陳澎 熊耀華 周慧

摘 要：CDIO模式是一種全新的工程教育理念和實施體系，注重培養(yǎng)學生獲得扎實的基本理論和工程專業(yè)知識，同時對教育過程和工程領域詳細情景進一步耦合。本文將CDIO模式運用到WebGIS實踐教學課程中，從教學組織、學習組織形式和師資管理等多個方面闡述了具體實施過程，并對考核方式和改革效果進行了分析和說明。

關鍵詞：CDIO；實踐教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

目前已是知識經濟的時代，企事業(yè)單位從事工程技術人員所學專業(yè)技術背景知識越來越多樣化，他們常會被要求具有創(chuàng)新進取的精神以對應大型綜合項目，同時要具備設計、開發(fā)、實施和調試的全方面能力[1]。但是，學生畢業(yè)后走向工作崗位后所欠缺的方面有如下幾點：

（1）理論與實踐結合能力較弱。其首要原因是高校目前的理論課教材存在一個撰寫和出版周期，導致內容不能與技術更新同步，且內容多為理論與習題結合，缺少真正的實踐和應用環(huán)節(jié)。教師一般從事科研項目居多，從事生產項目的少，多數(shù)實訓、實踐課程沒有觸碰到骨肉核心。

（2）綜合運用知識的能力欠缺。此點在做綜合項目顯得尤為突出，遇到綜合性項目不能將軟件工程思想與實施的項目有機結合，主要原因是高校的課程設置了較高的學科壁壘，知識傳播的系統(tǒng)性較欠缺。

（3）學習新內容的效率較低。當前的一些大學傾向單向填鴨式的教學，導致培養(yǎng)出了主動學習能力較弱的學生。當進入社會時，必須要有較快的知識更新速度以適應高新科技的不斷發(fā)展，但他們掌握新的知識仍使用的是傳統(tǒng)系統(tǒng)的學習方法，以專業(yè)教師灌輸為主，沒有選擇和有意識地學習，沒有將學習結合到整個項目實施過程，工作效率無法進一步提升。

事實證實，想要培養(yǎng)適合當前信息產業(yè)就業(yè)形勢的人才就不能單一依靠傳統(tǒng)教學方式，著重培養(yǎng)本科生創(chuàng)造性思維及創(chuàng)新能力，很好發(fā)展其綜合應用能力，為解決這個問題CDIO（設想、設計、執(zhí)行、運轉）應運而生。CDIO工程教育理念是由美國麻省理工學院等名校提出，并在世界范圍進行實踐應用，指出由工程實踐背景代替工程教育背景：培養(yǎng)本科生的工程能力及解決問題能力、創(chuàng)新能力、自發(fā)學習能力、團隊合作能力、交流能力和大系統(tǒng)的掌控能力等[2]。

本文以WebGIS應用與實踐課程為例，分析CDIO模式下，該項目課程在教學、考核等方面的改革。

2 基于CDIO的實踐教學改革（Practical teaching

reform based on the CDIO）

2.1 現(xiàn)狀分析

WebGIS應用與實踐是一個WebGIS程序設計課程結束后的實踐課程。但以往的實踐課中使用的實例與實際運用結合不緊密，學生不知道如何將這些實例融會貫通以提高自己開發(fā)和應用能力，進而大大降低學生學習積極性。這樣就造成了實踐脫離教學目的，學生無法接觸實際項目，缺乏培養(yǎng)工程實踐能力的手段，導致學生創(chuàng)新能力明顯不足[3]。

另外，考核方式還需進一步革新，實踐教學的考核相對困難。筆試的方式在現(xiàn)階段顯然不合理，要得到高分僅需記住具體流程及形式規(guī)范，這在互聯(lián)網上很容易得到。這樣就會導致學生上網檢索能力提高了，而實際的實操及創(chuàng)新能力沒有得到鍛煉，對實際項目的開發(fā)運行沒有總體的了解，這有悖于我們實踐課程的初衷。如果采用提交大作業(yè)的方式，就會出現(xiàn)學生吃“大鍋飯”的局面，難以明確教學效果，所以基于CDIO的實踐教學考核方式的選擇是目前存在的一個重大問題[4]。

2.2 WebGIS實踐教學改革

CDIO的概念不僅秉承與發(fā)揚超過二十年的美國和歐洲工程教育改革經驗，還給出了涵蓋了學習環(huán)境、教學法、教師及學生考核方式、培養(yǎng)計劃等方面的全面實施培訓和指導系統(tǒng)，實施的具體步驟以及最終的檢驗標準，因此適合將此理念進一步推廣。

