柴西林，趙艷，趙亞娟，李國瑞

（西北師范大學(xué)知行學(xué)院，蘭州 730070）

CDIO視域下C語言擴展性實踐教學(xué)模式的構(gòu)建與實施

柴西林，趙艷，趙亞娟，李國瑞

（西北師范大學(xué)知行學(xué)院，蘭州 730070）

引進先進的CDIO工程教育理念，構(gòu)建一套適應(yīng)電子信息類應(yīng)用型人才培養(yǎng)的全新的C語言課程實踐教學(xué)模式。不同于以往的研究僅僅探討C語言這門課本身的教學(xué)現(xiàn)狀和教學(xué)改革，而是從應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)出發(fā)，基于電子信息類大專業(yè)前提和整個課程體系，在相對獨立的專業(yè)課程之間尋找其內(nèi)在聯(lián)系，以C語言為基礎(chǔ)，打破課程界限，進一步通過擴展性的實踐解決學(xué)科交叉點，并以此引導(dǎo)和促進電子信息類各專業(yè)后續(xù)主干課程的實踐教學(xué)改革，有效地將整個專業(yè)課程體系貫穿起來。

應(yīng)用型本科；電子信息類專業(yè)；C語言；實踐教學(xué)

0 引言

應(yīng)用型本科教育表現(xiàn)為職業(yè)、技術(shù)以及學(xué)術(shù)三方面的結(jié)合，其關(guān)鍵是提高學(xué)生的社會適應(yīng)能力和職業(yè)技能[1]。隨著國家經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，尤其是電子信息領(lǐng)域?qū)C合型和應(yīng)用型創(chuàng)新人才的需求日益增長，迫切需要能夠解決工程領(lǐng)域理論層面和實踐層面問題的創(chuàng)新人才[2]。因此，引進了先進的CDIO（構(gòu)思Conceive、設(shè)計Design、實現(xiàn)Implement、運作Operate）工程教育理念，它以產(chǎn)品從構(gòu)思、研發(fā)、運行到廢棄再利用的全過程為載體，采用“做中學(xué)、學(xué)中做”的方法，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能和興趣，符合應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的規(guī)律，是先進教學(xué)方法的典范，自2005年引入中國以來，對中國的工程教育及人才培養(yǎng)模式產(chǎn)生了深遠的影響[3]。C語言是電子信息類專業(yè)的必修課程，在專業(yè)課程體系中具有非常重要的地位，是電子信息類專業(yè)后續(xù)學(xué)習(xí)單片機等專業(yè)課程的基礎(chǔ)。綜合考慮專業(yè)綜合實踐的特點以及人才培養(yǎng)的目標(biāo)的情況，把CDIO工程教育理念引入到電子信息類專業(yè)C語言擴展性實踐教學(xué)模式中來是非常適合的。

1 C語言課程傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足之處

西北師范大學(xué)知行學(xué)院現(xiàn)有的電子信息工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、計算機科學(xué)與技術(shù)等3個應(yīng)用型本科電子信息類專業(yè)，在教學(xué)中普遍存在以下突出問題：C語言與后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)互相脫節(jié)，具體表現(xiàn)為學(xué)生既學(xué)了C語言，又學(xué)了單片機原理、嵌入式、DSP等課程內(nèi)容，但仍然無法綜合應(yīng)用解決一些實踐性的工程問題。作為應(yīng)用性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課，沒有充分發(fā)揮為專業(yè)課程體系服務(wù)的作用，C語言程序設(shè)計能否學(xué)好關(guān)乎到學(xué)生后期專業(yè)課程學(xué)習(xí)的效果，但之前的教學(xué)目的一般是對其進行計算機基礎(chǔ)語言的普及，授課深度和廣度不足，根本沒有起到其在專業(yè)課程體系中應(yīng)有的作用。仔細分析之后我們發(fā)現(xiàn)，在專業(yè)體系中大部分課程的教學(xué)都相對獨立，使本應(yīng)緊密銜接的內(nèi)容事實上相互脫節(jié)，這就形成了學(xué)科交叉點的“模糊地帶”。加上獨立院校學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)能力，不能很好地通過自我補充學(xué)習(xí)解決課程內(nèi)容之間的過度與鏈接。實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力，通過聯(lián)系理論解決實際問題能力的重要環(huán)節(jié)。然而傳統(tǒng)的實踐教學(xué)內(nèi)容和方法過于陳舊，仍然是以教師傳授為主，學(xué)生缺乏積極主動的思考，處于被動接受的狀態(tài)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也不利于專業(yè)綜合應(yīng)用。因此，亟待尋求一種擴展性實踐教學(xué)模式，使原本相對獨立的專業(yè)課程之間加強“交流”與“合作”。

