柴本成 劉玉英

摘要：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程一直被認(rèn)為是一門(mén)較難教學(xué)的課程。本文應(yīng)用了CDIO的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，設(shè)計(jì)適合程序設(shè)計(jì)教學(xué)的任務(wù)，將程序設(shè)計(jì)中的知識(shí)點(diǎn)融合在任務(wù)中，并采用在線評(píng)判的實(shí)踐教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的興趣和積極性，從而取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ);CDIO;任務(wù)驅(qū)動(dòng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP312 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 論文編號(hào)：1674-2117（2015）08-0101-03

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是浙江萬(wàn)里學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、信息工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的基礎(chǔ)課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生使用C語(yǔ)言編寫(xiě)計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言程序的能力，掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的方法，培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)的思想、實(shí)際編程和調(diào)試程序的能力。[1][2]程序設(shè)計(jì)課程一直被認(rèn)為是一門(mén)較難教學(xué)的課程，學(xué)生覺(jué)得難學(xué)，教師覺(jué)得難教。近年來(lái)我校采用了基于CDIO的理念對(duì)程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行教學(xué)改革，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和興趣，使該課程的教學(xué)效果有了一定提升。

● IPR-CDIO教育理念

CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate，即構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行）是國(guó)外高等工科教育的一種創(chuàng)新模式。[3]它以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間存在有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。CDIO因其具有與社會(huì)需要一致性、國(guó)際先進(jìn)性、實(shí)踐可操作性、全面系統(tǒng)性和普遍適應(yīng)性等特點(diǎn)而被國(guó)際上多所院校所采納，其先進(jìn)的教育理念已被中國(guó)高等工程教育界所接受，有近40所高校正在中國(guó)化試點(diǎn)，浙江萬(wàn)里學(xué)院是其中之一。我們學(xué)習(xí)CDIO教育理念，結(jié)合多年的改革實(shí)踐，創(chuàng)新地提出了IPR（Interest、Perseverance、Responsibility，即興趣、毅力、責(zé)任）-CDIO教育思路，即將學(xué)生的探索熱情與興趣、持之以恒的精神和社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng)，融入到不同級(jí)別的項(xiàng)目研發(fā)過(guò)程。通過(guò)項(xiàng)目構(gòu)思和設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維，通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)和測(cè)試運(yùn)行，培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能，同時(shí)借助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的組織形式、角色化任務(wù)分工，激發(fā)學(xué)生的參與興趣，鍛煉其團(tuán)隊(duì)合作和溝通交流能力，培養(yǎng)其責(zé)任感。IPR-CDIO教育宗旨與國(guó)家教育方針一致，與“十二五”高等教育重點(diǎn)工作、卓越人才培養(yǎng)計(jì)劃等是完全一致的。

課程是人才培養(yǎng)的基本單元，IPR-CDIO教育理念必須通過(guò)各門(mén)課程來(lái)實(shí)施，因此課程設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。根據(jù)課程地位和性質(zhì)整合知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出能集培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練、素質(zhì)成長(zhǎng)于一體的小項(xiàng)目，設(shè)計(jì)為完成項(xiàng)目、訓(xùn)練IPR素質(zhì)而采用的教學(xué)方法，并使課程知識(shí)內(nèi)容、項(xiàng)目實(shí)施、教學(xué)方法、教材選擇有機(jī)融合，形成一體化的課程教學(xué)體系。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程就是基于IPR-CDIO理念進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和教學(xué)方法設(shè)計(jì)。

● 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程在我校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)和軟件工程專(zhuān)業(yè)一年級(jí)的兩個(gè)學(xué)期都要開(kāi)設(shè)。由于多數(shù)學(xué)生數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)都比較薄弱，在第一學(xué)期的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)中還能跟得上，但第二學(xué)期C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的進(jìn)階內(nèi)容，如字符串處理、指針、鏈表等內(nèi)容學(xué)生學(xué)得就比較吃力。這就需要在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，目標(biāo)要體現(xiàn)重難點(diǎn)，要有針對(duì)性。教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)得好，不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且對(duì)后續(xù)的實(shí)習(xí)、設(shè)計(jì)或就業(yè)都能產(chǎn)生積極的作用。