基于CDIO的實踐教學改革，有幾個是關鍵和基本點：

（1）教學大綱制定。在CDIO指導下，教學大綱的制定必須符合專業(yè)就業(yè)需求的基本能力。除了對專業(yè)技術知識的學習外，此類能力還包括了工作中所必須具備的團隊協(xié)作、自我學習、系統(tǒng)構建等能力。

（2）真實項目的設計和實施過程。WebGIS應用與實踐設置了多次迭代“設計一實施”應用項目，全部以需求分析為初始階段，依次為概念設計、詳細設計和實現(xiàn)及測試階段，這樣每個學生都能夠提升系統(tǒng)設計和實現(xiàn)的才能。

（3）教學綜合過程。此項標準屬于教學法范疇，本科生可通過此過程綜合多種技能，從而提升各項能力。經過此標準教學實現(xiàn)能力提高和知識更新同時獲取的理想目標。

（4）增加教師的企業(yè)實習經驗。將企業(yè)的實踐項目和工作流程順利的引入到課堂，需要教師有較強的實踐能力。依靠教師的企業(yè)實習經驗，一方面可以適當裁剪和修改企業(yè)實踐項目，使其更適合教學需求；另一方面，可以對學生的開發(fā)過程進行有效的把控和專業(yè)的指導。

（5）評價學生工程實踐能力。學生CDIO教學方法的能力，對學生個人的CDIO評價是驗證其有效性的詳細措施，其中主要包括學生的專業(yè)技術能力和團隊溝通能力等。

由此模式設計WebGIS應用與實踐包含兩個綜合實訓項目，具有如下特點：

①強調專業(yè)技術知識的綜合應用。實踐項目內容囊括了本專業(yè)方向大部分知識點，也有一部分知識擴展，項目具一定復雜性，檢閱學生所學知識，并開闊其眼界。

②實踐性較強的項目訓練過程。以真實工程改編成實踐項目，設置模擬職場環(huán)境作為教學環(huán)境。學生在項目中對立自我根據(jù)開發(fā)流程要求完成開發(fā)，將所學知識與實際實踐完美結合。

3 實踐教學中的管理模式（Management mode in

the practical teaching）

3.1 學習組織形式

WebGIS應用與實踐包括兩個項目：智能應急系統(tǒng)和旅游地理信息平臺。依據(jù)CDIO的標準制訂教學大綱，要求學生完兩個項目的需求分析、系統(tǒng)設計、項目實現(xiàn)、系統(tǒng)測試。借由此兩個實訓項目，學生各項技能及溝通能力得到提升，最終發(fā)掘并增加了學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。項目實施時間為實踐學期，集中開發(fā)一個月。項目組由4—5人構成，具體分組形式為每組設定組長1人，負責發(fā)起學習討論，分配任務。對于小組組長來說，其具體想法最終會得到實現(xiàn)，而對于分組成員將會逐步驗證自己想法。這期間小組成員之間必須通過各種形式的交流溝通，或以組會形式，或以匯報工作方式等，解決項目運行的問題或不同意見。學生必須學會如何表達思路，并說服其他人取得一致認同使項目良好運行。這樣最能提高學生交流與團隊合作能力，也是CDIO模式培養(yǎng)的其中一個目標。

3.2 教學組織

根據(jù)CDIO的要求，綜合實訓項目主要以如下多個階段進行：

（1）確定目標方案，提出需求分析和系統(tǒng)設計。先期到相關單位現(xiàn)場調研，與用戶進行交流，了解行業(yè)需求。根據(jù)用戶需求規(guī)格說明，進行需求分析，提交需求分析文檔。教師需對學生的需求分析審核，給出參考意見，以解決學生缺乏項目實際經驗的問題，學生根據(jù)教師的建議修改完善。需求完成后開始系統(tǒng)設計，明確系統(tǒng)各個功能點，進行任務細分，制訂工作進度。

（2）項目開發(fā)。這個階段主要任務是完成一個WebGIS的項目，要求學生采用敏捷開發(fā)模型，根據(jù)各自的分工完成相應的任務。敏捷開發(fā)模型強調的是高效和多溝通，故小組成員需要每周開例會總結上一階段存在的問題，尋找問題的有效解決途徑，同時規(guī)劃本階段的工作任務。與此同時，每天也需要尋找一個固定時間溝通小組成員的進展，盡量保證每位同學都不會成為項目的短板。同時，教師可以監(jiān)控每個組的進度，同時鼓勵學生分享解決問題的方法或者使用的新技術。教師還具有引導責任，幫助學生解決問題，還將以講演或成立研討會、交流會成員，培養(yǎng)其創(chuàng)造能力，提高專業(yè)技能和溝通能力。

