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摘要：將CDIO工程教育模式，應用于我校電子信息類專業(yè)的C語言實驗教學中。通過“多層次、全過程”的教學設計，將課程教學與對學生工程實踐能力的培養(yǎng)相結合。對問卷調查結果的數(shù)據(jù)分析表明，這種教學設計更有助于學生主動學習能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

關鍵詞：CDIO；C語言；多層次；全過程；教學設計

C語言因其用途廣泛、功能強大、使用靈活等諸多優(yōu)點，成為大多數(shù)高等學校工程類專業(yè)計算機類課程的入門課程［1］。該課程旨在培養(yǎng)學生的計算思維能力，提高分析問題和解決問題的能力，讓學生具備編制程序的初步能力，為面向對象程序設計、單片機設計等后繼課程打下良好基礎。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Oper-ate），它強調以產(chǎn)品研發(fā)到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(lián)系的方式學習［2］。

1實驗教學總體設計思路

在該門課程的教學過程中，我們采用的是項目式教學。這種教學形式可以將知識點分解在每個項目中，便于學生認知和理解，學生在完成項目的過程中，就可以掌握所包含的知識點［3］。課前，教師將基礎理論部分整理錄制成視頻，上傳至線上課程資源平臺，學生按提示完成預習任務。課中，基礎理論部分不再重復講解，教師只對重點、難點部分做強化講解，同時結合VisualStudio軟件做演示；接著是學生在教師的指導下操作，同時用截屏的方式記錄運行結果；最后教師根據(jù)學生完成情況進行總結及任務的布置。課后，學生完成實驗記錄的整理和實驗報告的撰寫。存在的不足表現(xiàn)在以下方面，整個教學過程是在教師的主導下完成的，沒有讓學生成為教學的主體，學生主動學習熱情不高；教學過程缺乏創(chuàng)新，教學方法較為單一，不利于培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力；考核方式較為傳統(tǒng)，缺乏對學生創(chuàng)新思維的度量，對教學質量的保障度不夠。依據(jù)CDIO方法和理念，把對學生主動學習的能力培養(yǎng)融入到驗證型項目、團隊之間協(xié)作的能力的培養(yǎng)融入到綜合型項目、創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)融入到設計型項目和考核環(huán)節(jié)的技能測試中，這種貫穿基礎知識講授、綜合應用能力訓練和實踐創(chuàng)新思維激發(fā)的“多層次”、從授課到考核“全過程”的教學設計，有助于學生工程知識的獲取、現(xiàn)代工具的掌握和終生學習能力的培養(yǎng)。教學設計框圖如圖1所示。本文將以循環(huán)程序設計作為案例，具體介紹如何利用基于cdio理念的教學設計培養(yǎng)學生的主動學習能力，同時給出團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的一般性教學過程。

2循環(huán)程序設計教學設計

C語言課程在第二學期開設，學生還沒有完全適應大學學習節(jié)奏，此時需要耐心引導學生在學習中逐步走向主體地位。要培養(yǎng)學生主動學習能力，選擇合適的題目很關鍵［4］，既要難易適中，又要解決方案靈活多樣。如何編程實現(xiàn)求表達式1-2+3-4+5…-100的值，就是一個不錯的案例。

2.1構思

首先引導學生構思，即思考解決問題的方法和步驟。在此之前學生已經(jīng)學了如何編程求解表達式1+2+3+4+5….+100的值，這里只需考慮符號的變化即可。一般有這么幾種方法：①分別求解奇數(shù)項和偶數(shù)項之和，然后二者相減；②與選擇結構程序設計結合，若判斷出當前項為奇數(shù)項則加，為偶數(shù)項則減；③設置符號位flag并置其初始值為1，在加每一項時額外乘以符號位，每加完一項flag變號一次。

2.2設計

接著進入設計階段，設計階段主要任務是用模型精確地描述構思，以便于在實現(xiàn)階段，把構思轉換成C語言程序［5］。換句話說，在構思階段算法可以是以格式要求不那么嚴格的形式出現(xiàn)，比如自然語言；設計階段則需要用更加嚴瑾的模型來表述，比如流程圖，可以選擇結構化流程圖或N-S流程圖。以解決方法1為例，圖2給出N-S流程圖的設計和細化過程：

2.3實現(xiàn)

在實現(xiàn)階段，用C語言來對設計模型加以實現(xiàn)，即代碼的編寫。循環(huán)結構可用while、do...while或者for語句實現(xiàn)。在本題中已知循環(huán)結束條件，故不采用for語句，又因為是當型循環(huán)，所以宜采用while語句。

