基于CDIO模式的软件工程课程教学改革

摘 要：针对“软件工程”课程的特点及教学中存在的问题，文章将CDIO工程教育模式引入到课程的教学过程中，在校企联合的基础上，提出案例驱动教学模式、项目驱动式实践模式以及团队合作模式等教学改革模式，全面培养CDIO大纲所要求的工程能力。实践证明，基于CDIO模式的软件工程课程教学改革模式取得了良好的教学效果。

关键词：CDIO 软件工程 教学改革

中图分类号：G40-011.8 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2011）08-134-02

一、引言

软件工程是计算机相关专业的必修课程，具有很强的实践性。软件工程中的技术、方法和原理往往比较复杂，难以掌握，从而导致学生在学的过程中极易产生枯燥乏味的感觉和学不会、不想学的思想，教师也会觉得该课程教起来相当困难，要想达到较好的教学效果、培养学生较强的实践能力十分困难。

我们在讲授软件工程课程时，将CDIO工程教育模式应用于软件工程课程教学，注重学生的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四方面能力的培养，在教学内容、教学方法和手段以及考核等方面进行了尝试和探究，取得了很好的效果。

二、课程特点及CDIO模式概述

1.CDIO模式。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、美国麻省理工学院、瑞典皇家技术学院四所大学组成的跨国研究，获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助，经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。

CDIO代表构思、设计、实现和运作，它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习软件工程课程。第一，构思：概念阶段。针对工程实践，让学生掌握专业知识的基本原理，确定未来发展方向。第二，设计：技术阶段。以产品设计与规划为核心，通过研发，拟解决某一具体的问题。第三，实现：制造阶段。以制造、建造为核心，组织一体化的课程实践。第四，运作：服务阶段。产品应用的各个环节，学生必须了解清楚，并有能力提供市场服务。它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。

这个模式不仅继承和发展了欧美20多年来的工程教育改革理念，还提出了系统的能力培养、实施指导，以及实施过程和结果检验的12条标准，具有很强的可操作性。CDIO培养大纲将学习软件工程课程毕业生的能力分为专业基础知识及应用、个人专业能力与职业素质、团队协作与沟通技能、在企业与社会环境下的构思―设计―实现―运作四个层面，大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定日标。

2.软件工程课程特点。本课程是为了解决软件开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题，而产生的一门新兴的工程型学科，目的在于提高软件的质量与生产率，最终实现软件的工业化生产。软件工程课程中所讨论的原理、方法和技术来源于软件开发和维护的实践和经验，并且是经过时间的检验而证明是正确的或者是当前最好的技术和方法，具有抽象性、复杂性和高度的时效性。正因如此，软件工程课程不同于一般的计算机专业课程，它具有自身的特点。（1）综合性。软件项目开发是一项综合的系统工程，是对所学专业知识和能力的综合运用，包括：程序设计、数据结构、操作系统、数据库等，同时，还涉及工程学、管理学、经济学、数学、心理学等多个领域的知识。（2）时效性。随着IT行业的飞速发展，新的软件工程的原理、方法和工具也是层出小穷。为了使学生所学的软件工程知识和技能在软件行业中能真正发挥作用，因此，在授课时，除了讲解基本概念、原理和方法外，更重要的是，对一些不再流行的方法和技术需要进行大量的裁减，而补充一些最新的方法和技术，以适应技术的发展。（3）实践性。软件工程包括大量的软件开发实践的经验和教训，具有很强的实践性。因此，在教学过程中，不仅要注重基本的概念、原理和方法，而且要进行具体的软件开发实践活动，这样才能将理论与实践相结合，使学生真正学以致用。

3.存在的问题。目前，国内高校对于该类课程的传统做法还是以教师课堂授课为主，学生被动地听课，教学内容一般是重理论而轻实践。这样的传统授课方式所引发的问题主要反映在：（1）教学计划陈旧，课程内容和社会需求脱节，导致学生的知识结构无法满足软件企业的需要。（2）教学偏重于理论讲解，脱离了具体实例的授课模式使得软件工程的基本原理、思想、方法和项目经验，成为空洞、枯燥、乏味的概念和教条，不容易学习和掌握，无法调动学生的学习兴趣。（3）缺乏足够的软件工程实践，学生对软件工程原则和方法的理解只能局限于书本，难以深入体会和把握知识的精髓和本质，无法达到预期的教学目标。

传统教学模式已不能适应现代软件开发人才培养的需要。针对这种情况，我们对软件工程课程进行了系统的教学改革，在紧跟社会需求安排教学内容的同时，探索了基于CDIO现代工程教育理念的理论教学与实践教学模式。

