以CDIO教育理念为引导的程序设计基础教学改革研究
彭颖+梁俊斌
[摘 要]为了实现程序设计基础课程教学促进学生掌握编程知识，培养学生解决问题的能力和协作沟通能力的目标，需要以CDIO教育理念为指导，进行课程教学改革。程序设计基础课程进行教学探索和改革有五个方面：确立学习目标;整合教学资源;提升教学能力;促进主动学习;改进学生评价，从而促进学生的全面提高。
[关键词]CDIO教育理念;程序设计基础;教学;知识掌握;能力培养
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）01-0027-02
一、引言
程序设计基础是一门操作性和实践性强的专业基础课，是计算机类专业的一门基础必修课，是学习者接触的第一门专业基础课，课程一般开设在大一第一学期或第二学期。我院程序设计基础课的教学内容为C语言，教学目标是促进学生掌握C语言的基本语法，能够读懂和编写具有简单算法的C语言程序，为后续相关课程的学习打下坚实基础。为了实现这个教学目标，我院一线教师对本门课程教学进行不断探索，根据教学和学习实际情况完善教学大纲和教学资料，调整教学过程，探究符合应用型本科院校的程序设计基础课程教学模式。
首先，程序设计基础课程内容具有自己的特点：第一，具有固定的语法知识，这些语法知识是编写程序的基本知识;第二，具有灵活的逻辑结构和逻辑关系，这是编写功能强大程序的保证;第三，具有难于理解的指针数据类型，这是编写底层程序和链表的有利工具。因此，有效整合基本语法、简单算法以及面向应用的程序成为教学的一个难点。
其次，应用型本科院校的学生学习具有自身的特点：第一，数学基础知识稍微欠缺，逻辑思维能力稍差;第二，学习意志力不强，很难对枯燥的程序设计语法知识和程序编写进行持续学习;第三，思想活跃，愿意交流，社会活动能力强。
结合程序设计知识与学生学习的特点，重新编排内容结构，整合知识层次，改进教学方法，有效降低学生学习困难，提高学习效率是我们在本门课程教学探索中必须面临的现实问题。同时，应用型本科院校的教学目标是培养学生独立思考能力和实际动手能力，更好地进行知识的应用迁移，培养学生的自适应能力，促进其掌握扎实的专业知识和获得出众的解决问题能力，为其更好地迈进社会打好坚实基础。为了解决这些现实问题和实现教学目标，我们以CDIO教育理念为指导，并以此进行教学改革，取得了良好的教学效果。
二、CDIO教育理念概述
CDIO教育理念是美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、瑞典皇家工学院四所大学组成的跨国研究经过四年的探索研究获得的国际工程教育改革的最新成果。从2005年起，汕头大学工学院在执行校长顾佩华教授的指导下，开始学习研讨CDIO工程教育模式并加以实施，并取得明显的效果。
CDIO[1]是Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实现）、Operate（动作）的简称，它以产品研究到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个方面达到预定目标。此外，CDIO系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。
三、CDIO教育理念对程序设计基础课程教学的指导
（一）确立学习目标
学习目标[2]是学习结果的具体化，是学生在学习过程中自我要求、自我激励、自我调控和自我评估的重要依据，也是学生学习活动的出发点和归宿。因此，当学习者开始学习一门课程之前，他们首先要确定学习目标。当学习者初次接触程序设计基础课本且没有相关辅助资料引导时，他们容易产生“识字语法知识，掌握编程技巧”是本门课程最终学习目标的印象。然而，CDIO教育理念认为学习目标不仅需要掌握知识，还应培养个人能力、人际团队能力和工程系统能力。于是，学习者的学习目标相应分为三个层次：掌握编程知识、能够利用编程知识解决实际问题、学会与人协作共同完成项目。
（二）整合教学资源
为了实现既定的学习目标，我们需要对教学资源进行有效整合。从教学内容入手，将编程语法知识、算法与具体问题相结合，并将这些问题与完整项目相融合，做到项目中有问题，问题中有知识，知识不孤立，问题相联系，项目有意义。从实验项目入手，将基本型、提高型和综合型的实验项目进行有效编排，做到实验内容与教学内容不重叠、相呼应，实验项目难易程度与学习者学习情况相结合、有针对性。从作业资源入手，将作业内容与教学内容和实验项目进行有机结合，通过作业巩固、延伸和补充教学内容，与实验内容互相补充，形成立体、全面的项目资源。同时，将大纲、课件、练习、作业、实验等以网络在线资源的方式提供给学习者，使学习者随时能够获取需要资源，并得到及时的在线或离线帮助。