2.4運作

最后到了運作階段，這個階段包括代碼的編譯、調試、運行等操作，教師更多地是要傳授方法，而不能遇到問題直接給予解決。比如教會學生使用調試工具，利用錯誤提示信息定位出錯誤所在位置；再比如如果發(fā)現(xiàn)運行結果和預期結果沒有任何關聯(lián)，則可能是沒有為變量設置初始化值導致的。把這個任務看成是一個工程項目的話，還應考慮其維護、升級和改進。通過增加展示和探討環(huán)節(jié)，幫助學生拓寬解題思路，解鎖解題方法，對自己的作品有一個客觀的評判，并加以改進。

3利用綜合型實驗項目培養(yǎng)團隊協(xié)作能力

“函數(shù)的使用”，該項目綜合了除指針和自定義數(shù)據(jù)類型之外的所有的知識點。主要目的是讓學生學會函數(shù)定義、函數(shù)調用、函數(shù)聲明等形式，尤其是要掌握數(shù)組元素及數(shù)組名作為參數(shù)進行函數(shù)調用時，參數(shù)間的虛實結合的過程?？紤]到本項目所涉及新知識點較多、較雜、較難，在編排項目內容的時候，更多的是結合前面已經(jīng)學過的經(jīng)典算法和功能，在本項目中改為函數(shù)調用的形式來完成，比如冒泡排序、判斷素數(shù)等。這樣安排起到溫故知新的效果，也符合循序漸進、迭代向前的學習規(guī)律。讓學生每兩人組隊，分工合作，基于CDIO流程來完成本項目。其中構思、設計階段要求學生獨立完成，教師只在實現(xiàn)階段給予必要的指導和幫助。最后的運作階段，隊伍之間兩兩隨機組成互評小組，對項目完成情況進行測評打分。學生在交流、配合和討論的過程中，既能更深入地理解函數(shù)調用過程，對自己的學習效果，也能有一個客觀的評價和認識，還為實踐環(huán)節(jié)的團隊協(xié)作奠定了基礎。

4串聯(lián)相關實踐環(huán)節(jié)激發(fā)學生創(chuàng)新思維

C語言做為專業(yè)必修課程，與工程實踐活動聯(lián)系密切，貫穿課程設計、畢業(yè)設計、計算機設計大賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃等多個實踐環(huán)節(jié)，為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供重要支持。通過增加“技能測試”考核環(huán)節(jié)的形式，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。該環(huán)節(jié)為開放式自主選題，學生在學期內，任何以C語言為主題的實踐成果均可以作為該環(huán)節(jié)的支撐材料。考慮完成此環(huán)節(jié)的實際需求，讓學生組成4～6人的團隊，以項目組的形式，完成從問題的提出到解決方案的構思、設計、實現(xiàn)和運作的全流程［6］。這種方式不僅能激勵學生將C語言應用于實踐環(huán)節(jié)，同時能讓學生在應用過程中，發(fā)現(xiàn)對知識掌握的不足，從而促進C語言及其相關課程的學習。在完善本課程考核體系的同時，也讓同學們真切感受到C語言的應用場景，更加堅定學好這門課程的信心和決心。5結束語通過以上“多層次全過程”的教學設計，將CDIO工程教育理念融入C語言實驗教學及考核全過程，形成“目標-措施-評價”的閉環(huán)體系，相互反饋。學期結束時，對學生發(fā)放自我評價問卷，分別從自主學習能力、團隊協(xié)作能力、將C語言應用于實踐環(huán)節(jié)的能力三個方面做調查。并對2020級和2021級同一專業(yè)兩個班級學生做對比，其中2020級學生采用傳統(tǒng)的教學模式，2021級學生采用CDIO工程教育模式，數(shù)據(jù)如表1所示：基于SPSS軟件的一般線性模型分析顯示，兩個班級的數(shù)據(jù)在三個方面的顯著值均小于0.05，表明這種基于CDIO工程教育理念的教學設計，更有助于學生自主學習能力、團隊協(xié)作能力和實踐能力的培養(yǎng)。

參考文獻

［1］譚浩強.C程序設計［M］.5版.北京：清華大學出版社，2017

［2］張白，吳國強，韋海成，等.CDIO模式在C語言教學中的應用研究［J］.中國教育技術裝備，2017（22）：98-99，102

［3］梁銳，余波.項目驅動模式下的基于C語言和單片機的工程實踐教改設計［J］.現(xiàn)代計算機，2020（7）：92-94

［4］劉梅.C語言程序設計課程實驗項目的設計和教師角色的定位［J］.福建電腦，2015，31（8）：136-137，32

［5］李素萍.基于CDIO的數(shù)據(jù)結構課程教學設計———以簡單選擇排序為例［J］.電子元器件與信息技術，2021，5（6）：153-154

［6］龔寧靜，冷靜.項目組模式在C語言教學中運用的探討［J］.科教導刊（上旬刊），2018（7）：112-114

作者:井田 王宜結 單位:淮南師范學院電子工程學院