2 基于CDIO理念的C語言擴展性實踐教學(xué)模式的構(gòu)建與實施

（1）集群立體化定位,實現(xiàn)實踐教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與貫通

正確、深入地解讀應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式，分析應(yīng)用型本科院校電子信息類專業(yè)C語言教學(xué)的現(xiàn)狀及相關(guān)課程體系存在的問題。根據(jù)社會需求和教學(xué)對象的特點，動態(tài)整合教學(xué)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)，對主干實踐課程進行立體化綜合部署，構(gòu)建模塊化的課程集群體系，進而修訂人才培養(yǎng)計劃和教學(xué)大綱，實現(xiàn)實踐教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與貫通［4］。同時，緊密結(jié)合CDIO工程教育理念，以服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展以及社會對電子信息類專業(yè)人才的需求調(diào)整課程體系，避免課程內(nèi)容的交叉與重復(fù)，注重課程之間的銜接和關(guān)聯(lián)。將集群內(nèi)的各門課程劃分為若干層次，按課程特點進行分類建設(shè)，形成一個多層次、立體化、集群化的電子信息類專業(yè)實踐課程體系[5]。例如，在傳統(tǒng)“C程序設(shè)計上機實驗”的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了“KEIL C”、“PROTUES設(shè)計與仿真”、“綜合電子設(shè)計與制作”以及“機器人設(shè)計與編程”等立體化實踐系統(tǒng)，很好地解決了教學(xué)內(nèi)容的銜接和貫通。

（2）多元驅(qū)動化定位,深入開展多層次工程實踐

①以C課程為基礎(chǔ)滲透，打好實踐基礎(chǔ)

C語言課程針對專業(yè)不同，教學(xué)中要凸顯的特色就有很大差異，這種差異在理論課往往很難去突破，只能在實驗實踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)學(xué)生把握各自的專業(yè)特點。在C實踐課題中，設(shè)置了基礎(chǔ)應(yīng)用、初級綜合和高級綜合三個層次供不同基礎(chǔ)的學(xué)生選擇，如表1所示為電子信息類專業(yè)C語言CDIO綜合實踐過程設(shè)計。并且，在計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實踐中注重培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)軟件應(yīng)用系統(tǒng)的綜合能力；在物聯(lián)網(wǎng)工程、電子信息工程等專業(yè)的實踐中注重培養(yǎng)學(xué)生在電子方面軟硬件聯(lián)調(diào)的綜合能力。進一步通過校內(nèi)的創(chuàng)新實踐項目以及企業(yè)的工程實踐項目，漸進式地訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程素質(zhì)[6-8]。

表1 CDIO視域下的電子信息類專業(yè)C語言綜合實踐

②以學(xué)生專業(yè)工作室為延伸，突出實踐特色

從課內(nèi)延展課外，通過有序指導(dǎo)，成立多個學(xué)生專業(yè)工作室，進一步深化實踐教學(xué)。目前，以系為依托，成立了“雄鷹工作室”、“尋夢工作室”、“機器人工作室”、“互聯(lián)網(wǎng)工作室”、“物聯(lián)網(wǎng)工作室”，其中雄鷹工作室、物聯(lián)網(wǎng)工作室、機器人工作室主要面向電子信息工程、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)、計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開展實踐設(shè)計與制作；尋夢工作室、互聯(lián)網(wǎng)工作室主要面向計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、信息管理與信息技術(shù)專業(yè)開展實踐設(shè)計與制作。以C語言課程為依托，成立了面向硬件設(shè)計的“星期八電子工作室”、面向軟件應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的“啟行工作室”、面向網(wǎng)絡(luò)及手機應(yīng)用開發(fā)的“舞天工作室”，目前已成功完成“車牌識別系統(tǒng)”、“紅外遙控智能窗簾”、“四旋翼空中機器人”等多個工程項目的設(shè)計。學(xué)生在完成了教學(xué)大綱規(guī)定的學(xué)習(xí)內(nèi)容外，能打破專業(yè)限制，自主學(xué)習(xí)新的知識和技能，探尋未知領(lǐng)域，完善知識體系和結(jié)構(gòu)，極大地提高了自身的綜合素質(zhì)。