（三）提升教学能力
教学改革要适应知识社会多元化的发展，教师要上好一堂课，需要拥有多元的教学能力。[3]用CDIO教育理念指导课程教学，教师要不断研究和探索教学规律，真正领会CDIO教育理念的思想精髓，并将其用于教学中，不断提升教学能力。学习者的学习目标要从单纯的学习知识提高到掌握知识、习得能力的综合上来。因此教师的教学目标要进行适当调整，做到既教育知识，又培养能力。为此，教师需要进行教学模式的研究改革，根据教学内容和教学目标精心设计教学，选择更适应的教学策略，为学习者的学习创造激励、活跃的学习氛围，引导学生自主建构学习。教师是教学的组织者，其不再是单纯的知识灌输者，而是学习的引导者，需要有能力对课堂进行有效的管理，能够根据学习者不同的学习特性和学习情况进行有的放矢地教学。程序设计基础课程内容实践性强，教师要通过参与企业实习、项目实践提高自身的实践能力，并实地了解调研企业的实际需要，将其整合到教学中来，培养社会和企业需要的学生实践能力。
（四）促进主动学习
主动学习[4]是指学习者在学习时表现出的自觉性、积极性、独立性特征的总和。它包括认识的活跃程度，情感的兴趣水平和意志努力的强度，表现为注意力高度集中，思维活跃，有探索新知识的欲望，喜欢独立地解决问题，并有积极参与各种教学活动的热情，能创造性地完成学习任务。建构主义学习理论认为，学习是学习者基于原有的知识经验，在一定的情境下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，生成有意义、建构理解的过程。因此，“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境的四大要素。建构主义提倡以教师为指导、学习者为中心的学习，学习者是认知和信息建构的主体，教师是意义建构的帮助者。因此，学习者在课程学习过程中要充分发挥主观能动性，主动发现问题并积极思考，亲自动手实践验证知识。通过循序渐进的“质疑-释疑”过程，将对知识的认知程度不断加深，并融入已有的知识结构中，形成有意义的知识体系。教师需要明确自己在学习中的指导地位，并创设建构学习的活动情境，引导学习进入主动学习，通过学习者之间、学习者与教师之间的协作、会话不断完成有意义的知识建构，促进学生的学习。因此，我们在教学中应尽量搭建有意义的教学环境，将课程知识内容与问题情境有机融合，激发学习者的学习兴趣，创建浸入式的学习环境。
（五）改进学生评价
学生评价是对学习者的学习结果进行评判的教学活动，在既定教学和学习目标的框架下进行。[5]以CDIO教育理念为指导进行程序设计基础课程教学，其教学和学习目标已经发生了变化，我们也应该据此对学生评价进行改进。从评价形式上，我们将每节课堂的评价、每个实验项目的评价、每个教学阶段的评价有机结合，使教师和学生双方正确了解学习动态。从评价内容上，我们将学习者的努力投入程度评价、知识掌握情况评价、解决问题能力评价、沟通合作能力评价、完成项目能力评价相结合，形成全面的评价内容体系。从评价工具上，我们充分利用网络和电子资源，使评价更方便。我们不仅关注结果的评价，而且关注过程的评价，使评价作为监督教学和学习、管理课堂的有效工具，成为促进学习者改进学习和教师调整教学的依据。
四、总结
CDIO教育理念为程序设计基础课程教学改革注入了新的活力，指引着我们将课程教学提高到新的高度。随着程序设计基础课程教学改革和探索的不断进行，课程教学效果不断增强，学习者的学习效果显著提高。然而，学习者的学习结果差异仍然存在，引导和提高学习情况较差的学习者是今后教学探索的一个重点。同时，我们将不断深入理解CDIO教育理念的核心思想，不断以其作为理论依据对课程教学进行全面改革。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 董妍汝.CDIO理念在C语言教学中的改革研究[J].实验科学，2014（3）：104-106.
[2] 曹长海.关于学习目标的几点思考[J].教育实践研究（A），2015（2）：7-8.
[3] 于丰园.知识社会大学教师多元教学能力研究[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2015（2）：156-160.
[4] 雷松泽，王长元，赵莉.面向服务外包的培养主动学习能力探索[J].技术与创新管理，2014（6）：640-643.
[5] 唐胜利，曾理，何川，等.基于发展性评价的应用型工程人才学习评价体系的构建[J].教育教学论坛，2013（6）：62-63.
