基于CDIO教育模式軟件技術專業(yè)項目教學實踐

　　摘要：本文探討基于CDIO工程教育理念進行高職軟件技術專業(yè)的項目教學。我們分別從課程體系構建、授課體系改革、評價方法改進等方面進行了實踐探索，使學生在項目開發(fā)和工程實際環(huán)境中學習專業(yè)知識和工程實踐技能，提高人際交往能力及產品、過程和系統(tǒng)建造能力，獲得了良好的教學效果。
　　關鍵詞：CDIO項目教學；課程體系；授課體系；考核評價
　　
　　1　CDIO模式簡介
　　
　　CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的典型成果。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究團隊獲得Nut andAlice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助，經過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO是構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)、運作(0perate)四個英文單詞的縮寫，它以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程，是“做中學”和“基于項目的教育和學習”(Project based educationand learning簡稱PBL)的集中概括和抽象表達。該理念不僅繼承和發(fā)展了歐美20世紀90年代以來工程教育改革的各項成果，更重要的是提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)標準、教學大綱及評估標準，更具系統(tǒng)性和可操作性。這與我國高職教育人才培養(yǎng)模式改革的理念不謀而合。因此，CDIO工程人才培養(yǎng)模式的實踐將會帶來不同以往教學改革的實質性成效。在國家高等職業(yè)教育示范性院校建設中，我院軟件技術專業(yè)按照CDIO的理念開展了項目教學模式的改革，取得了較好成效。
　　
　　2　構建CDIO模式的項目教學專業(yè)課程體系
　　
　　2.1　總體思路
　　在高等職業(yè)教育國家示范性院校3年的建設過程中，通過與企業(yè)的交流與合作，我們進一步認識到工程設計是整個工程系統(tǒng)的精髓所在。基于這一理念，我們在軟件技術專業(yè)教學中確定了以項目設計為導向、以能力培養(yǎng)為目標的項目教學工學結合人才培養(yǎng)模式，通過項目設計將整個課程體系系統(tǒng)地、有機地結合起來。具體說來，就是在專業(yè)課程體系中體現(xiàn)CDIO大綱理念，其標志是整個課程體系以項目為主線，把專業(yè)知識、能力、素質等培養(yǎng)目標融入到項目教學過程中。特點是學習內容都圍繞項目這個核心進行，并與核心融合成一個整體。在3年的教學安排中，通過合理規(guī)劃的課程項目、學期項目、畢業(yè)設計和綜合項目等，把基礎課程、專業(yè)課程、實踐課程等內容及應達到能力目標融于項目之中，并通過實施項目培養(yǎng)學生的綜合應用能力，循序漸進，逐步提高。基于CDIO的項目均為團隊合作項目，學生在實施項目過程中學習、探索、應用知識，掌握實際項目開發(fā)的工作流程、組織與管理，培養(yǎng)CDIO能力。
　　
　　
　　2.2　課程體系內涵
　　在制訂專業(yè)培養(yǎng)方案和課程教學計劃時，我們依據項目開發(fā)的工作過程涉及的專業(yè)知識范圍及項目本身的規(guī)模設計了3種類型的項目：課程項目(學習領域項目或學段項目)、學期項目(階段項目)、畢業(yè)設計項目和綜合實踐項目。課程項目是針對課程教學計劃中單門課程(學習領域)內容的理解而設置的，設立的必要性、涉及的能力要求等是根據課程的需要和課程教學標準的要求而定；每個學期針對幾門核心課程的學習設計項目叫做“學期項目”，引導一組相關核心課程的學習，重點突出對某項能力的培養(yǎng)要求；畢業(yè)設計及綜合實踐項目包含本專業(yè)主要核心課程群，體現(xiàn)本專業(yè)主要能力要求。通過以上三種類型的項目設計，整個培養(yǎng)計劃形成一個有機整體。在以項目為載體設計的專業(yè)課程教學計劃中，項目設計與開發(fā)完整地貫穿于整個3年的教學階段，對學生系統(tǒng)地進行構思、設計、實現(xiàn)、運作的整體訓練，因此項目設置是CDIO培養(yǎng)計劃中最為重要的環(huán)節(jié)。為此，我們設計了基于CDIO理念的以項目為載體的軟件技術專業(yè)課程體系，如圖1所示。
