徐艷

摘 要：本文在分析C語言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)兩門課程傳統(tǒng)教學(xué)的弊端及其相互關(guān)系的基礎(chǔ)之上，探索該兩門課程基于CDIO的以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、以問題驅(qū)動(dòng)和以實(shí)戰(zhàn)為動(dòng)力的教學(xué)方法，并將兩門課程有機(jī)地結(jié)合起來進(jìn)行教學(xué)改革實(shí)踐。實(shí)踐證明，兩門課程配合教學(xué)有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力、程序閱讀的能力及應(yīng)用和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力，教學(xué)效果良好。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；CDIO；C語言；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)教學(xué)

一、前言

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），是以從產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面。目前，國內(nèi)的大多數(shù)理工科高校在學(xué)生教育教學(xué)培養(yǎng)方面多受傳統(tǒng)蘇聯(lián)模式的影響，學(xué)生理論基礎(chǔ)相對(duì)扎實(shí)，但是缺少項(xiàng)目及團(tuán)隊(duì)工作的實(shí)踐操作訓(xùn)練。

C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為嵌入式專業(yè)的兩門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是培養(yǎng)我系該專業(yè)學(xué)生軟件開發(fā)基礎(chǔ)能力的重要課程，C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)掌握的程度直接關(guān)系著學(xué)生分析問題、解決問題的能力以及程序設(shè)計(jì)理念的形成。但目前教學(xué)中存在的以下問題制約了學(xué)生軟件開發(fā)基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)。

（1）在目前的培養(yǎng)過程中，實(shí)踐教學(xué)的驗(yàn)證性內(nèi)容較多，但是綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少，學(xué)生探討問題的積極性和實(shí)踐創(chuàng)新能力得不到提高。

（2）教育體系中對(duì)理論課程的重視程度普遍高于實(shí)踐課程，導(dǎo)致學(xué)生基本是在任課教師的安排下進(jìn)行學(xué)習(xí)，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性。

（3）學(xué)生在解決問題的過程中常常采用純程序設(shè)計(jì)的方法，不能很好地將理論的邏輯結(jié)構(gòu)跟實(shí)際的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和程序算法設(shè)計(jì)結(jié)合起來，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解在很大程度上具有片面性。

（4）教學(xué)中只單純講教材的書本知識(shí)或做實(shí)驗(yàn)，沒有及時(shí)將一些前沿的、新穎的知識(shí)引入課堂；沒有更加有效的方式激發(fā)學(xué)生的編程興趣，使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)樂趣和成就感。

（5）學(xué)生能力的培養(yǎng)不明確也不明顯。

由于傳統(tǒng)的教學(xué)過程中存在著以上這些弊端，再加上學(xué)生自身存在的一些因素的影響，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映C語言難學(xué)，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則更難學(xué)。

二、CDIO模式下C語言教學(xué)方法探索

以項(xiàng)目作為主線，以學(xué)生作為主體，以教師作為主導(dǎo)，把培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才當(dāng)做最終目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)“學(xué)中做，做中學(xué)”的理念。

對(duì)于C語言知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，以項(xiàng)目教學(xué)為主線，將各知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)融合在項(xiàng)目中，所有學(xué)生以四至六人為單位分成項(xiàng)目組，每組完成一個(gè)小型信息管理系統(tǒng)的開發(fā)。學(xué)生項(xiàng)目組的題目可以從教師指定的題目中選擇，也可以自行選擇題目。管理系統(tǒng)的開發(fā)分為四個(gè)版本，將C語言基礎(chǔ)、簡(jiǎn)單C函數(shù)和C程序的三種基本結(jié)構(gòu)的教學(xué)融入Version1.0；將一維數(shù)組、二維數(shù)組、字符數(shù)組、指針、復(fù)雜C函數(shù)的教學(xué)融入Version2.0；將結(jié)構(gòu)體、結(jié)構(gòu)體數(shù)組、文件的教學(xué)融入Version3.0；將鏈表的教學(xué)融入Version4.0。后兩個(gè)版本屬于C語言高級(jí)應(yīng)用，隨著項(xiàng)目開發(fā)版本的升級(jí)，學(xué)生對(duì)C語言課程知識(shí)的學(xué)習(xí)也越來越深入。將 C語言課程的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為具有熟練編寫C語言程序的能力，最基本的要求是面對(duì)實(shí)際問題能夠編程解決，不追求理論知識(shí)的完整性，但求會(huì)熟練使用。教學(xué)中淡化語法細(xì)節(jié)，以項(xiàng)目開發(fā)為目標(biāo)，以分專題研究與實(shí)踐操作作為手段，把知識(shí)融入到課程體系中。

