Android應用程序開(kāi)發(fā)課程的CDIO教學(xué)實(shí)踐的論文
CDIO工程教育理念以產(chǎn)品的需求、設計、研發(fā)到產(chǎn)品的運行和維護的一體化存在周期為主線(xiàn) ，讓學(xué)生以自主性和實(shí)踐性探尋課程之間有機內在聯(lián)系的迭代式學(xué)習方式。Android應用程序開(kāi)發(fā)課程引入CDIO 工程教育模型，學(xué)生按照構思、設計、實(shí)現和運作四個(gè)方面迭代式完成課程要求的內容，形成整體性的開(kāi)發(fā)項目實(shí)例。這種從抽象到具體的逐步化實(shí)踐步驟，使學(xué)生深刻體會(huì )到CDIO工程實(shí)踐的精髓，建立起完整的工程開(kāi)發(fā)理念。
1 引言
CDIO工程教育模式是麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)經(jīng)過(guò)四年的不斷探索研究，于2004年創(chuàng )立并成立了以 CDIO命名的國際合作組織。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實(shí)現(Implement)和運作(Operate) ，它以產(chǎn)品的需求、設計、研發(fā)到產(chǎn)品的運行和維護的一體化存在周期為主線(xiàn) ，讓學(xué)生能夠以自主性和實(shí)踐性的有效方式尋求課程之間有機內在聯(lián)系，從而實(shí)現工程課程的學(xué)習過(guò)程。它為學(xué)習者提供一種建構在工程基礎之上、體現了真實(shí)世界的產(chǎn)品和系統的構思、設計、實(shí)現和運行過(guò)程的背景環(huán)境的工程教育模式。將工程師必須具備的工程基礎知識、個(gè)人能力、人際團隊能力和CDIO全過(guò)程能力以逐級細化的方式表達出來(lái)，使工程教育課程具有更加明確的方向性和系統性。
隨著(zhù)Android操作系統在智能終端的日益普及，推動(dòng)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展。在這種形勢下，各大高校紛紛開(kāi)設了Android 系統相關(guān)的課程，作為一門(mén)新興的軟件應用軟件開(kāi)發(fā)課程，其教學(xué)方法的思想和實(shí)踐也處于不斷探索之中。課程的教學(xué)目標主要是培養學(xué)生開(kāi)發(fā) Android 應用程序和實(shí)際工程項目的能力，作為一門(mén)注重動(dòng)手實(shí)踐能力的課程，如何讓學(xué)生靈活應用課程的基本理念和知識系統，建立起Android的實(shí)際工程應用是當前面臨的重要難點(diǎn)。我們引入了 CDIO 工程教育理念，將一個(gè)綜合案例進(jìn)行多模塊分解，將知識點(diǎn)融合在眾多小案例中講解，每個(gè)模塊按照CDIO模型以不同側重點(diǎn)獨立完成，最后形成整體性的開(kāi)發(fā)項目實(shí)例。學(xué)生在學(xué)習過(guò)程，特別是在完成各功能的實(shí)踐中，深刻體會(huì )到CDIO工程實(shí)踐的精髓。這樣不斷的迭代式開(kāi)發(fā)，從小到大的累積知識和實(shí)踐能力，建立起完整的工程開(kāi)發(fā)理念。
2 CDIO的核心應用價(jià)值
科學(xué)教育與工程教育在內容與形式上有著(zhù)明顯的區別�？茖W(xué)教育的主要目是發(fā)現與探求物理世界的普遍規律，是追求形式化的邏輯確定性，而工程教育的主要任務(wù)是構建人類(lèi)與周?chē)h(huán)境的最大適應性，創(chuàng )造能夠滿(mǎn)足人類(lèi)需求的物質(zhì)存在。工程實(shí)踐在實(shí)施過(guò)程中具有不確實(shí)性和風(fēng)險性，在工程進(jìn)程中各類(lèi)偶然因素會(huì )隨機突發(fā)出現，所以不存在忽略外在不可控因素的普適性真理，適用于某類(lèi)工程項目的系統體系不能夠簡(jiǎn)單地復制或移植到相似的其它活動(dòng)中。在完成眾多子系統的組成的復雜系統中，要求工程實(shí)踐人員根據外在客觀(guān)因素、人文環(huán)境等眾多影響因子的條件下制定合理實(shí)施方案和掌握工程進(jìn)度，沒(méi)有放之四海皆準的工程真理。在工程行動(dòng)過(guò)程中，隨著(zhù)不斷演進(jìn)的進(jìn)度推移，將會(huì )出現某些非預期的不利或有益因素，這要求建構者不斷的根據實(shí)際情況調整工程實(shí)現的策略與進(jìn)程細節，以應對工程進(jìn)展中的不確定性。
