基于CDIO模式的課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

董洋溢++崔巖++張淑麗++陳世亮

摘 ?要 基于CDIO工程教育理念，以“軟件工程”專業(yè)“Project開發(fā)”課程教學(xué)實(shí)踐改革為例，培養(yǎng)學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以項(xiàng)目案例為驅(qū)動，設(shè)置專業(yè)課程體系，細(xì)化課程項(xiàng)目知識導(dǎo)圖，將知識傳授與能力培養(yǎng)融合在一起，在“做中學(xué)”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動性、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)溝通和合作精神。實(shí)踐表明，這種嘗試取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 CDIO;工程教育;課程教學(xué)

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）01-0059-03

1 引言

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），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)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。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、個人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)[1]。

國內(nèi)目前應(yīng)用這項(xiàng)先進(jìn)工程教育模式的高校才剛剛起步，每年也有很多的高校正在加入到CDIO這支隊(duì)伍中來。汕頭大學(xué)工學(xué)院在CDIO的基礎(chǔ)上，提出了EIP-CDIO培養(yǎng)模式。大連東軟信息學(xué)院在CDIO能力培養(yǎng)大綱的基礎(chǔ)上調(diào)整并增加了部分能力指標(biāo)，構(gòu)建了TOPCARES-CDIO能力指標(biāo)體系。

汕頭大學(xué)和大連東軟信息學(xué)院的教改實(shí)踐給CDIO的本土化做出了可貴的教育嘗試，提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。然而每所學(xué)校的具體情況不同、專業(yè)不同、課程不同及學(xué)生素養(yǎng)不同，仍需要在借鑒的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一套適合本校實(shí)際情況CDIO教育模式?；贑DIO工程教育思想，本文將主要圍繞軟件工程專業(yè)中的Project開發(fā)課程進(jìn)行課程層面的CDIO模式的課程教改實(shí)踐情況進(jìn)行探討，以期對正在進(jìn)行此類嘗試的同行們有所幫助和借鑒。

2 基于CDIO工程教育模式的軟件工程專業(yè)課程體系設(shè)計(jì)

在CDIO模式下的軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求

1）具有較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)知識（主要包括計(jì)算機(jī)原理、程序設(shè)計(jì)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件開發(fā)）的能力。

2）具有本專業(yè)必需的文獻(xiàn)檢索能力、計(jì)算機(jī)軟硬件操作等基本技能，以及較好的軟件開發(fā)和外語應(yīng)用能力。

3）具有本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)所必需的專業(yè)知識，對本學(xué)科前沿及發(fā)展趨勢有一定的了解;并具有較強(qiáng)的自學(xué)能力、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新的意識和較高的綜合素質(zhì)。

4）具有終身學(xué)習(xí)能力以及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息和新技術(shù)、新知識的能力。

5）具有一定的組織管理能力、表達(dá)能力、獨(dú)立工作能力、人際交往能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

6）具有良好的人文和社會科學(xué)基礎(chǔ)，強(qiáng)烈的社會責(zé)任感，良好的心理素質(zhì)、職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)精神。

基于CDIO的核心課程體系設(shè)計(jì) ?在CDIO工程教育思想的指導(dǎo)下，軟件工程專業(yè)的一體化課程體系設(shè)計(jì)需要進(jìn)行精心構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行，將項(xiàng)目和課程相融合，將項(xiàng)目進(jìn)行拆分及集成分布在課程體系的各個階段[4]。

在此提出，軟件工程專業(yè)的課程體系以項(xiàng)目為中心，分為四個階段和三級項(xiàng)目：

第一階段是入學(xué)階段，設(shè)計(jì)公共通識課程及專業(yè)導(dǎo)論類課程，同時進(jìn)行一級項(xiàng)目（翼卡通數(shù)字化校園DUS）的簡單導(dǎo)引;

第二階段是初級學(xué)習(xí)階段，對一級項(xiàng)目進(jìn)行拆分，拆分后項(xiàng)目為三級項(xiàng)目，每一個項(xiàng)目對應(yīng)的知識點(diǎn)分別對應(yīng)不同的具體課程;

第三個階段是深入學(xué)習(xí)階段，已經(jīng)完成了許多三級項(xiàng)目，學(xué)習(xí)了多門課程，此時可以將部分三級項(xiàng)目進(jìn)行融合、集成，構(gòu)成二級項(xiàng)目;

第四階段是畢業(yè)前的實(shí)習(xí)階段，可以對二級項(xiàng)目進(jìn)行集成，合并成一個完整的大型項(xiàng)目，既可以是一級項(xiàng)目，也可以是畢業(yè)實(shí)習(xí)項(xiàng)目或畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目等。

圖1給出部分軟件工程專業(yè)基于CDIO的課程體系魚骨圖。

3 基于CDIO模式的課程教學(xué)設(shè)計(jì)

Project開發(fā)屬于CDIO課程魚骨圖中的二級項(xiàng)目課程。該課程以項(xiàng)目案例為驅(qū)動，遵循“特色專業(yè)—特色課程”的整體建設(shè)規(guī)劃，在“做中學(xué)”，通過動手設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個完整的軟件項(xiàng)目——校園新聞發(fā)布系統(tǒng)，將所學(xué)的軟件工程、數(shù)據(jù)庫原理與設(shè)計(jì)、Web界面設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)等課程的內(nèi)容進(jìn)行綜合運(yùn)用。以CDIO工程教育模式為理念，以案例的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程來逐步組織知識點(diǎn)，并在實(shí)踐中使學(xué)生了解到軟件工程開發(fā)的各個環(huán)節(jié)，以及相關(guān)的應(yīng)用架構(gòu)、設(shè)計(jì)模式和各種輔助開發(fā)工具的使用。同時在實(shí)踐的過程中注重團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)新能力及溝通表達(dá)等方面的培養(yǎng)。

