基于CDIO-OBE理念与计算思维的Java程序设计教学改革

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　　【摘要】    本文针对我校软件学院Java程序设计课程教学中存在的不足，提出以CDIO-OBE理念与计算思维为指导，以培养应用型人才为目标，对传统的理论教学方法、实验教学方法以及考核方式进行改革。在实际教学过程中，学生学习积极性和综合能力得以提升，成果显著。
　　【关键词】    CDIO    OBE    计算思维    应用型    教学改革
　　Abstrct： In view of the shortcomings in the teaching of Java programming course in our School of Software， this paper proposes the CDIO-OBE concept and computational thinking as the guide， and aims at cultivating applied talents， and the traditional theoretical teaching methods， experimental teaching methods and assessment methods. reform. In the actual teaching process， the students’ enthusiasm for learning and comprehensive ability can be improved and the results are remarkable.
　　Key Words： CDIO; OBE; Computational thinking; Application Type; Teaching Reform
　　计算机语言类课程包含《C语言程序设计》、《C++程序设计》、《汇编语言程序设计》、《Java语言程序设计》、《C#语言程序设计》等。计算机语言类课程是高校计算机专业、软件工程专业的核心专业课程，是计算机专业、软件工程专业人员的必备技能。Java程序设计课程的内容主要涉及计算机语言的基本概念、基本语法以及程序设计的基本方法，主要目的是培养学生算法设计的思想和程序设计的技能。总体说来，Java程序设计课程是实践性与应用性较强的课程。如何在教学过程中，实现Java程序设计课程的目的，这是摆在包括我在内的从事计算机语言类课程教学教师面前亟待解决的课题。
　　一、传统教学方式存在的问题
　　1.1理论教学内容繁琐枯燥，学生学习积极性不高，教学效果不够理想
　　Java课程本身语法概念多，内容繁杂，而教师在讲授的过程中又过于注重讲解基础知识点，课堂教学因此变得非常抽象和枯燥，学生没有真正参与到课堂教学中来，课堂内容理解不到位，基础打得不牢，前面知识学不好，后面的知识也没办法理解，很容易使学生丧失信心，失去学习兴趣。此外，在Java课程课堂教学过程中，虽然目前大多是采取多媒体和板书相结合的方式，但是课堂讲授过程中采取放映PPT课件和演示教材上例题的模式，仍然没有摆脱教师讲授为主、学生听课为辅的传统教学方式，这使得学生极少能够参与课堂中，学习兴趣不高。
　　1.2实验内容安排不够好，满足不了实际需求
　　对于Java课程来说，目前实验的主要任务仍然是完成书上例题的实现，书后习题的实现;部分实验内容与案例有关，但是案例规模小，真实性不强。总之，实验内容创造性不强，与实际问题没有确切的联系起来，这导致学生积极性不高，也无法通过实践环节培养团队协作的精神。
　　1.3考核方式仍然以闭卷为主
　　目前，Java程序設计课程所采取的考试方式仍然是闭卷考试，无法考核出学生的真实编程水平和能力。
　　在此背景下，针对软件学院的特点，提出基于CDIO-OBE理念和计算思维的Java课程的教学改革与实践。
　　二、基于CDIO-OBE和计算思维的Java程序设计教学改革
　　计算思维就是运用计算机科学的思想进行问题的求解和系统的开发设计等，涵盖了一系列的广泛的计算机科学的思维活动[1]。应该在计算机语言类教学中融入计算思维的元素，注重对学生计算思维能力的培养，引导学生积极主动地发现问题，分析问题，解决问题。CDIO（Conceive构思、Design设计、Implement实现和Operate运作），是近年来国际工程教育改革的最新成果，以产品从研发到运行的整个生命周期为载体，让学生主动的、实践的、课程之间有机联系的方式来学习工程理论[2]，在教学活动中融入CDIO模式，这样培养出来的学生，在企业和社会中的竞争力将会得到大幅度提升。的确，CDIO教学理念比较切合软件工程专业。