陳鑫影

大連交通大學(xué) 遼寧大連 116021

C語(yǔ)言高效、靈活,被廣泛應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算,可以在許多軟件開(kāi)發(fā)中看到C語(yǔ)言的影子。C語(yǔ)言也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他高級(jí)語(yǔ)言的基礎(chǔ)語(yǔ)言,如C++、Java和C#等,以及相關(guān)的課程,如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)等課程。然而,目前在大多數(shù)課程教學(xué)過(guò)程中,仍以“以課堂為中心、以教師為中心、以教材為中心”,表現(xiàn)為“滿堂灌”“填鴨式”教學(xué)方式[1]。在C語(yǔ)言的教學(xué)過(guò)程中也存在這樣的問(wèn)題,容易使學(xué)生養(yǎng)成上課就等著教師教的依賴習(xí)慣?！叭行摹苯虒W(xué)方式只注重知識(shí)傳授,通常由主講教師選擇一本教材,依據(jù)教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃表逐節(jié)講解說(shuō)明,課上講解例題,課后布置作業(yè),統(tǒng)一安排上機(jī)實(shí)習(xí),學(xué)期結(jié)束進(jìn)行復(fù)習(xí)、考試。這種教學(xué)方法使學(xué)生成為“知識(shí)容器”,忽視了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,使學(xué)生長(zhǎng)期處于“他主的、被動(dòng)的、單個(gè)的、接受式”的狀態(tài),無(wú)法做到因材施教,造成學(xué)生學(xué)習(xí)自主性下降,缺乏主動(dòng)汲取知識(shí)的意識(shí)和能力[2]。這種比較單向的輸入式教學(xué)方法,使學(xué)生沒(méi)有實(shí)際的實(shí)踐能力來(lái)解決問(wèn)題。為解決現(xiàn)存的問(wèn)題,本文將依據(jù)OBE+PBL+CDIO組合模式理念,改進(jìn)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)相關(guān)內(nèi)容和方法。

1 OBE+PBL+CDIO組合教學(xué)改革模式

首先介紹C語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以及它所具有的函數(shù)封裝代碼的思想。這些C語(yǔ)言固有的特點(diǎn)利于結(jié)合OBE、PBL和CDIO等模式理念,對(duì)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行教學(xué)改革。

1.1 C程序的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和函數(shù)封裝代碼的思想

一個(gè)C程序是由若干個(gè)函數(shù)所構(gòu)成,每個(gè)函數(shù)負(fù)責(zé)完成一定的任務(wù),這些函數(shù)可以在一個(gè)源文件中,也可以分布在若干個(gè)源文件中。當(dāng)程序需要修改某個(gè)函數(shù)時(shí),只需要重新編譯該函數(shù)所在的源文件,不必重新編譯其他函數(shù)所在的源文件。因此,用函數(shù)封裝解決某一問(wèn)題的過(guò)程便于程序的模塊化管理。比如,如果某個(gè)同學(xué)想計(jì)算圓的面積和梯形的面積,那么這個(gè)同學(xué)無(wú)須知道計(jì)算圓面積的算法和計(jì)算梯形面積的算法,只要在他編寫(xiě)的main函數(shù)中調(diào)用(鏈接)circle.c和trapezoid.c中的函數(shù)即可,也就是說(shuō)circle.c和trapezoid.c中的函數(shù)就是可復(fù)用的代碼(工程圖如圖1所示)。getCircleArea、getTrapezoidArea和main三個(gè)函數(shù),分別在main.c,circle.c和trapezoid.c源文件中。主函數(shù)main負(fù)責(zé)調(diào)用getCircleArea和getTrapezoidArea函數(shù)得到圓和梯形的面積。

圖1 工程圖

1.2 OBE+PBL+CDIO組合教學(xué)改革模式思想

OBE提供了一種新的、有效的方法來(lái)提高學(xué)習(xí)效果,它強(qiáng)調(diào)將學(xué)生置于課堂的核心位置,并且注重對(duì)他們的學(xué)習(xí)成果的反饋。PBL教學(xué)方法是以問(wèn)題為導(dǎo)向的,也是以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。CDIO理論強(qiáng)調(diào)從構(gòu)思到實(shí)施,從設(shè)計(jì)到運(yùn)作,注重實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作和工程能力的發(fā)展,以提升項(xiàng)目的效率和成功率。C語(yǔ)言的封裝性和模塊化管理,使得每個(gè)函數(shù)具有一定的獨(dú)立性。這些特點(diǎn)利于在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)問(wèn)題和項(xiàng)目進(jìn)行劃分,使學(xué)生以個(gè)體或者團(tuán)隊(duì)的形式針對(duì)具體子問(wèn)題進(jìn)行解決。如此,可以將學(xué)生置于課堂的核心位置,以問(wèn)題為導(dǎo)向,對(duì)學(xué)生的成果進(jìn)行合理、有效的評(píng)價(jià),注重學(xué)生的成果反饋。