課程支撐案例設(shè)計(jì) ?Project開發(fā)課程案例項(xiàng)目為“校園新聞發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”。該系統(tǒng)主要包括撰寫新聞、新聞管理、發(fā)布通知、通知管理、新聞事業(yè)管理、密碼修改、用戶登錄、匿名登錄，還具有分享、收藏、瀏覽、發(fā)布新聞的功能。用戶分為普通用戶和管理員用戶。

項(xiàng)目實(shí)施過程中主要撰寫的技術(shù)文檔包括需求說明書、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、測試計(jì)劃、測試用例、測試記錄及測試結(jié)果文檔等。項(xiàng)目的主要開發(fā)流程包括問題定義、需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測試、提交及維護(hù)等。項(xiàng)目的開發(fā)工具及平臺如表1所示。

課程知識點(diǎn)組織 ?Project開發(fā)課程案例“校園新聞發(fā)布系統(tǒng)”項(xiàng)目的開發(fā)順序?yàn)椋耗K一，Project項(xiàng)目開發(fā)技術(shù)入門及主頁設(shè)計(jì);模塊二，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和連接;模塊三，通知詳情查看、新聞視野;模塊四，管理員主頁及撰寫新聞;模塊五，新聞管理及新聞視野管理;模塊六，發(fā)布通知和管理通知;模塊七，管理員修改密碼及項(xiàng)目擴(kuò)展。endprint

圍繞項(xiàng)目開發(fā)模塊順序來組織知識點(diǎn)，具體的教學(xué)內(nèi)容和順序如下。

1）介紹當(dāng)前主要的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)，ASP.NET3.5的運(yùn)行原理，主流的開發(fā)平臺，ASP.NET的特點(diǎn)和配置使用方法，軟件工程的開發(fā)模型，“校園新聞發(fā)布系統(tǒng)”總體架構(gòu)及Web設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2）數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)（E-R圖、SqlSever數(shù)據(jù)庫），數(shù)據(jù)庫和Web頁面的連接，DataGrid控件的使用，System.Data.SqlClient類的使用。

3）Response對象常用屬性和方法，Request對象常用屬性和方法，Session對象常用屬性和方法，利用System.Data.SqlClient中的方法對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢操作。

4）網(wǎng)站后臺管理Web設(shè)計(jì)，撰寫新聞模塊Web設(shè)計(jì)，使用Connection對象連接數(shù)據(jù)庫，使用Command對象操作數(shù)據(jù)庫，使用Command對象調(diào)用存儲過程，使用DataSet對象和DataAdapter對象、DataSet與DataReader在為用戶查詢時的區(qū)別，對數(shù)據(jù)庫的Insert操作。

5）數(shù)據(jù)庫的Update、Delete操作，RequiredField-

Validator控件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的非空驗(yàn)證，Comparevalidator控件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的比較驗(yàn)證，RegularExpressionValidator控件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入格式驗(yàn)證，RangeValidator控件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的范圍驗(yàn)證、ValidationSummary控件實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證錯誤信息提示。

6）發(fā)布通知和管理通知Web窗體頁面設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫的Insert、Update、Delete操作，創(chuàng)建母版頁、創(chuàng)建內(nèi)容頁、創(chuàng)建嵌套母版頁、訪問母版頁中的控件及相關(guān)屬性。

7）設(shè)計(jì)管理員密碼Web頁面，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫連接及Up-date操作;對項(xiàng)目進(jìn)行擴(kuò)展，增加用戶注冊頁面、新聞評論頁面等。

將項(xiàng)目所涉及的知識點(diǎn)逐步分解，融入每一個模塊的課程教學(xué)內(nèi)容中，課程內(nèi)容學(xué)習(xí)反過來幫助完成項(xiàng)目，兩者相互融合滲透，讓學(xué)生一開始就目標(biāo)明確，這樣更有利于激發(fā)學(xué)生的興趣和信心。

4 課程CDIO教學(xué)實(shí)踐

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，采用團(tuán)隊(duì)模式開發(fā)。學(xué)生模擬公司成立項(xiàng)目組，每個學(xué)生在組內(nèi)有不同的角色。在項(xiàng)目實(shí)踐過程中充分發(fā)揮學(xué)生的積極性，大膽參與實(shí)踐和創(chuàng)新，在項(xiàng)目的各個階段對項(xiàng)目進(jìn)行創(chuàng)新的改造和擴(kuò)展，在鍛煉專業(yè)能力的同時，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)溝通和合作精神。

在項(xiàng)目課程結(jié)束后，所有團(tuán)隊(duì)均完成一個軟件項(xiàng)目的完整開發(fā)過程，提交各類設(shè)計(jì)文檔，掌握多門課程之間的知識和技能的融合，在團(tuán)隊(duì)合作中大家相互探討和幫助，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣，培養(yǎng)能力。

圖2、圖3是部分學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐結(jié)束后提交的作品的截圖。

5 結(jié)論

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，注重培養(yǎng)學(xué)生的理論應(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)，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。

參考文獻(xiàn)

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