CDIO的重要特性在于強調探究式教學(xué)模式。它所提倡的學(xué)生主動(dòng)參與，進(jìn)一步探究發(fā)現，進(jìn)而通過(guò)交流合作的連續性的學(xué)習過(guò)程，將教學(xué)活動(dòng)變成充分展現以學(xué)生為主體的自我進(jìn)化領(lǐng)域范疇。對于工程專(zhuān)業(yè)，基于以項目主導的自我探究式進(jìn)化教學(xué)方式，將傳統的學(xué)習過(guò)程轉化為激起學(xué)生探索和尋求多種解決方法的愿景式學(xué)習需求。該模式培養了學(xué)生自主學(xué)習、發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題等創(chuàng )造性思維活動(dòng)，是把知識與能力整合在一起“一體化”的人才培養思路。這種有別于以教師為中心的傳統模式，重要的是解決工程實(shí)踐中面對非確定性問(wèn)題的挑戰，能夠激發(fā)起人類(lèi)天生的團隊意識與合作精神，通過(guò)不同特長(cháng)的協(xié)作解決工程實(shí)踐的現實(shí)難題。
在實(shí)踐高校的工程教育中，以實(shí)現產(chǎn)品或系統的生命周期過(guò)程做為教學(xué)的主體框架，將知識、技能、思想和人文精神貫穿于整體的教學(xué)過(guò)程，反映了CDIO 的檢驗標準以實(shí)踐能力出發(fā)，將個(gè)人工程能力、人際處理能力及對產(chǎn)品的構建能力做為成果體現的重要組成部分。工程專(zhuān)業(yè)培養計劃中應重點(diǎn)強調學(xué)科課程之間相互支撐，強調個(gè)人協(xié)調與組織能力的應用價(jià)值，實(shí)現一體化相互關(guān)聯(lián)的教學(xué)整體。不但重視課堂內的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，也注重課外的實(shí)訓與經(jīng)歷，關(guān)注學(xué)生在不同外在環(huán)境下的隨機處理過(guò)程，在復雜的外部世界中掌握核心操作的能力。
3 Android課程的CDIO工程模式應用
遵循 CDIO 工程教育理念，通過(guò)實(shí)例項目讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習，從實(shí)踐開(kāi)發(fā)中總結經(jīng)驗，積極吸收教材的理論知識，從而達到“學(xué)得活，做得出”的教學(xué)效果。教師主要充當“顧問(wèn)”角色，當學(xué)生遇到困難疑惑時(shí)給予必要的幫助和指導。在教學(xué)中，我們引入了“手機訂票系統”做為項目實(shí)例，將其分解成眾多功能子模塊，在完成每個(gè)模塊的教學(xué)中，按照構思、設計、實(shí)施、運作的具體教學(xué)流程，取得了良好的教學(xué)效果。
1)構思階段：
在每個(gè)功能模塊完成之前，引導學(xué)生確定業(yè)務(wù)需求，發(fā)現問(wèn)題并制定開(kāi)發(fā)計劃。如在完成用戶(hù)查詢(xún)功能時(shí)，先了解用戶(hù)的功能需求和非功能需求，列出詳細的清單記錄，清除用戶(hù)需求的模糊性、歧義性和不一致性，分析用戶(hù)的數據要求，建立初步的邏輯模型。此階段主要培養學(xué)生認識和把握現實(shí)工程需求的能力，糾正軟件工程項目就是寫(xiě)代碼的錯誤觀(guān)念，利用文字、圖形等UML元素將需求結果完整記錄下來(lái)。這個(gè)總結的過(guò)程，使項目相關(guān)人員逐漸明確和統一了認識，達成了需求工程的一致性。
2)設計階段：
