基于CDIO模式下的軟件工程課程體系的構(gòu)建

婁蘭芳 郭艷燕 賀秉庚

（煙臺大學(xué)計算機控制與工程學(xué)院 山東省煙臺市 264005）

1 前言

軟件工程專業(yè)以軟件開發(fā)為重點,培養(yǎng)學(xué)生在工程實踐中運用軟件需求分析、軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、軟件測試、軟件維護(hù)和軟件項目管理等知識的能力，具備與軟件工程相關(guān)的專業(yè)知識、專業(yè)能力、工程素養(yǎng)和項目組織能力，能從事軟件工程技術(shù)研究、設(shè)計、開發(fā)、管理、服務(wù)等工作的應(yīng)用型人才能。

傳統(tǒng)的授課方式教學(xué)內(nèi)容主要集中在課堂，主動性由教師掌握，主要以理論講授為主，學(xué)生往往被動的接受，并且參與課堂的積極性不高，再加上課程間的關(guān)聯(lián)度不高，實踐教學(xué)中團隊協(xié)作和溝通能力等方面存在不足。引入CDIO理念，對軟件工程課程進(jìn)行教學(xué)和實踐方面改革。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(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[1]。

CDIO教學(xué)理念顛覆了傳統(tǒng)課堂中以教師為主角滿堂灌的現(xiàn)象，把課堂的中心轉(zhuǎn)移到學(xué)生端，讓學(xué)生積極主動的參與到課堂中來，強調(diào)在工程的實踐中理解及運用項目研發(fā)不同階段涉及的理論知識，把不同課程間的知識能夠銜接起來融會貫通，實現(xiàn)“做中學(xué)”原則，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)會具體知識的同時切實提高應(yīng)用技能。

2 教學(xué)方法的改革

2.1 加強課程間的關(guān)聯(lián)性

軟件工程專業(yè)是一個綜合的、系統(tǒng)的課程體系，尤其是專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)方向課程和實驗實踐課程之間具有很強的關(guān)聯(lián)性，所以在課程學(xué)習(xí)時應(yīng)避免各門課程過于孤立，否則會導(dǎo)致課程之間、課程群之間缺乏關(guān)系和聯(lián)系，進(jìn)而使學(xué)科知識體系間的關(guān)聯(lián)較少，課程之間沒有有機融合起來，尤其是實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容完全考慮本課程的知識點的運用，重點關(guān)注也是該課程的理論知識的理解和應(yīng)用，忽視了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。因此無論是理論教學(xué)還是實踐教學(xué)的重點是如何使學(xué)生將所學(xué)的專業(yè)知識無縫銜接起來、連貫起來，將軟件工程各門課程相互連接，使學(xué)生在對一個新知識點進(jìn)行學(xué)習(xí)時會思考與整體之間的關(guān)聯(lián)，由此引起學(xué)生對軟件工程的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生更多的去主動學(xué)習(xí)知識，使各個相對孤立的知識點在學(xué)生的記憶中連接，針對上述問題，提出了軟件工程專業(yè)科目體系如何在CDIO模式下進(jìn)行構(gòu)造。