（3）運行測試。此階段是對WebGIS項目質量把控的過程。為了在測試過程中發(fā)現(xiàn)更多的問題，要求學生進行白盒測試和黑盒測試。小組內部白盒測試，提交測試用例，小組之間黑盒測試，發(fā)現(xiàn)問題并提交問題。

（4）項目評估。項目完成后，項目組必須提供規(guī)范的需求分析文檔、系統(tǒng)設計文檔、項目源代碼、測試用例。每位學生的評分包括教師給出的小組得分乘以其本人在小組的開發(fā)過程中的貢獻度。教師給出的評分需要依據(jù)評分標準，盡量細化，用定量描述替代定性描述，保證小組得分的公平和公正性。學生的貢獻度則由小組組長給出，這樣可以更加真實的反應學生的參與度。

3.3 師資管理

目前，不少學校傾向于尋找企業(yè)中有實踐經驗的高級程序員或者項目經理來授課，認為這樣能讓學生接觸到真正的項目，提高實戰(zhàn)能力[5]。但是這種方案不一定可取，主要因為是：第一，由于講課經驗的缺乏，在傳授知識的過程中，他們不如專業(yè)教師講解的深入淺出，注重條理；第二，每一位工程技術人員在企業(yè)中都是重點從事某一項技術的開發(fā)，在講解的過程中，技術人員可能會傳授片面的經驗。對于現(xiàn)階段需要均衡發(fā)展技術的學生來說，這是弊大于利的。因此，可以采用的方案是注重加強專業(yè)教師的實踐能力，給教師提供更多的研究、學習和實踐機會，讓他們直接參與企業(yè)實際項目指導設計過程[6]。

4 考核方式（Assessment）

此教學體系要良好運行需要一套嚴格的考核指標[7]。傳統(tǒng)的課程一般采用理論考試的方式，這樣會導致學生為了考試而學習，并沒有體現(xiàn)出實踐能力。后來實踐課程進行了一定的改變，采用上機考試的方式。雖然能在一定程度上考查學生的編程能力，但是由于考試時間短，實踐考題一般比較簡單，通過較短的集中復習即可取得高分。因此，也沒有達到很好的檢驗學生實踐能力的目的。

CDIO本身的教學模式就是以項目驅動的，因此本課程通過兩個項目作為考核內容，如表1所示。

表1 項目考核

Tab.1 Project examination

考核項目 考核能力指標 考核方式 所占權重

項目設計 掌握軟件工程系統(tǒng)分析的方法，能夠通過分析獲取系統(tǒng)需求；

能夠利用面向對象思想對現(xiàn)實問題進行抽象化 提交實現(xiàn)報告 30%

團隊設計過程 項目規(guī)劃、設計、實施和團隊協(xié)作能力 課堂展示 20%

項目答辯

（兩個項目） 熟悉Web編程基本規(guī)范，養(yǎng)成遵循工程規(guī)范的習慣和專業(yè)素養(yǎng)；

團隊協(xié)作能力、運用知識解決問題能力、溝通能力 答辯 50%

教師方面，需要在平時的課堂中觀察學生的各方面能力；學生方面，不能夠僅僅依賴臨時抱佛腳就能通過，只能持續(xù)的參與項目，從而促進學生主動學習能力提高[6]。因此新設計的考核方式對二者均有促進提升的作用。

5 結論（Conclusion）

基于CDIO模式開發(fā)的WebGIS應用實踐項目，能夠取得以下成果：

（1）學生主動學習能力。通過工程項目的參與，學生能夠主動進行學習，由被動引導思考改變成主動解決問題，從而提高學習效果。

（2）學生工程實踐能力。通過該項目訓練方式，學生的專業(yè)技能會得到極大的提高。同時，在項目實施過程中解決問題的能力也會得打大幅提高。

（3）學生WebGIS工程師素質。作為一個工程師，還需要具備良好的團隊合作能力、溝通能力、自我管理能力以及創(chuàng)新能力，通過本項目，學生能清晰的認識到這些能力的重要性，并在真?zhèn)€開發(fā)過程中得以提高。

參考文獻（References）

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[3] 黃鵬宇，等.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中教學與科研工作實踐[J].軟件

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[5] 董華麗.數(shù)控專業(yè)課程中的項目教學[J].成功（教育），2011（01）：

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[6] 嚴玥，劉建國.CDIO模式在軟件服務外包人才教學中的探索

與實踐[J].中國教育信息化，2010（11）：59-62.

[7] 王錚.項目化教學在動畫造型設計課程中的探索與應用[J].現(xiàn)

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作者簡介：

陳 澎（1982-），男，博士，講師.研究領域：地理信息系統(tǒng).

熊耀華（1974-），男，碩士，副教授.研究領域：項目管理，軟

件工程.

周 慧（1983-），女，碩士，講師.研究領域：軟件工程教育.