Android應(yīng)用程序開發(fā)課程的CDIO教學實踐的論文
CDIO工程教育理念以產(chǎn)品的需求、設(shè)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 ，讓學生以自主性和實踐性探尋課程之間有機內(nèi)在聯(lián)系的迭代式學習方式。Android應(yīng)用程序開發(fā)課程引入CDIO 工程教育模型，學生按照構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作四個方面迭代式完成課程要求的內(nèi)容，形成整體性的開發(fā)項目實例。這種從抽象到具體的逐步化實踐步驟，使學生深刻體會到CDIO工程實踐的精髓，建立起完整的工程開發(fā)理念。
1 引言
CDIO工程教育模式是麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經(jīng)過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(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate) ，它以產(chǎn)品的需求、設(shè)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 ，讓學生能夠以自主性和實踐性的有效方式尋求課程之間有機內(nèi)在聯(lián)系，從而實現(xiàn)工程課程的學習過程。它為學習者提供一種建構(gòu)在工程基礎(chǔ)之上、體現(xiàn)了真實世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運行過程的背景環(huán)境的工程教育模式。將工程師必須具備的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和CDIO全過程能力以逐級細化的方式表達出來，使工程教育課程具有更加明確的方向性和系統(tǒng)性。
隨著Android操作系統(tǒng)在智能終端的日益普及，推動了移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展。在這種形勢下，各大高校紛紛開設(shè)了Android 系統(tǒng)相關(guān)的課程，作為一門新興的軟件應(yīng)用軟件開發(fā)課程，其教學方法的思想和實踐也處于不斷探索之中。課程的教學目標主要是培養(yǎng)學生開發(fā) Android 應(yīng)用程序和實際工程項目的能力，作為一門注重動手實踐能力的課程，如何讓學生靈活應(yīng)用課程的基本理念和知識系統(tǒng)，建立起Android的實際工程應(yīng)用是當前面臨的重要難點。我們引入了 CDIO 工程教育理念，將一個綜合案例進行多模塊分解，將知識點融合在眾多小案例中講解，每個模塊按照CDIO模型以不同側(cè)重點獨立完成，最后形成整體性的開發(fā)項目實例。學生在學習過程，特別是在完成各功能的實踐中，深刻體會到CDIO工程實踐的精髓。這樣不斷的迭代式開發(fā)，從小到大的累積知識和實踐能力，建立起完整的工程開發(fā)理念。
2 CDIO的核心應(yīng)用價值
科學教育與工程教育在內(nèi)容與形式上有著明顯的區(qū)別。科學教育的主要目是發(fā)現(xiàn)與探求物理世界的普遍規(guī)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(gòu)建人類與周圍環(huán)境的最大適應(yīng)性，創(chuàng)造能夠滿足人類需求的物質(zhì)存在。工程實踐在實施過程中具有不確實性和風險性，在工程進程中各類偶然因素會隨機突發(fā)出現(xiàn)，所以不存在忽略外在不可控因素的普適性真理，適用于某類工程項目的系統(tǒng)體系不能夠簡單地復制或移植到相似的'其它活動中。在完成眾多子系統(tǒng)的組成的復雜系統(tǒng)中，要求工程實踐人員根據(jù)外在客觀因素、人文環(huán)境等眾多影響因子的條件下制定合理實施方案和掌握工程進度，沒有放之四海皆準的工程真理。在工程行動過程中，隨著不斷演進的進度推移，將會出現(xiàn)某些非預期的不利或有益因素，這要求建構(gòu)者不斷的根據(jù)實際情況調(diào)整工程實現(xiàn)的策略與進程細節(jié)，以應(yīng)對工程進展中的不確定性。
CDIO的重要特性在于強調(diào)探究式教學模式。它所提倡的學生主動參與，進一步探究發(fā)現(xiàn)，進而通過交流合作的連續(xù)性的學習過程，將教學活動變成充分展現(xiàn)以學生為主體的自我進化領(lǐng)域范疇。對于工程專業(yè)，基于以項目主導的自我探究式進化教學方式，將傳統(tǒng)的學習過程轉(zhuǎn)化為激起學生探索和尋求多種解決方法的愿景式學習需求。該模式培養(yǎng)了學生自主學習、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題等創(chuàng)造性思維活動，是把知識與能力整合在一起“一體化”的人才培養(yǎng)思路。這種有別于以教師為中心的傳統(tǒng)模式，重要的是解決工程實踐中面對非確定性問題的挑戰(zhàn)，能夠激發(fā)起人類天生的團隊意識與合作精神，通過不同特長的協(xié)作解決工程實踐的現(xiàn)實難題。