三、CDIO模式下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教學(xué)方法探索

開展問題驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)，以問題求解為主線索是實(shí)踐內(nèi)容的核心思路，體現(xiàn)分析能力和設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。針對(duì)每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的重要知識(shí)點(diǎn)，選擇難易適中、具有代表性的綜合性典型算法，合理地設(shè)計(jì)教學(xué)“問題”，從而在面對(duì)實(shí)際問題時(shí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)分析問題并能設(shè)計(jì)解決問題的方法，通過上機(jī)、編程、調(diào)試，在實(shí)驗(yàn)中掌握基于某種算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)組織、加工和處理方法，從而使學(xué)生進(jìn)一步理解程序算法的設(shè)計(jì)思想，鍛煉程序編寫和調(diào)試的能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。

開展以實(shí)戰(zhàn)為動(dòng)力的實(shí)踐教學(xué)，教師要講解電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、ACM競(jìng)賽的典型例題，幫助學(xué)生提高比賽成績(jī)，以此提高學(xué)生進(jìn)行程序編寫和開展實(shí)踐的熱情，使學(xué)習(xí)生動(dòng)有趣。

鑒于電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽和ACM競(jìng)賽試題本身的趣味性、實(shí)用性和價(jià)值，結(jié)合嵌入式C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的要求，從電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題和ACM競(jìng)賽試題中挑選相關(guān)題目，或?qū)⒃蓄}目進(jìn)行合理改造，形成與嵌入式C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)要求相匹配的試題集。這樣學(xué)生就可以在平時(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)過程中逐步接觸到電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題和ACM試題，這對(duì)提高學(xué)生的編程能力和將來參加實(shí)際比賽都非常有利。

四、CDIO模式下C語言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程整合方法實(shí)踐

我系之前都是采用模塊化教學(xué)，C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是分別在兩個(gè)學(xué)期由不同的教師進(jìn)行授課。由于課時(shí)安排的問題，C語言后面的章節(jié)講不完，比如指針、結(jié)構(gòu)體、文件、鏈表等知識(shí)點(diǎn)沒時(shí)間講；而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容多而且難，沒有過多的時(shí)間回顧和補(bǔ)充講解太多C語言的知識(shí)內(nèi)容，使得這兩門課不能進(jìn)行良好銜接，學(xué)生覺得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加難學(xué)。

在教改實(shí)踐過程中，可以將教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行更改，構(gòu)建嵌入式技術(shù)專業(yè)軟件開發(fā)基礎(chǔ)能力課程群。嵌入式技術(shù)專業(yè)軟件開發(fā)基礎(chǔ)能力課程群主要以C語言、C語言課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三門課程為主構(gòu)成。C語言在改革實(shí)施過程中調(diào)整為30節(jié)理論課，30節(jié)實(shí)踐課，只學(xué)習(xí)順序、選擇和循環(huán)等基礎(chǔ)編程知識(shí)，教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為具有熟練編寫C程序的能力；C語言課程設(shè)計(jì)調(diào)整為45節(jié)實(shí)踐課，鑒于嵌入式專業(yè)特點(diǎn)，其中只簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)C語言課程的指針、結(jié)構(gòu)體、鏈表等后續(xù)知識(shí)，重點(diǎn)在項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)教學(xué)；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)調(diào)整為30節(jié)理論課，30節(jié)實(shí)踐課。我系嵌入式專業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的要求主要在線性表、棧、隊(duì)列、數(shù)組、二叉樹、查找、排序部分，因此理論教學(xué)可按此要求壓縮，其中教學(xué)重點(diǎn)在線性表和查找、排序。針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中驗(yàn)證性內(nèi)容偏多，而綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新探索性實(shí)踐內(nèi)容偏少的情況，增加實(shí)踐教學(xué)30課時(shí)，仍然以項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)教學(xué)方式實(shí)施。

教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生編程能力、軟件過程的控制能力、項(xiàng)目管理能力、版本控制能力、需求管理能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、人際溝通能力為目標(biāo)，分三層由易到難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力。第一層，分團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)，使其了解編程過程，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣；第二層，規(guī)范軟件開發(fā)流程，以虛擬項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生CDIO能力；第三層，以實(shí)際項(xiàng)目或綜合項(xiàng)目考查學(xué)生是否具備該專業(yè)軟件開發(fā)的基礎(chǔ)能力。

考核過程中重建以能力為主的考核方式，在C語言、C語言課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程群中試行理論知識(shí)考試占總成績(jī)的30%，個(gè)人能力占總成績(jī)的20%，人際團(tuán)隊(duì)能力占總成績(jī)的20%，項(xiàng)目完成占總成績(jī)的20%。學(xué)生必須按課程群體系中規(guī)定的能力培養(yǎng)層級(jí)依次完成。

五、結(jié)束語

我們應(yīng)用CDIO教學(xué)模式進(jìn)行C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革，經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，達(dá)到了較為理想的教學(xué)效果。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯著提高，對(duì)項(xiàng)目的運(yùn)作過程有了更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通交流能力都得到了培養(yǎng)，形成了比較良好的學(xué)習(xí)氛圍。今后，我們還將不斷地探索和完善相關(guān)課程的教學(xué)改革方案，推動(dòng)教學(xué)改革的深入開展，進(jìn)一步提高工程教育質(zhì)量。

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