宗欣露　徐慧

摘要：針對(duì)當(dāng)前軟件工程人才的培養(yǎng)過程中重理論、輕實(shí)踐等問題，本文以CDIO的教育理念為指導(dǎo)，提出與CDIO四個(gè)能力要求應(yīng)適應(yīng)的四個(gè)教學(xué)模塊，并在此基礎(chǔ)上提出了基于CDIO的教學(xué)方案和教學(xué)改革方式，以及對(duì)案例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、注重基礎(chǔ)知識(shí)的傳授、綜合能力、協(xié)作能力和工程能力的培養(yǎng)，并取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：CDIO；軟件工程；教學(xué)改革；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）04-0096-02

一、引言

我國(guó)軟件工程專業(yè)的迫切任務(wù)是盡快培養(yǎng)與國(guó)際接軌的軟件工程師。然而長(zhǎng)期以來，我國(guó)軟件工程人才的培養(yǎng)還存在不少問題，如重理論而輕實(shí)踐、強(qiáng)調(diào)個(gè)人學(xué)術(shù)能力而忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、重視知識(shí)學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問題。然而，片面地強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)、不重視理論基礎(chǔ)，又造成理論和實(shí)踐之間的比例不平衡，沒有形成穩(wěn)定的培養(yǎng)體系。

CDIO[1]工程教育模式是近年來國(guó)際工程教育改革的最新成果，代表構(gòu)思（conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），是麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)合作開發(fā)的一整套工程教育理念和實(shí)施體系。CDIO的理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測(cè)評(píng)的標(biāo)準(zhǔn)。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際溝通能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。迄今為止，已有幾十所世界著名大學(xué)加入了CDIO組織，采用CDIO工程教育理念和教學(xué)大綱[2，3]，并取得了良好效果，按CDIO模式培養(yǎng)的學(xué)生深受社會(huì)與企業(yè)的歡迎。我國(guó)現(xiàn)在有39所高等院校加入了CDIO組織。國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明，CDIO是一種先進(jìn)可行的教育模式，可以使學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、系統(tǒng)的方式學(xué)習(xí)軟件工程知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握基礎(chǔ)工程技術(shù)知識(shí)，加強(qiáng)動(dòng)手操作能力、綜合應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。這種模式不僅注重培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，更關(guān)注團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，通過“做中學(xué)”[4]和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”[5]的教學(xué)模式培養(yǎng)既有扎實(shí)的專業(yè)技能，又有良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的國(guó)際化工程師。

本文將CDIO的教育理念應(yīng)用于軟件工程專業(yè)的課程教學(xué)改革中，在深入理解CDIO理論的結(jié)構(gòu)、運(yùn)作方式的基礎(chǔ)上，提出適合我國(guó)國(guó)情的基于CDIO的軟件工程教學(xué)改革方案，該方案緊扣“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作”這一思想，將軟件工程整個(gè)知識(shí)體系的教學(xué)劃分成四個(gè)階段，同時(shí)在教學(xué)中采用以任務(wù)、案例和項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的啟發(fā)式教學(xué)等多種方式，培養(yǎng)學(xué)生的基本能力、綜合應(yīng)用能力、協(xié)作能力以及工程能力。

二、基于CDIO的軟件工程教學(xué)模式

1.四級(jí)能力培養(yǎng)目標(biāo)。軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具有合理知識(shí)結(jié)構(gòu)、扎實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)、嫻熟英語溝通能力，具備工程技術(shù)創(chuàng)新能力、項(xiàng)目組織管理實(shí)施能力以及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的高素質(zhì)軟件工程師。

具備良好的職業(yè)道德、職業(yè)素質(zhì)，了解本專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)政策和法律，全面發(fā)展具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的高素質(zhì)軟件工程技術(shù)及管理人才。

