淺析“C語言程序設計”課程的CDIO工程教育模式

曹羅生+李寧

摘 要：推進高職院校CDIO工程教育模式改革的一個重要舉措是基于校企合作的CDIO專業課程教學模式的改革，結合自己的教學經歷，對高職院校“C語言程序設計”課程的教學大綱、教學內容、教學方法的CDIO模式的建立進行了分析探討，以期為同類專業課程CDIO教育模式的改革提供參考思路。

關鍵詞：C語言程序設計 CDIO 做中學 工程教育改革戰略 課程模式

中圖分類號：G42 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（b）-0184-03

“做中學”成為工科教育改革的戰略之一。CDIO是基于工程項目全過程的學習，是“做中學”的一種模式，它是對以課堂講課為主的教學模式的革命[1]。CDIO模式從2000年起在以美國麻省理工學院（MIT）為首的世界幾十所大學操作、實施，至今，已取得了顯著的成效，深受學生歡迎

設計“C語言程序設計”CDIO課程教育模式，旨在從專業教學的角度培養學生作為一名工程師的職業道德和知識技能的基本素養，課程模式設計的核心內容是利用校企合作平臺引進了一個實際成型的產品，然后根據教學環境實際狀況進行物理抽象后衍生出教學過程中所需的課程大綱、教學內容、教學組織與考核方法等。

1 課程模式設計

“C語言程序設計”以CDIO工程教育理念為指導設計課程模式，將校企合作基地作為設計課程平臺，特別是通過校企合作平臺所采用的“走出去，請進來”的技術交流形式，充分利用社會、企業資源使學生比較深入地了解企業的商業、文化氛圍和產品開發流程方面的知識，提升作為一個工程師的職業道德和知識技能的基本素養[2]。在此基礎上引進一個實際成型的產品，并加以抽象而成為課程項目。考慮到課程項目的復雜度較高，實施過程中對學生團隊協作精神要求較高，所以有必要循序漸進，將課程項目拆分成8個實踐任務（子項目），課程所有專業知識通過構思分布在8個任務中。

教學模式的重點在于依據CDIO工程教育理念設計、布局課程教學大綱、課程項目實踐部分的內容與要求以及教學的手段與方法[3]。

2 課程教學大綱設計

基于“做中學”CDIO工程專業學生能力的培養目標，“C語言程序設計”課程大綱的設計目標要求學生學習、實踐計算機硬件與軟件系統的專業基礎知識、程序設計的基本方法。在此基礎上強調能力、素質的提升，訓練學生從創新思維角度探究計算機系統各部分之間的聯系與融合，例如將硬件結構與程序設計融合在一個任務中作為一個完整的學習單元，注重學習硬件與軟件知識的關聯性[4]。

3 教學方法設計

首先引入1個課程項目，該項目涵蓋課程的所有專業基礎知識，然后將課程項目拆分成8個任務，教學活動圍繞8個任務設計展開。項目式、任務式教學活動耗時較大，在總學時維持基本不變的情況下保證教學質量，非常有必要提高教學效率，豐富教學手段、培養學生的自學能力、開展多種靈活的教學形式[5]。

（1）以課外興趣小組為平臺組織學生定期的專業活動。一方面彌補了課堂學習時間的不足、拓展了專業學習空間，另一方面在學生中培訓了一批專業學習帶頭人，為項目實施打下了一個基礎。

（2）實施教學任務時，根據企業項目團隊的構建要求將學生分組，每組5～7人。每個小組明確一名專業能力較強的學生擔任項目組長（學習帶頭人）承擔任務的分工組合、師生之間溝通、項目相關資料匯總和課堂討論小組主持等角色。

（3）充分利用各種資源和手段激發學生的學習熱情和創新思維能力。

（4）適當的課外作業和課余學習是保證教學質量、提高教學效率的一種重要途徑。

（5）成績評定以學生的工作表現和項目成果作為主要依據。重在考量學生合理運用知識、團隊協作與交流和工程系統等方面的能力。考核分為三個方面，課程項目占50%，其中包括系統構思的合理性、系統的運行性能和項目文檔資料；8個實踐任務的完成情況占20%，其中包括主動學習、提問與交流；理論考試占30%。

