入、能夠實現成績的輸出、能夠進行成績查詢，能夠排序以及對口令驗證的改造。引入數組和字符串的知識，重點講解如何使用數組和字符串，強調知識的應用，并鞏固練習第一階段的分支和循環等知識。高級應用能力部分以學生成績管理系統2.0編寫為例，編寫輸入函數，實現每個學生基本信息的輸入；學生基本信息的輸出，能夠進行成績查詢，能夠排序，匯總統計，口令驗證等模塊，要求用一維數組來存儲模塊引入更復雜的構造類型―結構體，讓學生掌握如何用結構體數組來解決較復雜的實際問題，并能夠舉一反三，解決其他相近的實際問題。

2.3 教學方法的改革

采用新教學理念以使CDIO體現在教學實踐中，首先主要表現在以學生為中心的新觀念，突出強調“主動學習”；其次表現在教師在教學活動中積極引導學生主動學習、實踐動手，在這過程中學生發現問題，思考問題，解決問題，以增強學生分析問題解決問題的能力；再次，實驗課教師必須由任課教師擔任，將實驗課程內容和課本內容協調統籌安排，增強實驗課的趣味性，兼顧知識性，使學生主動動手增強對專業的興趣，通過這樣的方式，補足學生能力差的短板；最后是要對學生團隊合作精神、溝通能力、表達能力大力培養，以適應當代科學研究和技術開發的需要。在課堂教學上，在講授學科知識點的同時，也要講授學科和章節的背景知識，使學生逐漸明確所學知識在整個學科體系中的位置和作用，這樣有助于學生完善自身知識體系，當學生意識到這一點時，學習就具有很大的能動性。在實驗課堂上，要求學生提前預習實驗內容，理解實驗原理和所涉及的知識點，有助于實驗的順利進行。在實驗過程中，訓練學生實踐動手能力的同時培養學生的團隊合作的意義，試驗完成以后，要求學生通過實驗報告總結實驗過程，對比理論值和實際值得差異，分析其原因，培養學生創新能力，學習和發現新知識的能力。

2.4 師資隊伍的改革

為了保證教學改革的順利實施，不僅要求具備合理的結構、穩定的人員、比較高的教學水平、良好的教學效果條件外，而且要組織教師集體研討和進行教學觀摩，邀請企業家和工程教育專家對教師進行培訓，組織各級項目的指導培訓和教學研討活動，努力把教學和實踐有機結合，把最新的研究成果、新技術引入教學，融于教學。

2.5 考核方式的改革

建立多元化的考核體系，取消原來的只以筆試考核為衡量成績的機制，把平時的項目實踐能力和團隊合作精神納入成績的占比。比如可以考慮平時的項目實踐能力和團隊合作精神占40%，筆試占30%，機試占30%。

3 教學效果

C語言課程經過了幾次完整的教學實踐，在以下幾方面取得了積極的效果。

3.1 學生的學習動機明顯明確

在最近的教學中，由于學生帶著任務去主動學習，自覺地探索和應用相關知識，強烈的求知欲沖擊了以往上課的不良現象。

3.2 讀程序、編程能力有了明顯提高

由于實踐與理論知識相結合，使學生在做中學，學中做，老師從原來的主角轉換到現在的配角，主要負責指導，在現場實施因材施教，學生充分發揮主體作用，遇到問題能夠在老師的幫助下及時得到解決。

3.3 小學期的課程設計質量有大幅度的提高

由于學生從一學期的開始就接受設計任務，經過共同探討，共同去發現解決問題的關鍵，創建整個項目的開發思路，提高動手能力和解決問題的能力。因此，在最后的小學期設計階段，大部分同學能輕而易舉地完成任務，而且質量較高。

4 總結語

作為我院首批卓越工程師試點課程，C語言程序設計目前只是嘗試，存在不少問題，例如缺乏一體化的教學實驗等等，但是盡管如此，我們的嘗試可以成為本試點專業的其他課程的先例，也可以為其它專業的課程改革提供參考依據。

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[責任編輯：田吉捷]