圖1：利用雨課堂的混合式教學(xué)設(shè)計

首先應(yīng)建立系統(tǒng)的教學(xué)體系，這要求將培養(yǎng)方案里關(guān)聯(lián)緊密的的科目進(jìn)行整合分類。教學(xué)體系按課程之間學(xué)習(xí)的先后次序分為以下幾種，分別是先導(dǎo)課，當(dāng)下課程和后繼課程三種類型。如專業(yè)導(dǎo)論（軟件工程）、程序設(shè)計基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)看成是先導(dǎo)課，軟件工程、Java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理及應(yīng)用為當(dāng)下課，軟件項目管理、軟件過程管理、軟件質(zhì)量保證與測試等為后繼課程，每個課程體系設(shè)置一定規(guī)模的、綜合性的實訓(xùn)項目，課程實踐中引導(dǎo)學(xué)生將項目中所涉及到的知識點進(jìn)行綜合及連貫運用，提高學(xué)生的解決問題能力，在實際的軟件項目的開發(fā)過程中，讓學(xué)生將不同課程間聯(lián)系緊密科目的的知識點觸類旁通。項目開發(fā)時應(yīng)分組完成，設(shè)置每五人為一組，按照CDIO的理論的指導(dǎo)，構(gòu)思項目方案，項目設(shè)計，實現(xiàn)項目，運作項目的過程，讓學(xué)生在項目開發(fā)的實踐中體會到理論知識的綜合應(yīng)用?；贑DIO模式下的軟件工程課程體系的構(gòu)建，倡導(dǎo)以工程項目為主線，將項目研發(fā)不同階段涉及的知識與課程進(jìn)行有機的結(jié)合，讓學(xué)生把所學(xué)的各門課程知識集中在一起[2]，融會貫通，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。以此讓學(xué)生參加各種軟件設(shè)計大賽。

2.2 項目驅(qū)動式教學(xué)

基于CDIO模式下的軟件工程課程體系的構(gòu)建，加強了課程間（當(dāng)下課）的關(guān)聯(lián)，以及課程間（先導(dǎo)課與當(dāng)下課程，當(dāng)下課與后繼課程）的銜接，使課程的學(xué)習(xí)不再孤立，在“做中學(xué)”的過程中讓學(xué)生更好的理解學(xué)科知識體系間的關(guān)聯(lián)，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

在實踐教學(xué)中各門課程的實驗之間的聯(lián)系較少。強調(diào)以學(xué)生為主，開展項目教學(xué)，學(xué)生以項目開發(fā)為主線，使學(xué)生在做的過程中理解課程間的相互關(guān)系，把學(xué)到的理論更好的應(yīng)用于實踐。相關(guān)專業(yè)課教師用同一個項目，針對該課程重點講解與本項目相關(guān)的內(nèi)容，這樣學(xué)生對項目熟悉，另外一方面能把課程的知識點連貫起來，成為一個整體。

圖2：實驗的評價標(biāo)準(zhǔn)

以組為單位的實踐教學(xué)，強調(diào)學(xué)生的團隊意識，鍛煉學(xué)生的合作能力和溝通能力。同時，也重視了技術(shù)技能之外的素質(zhì)的培養(yǎng)，特別是目前大學(xué)生走向社會要具備的適應(yīng)團隊的團隊精神的培養(yǎng)。培養(yǎng)了學(xué)生適應(yīng)社會的綜合能力。

2.3 混合式教學(xué)設(shè)計

在教學(xué)設(shè)計上采用混合式教學(xué)法，將線上教育和線下教育有機的融合在一起，如圖1利用雨課堂的混合式教學(xué)設(shè)計所示。

在課程內(nèi)容組織上分成線上和線下兩部分。線上學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生把“零散”的時間充分利用起來，用手機、電腦或PAD等工具靈活選擇學(xué)習(xí)的知識點，實現(xiàn)移動學(xué)習(xí)。線下學(xué)習(xí)課堂講授體現(xiàn)教與學(xué)的互動，通過互動，教師及時掌握學(xué)生的聽課效果，有針對性的解決問題，提高課堂的效率。

