基于CDIO模式的軟件工程與UML建模課程教學改革探索

何婕

【摘要】本文以CDIO工程教育理念為指導，從CDIO提出的四個層面的能力培養(yǎng)出發(fā)。以軟件工程與UML課程為載體，闡述從基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力培養(yǎng)過程的設(shè)計和實施。教學改革實踐證明，我們培養(yǎng)的學生不僅有深度的理解和學習能力，同時具備企業(yè)所需要的工程和實用性等素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】CDIO;軟件工程;能力培養(yǎng)

1 背景與理念

CDIO工教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)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。

CDIO包括了三個核心文件：1個愿景、1個大綱和12條標準。它的愿景為學生提供一種強調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運行（CDIO）過程的背景環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育。它的大綱將工程師必須具備的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和整個CDIO全過程能力以逐級細化的方式表達出來，使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統(tǒng)性。它的12條標準對整個模式的實施和檢驗進行了系統(tǒng)的、全面的指引，使得工程教育改革具體化、可操作、可測量，并對學生和教師都具有重要指導意義。。

《軟件工程與UML建?！氛n程是軟件技術(shù)專業(yè)提高綜合能力的一門課程，它在學生具有對局部問題的解決能力的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學生解決全局問題的能力，訓練和積累“工程經(jīng)驗”。CDIO工程教育模式，特別適合《軟件工程與UML建模》這類綜合性課程，構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）正對應了軟件開發(fā)流程的整個生命周期。

2 教學改革與實踐

CDIO 工程教育理念提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)教學大綱，包括 4 類一級能力、17 組二級能力（如表 1 所示）、以及 73 種具體能力，范圍涵蓋了學生的理論知識，個人素質(zhì)和發(fā)展能力、協(xié)作能力以及大系統(tǒng)適應和調(diào)控能力。

表1 CDIO能力大綱

一級能力

二級能力

1?技術(shù)知識和推理能力

1.1?基礎(chǔ)科學知識

1.2?核心工程基礎(chǔ)知識

1.3?高級工程基礎(chǔ)知識

2?個人職業(yè)技能和職業(yè)道德

2.1?工程推理和解決問題

2.2?實驗中探尋知識

2.3?系統(tǒng)思維

2.4?個人技能和態(tài)度

2.5?職業(yè)技能和道德

3?人際交往技能：團隊協(xié)作和交流

3.1?團隊精神

3.2?交流

3.3?外語交流

4?企業(yè)和社會的構(gòu)思，設(shè)計，實施和運行（CDIO）系統(tǒng)

4.1?外部和社會環(huán)境

4.2?企業(yè)及商業(yè)環(huán)境

4.3?構(gòu)思與工程系統(tǒng)（conceiving and engineering system）

4.4?設(shè)計

4.5?實施

4.6?運行

2.1 基礎(chǔ)知識

對于軟件工程與UML建模課程，基礎(chǔ)知識的教學是至關(guān)重要的。在這個環(huán)節(jié)我們采取的策略主要體現(xiàn)在兩個方面：一是，根據(jù)學生的實際情況，選擇教學的重點內(nèi)容，選擇適當?shù)陌咐灤┙痰膬?nèi)容;二是，在面授過程中，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源有效地培養(yǎng)學生獲取信息、掌握信息、運用信息和處理信息的能力，同時采取啟發(fā)式教學方法，調(diào)動學習者的主動性和參與性，為應用能力的提高提供保證。

2.2 ?個人職業(yè)能力

在課程教學中，通過案例的實現(xiàn)培養(yǎng)學生的職業(yè)技能，同時培養(yǎng)其職業(yè)道德。首先，我們要幫助學生樹立一種思想——工程必須經(jīng)過多次回顧、反復修正、不斷創(chuàng)造及深入探索，是一種不斷追求卓越的過程。其次，提倡自主的構(gòu)思、設(shè)計、實踐和操作。鼓勵學生把軟件工程的思想時時刻刻的用于自己平時的各項軟件相關(guān)的活動中，把各種課程設(shè)計和校內(nèi)實踐活動都當作實質(zhì)的工程項目，自行安排進度和控制。這種方式能更好的提升學生的工程能力。

2.3 人際團隊能力

任何一個優(yōu)秀的作品都是一個集體智慧的結(jié)晶，軟件開發(fā)更是離不開軟對的協(xié)作和交流。我們在課程中強調(diào)小組的概念，無論是學生在課堂講解，還是課程實踐項目，均以組為單位，鍛煉學生的協(xié)作能力。同時對組里的學生角色進行周期調(diào)換，讓學生理解項目組中的不同角色，從不同角度增加協(xié)作和溝通能力。課程評價中也以組為單位，這樣增加了學生的小組意識。

2.4 工程系統(tǒng)能力

在上述三點的基礎(chǔ)上，最終需要著手于項目的設(shè)計、實施，保證學生的知識和能力的雙重獲取，旨在提高學生的“創(chuàng)新能力”和“具有工程實踐能力” 的要求，達到市場所需的軟件工程師的標準。因此，項目的選擇在整個教學過程中起著舉足輕重的作用。

項目要求既能涵蓋盡可能完整的理論要求，又能讓學生通過努力的情況下順利完成。我們主要采取以下幾種方式進行項目的選擇：一是，通過校企合作企業(yè)開發(fā)完畢的現(xiàn)有小型項目，指導學生再次開發(fā)，這是比較好的一種開發(fā)項目選擇，每個評審階段可以將學生的文檔與項目原文檔比較學習，學生能更有針對性的學習和理解各個階段文檔的重要性和寫作規(guī)范;二是，承接小型項目開發(fā)。這個項目開發(fā)課題是沒有先例可查，具有一定的風險和挑戰(zhàn)難度，對于沒有軟件工程經(jīng)驗的學生來說，具有一定的挑戰(zhàn)意義，對教師的個人技術(shù)素質(zhì)要求也比較高，實施起來難道相對比較大;三是，從自身需求獲得項目需求，比如學生宿舍管理、課程管理，教師管理系統(tǒng)，小型圖書管理系統(tǒng)等等。這樣的項目一般相對需求簡單，易于理解，相對容易實施。

3 總結(jié)

本文主要是借鑒CDIO工程教育理念，以軟件工程與UML建模課程為載體，培養(yǎng)學生CDIO所要求具備的多種能力。通過對學生進行訪談發(fā)現(xiàn)，學生普遍反映這種融合CDIO理念的教學方法非常適合他們的學習，案例教學很好的促進了他們對基礎(chǔ)知識的學習，并且對以工程化的思想開發(fā)軟件有了深刻的認識，基于項目和基于小組學習的實踐教學的安排促進了學生的團隊協(xié)作和溝通能力的提高，實際的軟件開發(fā)能力和項目組織與管理的能力也得到了極大的鍛煉和提高。

參考文獻：

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基金項目：重慶工商職業(yè)學院重點教改項目（項目編號：GZJG1202904）