　　在新生入學的第一學期里，我們要求學生首先完成計算機辦公綜合應用、網絡組建與微機調試、計算機數(shù)學、軟件技術基礎等基礎知識的學習，使學生具備基本的科學素養(yǎng)和專業(yè)基礎，并為將來的專業(yè)課學習作好準備。
　　第二、三、四、五學期，我們打破每學期幾門課程并行開課的方式，而按單門課程分段開課。完成一門課程教學(課程項目)任務后，再開設另一門課程，完成一門課程學習的時間段為“1學段”，一學期大約為2～3個學段，每學段約6～8周左右，每學期共完成2～3門項目課程學習，最后3周完成學期項目的學習。我們按照學習學段漸進學習的原則確定課程順序，每學期在相應的工程背景下確定教學目標。課程項目的設計與學期項目相關聯(lián)，每個課程項目都是學期項目的一部分或幾個模塊，學生學完整個學期的幾門課程后，也就完成了各個課程項目的學習任務。通過最后3周的學期項目練習，學生感覺自己在課程項目中完成的并不是零碎的程序段，而只需將之前完成的多個小項目內容作一些修改，再做必要的鏈接、整合，就可以實現(xiàn)學期項目的設計。
　　
　　2.3　教學實踐
　　為激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，使之學會構思、設計、實現(xiàn)、運作，我們將學生組成4人左右的項目團隊，教師也組成指導團隊，指導學生反復嘗試構思、設計并實現(xiàn)一個系統(tǒng)。在項目開發(fā)的不同階段，我們都要求學生在查閱大量文獻資料的基礎上開展團隊研討、交流，在導師指導下不斷完善構思、設計、實現(xiàn)，并在各個階段接受質量評估，最終達到教學要求。通過項目訓練，學生掌握了課程所要求的專業(yè)技術和專業(yè)知識，提高了個人能力、團隊交流及創(chuàng)新思維能力，達到了預期要求。
　　
　　3　建立CDIO模式的課程項目教學授課體系
　　
　　在學習課程的每個學段，教師要明確所授課程在本專業(yè)知識結構中的地位和作用以及學生學習本課程應掌握的知識和能力，在教學中安排一個學習任務和工作任務，讓學生自己動手和全身心投入，增強概念學習，強調學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，建立和加強學習反饋機制。
　　
　　3.1　教師角色的轉換
　　傳統(tǒng)教學中，教師占據主體地位，教師講，學生聽，學生容易產生依賴心理，甚至感到疲勞、枯燥。CDIO教育模式不僅注重培養(yǎng)學生的自學能力，也強調教師團隊的指導作用。教學實施通常是圍繞某問題、任務或項目開展，以項目為載體，由教師引導學生自主學習和探索。教師成為教學的組織者、引導者、咨詢者和評價者；學生不再是知識的被動接受者，而成為知識的主動建構者。
　　
　　3.2　項目教學的實踐
　　項目設計是一項非常系統(tǒng)和復雜的工作，設計的好壞直接決定課程項目教學效果。項目的選取是學習的關鍵，既要包含基本的教學知識點，又要調動學生解決問題的積極性，因此必須選取一個具有實際應用功能，適合學生掌握的軟件開發(fā)案例。以，Net開發(fā)平臺與C#編程課程為例，該課程選取“客戶關系管理系統(tǒng)”作為總項目，將課程項目劃分成客戶信息管理、系統(tǒng)管理、統(tǒng)計分析等若干個子模塊，并把每個子模塊涉及的知識點羅列出來，對其要實現(xiàn)的目標和要求進行詳細的說明；然后按照教學內容設置由淺入深的任務，制定項目教學計劃。
　　在教學的過程中，教師提出所要完成的功能，并講授項目涉及的知識點，然后根據功能布置任務，提出要求。例如：在設計和實現(xiàn)“登錄窗體”的過程中，學生可以掌握“窗體、文本框、標簽、按鈕等控件的常用屬性、方法和事件；變量命名規(guī)則、變量數(shù)據類型、變量的聲明語法：賦值、條件語句的使用”等相關知識群，學生在明確目標驅動下學習。在教學組織形式上，將小組方式與獨立方式相結合，全班每4人組成一個項目小組，每組推選出一名小組長。項目組長組織組員進行需求分析、軟件設計、編碼、功能測試等，組員分工協(xié)作，也可獨立完成某一新知識型任務；對于知識面較廣、難度較大的任務，可通過小組討論來解決，也可以咨詢教師，在教師團隊的指導下完成。在這個過程中，教師擔負著答疑和指導的任務，鼓勵學生們用不同方法完成任務，針對具體情況提出改進建議。通過這種方法，所有學生共同參與，協(xié)作完成，提高創(chuàng)作熱情，鍛煉交流與合作能力、學習和思考能力、解決問題和創(chuàng)造性思維能力。