[责任编辑：陈 明]
[摘 要]为了实现程序设计基础课程教学促进学生掌握编程知识，培养学生解决问题的能力和协作沟通能力的目标，需要以CDIO教育理念为指导，进行课程教学改革。程序设计基础课程进行教学探索和改革有五个方面：确立学习目标;整合教学资源;提升教学能力;促进主动学习;改进学生评价，从而促进学生的全面提高。
[关键词]CDIO教育理念;程序设计基础;教学;知识掌握;能力培养
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）01-0027-02
一、引言
程序设计基础是一门操作性和实践性强的专业基础课，是计算机类专业的一门基础必修课，是学习者接触的第一门专业基础课，课程一般开设在大一第一学期或第二学期。我院程序设计基础课的教学内容为C语言，教学目标是促进学生掌握C语言的基本语法，能够读懂和编写具有简单算法的C语言程序，为后续相关课程的学习打下坚实基础。为了实现这个教学目标，我院一线教师对本门课程教学进行不断探索，根据教学和学习实际情况完善教学大纲和教学资料，调整教学过程，探究符合应用型本科院校的程序设计基础课程教学模式。
首先，程序设计基础课程内容具有自己的特点：第一，具有固定的语法知识，这些语法知识是编写程序的基本知识;第二，具有灵活的逻辑结构和逻辑关系，这是编写功能强大程序的保证;第三，具有难于理解的指针数据类型，这是编写底层程序和链表的有利工具。因此，有效整合基本语法、简单算法以及面向应用的程序成为教学的一个难点。
其次，应用型本科院校的学生学习具有自身的特点：第一，数学基础知识稍微欠缺，逻辑思维能力稍差;第二，学习意志力不强，很难对枯燥的程序设计语法知识和程序编写进行持续学习;第三，思想活跃，愿意交流，社会活动能力强。
结合程序设计知识与学生学习的特点，重新编排内容结构，整合知识层次，改进教学方法，有效降低学生学习困难，提高学习效率是我们在本门课程教学探索中必须面临的现实问题。同时，应用型本科院校的教学目标是培养学生独立思考能力和实际动手能力，更好地进行知识的应用迁移，培养学生的自适应能力，促进其掌握扎实的专业知识和获得出众的解决问题能力，为其更好地迈进社会打好坚实基础。为了解决这些现实问题和实现教学目标，我们以CDIO教育理念为指导，并以此进行教学改革，取得了良好的教学效果。
二、CDIO教育理念概述
CDIO教育理念是美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、瑞典皇家工学院四所大学组成的跨国研究经过四年的探索研究获得的国际工程教育改革的最新成果。从2005年起，汕头大学工学院在执行校长顾佩华教授的指导下，开始学习研讨CDIO工程教育模式并加以实施，并取得明显的效果。
CDIO[1]是Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实现）、Operate（动作）的简称，它以产品研究到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个方面达到预定目标。此外，CDIO系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。
三、CDIO教育理念对程序设计基础课程教学的指导
（一）确立学习目标
学习目标[2]是学习结果的具体化，是学生在学习过程中自我要求、自我激励、自我调控和自我评估的重要依据，也是学生学习活动的出发点和归宿。因此，当学习者开始学习一门课程之前，他们首先要确定学习目标。当学习者初次接触程序设计基础课本且没有相关辅助资料引导时，他们容易产生“识字语法知识，掌握编程技巧”是本门课程最终学习目标的印象。然而，CDIO教育理念认为学习目标不仅需要掌握知识，还应培养个人能力、人际团队能力和工程系统能力。于是，学习者的学习目标相应分为三个层次：掌握编程知识、能够利用编程知识解决实际问题、学会与人协作共同完成项目。
（二）整合教学资源
为了实现既定的学习目标，我们需要对教学资源进行有效整合。从教学内容入手，将编程语法知识、算法与具体问题相结合，并将这些问题与完整项目相融合，做到项目中有问题，问题中有知识，知识不孤立，问题相联系，项目有意义。从实验项目入手，将基本型、提高型和综合型的实验项目进行有效编排，做到实验内容与教学内容不重叠、相呼应，实验项目难易程度与学习者学习情况相结合、有针对性。从作业资源入手，将作业内容与教学内容和实验项目进行有机结合，通过作业巩固、延伸和补充教学内容，与实验内容互相补充，形成立体、全面的项目资源。同时，将大纲、课件、练习、作业、实验等以网络在线资源的方式提供给学习者，使学习者随时能够获取需要资源，并得到及时的在线或离线帮助。
