基于CDIO模式的軟件工程課程教學(xué)改革

　　摘 要：針對“軟件工程”課程的特點(diǎn)及教學(xué)中存在的問題，文章將CDIO工程教育模式引入到課程的教學(xué)過程中，在校企聯(lián)合的基礎(chǔ)上，提出案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式實(shí)踐模式以及團(tuán)隊(duì)合作模式等教學(xué)改革模式，全面培養(yǎng)CDIO大綱所要求的工程能力。實(shí)踐證明，基于CDIO模式的軟件工程課程教學(xué)改革模式取得了良好的教學(xué)效果。
　　關(guān)鍵詞：CDIO 軟件工程 教學(xué)改革
　　中圖分類號：G40-011.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
　　文章編號：1004-4914（2011）08-134-02
　　
　　一、引言
　　軟件工程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的必修課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。軟件工程中的技術(shù)、方法和原理往往比較復(fù)雜，難以掌握，從而導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)的過程中極易產(chǎn)生枯燥乏味的感覺和學(xué)不會(huì)、不想學(xué)的思想，教師也會(huì)覺得該課程教起來相當(dāng)困難，要想達(dá)到較好的教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的實(shí)踐能力十分困難。
　　我們在講授軟件工程課程時(shí)，將CDIO工程教育模式應(yīng)用于軟件工程課程教學(xué)，注重學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四方面能力的培養(yǎng)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段以及考核等方面進(jìn)行了嘗試和探究，取得了很好的效果。
　　二、課程特點(diǎn)及CDIO模式概述
　　1.CDIO模式。CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院四所大學(xué)組成的跨國研究，獲得Knut and Alice Wallenberg基金會(huì)近2000萬美元巨額資助，經(jīng)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代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)軟件工程課程。第一，構(gòu)思：概念階段。針對工程實(shí)踐，讓學(xué)生掌握專業(yè)知識的基本原理，確定未來發(fā)展方向。第二，設(shè)計(jì)：技術(shù)階段。以產(chǎn)品設(shè)計(jì)與規(guī)劃為核心，通過研發(fā)，擬解決某一具體的問題。第三，實(shí)現(xiàn)：制造階段。以制造、建造為核心，組織一體化的課程實(shí)踐。第四，運(yùn)作：服務(wù)階段。產(chǎn)品應(yīng)用的各個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生必須了解清楚，并有能力提供市場服務(wù)。它是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達(dá)。
　　這個(gè)模式不僅繼承和發(fā)展了歐美20多年來的工程教育改革理念，還提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、實(shí)施指導(dǎo)，以及實(shí)施過程和結(jié)果檢驗(yàn)的12條標(biāo)準(zhǔn)，具有很強(qiáng)的可操作性。CDIO培養(yǎng)大綱將學(xué)習(xí)軟件工程課程畢業(yè)生的能力分為專業(yè)基礎(chǔ)知識及應(yīng)用、個(gè)人專業(yè)能力與職業(yè)素質(zhì)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通技能、在企業(yè)與社會(huì)環(huán)境下的構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作四個(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)定日標(biāo)。
　　2.軟件工程課程特點(diǎn)。本課程是為了解決軟件開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的一系列嚴(yán)重問題，而產(chǎn)生的一門新興的工程型學(xué)科，目的在于提高軟件的質(zhì)量與生產(chǎn)率，最終實(shí)現(xiàn)軟件的工業(yè)化生產(chǎn)。軟件工程課程中所討論的原理、方法和技術(shù)來源于軟件開發(fā)和維護(hù)的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，并且是經(jīng)過時(shí)間的檢驗(yàn)而證明是正確的或者是當(dāng)前最好的技術(shù)和方法，具有抽象性、復(fù)雜性和高度的時(shí)效性。正因如此，軟件工程課程不同于一般的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程，它具有自身的特點(diǎn)。（1）綜合性。軟件項(xiàng)目開發(fā)是一項(xiàng)綜合的系統(tǒng)工程，是對所學(xué)專業(yè)知識和能力的綜合運(yùn)用，包括：程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等，同時(shí)，還涉及工程學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識。（2）時(shí)效性。隨著IT行業(yè)的飛速發(fā)展，新的軟件工程的原理、方法和工具也是層出小窮。為了使學(xué)生所學(xué)的軟件工程知識和技能在軟件行業(yè)中能真正發(fā)揮作用，因此，在授課時(shí)，除了講解基本概念、原理和方法外，更重要的是，對一些不再流行的方法和技術(shù)需要進(jìn)行大量的裁減，而補(bǔ)充一些最新的方法和技術(shù)，以適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展。（3）實(shí)踐性。軟件工程包括大量的軟件開發(fā)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。因此，在教學(xué)過程中，不僅要注重基本的概念、原理和方法，而且要進(jìn)行具體的軟件開發(fā)實(shí)踐活動(dòng)，這樣才能將理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生真正學(xué)以致用。