　　
　　4　建立CDIO模式的項目教學考核評價方式
　　
　　4.1　存在的問題
　　過去的考試測評方式將學生成績作為評價教師教學質量和學生學習成效的依據，一般分為考試課和考查課兩種，考試課程成績一般采用百分制，依據平時作業(yè)成績、期中考試成績和期末考試成績評定，平時成績占10％～30％，期中考試成績占20％～30％，期末成績占40％～70％。期末考試方式多采用閉卷筆試?？疾檎n成績也采用百分制，主要依據各種平時成績和期末考試成績綜合評定。采用這樣的評價方式，評價主體不重視對學生學習過程的評價，不符合現(xiàn)代工程教育價值觀。
　　
　　4.2　理念的轉變
　　CDIO模型理念的考核評價以“過程”為基礎開展，關注知識、技能的學習過程，關注實踐環(huán)節(jié)及工程應用能力，力求知識與能力的協(xié)調統(tǒng)一。在強調技術基礎的同時注重探究式學習方法，通過基于團隊的研究性學習模式和主題研究項目的實踐活動培養(yǎng)高素質工程應用型人才。
　　
　　4.3　考核評價方法
　　在評價方式上，由教師制定評價標準，采取學生自評、互評和教師評價相結合的方法。一般采用分組講解，成果展示的形式，由教師組織學生對各小組合作學習過程、方法策略、效果等方面進行評價，引導學生反思、總結和改進自己的合作學習，將學生打分和教師打分作為整個開發(fā)小組的分數(shù)；而學生的個人分數(shù)則在小組分數(shù)的基礎上再加上其在項目開發(fā)過程中的參與程度、掌握新知識和新技能的能力以及綜合運用知識解決問題的能力的得分。實踐中，我們通過多種方法收集學生獲得預期學習效果的證據，如用筆試和口試、課堂表現(xiàn)、產品審查、記錄、報告等形式進行考核。
　　(1)筆試和口試。通過筆試和口試有效評價學生對概念的理解，測試可以包含在考試、面談或與學生的互動中。筆試在評價學生對概念的理解上仍然卓有成效段，可以在同一時間內對大批學生進行評估?？谠囈髮W生對概念獨立思考和合理理解，而且讓教師及時發(fā)現(xiàn)學生對概念的誤解。
　　(2)課堂表現(xiàn)。通過學生在口頭演講和團隊工作等特定任務中的表現(xiàn)情況評估學生對技術信息的理解，考核學生能否清楚和專業(yè)地表達出他們的想法。教學過程始終圍繞著項目案例和項目任務展開，課堂討論注重專業(yè)知識的掌握和啟發(fā)性。教師要以學生為中心，適當引導，調動學生討論的積極性。教師根據課堂討論情況和學生提交的討論記錄給學生記錄成績，作為今后學生總評成績的一部分。通過課堂討論方式展開教學，學生可以充分展示創(chuàng)新思維，提高溝通表達能力，激發(fā)創(chuàng)造力，挖掘自己的優(yōu)勢。
　　(3)產品評審：通過產品(學生完成的項目作品)的展示和評審展示學生在構思、設計、實施和運行產品、過程及系統(tǒng)方面的能力。在實現(xiàn)系統(tǒng)的過程中，教師以用戶身份提出軟件需求與使用意見反饋，幫助學生改進軟件功能及用戶體驗。在完成系統(tǒng)后，教師一方面以最終用戶身份驗收和評價軟件，另一方面根據完成的系統(tǒng)情況及系統(tǒng)的報告文檔給學生記錄成績。產品評審可以讓學生反思各種解決方案是否合理，更重要的是讓學生在整個系統(tǒng)的構思、設計、實施、運作過程中發(fā)揮自己的作用，進行有效的工程實踐。
　　
　　5　教學效果
　　
　　國家高等職業(yè)教育示范院校建設的探索和實踐證明，采用CDIO模式開展項目教學取得了明顯效果，主要體現(xiàn)為：
　　(1)培養(yǎng)了學生的工程能力。在重實踐性和探索性的教學理念下，以項目為主線組織教學內容將項目作為知識學習與技能訓練的載體，引導學生進入實際的工作環(huán)境，切實解決實踐問題，初步掌握工程項目的一般設計流程，達到理解、消化、吸收的目的。
　　(2)提高了學生的自學能力。CDIO教育理念以工程項目為中心，學生在項目制作中不斷閱讀、查找、研究提供的學習資源，帶著問題尋找答案，提高了學習效率，鍛煉程序設計綜合能力和自主學習能力。
　　(3)培養(yǎng)了學生的團隊交流能力。教學采取小組合作教學模式，在項目實現(xiàn)、運作之中，小組成員要進行項目總結交流，實現(xiàn)經驗分享，拓展所學知識，從而提高團隊協(xié)作能力。
　　(4)為學生的后續(xù)發(fā)展打下了堅實基礎。在全國軟件技術資格(水平)考試中，我院有30％的學生通過軟件設計師的考試，增強了就業(yè)能