設計過(guò)程主要引導學(xué)生解決子模塊的設計思路、實(shí)現步驟、確定實(shí)現算法，形成具體設計方案及實(shí)施過(guò)程中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題等。如在完成查詢(xún)功能時(shí)，根據前期的需求分析，確定界面的總體性布局方案，控件的選取及用戶(hù)使用的易操作性、速度響應能力等問(wèn)題，這要求學(xué)生自主性的學(xué)習界面布局知識，控件應用知識，及圖形界面監聽(tīng)機制等相關(guān)技術(shù)知識。通過(guò)這樣的不斷提出問(wèn)題，帶著(zhù)問(wèn)題主動(dòng)尋求解決方案的探索式學(xué)習方式，會(huì )激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，真正達到理解并靈活運用知識點(diǎn)的良好成效，讓學(xué)生深刻體會(huì )到模塊劃分，接口設計等在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要性。
3)實(shí)施階段：
模塊的實(shí)施階段是學(xué)生掌握和消化知識點(diǎn)的關(guān)鍵階段。通過(guò)具體案例實(shí)施方案，教師以明確的目的性引導學(xué)生學(xué)習完成功能所需要的知識內容，如在完成查詢(xún)功能之前，教師應重點(diǎn)講解圖片視圖、圖片按鈕、下拉列表、日期時(shí)間控件、手機菜單、對話(huà)框、進(jìn)度條等控件知識，在學(xué)生前期自學(xué)的基礎上，加深基礎知識的理解和應用。學(xué)生在具體完成代碼的過(guò)程中，教師應強化規范性作用，定義實(shí)施過(guò)程的邊界，集中精力解決有限范圍內遇到的現實(shí)難題。在學(xué)生進(jìn)行編寫(xiě)和調試時(shí)期，教師通過(guò)提示編譯錯誤、組織討論，反復測試功能等輔助性工作，幫助學(xué)生完成自主學(xué)習的全過(guò)程。通過(guò)這個(gè)反復迭代式的深入學(xué)習，使學(xué)生在完成了功能實(shí)現后，深刻體會(huì )到軟件工程開(kāi)發(fā)過(guò)程的需要的開(kāi)發(fā)技巧和思維方向性，建立起學(xué)習興趣和完成后續其它功能的信心。
4)運作階段：
在每個(gè)模塊功能完成之后，都要在A(yíng)VD上運行演示，并在智能手機上實(shí)際測試。教師可以對學(xué)生工作進(jìn)度進(jìn)行檢查，確保在每個(gè)不同的開(kāi)發(fā)階段都具有一個(gè)可以運行的Demo 版本。按照需求分析的要求進(jìn)度，在教學(xué)過(guò)程中貫穿著(zhù)項目從簡(jiǎn)單功能到復雜功能的實(shí)現，按照CDIO的基礎原則，利用迭代化的軟件工程開(kāi)發(fā)思想，逐漸使學(xué)生建立起從抽象到具體，從概念到實(shí)現等工程化思維方式，為以后走向社會(huì )實(shí)踐打下牢固的理論基石。
4 結語(yǔ)
CDIO的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，重視營(yíng)造工程教育文化，注重教育軟環(huán)境建設，加強師生互動(dòng)，兩者在精神上也是融通的。CDIO工程教育模式是以學(xué)習結果為導向的工程教育認證與實(shí)踐的影響為依據，它是培養學(xué)生到企業(yè)對產(chǎn)品進(jìn)行構思、設計、實(shí)施和運作能力的工程教育模式。CDIO教育理念是歐美高校和教育機構研究實(shí)踐的產(chǎn)物，作為一種普適性方法學(xué)，它同樣適合中國的高等教育。同時(shí)我們也應在繼承和消化其基本理念的基礎上進(jìn)行中國化和本�；�。在充分考慮學(xué)生、教師、區域化產(chǎn)業(yè)布局等利益相關(guān)者訴求基礎上，結合海南省IT行業(yè)的人才需求標準，針對三亞學(xué)院具體專(zhuān)業(yè)設置情況，我們對CDIO在軟件工程能力培養上做了理念繼承和實(shí)踐創(chuàng )新工作。構建了具有海南區域性特色的CDIO能力培養體系，為海南省IT軟件行業(yè)人才培養探索出具有一定可借鑒價(jià)值的教育模式路徑。
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