● 教學(xué)內(nèi)容改革

基于以上教學(xué)目標(biāo)的要求，我們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容上從兩條線上進(jìn)行設(shè)計(jì)，一是基本知識(shí)操作路線，二是CDIO工程項(xiàng)目實(shí)施路線?；局R(shí)操作路線設(shè)計(jì)，其程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)比較繁雜，結(jié)合教學(xué)對(duì)象，我們抽取了基本的核心內(nèi)容，包括一維數(shù)組的定義和初始化、字符串的定義、常用字符串函數(shù)、函數(shù)的定義和調(diào)用、函數(shù)的參數(shù)傳遞、指針的定義和初始化、指針作為函數(shù)形參、結(jié)構(gòu)體的定義和初始化、文件的定義和初始化、文件的讀和寫(xiě)，等等。對(duì)于比較復(fù)雜的內(nèi)容，如指向指針的指針、鏈表等將其內(nèi)容進(jìn)行弱化，作為自主探索內(nèi)容。理論教學(xué)主線很清晰，以程序設(shè)計(jì)為核心，為后續(xù)課程奠定好基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)按照CDIO工程教育理念，將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)分解為多個(gè)子任務(wù)循序漸進(jìn)地實(shí)施。

1.知識(shí)內(nèi)容優(yōu)化

經(jīng)過(guò)多年的改革實(shí)踐，我們對(duì)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的教學(xué)模式以及教學(xué)課時(shí)都作了相應(yīng)調(diào)整，由原來(lái)的純理論教學(xué)變?yōu)楝F(xiàn)在的理論和討論相結(jié)合的教學(xué)。

2.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

根據(jù)課程教學(xué)初步設(shè)有10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，部分實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)和結(jié)果要求如表1所示。每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、相關(guān)函數(shù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)總結(jié)。

3.小組研討項(xiàng)目設(shè)計(jì)

研討項(xiàng)目以小組為單位， 每4～5人一小組，選舉一名組長(zhǎng)，由組長(zhǎng)進(jìn)行組內(nèi)分工，并負(fù)責(zé)考勤、合作學(xué)習(xí)的組織及管理。本課程設(shè)計(jì)了兩個(gè)一級(jí)討論題目：

①數(shù)組討論：一維數(shù)組、二維數(shù)組和字符數(shù)組的應(yīng)用，什么是數(shù)組越界？如何防止數(shù)組越界？要求每個(gè)小組通過(guò)實(shí)例分析，至少完成5個(gè)程序。

②函數(shù)討論：通過(guò)編寫(xiě)由函數(shù)構(gòu)成的C語(yǔ)言程序，分析函數(shù)調(diào)用過(guò)程中的參數(shù)傳遞，討論實(shí)參和形參的區(qū)別。數(shù)組作為函數(shù)與變量作為函數(shù)的區(qū)別、要求每個(gè)小組通過(guò)實(shí)例分析，至少完成5個(gè)程序。

③指針討論：地址和指針的關(guān)系，給出一些實(shí)例要求用指針實(shí)現(xiàn)并與數(shù)組運(yùn)用進(jìn)行比較，利用指針處理字符串。要求每個(gè)小組通過(guò)實(shí)例分析，至少完成5個(gè)程序。

以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)為主線，以基本知識(shí)操作技能遞進(jìn)學(xué)習(xí)、軟件設(shè)計(jì)綜合能力提升培養(yǎng)為兩翼，將知識(shí)學(xué)習(xí)、項(xiàng)目訓(xùn)練、能力培養(yǎng)融為一體。項(xiàng)目設(shè)計(jì)是IPR-CDIO課程教學(xué)的核心，針對(duì)不同性質(zhì)和級(jí)別的課程，項(xiàng)目?jī)?nèi)涵不一樣，前沿領(lǐng)域的研究、核心算法的分析與實(shí)現(xiàn)、模擬小項(xiàng)目實(shí)施、綜合課程知識(shí)的作品等，均可成為項(xiàng)目;課程級(jí)項(xiàng)目也要有研究的內(nèi)涵，具有啟發(fā)引導(dǎo)的目的和意義，而且要大小適中，太大了難以完成，會(huì)挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣;太小了又起不到訓(xùn)練的作用。科學(xué)合理的項(xiàng)目設(shè)計(jì)一定是經(jīng)過(guò)課程組精心研究、多輪實(shí)踐而逐漸形成的。

4.教學(xué)方法設(shè)計(jì)