　　3.存在的問題。目前，國內(nèi)高校對于該類課程的傳統(tǒng)做法還是以教師課堂授課為主，學(xué)生被動(dòng)地聽課，教學(xué)內(nèi)容一般是重理論而輕實(shí)踐。這樣的傳統(tǒng)授課方式所引發(fā)的問題主要反映在：（1）教學(xué)計(jì)劃陳舊，課程內(nèi)容和社會(huì)需求脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)無法滿足軟件企業(yè)的需要。（2）教學(xué)偏重于理論講解，脫離了具體實(shí)例的授課模式使得軟件工程的基本原理、思想、方法和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，成為空洞、枯燥、乏味的概念和教條，不容易學(xué)習(xí)和掌握，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（3）缺乏足夠的軟件工程實(shí)踐，學(xué)生對軟件工程原則和方法的理解只能局限于書本，難以深入體會(huì)和把握知識的精髓和本質(zhì)，無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。
　　傳統(tǒng)教學(xué)模式已不能適應(yīng)現(xiàn)代軟件開發(fā)人才培養(yǎng)的需要。針對這種情況，我們對軟件工程課程進(jìn)行了系統(tǒng)的教學(xué)改革，在緊跟社會(huì)需求安排教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，探索了基于CDIO現(xiàn)代工程教育理念的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)模式。
　　三、基于CDIO模式的課程改革與實(shí)踐
　　軟件工程課程教學(xué)改革過程中，以企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，以全面培養(yǎng)CDIO大綱中四方面能力為目標(biāo)，我們主要從以下幾個(gè)方面展開改革與實(shí)踐。
　　1.以校企合作平臺為基礎(chǔ)，將企業(yè)優(yōu)質(zhì)資源引入軟件工程課程教學(xué)，全面實(shí)踐CDIO。通過和企業(yè)聯(lián)姻，將企業(yè)中資深工程技術(shù)人員和企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目引入教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生能夠更好的接觸企業(yè)和社會(huì)的工作環(huán)境，通過構(gòu)思和設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)作系統(tǒng)，以展示一個(gè)產(chǎn)品或系統(tǒng)完整的開發(fā)過程，從而體現(xiàn)了“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”的精髓。
　　2.授課教師能力提升。師資隊(duì)伍是人才培養(yǎng)質(zhì)量的保證，要提高學(xué)生的軟件工程課程的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，首先要提高授課教師對該課程的實(shí)踐能力。幾年來，在與企業(yè)資深工程技術(shù)人員合作完成實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)工作的同時(shí)，學(xué)校與企業(yè)聯(lián)姻，每年輸送多名青年教師進(jìn)入企業(yè)、參與企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目研發(fā)，逐漸形成了一支理論基礎(chǔ)與實(shí)踐能力并重的教師隊(duì)伍。軟件工程課程的主講教師、實(shí)踐指導(dǎo)教師均具備主持或參與實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。
　　3.案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)，培養(yǎng)個(gè)人能力及職業(yè)素質(zhì)。個(gè)人專業(yè)能力與職業(yè)素質(zhì)是一個(gè)成熟工程師必備的核心素質(zhì)，也是CDIO大綱要求的第二種能力。在理論授課過程中，我們選擇企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目或企業(yè)成熟項(xiàng)目實(shí)例作為案例，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論知識的學(xué)習(xí)。實(shí)踐證明，案例驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式能更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)知識的掌握及動(dòng)手能力的培養(yǎng)。