教學(xué)平臺主要利用雨課堂，把課前預(yù)習(xí)、課中互動和課下復(fù)習(xí)有機的融合在一起。

雨課堂中有豐富的教學(xué)資源，如清華大學(xué)等慕課視頻，教師在制作預(yù)習(xí)課件時利用“插入慕課視頻”工具，選擇與本課程有關(guān)的相關(guān)視頻，除此之外若網(wǎng)絡(luò)上有好的視頻，也可以通過“插入網(wǎng)絡(luò)視頻”工具插到課件中，點擊上傳手機課件，教師再打開手機，點擊查看詳情，此時可以對每張PPT加上語音講解，點擊發(fā)布后，選擇要發(fā)布的班級，發(fā)布即可。此時學(xué)生手機微信的雨課堂就會收到作業(yè)提交申請。點擊進(jìn)入就可以預(yù)習(xí)了。預(yù)習(xí)課件的制作讓學(xué)生開闊了視野、拓展知識面。教師可以通過雨課堂的預(yù)習(xí)詳情，可以查看學(xué)生的預(yù)習(xí)完成請況，有多少人預(yù)習(xí)，知識點不懂的頁數(shù)以及具體哪些頁數(shù)不懂，非常清楚，這樣上課有針對性重點講解不懂的知識點。課中為避免“填鴨式”教學(xué)，讓學(xué)生主動參與課堂，活躍課堂氣氛，利用雨課堂中彈幕、投稿等實時交互工具讓每位同學(xué)參與到課堂中來，匿名互動減少了學(xué)生的心理負(fù)擔(dān)，使學(xué)生參與課堂的表現(xiàn)更加踴躍，重要知識點講解完后跟上幾個小的測試題（單選題、多選題、投票題，主觀題），設(shè)置限時時間，發(fā)布到手機上。學(xué)生的手機端收到試題，在規(guī)定的時間內(nèi)提交答案。教師通過手機遙控器，查看習(xí)題中的數(shù)據(jù)，從每道題的柱形圖中分析出該題回答情況，以及每位同學(xué)的作答時間，及時檢驗課堂知識點的掌握情況。課下復(fù)習(xí)，通過雨課堂教學(xué)日志中的試卷，發(fā)布一定的習(xí)題，讓學(xué)生在規(guī)定的時間提交。通過教學(xué)平臺雨課堂將線下教學(xué)和線上教學(xué)結(jié)合起來，應(yīng)用CDIO的教育理念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變被動為主動，帶著問題去聽講，教師實時的掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)和效果，有針對性的進(jìn)行授課，極大的提高課堂效率和教學(xué)效果。

3 考核方式的多元化

期末總評主要由三部分組成，其中平時成績占20%，實驗占30%，期末考核占50%的比例。

平時成績反映出學(xué)生的平日學(xué)習(xí)的主動性、課堂參與性及課堂表現(xiàn)。依據(jù)教學(xué)平臺雨課堂提供的數(shù)據(jù)，預(yù)習(xí)情況、課堂表現(xiàn)及課后作業(yè)情況等。

實驗環(huán)節(jié)是以小組的形式組成一個團隊，成員分工明確，每隊指派一個負(fù)責(zé)人，學(xué)生在做項目過程中體會到團隊合作的重要性，以及溝通能力的培養(yǎng)。答辯驗收時是以小組為單位，負(fù)責(zé)人陳述項目的功能及基本情況，每個成員描述自己的所做的工作，教師有針對性的提問，給出客觀公正的評價，評價標(biāo)準(zhǔn)如圖2所示。但由于團隊成員分工的不同，每個人的表現(xiàn)應(yīng)能從評價結(jié)果中體現(xiàn)出來，避免“濫竽充數(shù)”的現(xiàn)象。

平時和實驗占50%，加大了平時考核的力度，調(diào)動學(xué)生平時學(xué)習(xí)的積極性，避免了為應(yīng)付考試臨時“抱佛腳”的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

應(yīng)用CDIO的教育理念，提倡自主的構(gòu)思、設(shè)計、實踐和操作。利用教學(xué)平臺雨課堂讓學(xué)生積極參與到課堂教學(xué)中，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，注重學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力的培養(yǎng)，加強學(xué)科知識體系課程間的關(guān)聯(lián)，理論課上采用項目驅(qū)動式教學(xué)，使抽象的知識點具體化，讓學(xué)生很好的體會到“做中學(xué)”，混合式教學(xué)方法的設(shè)計、考核方式的多樣化重視及實驗考核等若干教學(xué)改革措施, 這些措施促進(jìn)了課程建設(shè)，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。