在實踐高校的工程教育中，以實現(xiàn)產(chǎn)品或系統(tǒng)的生命周期過程做為教學的主體框架，將知識、技能、思想和人文精神貫穿于整體的教學過程，反映了CDIO 的檢驗標準以實踐能力出發(fā)，將個人工程能力、人際處理能力及對產(chǎn)品的構(gòu)建能力做為成果體現(xiàn)的重要組成部分。工程專業(yè)培養(yǎng)計劃中應(yīng)重點強調(diào)學科課程之間相互支撐，強調(diào)個人協(xié)調(diào)與組織能力的應(yīng)用價值，實現(xiàn)一體化相互關(guān)聯(lián)的教學整體。不但重視課堂內(nèi)的實踐教學活動，也注重課外的實訓與經(jīng)歷，關(guān)注學生在不同外在環(huán)境下的隨機處理過程，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(yīng)用
遵循 CDIO 工程教育理念，通過實例項目讓學生進行自主學習，從實踐開發(fā)中總結(jié)經(jīng)驗，積極吸收教材的理論知識，從而達到“學得活，做得出”的教學效果。教師主要充當“顧問”角色，當學生遇到困難疑惑時給予必要的幫助和指導。在教學中，我們引入了“手機訂票系統(tǒng)”做為項目實例，將其分解成眾多功能子模塊，在完成每個模塊的教學中，按照構(gòu)思、設(shè)計、實施、運作的具體教學流程，取得了良好的教學效果。
1)構(gòu)思階段：
在每個功能模塊完成之前，引導學生確定業(yè)務(wù)需求，發(fā)現(xiàn)問題并制定開發(fā)計劃。如在完成用戶查詢功能時，先了解用戶的功能需求和非功能需求，列出詳細的清單記錄，清除用戶需求的模糊性、歧義性和不一致性，分析用戶的數(shù)據(jù)要求，建立初步的邏輯模型。此階段主要培養(yǎng)學生認識和把握現(xiàn)實工程需求的能力，糾正軟件工程項目就是寫代碼的錯誤觀念，利用文字、圖形等UML元素將需求結(jié)果完整記錄下來。這個總結(jié)的過程，使項目相關(guān)人員逐漸明確和統(tǒng)一了認識，達成了需求工程的一致性。
2)設(shè)計階段：
設(shè)計過程主要引導學生解決子模塊的設(shè)計思路、實現(xiàn)步驟、確定實現(xiàn)算法，形成具體設(shè)計方案及實施過程中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題等。如在完成查詢功能時，根據(jù)前期的需求分析，確定界面的總體性布局方案，控件的選取及用戶使用的易操作性、速度響應(yīng)能力等問題，這要求學生自主性的學習界面布局知識，控件應(yīng)用知識，及圖形界面監(jiān)聽機制等相關(guān)技術(shù)知識。通過這樣的不斷提出問題，帶著問題主動尋求解決方案的探索式學習方式，會激發(fā)學生的學習熱情，真正達到理解并靈活運用知識點的良好成效，讓學生深刻體會到模塊劃分，接口設(shè)計等在軟件開發(fā)過程中的重要性。
3)實施階段：
模塊的實施階段是學生掌握和消化知識點的關(guān)鍵階段。通過具體案例實施方案，教師以明確的目的性引導學生學習完成功能所需要的知識內(nèi)容，如在完成查詢功能之前，教師應(yīng)重點講解圖片視圖、圖片按鈕、下拉列表、日期時間控件、手機菜單、對話框、進度條等控件知識，在學生前期自學的基礎(chǔ)上，加深基礎(chǔ)知識的理解和應(yīng)用。學生在具體完成代碼的過程中，教師應(yīng)強化規(guī)范性作用，定義實施過程的邊界，集中精力解決有限范圍內(nèi)遇到的現(xiàn)實難題。在學生進行編寫和調(diào)試時期，教師通過提示編譯錯誤、組織討論，反復測試功能等輔助性工作，幫助學生完成自主學習的全過程。通過這個反復迭代式的深入學習，使學生在完成了功能實現(xiàn)后，深刻體會到軟件工程開發(fā)過程的需要的開發(fā)技巧和思維方向性，建立起學習興趣和完成后續(xù)其它功能的信心。
4)運作階段：
在每個模塊功能完成之后，都要在AVD上運行演示，并在智能手機上實際測試。教師可以對學生工作進度進行檢查，確保在每個不同的開發(fā)階段都具有一個可以運行的Demo 版本。按照需求分析的要求進度，在教學過程中貫穿著項目從簡單功能到復雜功能的實現(xiàn)，按照CDIO的基礎(chǔ)原則，利用迭代化的軟件工程開發(fā)思想，逐漸使學生建立起從抽象到具體，從概念到實現(xiàn)等工程化思維方式，為以后走向社會實踐打下牢固的理論基石。
4 結(jié)語
CDIO的教學實踐過程中，重視營造工程教育文化，注重教育軟環(huán)境建設(shè)，加強師生互動，兩者在精神上也是融通的。CDIO工程教育模式是以學習結(jié)果為導向的工程教育認證與實踐的影響為依據(jù)，它是培養(yǎng)學生到企業(yè)對產(chǎn)品進行構(gòu)思、設(shè)計、實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(gòu)研究實踐的產(chǎn)物，作為一種普適性方法學，它同樣適合中國的高等教育。同時我們也應(yīng)在繼承和消化其基本理念的基礎(chǔ)上進行中國化和本校化。在充分考慮學生、教師、區(qū)域化產(chǎn)業(yè)布局等利益相關(guān)者訴求基礎(chǔ)上，結(jié)合海南省IT行業(yè)的人才需求標準，針對三亞學院具體專業(yè)設(shè)置情況，我們對CDIO在軟件工程能力培養(yǎng)上做了理念繼承和實踐創(chuàng)新工作。構(gòu)建了具有海南區(qū)域性特色的CDIO能力培養(yǎng)體系，為海南省IT軟件行業(yè)人才培養(yǎng)探索出具有一定可借鑒價值的教育模式路徑。
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