计算机类专业课程一体化教学模式改革研究与效果分析

计算机类专业课程一体化教学模式改革研究与效果分析

随着计算机技术和信息产业的快速发展，社会对计算机人才的培养提出了更高的要求，原来的重理论、轻实践的教学模式已经不能满足工程应用型计算机人才的培养。我校结合社会需求和计算机类专业人才培养定位，針对课程教学中存在的问题，坚持以CDIO教育理念为导向，以实际应用能力、工程实践能力和创新能力培养为目标，着重对计算机类专业的课程教学设计与课程实践改革进行了探索和实践，形成“以问题与案例驱动的理论教学和以基于工程项目多级课程设计的实践教学”一体化教学模式，从而达到“理论与实践并重，知识、能力与素质同步”的专业人才培养目的，提高学生的就业率与就业质量。

标签：CDIO教育理念计算机类专业课程教学模式

CDIO是近年来国际工程教育改革的最新成果[1，2]，是一整套工程教育理念和实施体系，它以构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）等四个环节为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习，基本的方法论是基于项目的做中学，达到工程能力和学科知识的完美结合[3，4]。为了提高我校计算机类专业课程的教学质量，项目组成员通过调查、分析及研究等方式，深入探讨教学中存在的问题，进行积极的改革创新，探索适合计算机类专业人才培养的理论课与实践课的教学方法。经过几年不断的探索与实践，在CDIO教育理念引导下，结合社会需求，形成“以问题与案例驱动的理论教学和以基于工程项目多级课程设计的实践教学”一体化教学模式。在这种教学模式下，注重“课程间的联系”、“学中做与做中学”、“层次化与递进式”，调动了学生的积极主动性，培养了学生的工程实践能力和创新能力，实现了人才培养与社会需求的有效对接。

一、基于CDIO的计算机类专业课一体化教学模式的构建

延安大学本科生计算机类专业包括计算机科学与技术、软件工程、物联网专业，课程共同特点是实践性强，专业基础核心课程都包含《高级语言程序设计》、《数据结构》、《数据库原理》以及《算法分析与设计》。结合我校本科生计算类专业应用型人才培养的目标，我们设计了“以问题与案例驱动的理论教学和以基于工程项目多级课程设计的实践教学”一体化教学模式。经过几年的教学实践，取得了良好的教学效果。

（一）“学中做”的理论课教学方法

问题是创新的源泉，兴趣是创新的动力。无问题的理论课教学只能是照本宣科满堂灌，不能使学生的创新思维能力和学习动力得到良好培养；任何知识、理论及技能都是在实践中产生的，所以无案例的理论课教学类似纸上谈兵难实现，严重制约着学生实际应用能力和工程实践能力的培养。因此，课题组教师在近几年计算机类专业理论课教学中，始终坚持问题与案例驱动教学，通过“层次化与递进式”的问题和案例驱动以及在校内开设校企合作课程等方法，不仅使理论课

教学真正成为学生“学中做”的实验场，同时也为学生“做中学”奠定了坚实的基础。

1.问题驱动教学法

问题驱动教学法是一种以学生为主体，以切合专业实际的合理问题为导引，通过课堂交流、讨论的互动方式，促使学生自主探索求解问题的思路和方法，使学生在分析问题、解决问题的过程中掌握专业知识、提升专业技能。对于问题设计所秉承的基本原则：

（1）设计的问题必须紧密联系实际。一般来说，将来源于现实的问题根据章节知识的情况进行简化或将大问题分成小问题。只有用这样的问题驱动，才能真正达到培养学生的学习兴趣的目的，使学生的学习更具针对性和目的性。

（2）课程各章节问题的设计既要相对独立，又要相互联系，既要注重专业知识与理论，又要注重专业技能与素质。这样，将一个个相互联系的章节问题，随着课程教学进度的不断推进，逐渐形成一个具有实际应用背景的现实问题。

（3）每个问题的解决既要与本章内容密切相关，又要渗透已学内容，既要注重课本知识与技能，又要注重适度的课外知识与技能延伸。当课程知识讲授完毕，一个实际的大问题得到了解决，学生分析问题和解决问题的能力也得到了锻炼。