（三）提升教学能力
教学改革要适应知识社会多元化的发展，教师要上好一堂课，需要拥有多元的教学能力。[3]用CDIO教育理念指导课程教学，教师要不断研究和探索教学规律，真正领会CDIO教育理念的思想精髓，并将其用于教学中，不断提升教学能力。学习者的学习目标要从单纯的学习知识提高到掌握知识、习得能力的综合上来。因此教师的教学目标要进行适当调整，做到既教育知识，又培养能力。为此，教师需要进行教学模式的研究改革，根据教学内容和教学目标精心设计教学，选择更适应的教学策略，为学习者的学习创造激励、活跃的学习氛围，引导学生自主建构学习。教师是教学的组织者，其不再是单纯的知识灌输者，而是学习的引导者，需要有能力对课堂进行有效的管理，能够根据学习者不同的学习特性和学习情况进行有的放矢地教学。程序设计基础课程内容实践性强，教师要通过参与企业实习、项目实践提高自身的实践能力，并实地了解调研企业的实际需要，将其整合到教学中来，培养社会和企业需要的学生实践能力。
（四）促进主动学习
主动学习[4]是指学习者在学习时表现出的自觉性、积极性、独立性特征的总和。它包括认识的活跃程度，情感的兴趣水平和意志努力的强度，表现为注意力高度集中，思维活跃，有探索新知识的欲望，喜欢独立地解决问题，并有积极参与各种教学活动的热情，能创造性地完成学习任务。建构主义学习理论认为，学习是学习者基于原有的知识经验，在一定的情境下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，生成有意义、建构理解的过程。因此，“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境的四大要素。建构主义提倡以教师为指导、学习者为中心的学习，学习者是认知和信息建构的主体，教师是意义建构的帮助者。因此，学习者在课程学习过程中要充分发挥主观能动性，主动发现问题并积极思考，亲自动手实践验证知识。通过循序渐进的“质疑-释疑”过程，将对知识的认知程度不断加深，并融入已有的知识结构中，形成有意义的知识体系。教师需要明确自己在学习中的指导地位，并创设建构学习的活动情境，引导学习进入主动学习，通过学习者之间、学习者与教师之间的协作、会话不断完成有意义的知识建构，促进学生的学习。因此，我们在教学中应尽量搭建有意义的教学环境，将课程知识内容与问题情境有机融合，激发学习者的学习兴趣，创建浸入式的学习环境。
（五）改进学生评价
学生评价是对学习者的学习结果进行评判的教学活动，在既定教学和学习目标的框架下进行。[5]以CDIO教育理念为指导进行程序设计基础课程教学，其教学和学习目标已经发生了变化，我们也应该据此对学生评价进行改进。从评价形式上，我们将每节课堂的评价、每个实验项目的评价、每个教学阶段的评价有机结合，使教师和学生双方正确了解学习动态。从评价内容上，我们将学习者的努力投入程度评价、知识掌握情况评价、解决问题能力评价、沟通合作能力评价、完成项目能力评价相结合，形成全面的评价内容体系。从评价工具上，我们充分利用网络和电子资源，使评价更方便。我们不仅关注结果的评价，而且关注过程的评价，使评价作为监督教学和学习、管理课堂的有效工具，成为促进学习者改进学习和教师调整教学的依据。
四、总结
CDIO教育理念为程序设计基础课程教学改革注入了新的活力，指引着我们将课程教学提高到新的高度。随着程序设计基础课程教学改革和探索的不断进行，课程教学效果不断增强，学习者的学习效果显著提高。然而，学习者的学习结果差异仍然存在，引导和提高学习情况较差的学习者是今后教学探索的一个重点。同时，我们将不断深入理解CDIO教育理念的核心思想，不断以其作为理论依据对课程教学进行全面改革。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 董妍汝.CDIO理念在C语言教学中的改革研究[J].实验科学，2014（3）：104-106.
[2] 曹长海.关于学习目标的几点思考[J].教育实践研究（A），2015（2）：7-8.
[3] 于丰园.知识社会大学教师多元教学能力研究[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2015（2）：156-160.
[4] 雷松泽，王长元，赵莉.面向服务外包的培养主动学习能力探索[J].技术与创新管理，2014（6）：640-643.
[5] 唐胜利，曾理，何川，等.基于发展性评价的应用型工程人才学习评价体系的构建[J].教育教学论坛，2013（6）：62-63.
[责任编辑：陈 明]
