基于CDIO的軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)體系創(chuàng)新實踐

摘 ?要：實踐教學(xué)是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，對學(xué)生工程意識和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，以及動手能力、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)具有非常重要的作用。本文運用CDIO方法學(xué)，打破以知識結(jié)構(gòu)為主線的課程體系，制訂用項目引導(dǎo)課程，體現(xiàn)多元化、多層次的一體化創(chuàng)新實踐教學(xué)體系。闡述在課程、項目、畢業(yè)設(shè)計、課外活動等一系列活動中，培養(yǎng)學(xué)生達成所需能力的具體實施路徑，改革實踐體系的評價要素，建立以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的多元實踐考核體系。采用基于項目的教學(xué)策略，實施案例式、啟發(fā)式、討論式等混合教學(xué)方法。實踐表明，該教學(xué)體系切實加強了實踐環(huán)節(jié)設(shè)置的針對性和科學(xué)性，提高了人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：CDIO;一體化;多元化;多層次;創(chuàng)新實踐教學(xué)體系

中圖分類號：TP391.41 ? ? 文獻標識碼：A

Abstract：As an important link between theory and practice，practical teaching plays a very important role in cultivating students' engineering awareness，innovative thinking，practical ability，problem analysis and problem-solving ability.This paper adopts CDIO methodology to break the curriculum system with knowledge structure as the main line，formulates project-oriented curriculum，and embodies the diversified and multi-level integrated innovative practical teaching system.This paper expounds the specific implementation path of cultivating students' required abilities in a series of activities，such as courses，projects，graduation projects and extracurricular activities，reforms the evaluation elements of the practice system，and establishes a multiple practice assessment system oriented to ability cultivation，adopting project-based teaching strategies and implementing mixed teaching methods such as case-based teaching，heuristic teaching and discussion teaching.It is shown that the teaching system has made the setting of practical links more targeted and scientific，and improved the quality of talent cultivation.

Keywords：CDIO;integration;diversification;multi-level;innovation practice teaching system

1 ? 引言（Introduction）

在CDIO教育理念中，強調(diào)以產(chǎn)品生產(chǎn)或項目開發(fā)過程為主線，將產(chǎn)品或項目開發(fā)的過程融入學(xué)習(xí)過程，從而將學(xué)生工程實踐和課程學(xué)習(xí)進行有機整合[1]。CDIO要求學(xué)生能通過實踐，提高動手能力，同時讓學(xué)生在項目實踐中循序漸進，掌握系統(tǒng)項目開發(fā)所具備的基本能力。實踐教學(xué)體系的核心就是解決學(xué)校與企業(yè)的供需矛盾，使高校能夠培養(yǎng)出滿足軟件企業(yè)需求的合格人才。CDIO強調(diào)的是一體化，是把學(xué)生要培養(yǎng)的能力和要提升的素質(zhì)貫穿于四年學(xué)習(xí)的各個方面[2]。在大連東軟信息學(xué)院的教學(xué)改革中，學(xué)校要求所有課程都要以具體的實踐項目貫穿教學(xué)，讓學(xué)生在項目實踐中循序漸進，系統(tǒng)掌握八大核心能力。本文探討如何在CDIO教育理念的引導(dǎo)下進行實踐教學(xué)改革。改革現(xiàn)有的實踐教學(xué)模式、創(chuàng)新實踐教學(xué)方法、建立課堂教學(xué)評價機制、跟蹤機制、持續(xù)改進機制，提升教學(xué)效果，增強學(xué)生創(chuàng)新能力。

2 ?基于CDIO一體化創(chuàng)新實踐教學(xué)體系的目標? ?（Objectives of the CDIO-based integrated?? ? ?innovative practical teaching system）

本文在深化CDIO改革的背景下，通過借鑒國內(nèi)外成功的實踐教學(xué)經(jīng)驗，構(gòu)建軟件工程專業(yè)多元化、多層次的一體化創(chuàng)新實踐教學(xué)體系。在課程實踐環(huán)節(jié)、實踐學(xué)期項目開發(fā)、課外活動，以及畢業(yè)設(shè)計等一系列活動中，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決實際問題能力，提高學(xué)生的目研發(fā)能力和實踐動手能力，同時注重學(xué)生創(chuàng)新思維與創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)[3]。改革的主要目標如下：