2.教學(xué)模塊設(shè)置。工程化教學(xué)主要包括四個(gè)教學(xué)模塊，對(duì)應(yīng)CDIO工程教育模式所要求的四種能力：（1）基本知識(shí)教學(xué)模塊：主要包括公共基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課的實(shí)驗(yàn)。教學(xué)內(nèi)容圍繞每門課程的教學(xué)目標(biāo)，增強(qiáng)學(xué)生的基本工程素質(zhì)和實(shí)驗(yàn)技能，實(shí)現(xiàn)第一層次的工程基礎(chǔ)能力培養(yǎng)。（2）專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)模塊：主要包括專業(yè)核心課程的教學(xué)和實(shí)踐，主要針對(duì)專業(yè)核心課程的課程設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容在相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，完成設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)核心課程的原理和方法的理解以及應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)第二層次與第三層次的個(gè)人能力及團(tuán)隊(duì)能力培養(yǎng)。（3）專業(yè)綜合教學(xué)模塊：主要針對(duì)課程群項(xiàng)目實(shí)踐，包括專業(yè)領(lǐng)域方向的綜合設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容根據(jù)課程群的綜合目標(biāo)設(shè)置，培養(yǎng)學(xué)生面向行業(yè)領(lǐng)域的系統(tǒng)分析、應(yīng)用、綜合、設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)第二層次與第三層次的個(gè)人及團(tuán)隊(duì)能力培養(yǎng)。（4）工程綜合教學(xué)模塊：主要包括面向企業(yè)實(shí)際應(yīng)用的項(xiàng)目、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，采用團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式完成項(xiàng)目的開發(fā)全過程，并撰寫相應(yīng)文檔、技術(shù)報(bào)告等，實(shí)現(xiàn)CDIO第四層次的工程系統(tǒng)能力的培養(yǎng)。

3.教學(xué)實(shí)施方案。基于CDIO工程教育模式的軟件工程教學(xué)方案依照軟件生命周期中的軟件分析、軟件設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)、軟件運(yùn)行和維護(hù)這幾個(gè)階段，將CDIO中的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作與軟件生命周期結(jié)合于一體，通過學(xué)生主動(dòng)的各階段關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)，經(jīng)歷從理論到技術(shù)、從技術(shù)到生產(chǎn)、從生產(chǎn)到運(yùn)營(yíng)的全過程，讓理論、技術(shù)、實(shí)踐、運(yùn)營(yíng)各部分按比例協(xié)調(diào)發(fā)展。

第一階段，構(gòu)思階段：對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于CDIO的理論與實(shí)踐進(jìn)行調(diào)研，深入理解CDIO理論的結(jié)構(gòu)、運(yùn)作方式。運(yùn)用軟件工程原理，由淺入深地設(shè)計(jì)出學(xué)生需要掌握的知識(shí)體系，構(gòu)思針對(duì)這些知識(shí)的經(jīng)典案例。根據(jù)這些實(shí)際教學(xué)案例，學(xué)生進(jìn)行分析、思考、討論和調(diào)研，然后確定一個(gè)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的研發(fā)項(xiàng)目，進(jìn)行可行性研究和需求分析。

第二階段，設(shè)計(jì)階段：運(yùn)用軟件工程方法，完成軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)件設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和接口設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)軟件工程原理、方法和技術(shù)的理解和再認(rèn)識(shí)。

第三階段，實(shí)現(xiàn)階段：在計(jì)算機(jī)上完全實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)，并完成所有測(cè)試。本階段考查學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)編程語言、軟件設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫、軟件測(cè)試等多門課程的掌握情況，培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神、編程能力、工程能力和團(tuán)隊(duì)精神。

第四階段，運(yùn)作階段：實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)，包括建立應(yīng)用、營(yíng)銷、售后和服務(wù)渠道，讓系統(tǒng)投入實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的市場(chǎng)能力和服務(wù)能力。