IPR-CDIO強(qiáng)調(diào)以興趣為先，社會(huì)責(zé)任與工程能力訓(xùn)練為本。教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)是激發(fā)興趣的根本，教學(xué)方法是激發(fā)興趣的手段。CDIO倡導(dǎo)“做中學(xué)”教學(xué)法，目的是調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新性。美國(guó)著名哲學(xué)家、教育學(xué)家和心理學(xué)家杜威指出：“從做中學(xué)是比從聽(tīng)中學(xué)更好的學(xué)習(xí)方法?！薄皩W(xué)與做相結(jié)合的教育將會(huì)取代傳授他人學(xué)問(wèn)的被動(dòng)的教育?！盋DIO項(xiàng)目設(shè)計(jì)的目的就是將學(xué)生分成小組置于“做項(xiàng)目”的情境中，為了完成課程學(xué)習(xí)任務(wù)，他們必須去做，去學(xué)習(xí)探索，去討論解決問(wèn)題，在堅(jiān)持完成整個(gè)項(xiàng)目生命周期的過(guò)程中，達(dá)到項(xiàng)目實(shí)施能力和IPR素養(yǎng)的鍛煉與提高。

在第一次課堂教學(xué)中教師要做好導(dǎo)學(xué)工作，要講述課程教學(xué)目標(biāo)、布置項(xiàng)目任務(wù)、公布評(píng)價(jià)指標(biāo)、設(shè)計(jì)學(xué)生分組等環(huán)節(jié)，充分展示課程學(xué)習(xí)藍(lán)圖，激發(fā)學(xué)生想“做”的愿望和興趣，抓住興奮點(diǎn)。該課程在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，設(shè)有幾次大討論：文獻(xiàn)綜述、需求分析、方案設(shè)計(jì)、作品預(yù)演、結(jié)果匯報(bào)等，使所有學(xué)生都有展示、表達(dá)的機(jī)會(huì)，特別是在最后的作品匯報(bào)中，完全模擬畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯過(guò)程，全體課程組教師和部分學(xué)生代表作為評(píng)委，目的是鍛煉學(xué)生對(duì)問(wèn)題的描述水平、口頭表達(dá)及應(yīng)變能力。

CDIO把“不求人人成功，但求人人進(jìn)步”作為教學(xué)所追求的一種境界，同時(shí)也將之作為教學(xué)評(píng)價(jià)的目標(biāo)和尺度。以各個(gè)小組在達(dá)成目標(biāo)過(guò)程中的表現(xiàn)與效果作為評(píng)價(jià)與獎(jiǎng)勵(lì)的標(biāo)準(zhǔn)，這種機(jī)制可以把個(gè)人之間的競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)化為小組之間的競(jìng)爭(zhēng)，從而促使小組內(nèi)部的合作，增強(qiáng)成員的責(zé)任感。

5.教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)了如表2所示的多元評(píng)價(jià)指標(biāo)，即評(píng)價(jià)內(nèi)容、主體及方法都是多元化的。從表中可看出項(xiàng)目合作過(guò)程的成績(jī)占總成績(jī)的50%，這能促進(jìn)學(xué)生增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和集體榮譽(yù)意識(shí)。

這種多元評(píng)價(jià)方式，可以有效杜絕部分學(xué)生靠投機(jī)取巧獲取高分的現(xiàn)象，有利于促進(jìn)學(xué)生自覺(jué)地參與小組項(xiàng)目合作過(guò)程，腳踏實(shí)地完成自己的任務(wù)，有利于增強(qiáng)學(xué)生的自信心和小組集體榮譽(yù)感，促進(jìn)學(xué)生反思不足、認(rèn)識(shí)差距，不斷進(jìn)步與發(fā)展。

教師（或工程師）在課程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，主要起引導(dǎo)或指導(dǎo)作用。針對(duì)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)中涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)、編程技巧、藝術(shù)修養(yǎng)等，教師應(yīng)先鼓勵(lì)學(xué)生用自主學(xué)習(xí)、小組討論，或與相關(guān)專(zhuān)業(yè)同學(xué)協(xié)作等方式去解決問(wèn)題，通過(guò)做中學(xué)、在討論中成長(zhǎng)的教學(xué)方法，鍛煉學(xué)生自主解決問(wèn)題的能力，最后教師要給予評(píng)價(jià)、總結(jié)與后續(xù)提升的引導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生向更高的目標(biāo)邁進(jìn)。

● 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)評(píng)價(jià)的改革，是根據(jù)教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中學(xué)生存在的問(wèn)題提出的。以上改革已經(jīng)在程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)實(shí)踐中運(yùn)用，并取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。當(dāng)然，面對(duì)不同的學(xué)生在使用與設(shè)計(jì)某種教學(xué)方法時(shí)，還需要學(xué)生的配合才行，也就是說(shuō)教的方法與學(xué)的方法要有機(jī)統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉玉英.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)——案例驅(qū)動(dòng)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2]劉玉英.C程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[3]查建中.論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）：2.

基金項(xiàng)目：寧波市特色專(zhuān)業(yè)——計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。