然而，现有的基于CDIO的计算机语言类教改方案在细观和微观层面对教育理念进行贯彻和践行上还是存在一定的不足，使得其过于注重技能的培养[3]。OBE（Outcomes-based Education）基于学习结果的教育模式[4]，强调以学生为中心，根据学生能力及兴趣的不同来设置不同的学习任务，最大程度的调动学生积极性。明确学习成效，以此作为教学过程的驱动，以能力和学习成果入手反向构建教学过程，代替传统的课本教学，围绕学习目标组织设计教学环节[5]。针对以上问题，在Java课程实际教学过程中，以CDIO-OBE和计算思维理念为指导，以培养应用型人才为目标，实施了一系列教学手段和考核方式的改革，激发学生学习兴趣，使学生真正融入到课堂中来，提高学习效果。
　　2.1 理论教学改革
　　针对传统Java课程理论教学中暴露出来的问题，我们采用案例化教学，将知识点融入案例中。教师不能单纯的给学生讲解案例，要通过案例引出问题，以问题为驱动，由学生个人或者小组合作完成，教师起辅助引导的作用，使学生理解单个知识点在案例或者整个项目中的应用。将工程思想引入到课堂，摆脱之前单纯的老师讲，学生听的教学模式，让学生很大程度的参与到课堂中来，实现学生在课堂上的主体地位，提升学生对编程的兴趣，同时能够锻炼学生的计算思维。在案例的选择上也要注意几个问题，（1）选择生动有趣的案例。将复杂抽象的理论知识点融入到生动有趣的案例中，吸引学生的学习兴趣，引导学生主动思考探索问题。（2）选择真实案例。案例来源于生活并加以一定的改造，从真实案例入手，提高学生对案例的接受程度，同时能够加深学生对案例的理解。（3）选择难度适中的案例。案例的难度及代码长度太大，学生难以完成，也会在一定程度上打击学生的积极性。案例太小又不足以涵盖主要的知识点，因此要选择难度适中的案例进行教学。 　　2.2 实验教学改革
　　实验教学是Java语言课程中至关重要的一个环节，能够提升学生实践能力，体现对知识的综合应用。在此环节中，教师要认真准备实验项目，在项目中加入计算思维的元素，引导学生主动积极的思考。由教师给出项目主题和用户需求，3-5个学生自由组成小组，根据已掌握的知识对项目进行自主开发设计。各小组设置一名组长，负责小组项目的整体分工，组织小组成员讨论，争取让每一个学生有一次做组长的经验。将项目拆分成模块，组内成员每人负责一个模块，独立完成需求分析、设计、实施、测试和维护。使实验教学环节更加贴近实战，以学生为中心，让每一个学生积极主动的参与到实验教学中来，培养学生独立思考问题解决问题的能力，锻炼学生团队合作的能力。
　　2.3 考核方式改革
　　考核方式改革中要摒弃以往的闭卷考试的方式，更注重过程考核。（1）以学生考勤、完成课堂作业情况作为平时成绩，另外在整个教学过程中，适时给学生留2-3个小项目，以作对学生阶段性学习成果的检验，模仿实验教学环节的流程，分组完成小项目的需求分析、设计、实施和测试，并将小项目的成绩纳入到平时成绩中。（2）期末考试以大作业的形式进行考核，教师设计一个具有实际意义的项目方案，学生分组完成期末大作业，让学生在组内负责不同的模块，合作完成大作业。最后以答辩的形式，对各自所负责的部分进行讲解，针对项目完成过程中遇到的问题，可以进行集中讨论。充分发挥学生的主观能动性，进一步培养学生的团队合作能力。教师根据每位学生的答辩情况、在小组内所承担的任务量和完成质量进行综合评定。
　　总结：将CDIO-OBE的教育理念以及计算思维的理论融入到Java语言教學中，弥补了传统教学方法的不足。本次改革旨在培养应用型人才，提升学生学习积极性和综合能力，提升学生的就业竞争力，保证教学质量，同时提升教师的业务能力。实际教学也取得很大成果，但仍存在不足之处，在之后的教学过程中还需不断探索，将CDIO-OBE和计算思维的理念更好的与实际教学相结合。
　　参  考  文  献
　　[1]周炜.计算思维与“数据库原理及应用”课程[J].计算机工程与科学，2014，36（S1）：110-113.
　　[2]徐晓君，刘凯.基于CDIO-OBE理念的Java程序设计课程教学改革[J].电脑知识与技术，2017，13（32）：148-149.
　　[3]姜大志，孙浩军.基于CDIO的主动式项目驱动学习方法研究——以Java类课程教学改革为例[J].高等工程教育研究，2012（04）：159-164.
　　[4]王开丽.基于学习结果（OBE）的工程教育模式在Java面向对象程序设计教学中的应用[J].电脑知识与技术，2018，14（13）：93-94.
　　[5]史晓楠.基于OBE的Java程序设计教学改革研究[J].软件导刊，2017，16（08）：216-218.
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