4.教學(xué)方法改革。教學(xué)方法單一、師生缺少交流和互動(dòng)是現(xiàn)階段導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)乏味、教學(xué)效果不佳的直接原因。對(duì)于軟件工程專業(yè)，應(yīng)該從以教師為主角的“講授知識(shí)”轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的教學(xué)模式。運(yùn)用CDIO教育理念，以實(shí)際軟件項(xiàng)目為導(dǎo)向，以工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)，精心規(guī)劃一系列適用于不同教學(xué)階段的項(xiàng)目。在教學(xué)活動(dòng)中，將學(xué)生需要掌握的內(nèi)容與項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作有機(jī)聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)創(chuàng)新能力和項(xiàng)目組織管理實(shí)施能力。（1）理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法。先充分理解CDIO的理念，然后根據(jù)該理念制定教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)手段，在實(shí)際應(yīng)用過程中，根據(jù)學(xué)生的反映情況、學(xué)生的接受情況，調(diào)整相關(guān)內(nèi)容、方法和手段。（2）在專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐中引入“做中學(xué)”的教學(xué)模式。在課程教學(xué)中反對(duì)學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的死記硬背，應(yīng)以熟練運(yùn)用為目標(biāo)，指導(dǎo)學(xué)生自覺學(xué)習(xí)并掌握軟件工程的本質(zhì)和精髓，培養(yǎng)其參與和承擔(dān)大型軟件工程實(shí)踐的基礎(chǔ)能力。（3）采用分組討論、團(tuán)隊(duì)實(shí)施的實(shí)驗(yàn)方法。根據(jù)項(xiàng)目模塊將學(xué)生分成多個(gè)小組，采用項(xiàng)目組長(zhǎng)負(fù)責(zé)的機(jī)制，小組內(nèi)完成任務(wù)的分解、調(diào)研、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)等一系列環(huán)節(jié)，教師全程監(jiān)督指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成任務(wù)的能力和團(tuán)隊(duì)合作的能力。（4）以學(xué)生為中心，多種教學(xué)方式相結(jié)合的教學(xué)方法。采用課堂教學(xué)、案例教學(xué)、討論式教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等多種教學(xué)方法，以學(xué)生為主、教師為輔的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、協(xié)同學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力。

三、結(jié)論

我國(guó)每年培養(yǎng)出了大量的軟件工程畢業(yè)生，但符合產(chǎn)業(yè)需求的高素質(zhì)、工程化人才卻不足，如何培養(yǎng)滿足社會(huì)和產(chǎn)業(yè)需求的合格工程人才，是我們迫切需要考慮和解決的問題。這一問題產(chǎn)生的原因主要是我國(guó)高等教育重理論輕實(shí)踐以及工程教育缺乏系統(tǒng)、理論的規(guī)劃。隨著CDIO這一先進(jìn)教育理念引入中國(guó)，CDIO工程教育模式為當(dāng)前我國(guó)高等教育面臨的大學(xué)生實(shí)踐能力欠缺提供了解決思路。國(guó)外知名高校的經(jīng)驗(yàn)表明，CDIO工程教育模式所提倡的“做中學(xué)”的理念和方法是先進(jìn)可行的，適合工科教育教學(xué)過程各個(gè)環(huán)節(jié)的改革。

本文在分析了當(dāng)前軟件工程培養(yǎng)不足的基礎(chǔ)上，依據(jù)CDIO的四個(gè)層次能力要求，提出了以培養(yǎng)工程化能力為最終目標(biāo)的四個(gè)教學(xué)模塊，該模塊符合CDIO四種能力的逐級(jí)培養(yǎng)。在課程模塊設(shè)置的基礎(chǔ)上，提出了基于CDIO的教學(xué)方案和教學(xué)改革方式，該方案緊扣“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作”這一理念，將軟件工程整個(gè)知識(shí)體系按照這四個(gè)階段貫穿其中，同時(shí)在教學(xué)中采用多種教學(xué)方式，以學(xué)生為主體，按照“做中學(xué)”的思路，采用任務(wù)、案例和項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的啟發(fā)式教學(xué)方法，培養(yǎng)符合社會(huì)和產(chǎn)業(yè)需求的軟件工程人才。

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