③以學(xué)科專業(yè)競賽為契機，推動漸進性實踐

借助大學(xué)生學(xué)科專業(yè)競賽，依托專業(yè)工作室，形成“課程-CDIO實踐-競賽-創(chuàng)新”循環(huán)促進的可持續(xù)發(fā)展教學(xué)體系，并在學(xué)生中發(fā)揮“傳、幫、帶”的作用進行團隊經(jīng)營，組建多學(xué)科交叉的學(xué)生創(chuàng)新團隊，為CDIO工程實踐提供一片沃土。

（3）多元協(xié)同化定位，建設(shè)一支相對穩(wěn)定又動態(tài)優(yōu)化的實踐教學(xué)師資隊伍

學(xué)院在教學(xué)中根據(jù)本校的實際情況和學(xué)科發(fā)展要求，需組建一支理論基礎(chǔ)扎實、教學(xué)能力較高的教師隊伍，并靈活調(diào)整一部分不適合應(yīng)用型人才培養(yǎng)工作的教師,實現(xiàn)師資隊伍的動態(tài)優(yōu)化。同時，大力引進并培養(yǎng)雙師型教師，側(cè)重理論知識與實踐能力的有效結(jié)合。這方面學(xué)院要多元協(xié)同，與社會各界廣泛取得聯(lián)系，利用靈活的企業(yè)機制，加強與企業(yè)、廠礦的合作和聯(lián)系。同時，加強教師教研與科研能力，反哺教學(xué)。教師通過不斷加強教研與科研能力，逐步形成搭配合理的科研團隊，可有效指導(dǎo)學(xué)生的工程實踐。

（4）需求導(dǎo)向化定位，構(gòu)筑校企合作的新平臺

努力使實踐課程標(biāo)準與工程崗位能力對接、實踐課程內(nèi)容與職業(yè)需求特點對接、實踐教學(xué)過程與社會生產(chǎn)過程對接，可有效縮短實踐人才培養(yǎng)與社會需求之間的距離。開展校企合作、項目外包等活動，加強工程實踐與社會接軌度，改變封閉教學(xué)模式。目前，學(xué)院已與中國移動通信集團甘肅有限公司蘭州分公司等6家企業(yè)建立了校企合作關(guān)系，為CDIO工程實踐創(chuàng)造實訓(xùn)和實戰(zhàn)基地。

3 成效分析

①近年來，基于CDIO理念在C語言實踐教學(xué)改革中，僅本課程教學(xué)團隊總共完成了約24個教學(xué)班863人次1133個課題的實踐課題指導(dǎo)與考察，評出了105件優(yōu)秀實踐設(shè)計作品，有效推進了學(xué)院多個電子信息類專業(yè)在后序?qū)I(yè)課程中的學(xué)習(xí)進程。

②省級、國家級各類專業(yè)學(xué)科競賽獲獎成果喜報頻傳。多年來，以電子信息類專業(yè)C語言實踐教學(xué)改革為開端，在多門后續(xù)專業(yè)課程中實施CDIO工程實踐，大大提升了學(xué)生的工程實踐能力。每年有接近全系1/3的學(xué)生報名參加了各級各類專業(yè)學(xué)科競賽，已選拔數(shù)百名學(xué)生4次參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、1次參加全國信息技術(shù)競賽、1次參加全國大學(xué)生計算機設(shè)計大賽、6次參加全省大學(xué)生計算機應(yīng)用能力競賽、2次參加全省“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品競賽、1次參加全省“互聯(lián)網(wǎng)+”科技競賽。截止目前，我系有288名學(xué)生獲得全國二等獎6項、全國三等獎1項、全省特等獎7項、全省一、二、三等獎分別為27、41、31項，獲獎總數(shù)達123項。

③基于CDIO理念的C語言實踐教學(xué)改革有效促進了各專業(yè)后續(xù)專業(yè)課的實踐教改，并有效促進了我系各專業(yè)學(xué)生就業(yè)率。