　　4.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式，加強(qiáng)實(shí)踐比重。增加實(shí)驗(yàn)課及課程設(shè)計(jì)所占比重，由企業(yè)資深工程技術(shù)人員或在企業(yè)中參與過實(shí)際項(xiàng)目的教師進(jìn)行指導(dǎo)，以企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目或教師科研項(xiàng)目為題，整合出了基于CSCW理念的OA平臺、教務(wù)管理平臺等項(xiàng)目，學(xué)生采取分組模式完成實(shí)踐任務(wù)。使學(xué)生有機(jī)會(huì)身臨其境地將自己置于決策者或解決問題的地位，讓學(xué)生綜合利用所學(xué)的知識進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)作用，增強(qiáng)消化和運(yùn)用知識與經(jīng)驗(yàn)的能力。由于本課程開設(shè)學(xué)期限制，學(xué)生沒有經(jīng)歷過外出實(shí)習(xí)或調(diào)研，所以每個(gè)項(xiàng)目的需求獲取由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師來完成，學(xué)生直接從項(xiàng)目的需求分析開始進(jìn)行。隨著校企合作平臺建設(shè)的進(jìn)一步深入，將來?xiàng)l件成熟后如果能讓學(xué)生們自己去做需求獲取，那么這門課程將更加完整。
　　
　　5.推行團(tuán)隊(duì)合作模式，加強(qiáng)協(xié)作與溝通能力培養(yǎng)。在學(xué)習(xí)工作中．當(dāng)學(xué)習(xí)者看到自己的同伴取得了成功，也會(huì)增強(qiáng)其自我效能感，進(jìn)而認(rèn)為自己也能獲得同樣的成功。由此可知，在對學(xué)習(xí)者分組時(shí)，可以將計(jì)算機(jī)水平不同的學(xué)習(xí)者合理搭配這樣可以給計(jì)算機(jī)自我效能感低的學(xué)習(xí)者帶來積極的影響?；诖嗽?，在項(xiàng)目任務(wù)分配時(shí)，采用分組完成的團(tuán)隊(duì)合作模式，每組5-8人，與企業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)人數(shù)基本吻合，每個(gè)小組由一個(gè)組長負(fù)責(zé)，組長由計(jì)算機(jī)水平較高的學(xué)生承擔(dān)，即充當(dāng)項(xiàng)目經(jīng)理角色，也起著一定的技能帶頭人作用。為了避免學(xué)生過分依賴組長，將項(xiàng)目需求分割成若干相對獨(dú)立的模塊分配給每個(gè)小組成員，這樣小組中的所有成員都獨(dú)自承擔(dān)一定的任務(wù)，等每個(gè)獨(dú)立部分開發(fā)完畢再將這些部分合并成一個(gè)完整的項(xiàng)目，這樣學(xué)生們必須在整個(gè)課程過程中相互配合才能共同完成項(xiàng)目。通過團(tuán)隊(duì)合作模式，學(xué)生能夠全面培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力，很好地完成了CDIO大綱要求的第三種能力的培養(yǎng)。
　　6.全面考慮，注重能力考核。在軟件工程課程的考核形式上，我們摒棄了“一考定乾坤”的理論試卷考核模式，更注重多元化、全方位地考核學(xué)生的軟件工程課的學(xué)習(xí)能力。該課程考核分為理論知識考試、實(shí)踐能力測試、項(xiàng)目文檔撰寫及項(xiàng)目小組答辯等幾方面，通過幾個(gè)環(huán)節(jié)的考察，全面考慮，綜合評定學(xué)生成績。該考核方式注重學(xué)生完成項(xiàng)目過程中軟件工程課程的基礎(chǔ)知識、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力這四個(gè)層面上的訓(xùn)練和積累，從CDIO培養(yǎng)大綱的角度對學(xué)生素質(zhì)進(jìn)行全面的考核。
　　四、結(jié)語
　　適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)需要，不斷提高軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量是一項(xiàng)艱苦的系統(tǒng)工程。作為一種工程教育教學(xué)模式，CDIO理念在強(qiáng)調(diào)學(xué)生理論基礎(chǔ)知識的同時(shí)，注重培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用能力、團(tuán)隊(duì)合作能力及工程系統(tǒng)掌控能力。將CDIO理念引入教學(xué)，針對軟件工程課程目前存在的問題，通過加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)、校企聯(lián)合等改革措施，改變了以往課程理論過多，學(xué)生有枯燥感的局面，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用間的斷層，提高了教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐證明，CDIO工程教育理念對于軟件工程課程的教學(xué)是適合的，學(xué)生通過“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)較好較快地掌握所學(xué)知識，迅速培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，它為軟件工程專業(yè)課程的教學(xué)改革找到了新的方向。同時(shí)，CDIO理念也為其他課程的教學(xué)打開了一扇窗，我們認(rèn)為CDIO模式值得在其他課程中作進(jìn)一步的推廣和研究。
　　[本文為基金項(xiàng)目：黑龍江省高等教育協(xié)會(huì)高等教育科學(xué)研究“十一五”規(guī)劃課題（115C-955）；黑龍江科技學(xué)院校內(nèi)科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目]
　　
　　參考文獻(xiàn):
　　1.查建中.中國工程教育改革三大戰(zhàn)略[M].北京:北京理工大學(xué)