（1）提高實踐課程與工程實踐結(jié)合的緊密程度。目前對應(yīng)用創(chuàng)新型軟件技術(shù)人才培養(yǎng)內(nèi)涵理解不足，忽視工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，導(dǎo)致理論與實踐脫離，實踐與工程實際脫離。

（2）改革實踐教學(xué)模式，縮小與企業(yè)對人才培養(yǎng)要求的差距。充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，課堂教學(xué)結(jié)合工程實際;考核重能力，輕知識，考核形式多樣，提高學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

（3）改革實踐教學(xué)資源內(nèi)容，使其跟上軟件產(chǎn)業(yè)的最新發(fā)展，滿足學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需要，提高學(xué)生工程實踐能力。

（4）改善現(xiàn)有產(chǎn)學(xué)融合不夠深入問題。充分發(fā)揮企業(yè)在人才培養(yǎng)過程中的作用，讓企業(yè)深度參與到人才培養(yǎng)的全過程，校企協(xié)同培養(yǎng)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3 ? 一體化創(chuàng)新實踐教學(xué)體系內(nèi)容（Contents of the? ? ? integrated innovative practical teaching system）

我校采取“1321”的教學(xué)模式已有多年，“1321”即指1年分3個學(xué)期、2個理論學(xué)期及1個實踐學(xué)期。其中，實踐學(xué)期是我校的一個特色，在實踐學(xué)期，學(xué)生每天花費4個學(xué)時的時間，在教師的帶領(lǐng)下開發(fā)項目。統(tǒng)籌安排課程的綜合項目、實踐學(xué)期的訓(xùn)練項目以及專業(yè)的綜合實訓(xùn)項目，實現(xiàn)課內(nèi)實踐與集中實踐、課上實踐與課外實踐、校內(nèi)實踐與企業(yè)實踐相結(jié)合。同時，通過校企協(xié)同育人機制，聘請企業(yè)人員參與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷提高學(xué)生工程實踐能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力是實踐教學(xué)體系的主要研究內(nèi)容。

3.1 ? 設(shè)計CDIO特色的“層次化”的實踐教學(xué)體系

基于CDIO人才培養(yǎng)模式及我校的辦學(xué)特色，設(shè)計“層次化”的實踐教學(xué)體系，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力[4]。“層次化”實踐教學(xué)體系對提高軟件人才的質(zhì)量非常重要。第一層是課程的三級項目。課程的三級項目涵蓋專業(yè)課程，通過全面、系統(tǒng)的課程項目訓(xùn)練，鞏固相應(yīng)的理論知識.掌握項目開發(fā)的方法及技能，學(xué)會正確編寫項目文檔，培養(yǎng)學(xué)生嚴肅認真的項目開發(fā)作風(fēng)。第二層是課外實踐環(huán)節(jié)，課外實踐是不占學(xué)時的自主型提高性實踐，學(xué)生通過獨立查閱資料、調(diào)研，進行設(shè)計、開發(fā)，以鍛煉其運用專業(yè)知識獨立分析問題、解決問題的能力。第三層是—二級項目設(shè)計環(huán)節(jié)。通過實踐學(xué)期的二級項目培養(yǎng)學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域里分析問題和解決問題的能力，撰寫規(guī)范化開發(fā)文檔能力。第四層是工程化實訓(xùn)環(huán)節(jié)。工程化實訓(xùn)要求學(xué)生4—6人組成開發(fā)小組，遵循軟件開發(fā)過程管理規(guī)范，完成具有一定規(guī)模的軟件應(yīng)用性項目，并安排到企業(yè)實訓(xùn)，進行軟件工程實踐，了解企業(yè)文化，培養(yǎng)團隊合作精神等。以上各個層次之間環(huán)環(huán)相扣，層層遞進，形成從點到線再到面的立體實踐教學(xué)體系。目前軟件工程專業(yè)的綜合項目是一個典型的移動互聯(lián)網(wǎng)項目，如圖1所示。項目的技術(shù)特征和業(yè)務(wù)特點分解到第6、9、10的三個實踐學(xué)期中來實施。