因此,OBE+PBL+CDIO組合教學(xué)改革模式的第一階段“理論教學(xué)部分”采用OBE+PBL工程教育理念進(jìn)行成果(問(wèn)題)導(dǎo)向、以學(xué)生為中心的教學(xué)。OBE+PBL+CDIO組合教學(xué)改革模式的第二階段“實(shí)踐教學(xué)部分”將在OBE+PBL組合教學(xué)改革模式的基礎(chǔ)上引入CDIO教學(xué)模式。由于CDIO模式強(qiáng)調(diào)實(shí)踐操作,注重團(tuán)隊(duì)的協(xié)同配合,著眼于“創(chuàng)意、規(guī)劃、執(zhí)行、結(jié)果”這四個(gè)核心要素。因此,在課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)將充分結(jié)合CDIO模式的特點(diǎn)。針對(duì)項(xiàng)目問(wèn)題的難易程度,結(jié)合學(xué)生的自身?xiàng)l件和興趣愛(ài)好,對(duì)應(yīng)C語(yǔ)言函數(shù)的封裝性、程序的模塊化管理的特點(diǎn),對(duì)同學(xué)進(jìn)行分組、分團(tuán)隊(duì)分工,使得組內(nèi)和組間能夠協(xié)同互助、協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同創(chuàng)新。具體的基于OBE+PBL+CDIO的兩階段漸進(jìn)式教學(xué)方法,參見(jiàn)圖2所示。

圖2 基于OBE+PBL+CDIO的兩階段漸進(jìn)式教學(xué)方法

1.3 具體改革措施

因此,在C語(yǔ)言教學(xué)過(guò)程中,針對(duì)前述分析的、普遍存在的“三中心”教學(xué)方式(以課堂為中心、以教師為中心、以教材為中心),和“滿堂灌”“填鴨式”教學(xué)方法[1],本文將基于OBE、PBL和CDIO組合模式理念,對(duì)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行如下具體改革措施。

1.3.1 對(duì)教學(xué)流程進(jìn)行重構(gòu)

依據(jù)OBE+PBL+CDIO組合模式理念,以實(shí)際工作任務(wù)為依據(jù),以項(xiàng)目為載體,以任務(wù)為驅(qū)動(dòng),側(cè)重對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng),對(duì)教學(xué)流程進(jìn)行重構(gòu)。

1.3.2 對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力與團(tuán)隊(duì)合作能力進(jìn)行培養(yǎng)

根據(jù)CDIO工程的教學(xué)原則,我們應(yīng)當(dāng)著眼于提升學(xué)生的實(shí)踐技巧、團(tuán)隊(duì)合作精神,并將其融入課堂活動(dòng)。我們應(yīng)當(dāng)采用多種方式,從實(shí)際的項(xiàng)目出發(fā),鼓勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)地參與,并且深入了解如何有效地劃分項(xiàng)目,安排資源,實(shí)現(xiàn)有效的組織和相互配合,從而更好地發(fā)揮出他們的潛質(zhì)[3]。

1.3.3 基于線上線下融合的教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)“教學(xué)做”一體化

通過(guò)OBE+PBL+CDIO的組合模式,“教學(xué)做”的教學(xué)方法可以實(shí)現(xiàn)線上線下的融合,其中,“教學(xué)做”的四個(gè)步驟可以幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí),并且可以通過(guò)多個(gè)與現(xiàn)實(shí)相關(guān)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。通過(guò)將線上和線下課程教學(xué)融合在一起,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時(shí)也能夠進(jìn)行實(shí)際操作,從而實(shí)現(xiàn)“教學(xué)做”的整合[1]。

1.3.4 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué),激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

通過(guò)實(shí)踐,可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣性和目的性,從而推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和內(nèi)驅(qū)力。通過(guò)實(shí)踐,學(xué)生還可以活學(xué)活用,理論融于實(shí)際,提高解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。鼓勵(lì)學(xué)生盡可能通過(guò)實(shí)踐將理論與實(shí)際相結(jié)合,以更為有效地促進(jìn)教學(xué)改革成果轉(zhuǎn)化。

2 實(shí)施方案及研究方法

2.1 教學(xué)過(guò)程重構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容組織

根據(jù)OBE+PBL+CDIO教育教學(xué)理念,我們應(yīng)該重新審視“教為本”課程,將學(xué)生置于課堂的核心位置,以實(shí)踐任務(wù)為基礎(chǔ),以項(xiàng)目為載體,以任務(wù)為驅(qū)動(dòng),加強(qiáng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力,讓他們以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)[4]。在教學(xué)中,我們重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)目和工作任務(wù)的需求,并精心挑選理論知識(shí)。在“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程中,可以選取多個(gè)由簡(jiǎn)入繁、由淺入深、循序漸進(jìn)的代表性項(xiàng)目作為教學(xué)載體,如學(xué)科成績(jī)管理系統(tǒng)等。根據(jù)CDIO模式,將每個(gè)教學(xué)項(xiàng)目細(xì)分為若干任務(wù),并以此為基礎(chǔ),采用構(gòu)思—設(shè)計(jì)—編碼—運(yùn)行的流程,以確保每一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目都能夠有效地完成,并且能夠通過(guò)測(cè)試、交付與驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié)來(lái)檢驗(yàn)其有效性。

