CDIO理念下《面向对象程序设计》教学改革研究

冯中毅　任志国

【摘 要】在《面向对象程序设计》课程教学实践中引入CDIO理念，遵循“应用为本，学以致用”的教学指导思想，在学习和借鉴工程教学理念和方法的基础上，通过项目教学实践，采用项目驱动的教学方法，用任务引领学生学习，提高了学生的软件开发能力和学习兴趣。

【关键词】CDIO；程序设计；教学理念

【Abstract】Introducing CDIO teaching concept into the integration teaching practice of Object Oriented Programming. Following the teaching concept of“knowledge servicing application”， Learning from CDIO engineering teaching ideas and methods， Through the project practice， using Project driven teaching with task study， improving the students interest in learning and exploring ability.

【Key words】CDIO； Integration； Object Oriented Programming

1 CDIO工程教育模式

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。

CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。瑞典国家高教署（Swedish National Agency for Higher Education）2005年采用这12条标准对本国100个工程学位计划进行评估，结果表明，新标准比原标准适应面更宽，更利于提高质量，尤为重要的是新标准为工程教育的系统化发展提供了基础。截至2015年，已有几十所世界著名大学加入了CDIO组织，全面采用CDIO工程教育理念和教学大纲，取得了良好效果，按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。

CDIO包括了三个核心文件：1个愿景、1个大纲和12条标准。愿景是为学生提供一种强调工程基础的、建立在真实世界的产品和系统的构思-设计-实现-运行（CDIO）过程的背景环境基础上的工程教育。它的大纲首次将工程师必须具备的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和整个CDIO全过程能力以逐级细化的方式表达出来（3级、70条、400多款），使工程教育改革具有更加明确的方向性、系统性。它的12条标准对整个模式的实施和检验进行了系统的、全面的指引，使得工程教育改革具体化、可操作、可测量，并对学生和教师都具有重要指导意义。CDIO体现了系统性、科学性和先进性的统一，代表了当代工程教育的发展趋势。

2 课程教学目标定位

《面向对象程序设计》课程于2013年9月开始实施理论与实践统一、教学做结合的一体化教学方式。结合CDIO工程教育理念，该课程的教学目标是通过完成项目激发学生的学习热情和求知欲望，使学生在完成项目的过程中对面向对象程序设计语言的编程思想、基本语法、核心技术及在真实项目中的应用有较深的理解，掌握系统开发的流程，从需求分析、软件设计到编程调试的整个过程。培养学生具备良好的Java实际应用开发能力，掌握 Java 技术的同时，使其掌握项目开发的流程，从而形成良好的软件开发思维方式和编程习惯，能够灵活地应用Java解决实际的问题。通过该课程培养学生分析问题、解决问题的能力，同时培养学生创新精神和团队协作意识。

3 课程教学方法

遵循“应用为本，学以致用”的教学理念，在学习和借鉴CDIO工程教学理念与方法的基础上，通过项目教学实践，采用项目驱动教学，用任务引领学习。教师由传统的授课角色转为项目发布人兼项目导师的角色，通过发布实际任务激发学生的学习热情，挖掘学生的内在潜力，通过指导学生亲自完成实际任务来掌握相关知识要点，掌握工程项目实施理念和方法。这种以项目为核心的教学方式打破了教室和实验室的界限，实现了理论教学和实践教学的高度融合，学生的工程实践能力得到显著加强。通过做项目，培养了学生的创新精神与团队合作意识，使学生通过做项目学会了做事，也学会了合作，使学生毕业时真正成为“懂专业、技能强、能合作、会做事”的可以直接上岗的技术应用型人才。

4 教学实施安排

《面向对象程序设计》课程以完成一个小型图书管理系统为例，主要实现图书借阅信息的管理，主要管理读者信息、图书信息、借阅与归还信息、系统用户的信息。

4.1 读者信息管理

能够对读者的基本信息进行管理，包括读者的增删，如对于学校的新生，想要借书，就必须先添加读者信息；读者信息的修改，如学生转专业，就要修改学生的基本信息；删除读者的信息，如某个学生退学了，就需要将其信息删除。查询读者的信息；如有同学捡到了一张借阅卡，卡上有学生的编号，通过此号来查询学生的联系电话，从而可以找到学生。

4.2 图书信息管理

能够对图书的基本信息进行管理，包括增删图书，学校每年会购进新书，此时需要将新书的信息录入系统中；图书信息的修改，如学生借书后将图书丢失，此时需要修改图书的总数量，使总数减 1；删除图书，学校在购进新书的同时，每年会对过期的图书进行清理，不再提供借阅，此时就需要将这些图书的信息从系统中删除。查询图书的信息，比如要查看计算机专业相关的书籍或者指定ISBN号进行图书的查询等。

4.3 图书借阅信息管理

能够对图书的借阅信息进行记录，包括读者信息、图书信息、借阅时间等信息。

4.4 图书归还信息管理

能够对图书的借阅信息进行记录，包括读者信息、图书信息、归还时间、是否超期、罚金等信息。

4.5 系统用户信息管理

能够对系统用户的信息进行管理，包括增加新的系统管理员，重设系统用户的密码，以及删除某一用户。课程具体实施过程根据软件开发生命周期进行课程的设计与安排，采用分析项目所需核心知识-->教师讲解核心知识和技术-->教师选择具有代表性的模块带领学生完成设计-->教师布置具体实践内容，由学生自己动手实践-->教师根据学生实践情况进行总结。下面以系统数据访问层为例，介绍具体实施过程：

1）教师讲解使用JDBC访问数据的重要类和接口；

2）教师讲解并演示导入JDBC包，注册JDBC驱动程序，创建数据库连接对象，创建语句对象，执行查询、返回结果集对象，处理结果集；

3）教师演示使用JDBC对数据库进行访问的示例；

4）教师带领学生完成项目中创建基本数据访问操作类和读者操作类；

5）教师布置作业，由学生按小组分任务完成图书操作类、读者类型操作类、图书类型操作类、图书借阅操作类、用户操作类；

6）教师巡视教师，对学生提出的具有代表性的问题进行解答。

5 结束语

本文阐述了将CDIO工程教学理念运用到《面向对象程序设计》课程教学中的改革实施研究，通过项目教学实践，采用项目驱动教学，用任务引领学习。激发了学生的学习热情和求知欲望，教学效果较好。

【参考文献】

[1]黄淼，褚龙现，马丽.《Java实训》课程一体化教学改革探索[J].信息系统工程，2015（10）.

[2]周辉奎.基于CDIO的主动式项目驱动教学在Java程序设计课程教学中的研究与实践[J].电脑知识与技术，2015（11）.

[3]廖梦怡，王刘涛.基于 Witkey-CDIO 模式的高校应用型创新人才培养模式探究[J].中国成人教育，2014（22）.

[责任编辑：杨玉洁]