3.2 ? 建立以CDIO實踐能力培養(yǎng)為特色的教學(xué)資源體系

（1）建立和完善真實性、多樣性的CDIO項目庫。專業(yè)的一級項目應(yīng)具有以下特點：選題應(yīng)盡量選用企業(yè)的實際開發(fā)項目，做到真實性和多樣化，使學(xué)生能根據(jù)自己的興趣和特長進行選擇，充分發(fā)揮學(xué)生的個人能動性。可從教師的橫縱向項目、競賽項目、大創(chuàng)項目中選擇符合以上特點的項目，也可引入企業(yè)優(yōu)質(zhì)項目進行教學(xué)化改造形成項目庫。

（2）模塊化設(shè)計實踐學(xué)期及實訓(xùn)項目。對每個學(xué)期的項目采用模塊化設(shè)計，以正在建設(shè)的軟件工程項目訓(xùn)練為例，將課程設(shè)計為20個授課單元，每個授課單元有獨立的任務(wù)目標、學(xué)習(xí)資源、成果物、擴展任務(wù)。擴展任務(wù)主要是一些針對當前主流技術(shù)準備的專題，學(xué)生可以選擇自己感興趣的擴展知識深入學(xué)習(xí)研究，并應(yīng)用個人項目中來，對于這部分內(nèi)容，在課程考核里有明確評分標準。

3.3 ? 建立以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的多元實踐考核體系

由注重終結(jié)考核轉(zhuǎn)為“過程+終結(jié)”考核并重，由單純理論考核轉(zhuǎn)為“理論+實踐”“知識+技術(shù)”的考核，形成了適合課程OBE-TC能力導(dǎo)向的考核主體多元化（如學(xué)生自評互評、企業(yè)評價、專業(yè)教師評價、素質(zhì)教師評價）、考核形式多樣化（如開閉卷考試、上機考試、答辯、項目成果物）、考核內(nèi)容多元化（如知識、能力、素養(yǎng)、溝通表達、態(tài)度習(xí)慣、責(zé)任感等）的多元考核體系及考評辦法[5]。

引入基于學(xué)習(xí)結(jié)果的教育（Outcomes-Based Education，OBE）理念，以學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果為中心來組織、實施和評價。采用主動學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)、基于問題學(xué)習(xí)和基于項目學(xué)習(xí)的教學(xué)方式。明確課程預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果，細化可測評的課程學(xué)習(xí)目標。圍繞學(xué)習(xí)目標設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)活動（作業(yè)、實驗、期終考試、案例分析、知識點討論等），細化學(xué)習(xí)活動。評估實際的學(xué)習(xí)效果，細化評分標準和評估過程?；趯W(xué)習(xí)結(jié)果評估的反思與持續(xù)改進：

小循環(huán)：本節(jié)課的調(diào)整、下次課的調(diào)整、下一階段教學(xué)調(diào)整。

大循環(huán)：下一輪課程教學(xué)調(diào)整。

3.4 ? 實踐基于MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模? ? ? ? ?式，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

以“學(xué)生的能力達成”和“促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)”為目標，改革教學(xué)模式，為學(xué)生提供足夠的課下學(xué)習(xí)支持保障，提升課程教學(xué)效果。積極探索教學(xué)組織形式，有效利用信息化手段輔助教學(xué)實施，加強課程師生交互設(shè)計，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。探索與實踐“MOOC+SPOC+課堂”混合式教學(xué)模式，采取翻轉(zhuǎn)課堂方式，激發(fā)學(xué)生課下學(xué)習(xí)熱情，有效利用課堂，提升課程教學(xué)的廣度和深度[6]?？沙浞掷脟鴥?nèi)外現(xiàn)有的MOOC資源，建立各課程自己的SPOC，課堂上采取翻轉(zhuǎn)課堂的組織形式。建設(shè)包括《Java語言程序設(shè)計》《Web網(wǎng)站開發(fā)》等8門專業(yè)核心課程的立體化慕課資源，借助學(xué)校NeuMooc平臺，實踐了MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式。實踐學(xué)期、專業(yè)實訓(xùn)等實踐性較強課程，采用項目驅(qū)動的分組教學(xué)組織形式，融合軟件工程思想，從項目設(shè)計、模塊化思想應(yīng)用等多個方面改革實踐教學(xué)，提高自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)團隊合作精神。