2.2 圍繞OBE+PBL+CDIO的教育教學(xué)理念,對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力進(jìn)行培育

教師可以為學(xué)生提供多種選擇,讓他們能夠更加自主地探索,并將教學(xué)項(xiàng)目分成簡(jiǎn)單小項(xiàng)目教學(xué)和綜合性大項(xiàng)目教學(xué)。課堂重點(diǎn)集中在如何幫助學(xué)生更好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題,我們會(huì)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行拆分,按照一定的模塊來(lái)組織,并且鼓勵(lì)在課堂上建立團(tuán)隊(duì)主動(dòng)探索和思考。團(tuán)隊(duì)內(nèi)會(huì)協(xié)同配合,共同完成項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)、編輯和測(cè)試,并把所有的成果匯集起來(lái),形成一篇綜述性的報(bào)告,最后進(jìn)行答辯驗(yàn)收[5]。

2.3 基于線上線下融合的教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)“教學(xué)做”一體化

通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)法,我們可以將傳統(tǒng)的教學(xué)方式與新興的教學(xué)模式結(jié)合起來(lái),使學(xué)習(xí)者能夠更好地學(xué)習(xí)和掌握新知識(shí)和新技能。學(xué)生或?qū)W習(xí)小組可以通過(guò)使用教學(xué)平臺(tái)中的各種教學(xué)工具,進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)。此外,教學(xué)過(guò)程中,教師還可以與學(xué)生進(jìn)行直接的互動(dòng),以學(xué)生為中心,以學(xué)生提出的問(wèn)題為導(dǎo)向,幫助學(xué)習(xí)者更好地理解新的概念。

2.4 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué),利用實(shí)踐激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

參加課上和校內(nèi)的實(shí)踐,不僅能夠體現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度,而且還能夠有效地推動(dòng)課程改革,將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合,從而更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革的目標(biāo)。在課程實(shí)踐環(huán)節(jié)中,教師將利用課內(nèi)時(shí)間組織校內(nèi)上機(jī)實(shí)踐。同時(shí),教師將依據(jù)學(xué)生自身情況,引導(dǎo)學(xué)生、鼓勵(lì)學(xué)生參與解決實(shí)際問(wèn)題,進(jìn)一步拓展課上課程實(shí)踐環(huán)節(jié)。

3 教學(xué)改革的成果和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

(1)已經(jīng)依據(jù)OBE+PBL+CDIO組合模式理念,針對(duì)知識(shí)點(diǎn)有目的地引導(dǎo)、分層次講解知識(shí)點(diǎn)和重點(diǎn)習(xí)題。講解內(nèi)容已經(jīng)生成視頻,并存放于超星泛雅平臺(tái)。

(2)基于OBE+PBL+CDIO組合教學(xué)模式的“兩階段”教學(xué)體系結(jié)構(gòu),已經(jīng)設(shè)計(jì)出融合“課前預(yù)習(xí)筆記”“課前測(cè)驗(yàn)”“課中測(cè)驗(yàn)”“課后復(fù)習(xí)筆記”“課后作業(yè)”“課后測(cè)驗(yàn)”以及“階段性測(cè)驗(yàn)和作業(yè)”等環(huán)節(jié)的教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)章節(jié)分配內(nèi)容。具體的課程分配內(nèi)容已經(jīng)設(shè)計(jì)并存放于超星泛雅平臺(tái)。

(3)為了實(shí)現(xiàn)基于OBE+PBL+CDIO組合教學(xué)模式的“兩階段”教學(xué)體系結(jié)構(gòu),已經(jīng)建立了“競(jìng)教融合、以競(jìng)促學(xué)”體系。教學(xué)改革組組織了2022年“藍(lán)橋杯全國(guó)軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽”省賽、國(guó)賽,本次省賽我校共59人獲獎(jiǎng),在全國(guó)總決賽中共有5名同學(xué)獲獎(jiǎng)。

4 結(jié)論

該教學(xué)改革基于OBE+PBL+CDIO組合教學(xué)模式的教學(xué)體系結(jié)構(gòu),改變?cè)械膯蜗虻摹⑤斎胧浇虒W(xué)方法,通過(guò)將線上和線下課程教學(xué)融合,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時(shí),也能夠進(jìn)行實(shí)際操作,使學(xué)生通過(guò)鍛煉實(shí)踐能力來(lái)解決問(wèn)題。鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)實(shí)踐將理論與實(shí)際相結(jié)合,以有效促進(jìn)教學(xué)改革成果轉(zhuǎn)化,從而實(shí)現(xiàn)“教學(xué)做”的真正整合。