4 教學內容與要求設計

為達到“C語言程序設計”CDIO課程教育培養大綱的要求，教學內容的設計基于要求完成一項包括構思、設計、實施和運作全過程的團隊研發項目。根據課程內容豐富、工程特質強的特點，教學內容分為兩個階段實施，其中第一階段和第二階段的教學時數分別占總學時的60%和40%。

第一階段教學內容由設置的8個任務驅動，課程大綱要求的技術知識和推理方法涵蓋其中，而這8個任務是由課程項目分解而成的子模塊。設置任務時注重任務內容之間知識的關聯性，特別關注系統中硬件與軟件的融合，熟悉相關元件和芯片的檢測方法，積累任務實施所需的技術資料，為第二階段的教學，即課程團隊項目研發建立良好的基礎。

第二階段教學內容和要求如表1所示，教學過程中使學生置身于社會——工程大系統中完成單片機C語言程序控制系統的開發，教學內容就是一個包含CDIO全過程的課程項目開發。系統的工程復雜性將激發學生的創造潛能，促使學生提高動手能力、自主學習能力和團隊協作能力，真正實現在團隊協作中進行探究式學習，在探究學習中尋求團隊協作和交流[6]。

5 課程項目CDIO實施過程

課程項目的教學實際上分為實施準備和實施兩個階段，實施準備工作從第一階段（第1周至第10周）的第一教學周開始。第一階段教學活動以8個教學任務作平臺，圍繞CDIO課程教育培養大綱的培養目標展開，即培養學生的技術知識和推理能力，例如系統硬件結構與軟件設計基本知識，硬件與軟件的融合方法。第二階段的主要任務是強化學生自主學習和團隊協作的探求式學習方式，促使學生完成一次構思、設計、實施和運作[6]（展示與修改）的 CDIO全過程。

（1）構思階段（1.5周），在小組協商討論的基礎上明確團隊人員的項目內容，形成對項目的整體構思，抽象出系統的結構模型。

（2）設計階段（2.5周），將第一階段教學活動中的5個教學任務加以整合，包括硬件系統中元件、芯片的選擇與布局、軟件系統中各程序模塊的設計，形成系統方案即建立數學模型。

（3）實施階段（2周），這一階段重在培養學生的動手操作能力，也是個人職業技能與素養的培養鍛煉，第一階段教學活動（第1周至第10周）中的8個任務的實踐為此打下了基礎，實施階段的教學將進一步將其規范、強調。

（4）運作階段（2周），這一階段的主要任務是項目的展示與修改完善，培養學生工程產品開發能力。首先組長召集小組成員開展討論交流，根據系統調試運行狀況相互點評，各成員據此改正系統構思、設計中存在的缺陷。然后每位同學在課堂上展示自己的項目并進行簡單闡述，并根據老師、同學的點評、建議作出必要的改進，進一步提升系統的性能。

6 結語

“做中學”CDIO課程教育模式引發了學生探求知識的興趣和激情，一體化教學形式增強了學生的動手能力，密切了理論與實踐的聯系，項目小組的構建培養了學生團隊協作與交流能力，提升了學生的職業技術能力與適應社會大系統的能力。在項目設計、實施過程中，學生設計的控制系統不僅要保證系統的當前性能，而且要考慮一些實際環境的因素。其中一個項目小組設計的控制電路采用了硬件與軟件抗干擾措施，提升了系統的工作可靠性。另外一個小組為了提高系統顯示分辨率，通過請教企業研發工程師，采用了國內先進的總線驅動與接口編程技術。

參考文獻

[1] CDIO initiative， CDIO initiative Homepage，http//www.cdio.org/index15.html.

[2] 馬曉梅，張劍飛，喬付.CDIO模式下高等工程教育的改革與探索[J].計算機教育，2010（12）：34-35.

[3] 楊敏.工程教育改革中教師的角色轉換和重新定位[J].中國成人教育，2010（2）：12-13.

[4] 劉蓉.高等教育課程教學改革探索——以工程管理專業為例[J].長春理工大學學報，2011（5）：128-130.

[5] Bloom B.S：Taxonomy of Eduacational Objectives，Handbook1，Newyork：David Makay Co Inc，1996：321-336.

[6] 閻守華.CDIO模式下電路與電子技術課程教改的探討[J].成都信息工程學院學報，2009（5）：234-236.