4 ?基于CDIO一體化實踐教學(xué)體系具體措施? ? ?（Concrete measures based on the CDIO integrated? ? ?practical teaching system）

（1）以CDIO為指導(dǎo)理念，以O(shè)BE教育教學(xué)改革為出發(fā)點對課程進行整體設(shè)計。采用由課程的培養(yǎng)目標逆向推導(dǎo)出課程的各個環(huán)節(jié)，包括教學(xué)目標、學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)成果、教學(xué)內(nèi)容、實施方式等，使其符合學(xué)生的認知規(guī)律和職業(yè)能力培養(yǎng)規(guī)律?；贠BE教育理念制定課程的預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果，同時建立整個課程的概念圖，提高學(xué)生自學(xué)的能力，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，管理時間和資源的能力等。要以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，教師在項目中開發(fā)階段做好輔助和指導(dǎo)，設(shè)計大致的技術(shù)路線或者目標，由學(xué)生自己了解項目背景知識，并自行設(shè)計項目的具體方案，然后進行項目開發(fā)。學(xué)生形成具體的項目目標后，由學(xué)生和教師共同討論方案的可行性。在項目設(shè)計過程中，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，擴展思維活動空間，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）設(shè)計適應(yīng)新工科培養(yǎng)要求的課程能力指標和支撐能力指標的課程內(nèi)容。例如實訓(xùn)課程分為基礎(chǔ)知識串講、案例項目剖析及自選項目開發(fā)三個階段。在知識串講階段，主要講解核心課程的重點內(nèi)容，通過小案例消化知識點。在案例項目剖析階段，教師通過帶領(lǐng)學(xué)生共同完成一個架構(gòu)優(yōu)良的移動電商服務(wù)平臺項目，使學(xué)生掌握項目開發(fā)流程、核心技術(shù)點及提高解決問題能力。這個階段不僅重構(gòu)了軟件架構(gòu)，更重要的是著眼于軟件工程、自動化測試等領(lǐng)域。第三階段是學(xué)生分組自選題目完成項目開發(fā)，開發(fā)過程使用騰訊敏捷開發(fā)平臺TAPD來管理開發(fā)流程。項目著眼于企業(yè)級應(yīng)用，同時要求在項目中融入當前主流技術(shù)如人工智能、大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)等。

（3）以學(xué)生為中心，依托云時代優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源，進行開放式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主提升實踐、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力，同時注重學(xué)生創(chuàng)新思維與創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。把以教師為中心的教學(xué)理念轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與參與性，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí);依托云時代優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源（MOOC等）進行開放式教學(xué)，采取引導(dǎo)式、訪談式雙向交流的教學(xué)方式，充分利用互動教學(xué)、體驗教學(xué)、學(xué)科競賽、SOVO實踐、頂崗實習(xí)等教學(xué)模式和方法，提升學(xué)生的實踐能力，循序漸進地培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力，如圖2所示。

（4）深化校企協(xié)同育人，充分發(fā)揮企業(yè)的重要作用。推進專業(yè)教學(xué)緊貼技術(shù)進步和企業(yè)生產(chǎn)實際，有效開展實踐性教學(xué)，加大對學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動的支持和保障力度。①建立可參與本專業(yè)教學(xué)（特別是實踐教學(xué)）的企業(yè)人力資源數(shù)據(jù)庫;理清工程技術(shù)人員、市場人員、管理人員等能參與專業(yè)的課程、項目、專題、活動（大賽），以及他們可以參與這些環(huán)節(jié)的教育活動的時間。②建立企業(yè)可以共享的案例、工具并建立相應(yīng)的資源庫。研究它們可嵌入到的課程、項目，研究是嵌入還是替代，是在基礎(chǔ)階段、專業(yè)基礎(chǔ)階段還是專業(yè)課階段，還是大四的實訓(xùn)階段，需要多少學(xué)時。