（4）章节小问题设计要与课程案例密切相关，即由章节小问题逐步汇集形成具有一定应用背景的大问题其实就是一个案例或简化版的案例。这样，也就为案例驱动教学方法和课程设计打下了很好的基础。

在问题驱动的教学方法中，每门课程、每个章节的问题不是信手拈来，也不是随意堆砌，而是经过成果组的精心构思与设计，这正是CDIO中的C与D的体现。采用这种问题驱动的课堂教学方法，学生的积极性与主动性被调动起来，在课堂上主动思考，积极参与讨论；课后认真查阅相关资料，寻求解决问题的最佳方法。

2.案例驱动教学法

案例教学模式是一种互动式的教学方法。在课程教学过程中，选取一两个优秀案例，以对案例的分析为主线，将教学内容围绕案例的分析逐步展开，通过对案例中问题的解决，使学生在掌握知识原理的同时，也掌握了解决问题的方法。在设计案例时需遵循以下原则：

（1）案例必须来源于实际问题或项目。根据课程内容及学生的实际，对案例所涉及的问题进行合理简化，在保证案例所对应问题不失真的前提下，强杆削枝，注重培养学生分析问题、解决问题及抓核心主线的能力。

（2）精心构思与设计案例，使案例大小及难易程度符合课程教学目标。案例所涉及技术应能较好地覆盖课本的所有知识点，并在此基础上进行适度延伸，注重课内外知识与技能的融合性，培养学生自主学习和自主创新的主观能动性。

（3）案例设计不仅要考虑与章节问题的有效对接，使案例成为章节问题的汇集与拓展，同时案例设计也要为后继课程案例设计做好铺垫，使先行课程案例成为后继课程案例的底层与基础，为综合课程设计和毕业设计奠定坚实的基础。

（4）课程案例的分析与求解方法既能覆盖本课程的知识体系与能力体系，又能充分体现“学中做与做中学”的CDIO理念，使学生的实际应用能力、工程实践能力和创新能力得到良好培养。通过典型案例学习后，再遇到同类问题，就能透过表象，抽取数据，最终归纳到典型案例的解决方法中。教学实践证明，案例驱动的方法是提高学生学习效果行之有效的途径，而且为实践课中课程设计的顺利开展打下了扎实的基礎。

3.开设校企合作课程

在大二、大三的时候，开设校企合作课程，具体实施方法是：根据计算机技术的发展，每个学生选择由企业授课的三门课程，共6个学分，每门课程的实验课时不得少于48学时，且课程开设地点必须在本校，而且在校内必须建立实训室。

将企业引进来，在校内开设校企合作课程，使得学生不仅能够及时学到计算机新技术，而且解决了延安地理位置偏远，学生不方便走出去的难题。

（二）“做中学”的实践课教学方法

为了提高学生的动手能力及专业综合素质，在传统的验证型小实验的基础上，增加了多级课程设计，分别为基于单门课程的一级课程设计、基于课程群的二级课程设计以及基于工程项目的三级课程设计。这三级课程设计相辅相成、层层递进，是CDIO提倡的以“主动的、课程之间有联系的、做中学的”学习方法。

1.单门课程的一级专业课程设计

在教学改革的过程中，主要为计算机类专业核心课程《C语言高级程序设计》、《数据结构》和《数据库原理》三门课程开设了一级课程设计。其中《C语言高级程序设计》是一门让学生学习如何从自然语言向计算机语言转换的计算机专业入门课程，是学习用计算机语言编程解决实际问题的课程；《数据结构》是讲授如何将抽象的数据以一定的组织方式存储在计算机中，并通过对这些数据的操作，使问题得以解决；《数据库原理》是讲授如何为信息化处理系统建设科学的、规范的后台数据库的一门课程。

一级课程设计的主要目的是结合实际应用使学生对该门课程有系统的、深层的理解，并提高学生的计算机编程能力，为后续课程的学习打下坚实的基础。为