④學(xué)院電子信息工程專業(yè)被評為甘肅省本科特色專業(yè)，充分肯定了我們教學(xué)改革工作的成效。

⑤教學(xué)相長，教師團隊教研科研碩果累累，有效反哺教學(xué)。目前教學(xué)團隊教師已在國家級、省級各級各類期刊發(fā)表教研科研論文20多篇，主編或參編本專業(yè)教材近10本，主持或參與省級、校級項目7項。

4 結(jié)語

在CDIO工程教育理念的指引下，以C語言課程為切入點，從其實踐層面打破課程界限，在教學(xué)中有意識的進行學(xué)科綜合，以多層次工程案例的實踐過程促使學(xué)生形成系統(tǒng)的專業(yè)思路和專業(yè)方法，以此引導(dǎo)和促進電子信息類各專業(yè)后續(xù)主干課程的實踐教學(xué)改革，并充分利用實驗、實踐、課外專業(yè)工作室、校企合作平臺、學(xué)科競賽等活動，成功突破了學(xué)科交叉的“模糊地帶”，形成了一套行之有效的“課程-CDIO實踐-競賽-創(chuàng)新”循環(huán)促進的可持續(xù)發(fā)展教學(xué)體系和“理論教學(xué)+實驗教學(xué)+實踐教學(xué)”三足一鼎的教學(xué)特色，在學(xué)院電子信息類專業(yè)的實踐教學(xué)中取得了良好的效果。

[1]蔡志奇.應(yīng)用型本科協(xié)同育人模式多樣化芻議[J].教學(xué)研究，2014，37（4）:5-10.

[2]邵紅，黃鎮(zhèn)宇.應(yīng)用型人才培養(yǎng)的理論與實踐法[M].廈門大學(xué)出版社，2012.

[3]克勞雷.重新認識工程教育——國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M].顧佩華，沈民奮，陸小華，譯.北京：高等教育出版社，2009.

[4]曹蕓茜,黃建宇,王淑艷,等.基于項目的CDIO?的綜合實驗項目教學(xué)初探[J].實驗實驗室科學(xué)，2013，16（5）:82-84．

[5]季厭浮,宣麗萍,宋瑩瑩.高校電類專業(yè)多元協(xié)同實踐教學(xué)體系的構(gòu)建[J].教學(xué)研究，2016，39（3）:92-95.

[6]溫濤.探索構(gòu)建一體化TOPCARES-CDIO人才培養(yǎng)模式[J].中國高等教育，2011（7）：41-43.

[7]陸繼遠,劉躍峰,李天博.電氣信息類專業(yè)C語言課程設(shè)計的改革研究與實踐[J].中國電力教育，2010（34）：108-109.

[8]劉莉,陶強.C語言在電子類專業(yè)教學(xué)過程中的地位和作用[J].計算機教育，2012（08）：47-50.

作者簡介：

柴西林（1984-），女，甘肅岷縣人，碩士，講師，研究方向為信號處理與智能系統(tǒng)、高等教育教學(xué)

趙艷（1977-），女，甘肅隴西人，本科，講師，從事領(lǐng)域為教育技術(shù)、數(shù)字媒體、多媒體制作等

趙亞娟（1981-），女，甘肅正寧人，碩士，講師，研究方向為數(shù)據(jù)庫方面

李國瑞（1982-），女，甘肅靖遠人，碩士，助工，研究方向為物聯(lián)網(wǎng)

Construction and Implementation of Extensible Practical Teaching Mode of C Programming Language Guided by CDIO Idea

CHAI Xi-lin，ZHAO Yan，ZHAO Ya-juan，LI Guo-rui
（Zhixing College of Northwest Normal University,Lanzhou 730070）

Under the guidance of the advanced CDIO engineering education ideas，constructs a new C language course practice teaching mode, which adapts to the application of talents training of Electronic information professional category.Different from the previous research, that only discusses the current teaching situation and teaching reform of C course,but from the goal of training applied talents,based on the prerequisite of electronic information and the whole curriculum system,in the relatively independent professional courses,to find its internal links,based on C language,break the boundaries of the curriculum,and further through the expansion of practice to solve the interdisciplinary point,to guide and promote the follow-up main course of practice teaching reform of the Electronic information professional category,effective throughout the professional curriculum system.

Applied Undergraduate Colleges;Electronic Information Professional Category;C Programming Language;Practical Teaching

1007-1423（2017）10-0047-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.10.013

2017-02-28

2017-03-20

甘肅省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題（No.GS（2015）GHB0206）