（5）采用多階段多形式的考核方式，以研究成果導(dǎo)向、發(fā)展導(dǎo)向的課程評價方法，需要結(jié)合創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育理念建立新的考核評機制。新技術(shù)層出不窮、日新月異，因此評價機制不再關(guān)注學(xué)生掌握了多少知識和技術(shù)，而是關(guān)注了知識獲取方法和實踐能力，具體可從以下三個方面進行考核：①學(xué)生學(xué)習(xí)能力的綜合體現(xiàn)，即在項目開發(fā)過程中，有多少知識和技能是學(xué)生在實踐過程中自行學(xué)習(xí)得到的;②“宏思維”的體現(xiàn)，即課程之外的社會、經(jīng)濟、科技、工程等多方面的重大問題的觀察、思考及領(lǐng)悟能力，從系統(tǒng)的角度，建立課程與其他學(xué)科關(guān)聯(lián)性的能力;③反思能力，學(xué)生對于數(shù)據(jù)、結(jié)論、信息來源、證據(jù)，以及邏輯關(guān)系要有獨立思辨的能力，善于抓住問題中的矛盾。例如對于二級項目四個階段，采用基于OBE的能力培養(yǎng)，每個能力都對應(yīng)到學(xué)生的考核標準上來。例如第六學(xué)期的第一階段的考核標準如下：

（6）建設(shè)適合OBE教學(xué)理念的優(yōu)質(zhì)課程資源。每個學(xué)期的項目采用模塊化設(shè)計，將課程設(shè)計為若干個授課單元，每個授課單元有獨立的任務(wù)目標、學(xué)習(xí)資源、成果物、擴展任務(wù)。擴展任務(wù)主要是一些針對當前主流技術(shù)準備的專題，學(xué)生可以選擇自己感興趣的擴展知識深入學(xué)習(xí)研究，并應(yīng)用到個人項目中來，對于這部分內(nèi)容，在課程考核里有明確評分標準。

（7）課堂教學(xué)質(zhì)量評價機制、跟蹤機制、持續(xù)改進機制。加強課程的反思與持續(xù)改進，建立課堂教學(xué)質(zhì)量評價機制、跟蹤機制、持續(xù)改進機制。通過對課程目標（學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)成果）達成情況進行定量與定性結(jié)合的分析，進行教學(xué)反思;對影響學(xué)習(xí)效果的因素進行分析，提出存在的具體問題與針對性改進措施;結(jié)合外部反饋，提出其他有助于進一步提升效果的持續(xù)改進措施等。

5 ? 結(jié)論（Conclusion）

實踐教學(xué)是人才培養(yǎng)的“核心”和“突破口”，它關(guān)系到人才培養(yǎng)的適應(yīng)性，關(guān)系到學(xué)生的就業(yè)，關(guān)系到計算機教育的生存與發(fā)展。以就業(yè)為導(dǎo)向、以企業(yè)為依托、以學(xué)生為主題、以實用為中心的科學(xué)合理的“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”復(fù)合型人才的一體化實踐教學(xué)體系的構(gòu)建，將會培養(yǎng)出符合企業(yè)真正需要的軟件人才[7]。本文提出了多元化、多層次的一體化創(chuàng)新實踐教學(xué)體系，探討了培養(yǎng)學(xué)生達成所需能力的具體實施路徑，同時改革實踐體系的評價要素，建立以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的多元實踐考核體系。改革了實踐教學(xué)方法，采用基于項目的教學(xué)策略，實施案例式、啟發(fā)式、討論式等混合教學(xué)方法。本套教學(xué)體系的目標與軟件工程專業(yè)培養(yǎng)目標一致，切實在一定程度上提高了軟件工程專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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作者簡介：

付麗梅（1977-），女，碩士，副教授.研究領(lǐng)域：計算機圖像處理.