三、基于CDIO模式的课程改革与实践

软件工程课程教学改革过程中，以企业实际项目为驱动，以全面培养CDIO大纲中四方面能力为目标，我们主要从以下几个方面展开改革与实践。

1.以校企合作平台为基础，将企业优质资源引入软件工程课程教学，全面实践CDIO。通过和企业联姻，将企业中资深工程技术人员和企业实际项目引入教学环节，使学生能够更好的接触企业和社会的工作环境，通过构思和设计来实现运作系统，以展示一个产品或系统完整的开发过程，从而体现了“做中学”和“基于项目的教育和学习”的精髓。

2.授课教师能力提升。师资队伍是人才培养质量的保证，要提高学生的软件工程课程的实践能力和创新能力，首先要提高授课教师对该课程的实践能力。几年来，在与企业资深工程技术人员合作完成实践环节指导工作的同时，学校与企业联姻，每年输送多名青年教师进入企业、参与企业实际项目研发，逐渐形成了一支理论基础与实践能力并重的教师队伍。软件工程课程的主讲教师、实践指导教师均具备主持或参与实际项目开发的经验。

3.案例驱动教学，培养个人能力及职业素质。个人专业能力与职业素质是一个成熟工程师必备的核心素质，也是CDIO大纲要求的第二种能力。在理论授课过程中，我们选择企业实际项目或企业成熟项目实例作为案例，引导学生进行理论知识的学习。实践证明，案例驱动的教学模式能更好的激发学生的学习热情，促进知识的掌握及动手能力的培养。

4.项目驱动模式，加强实践比重。增加实验课及课程设计所占比重，由企业资深工程技术人员或在企业中参与过实际项目的教师进行指导，以企业实际项目或教师科研项目为题，整合出了基于CSCW理念的OA平台、教务管理平台等项目，学生采取分组模式完成实践任务。使学生有机会身临其境地将自己置于决策者或解决问题的地位，让学生综合利用所学的知识进行分析、设计和实现，让学生充分发挥主观能动作用，增强消化和运用知识与经验的能力。由于本课程开设学期限制，学生没有经历过外出实习或调研，所以每个项目的需求获取由实验指导教师来完成，学生直接从项目的需求分析开始进行。随着校企合作平台建设的进一步深入，将来条件成熟后如果能让学生们自己去做需求获取，那么这门课程将更加完整。

5.推行团队合作模式，加强协作与沟通能力培养。在学习工作中．当学习者看到自己的同伴取得了成功，也会增强其自我效能感，进而认为自己也能获得同样的成功。由此可知，在对学习者分组时，可以将计算机水平不同的学习者合理搭配这样可以给计算机自我效能感低的学习者带来积极的影响。基于此原理，在项目任务分配时，采用分组完成的团队合作模式，每组5-8人，与企业项目团队人数基本吻合，每个小组由一个组长负责，组长由计算机水平较高的学生承担，即充当项目经理角色，也起着一定的技能带头人作用。为了避免学生过分依赖组长，将项目需求分割成若干相对独立的模块分配给每个小组成员，这样小组中的所有成员都独自承担一定的任务，等每个独立部分开发完毕再将这些部分合并成一个完整的项目，这样学生们必须在整个课程过程中相互配合才能共同完成项目。通过团队合作模式，学生能够全面培养团队协作与沟通能力，很好地完成了CDIO大纲要求的第三种能力的培养。

6.全面考虑，注重能力考核。在软件工程课程的考核形式上，我们摒弃了“一考定乾坤”的理论试卷考核模式，更注重多元化、全方位地考核学生的软件工程课的学习能力。该课程考核分为理论知识考试、实践能力测试、项目文档撰写及项目小组答辩等几方面，通过几个环节的考察，全面考虑，综合评定学生成绩。该考核方式注重学生完成项目过程中软件工程课程的基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力这四个层面上的训练和积累，从CDIO培养大纲的角度对学生素质进行全面的考核。

四、结语

适应经济发展与社会需要，不断提高软件工程专业人才培养质量是一项艰苦的系统工程。作为一种工程教育教学模式，CDIO理念在强调学生理论基础知识的同时，注重培养学生理论应用能力、团队合作能力及工程系统掌控能力。将CDIO理念引入教学，针对软件工程课程目前存在的问题，通过加强实践环节、案例驱动教学、校企联合等改革措施，改变了以往课程理论过多，学生有枯燥感的局面，弥补了课堂教学与实际应用间的断层，提高了教学质量。实践证明，CDIO工程教育理念对于软件工程课程的教学是适合的，学生通过“做中学”和“基于项目的教育和学习”，在有限的学时内较好较快地掌握所学知识，迅速培养和提高学生的实践能力和团队协作能力，它为软件工程专业课程的教学改革找到了新的方向。同时，CDIO理念也为其他课程的教学打开了一扇窗，我们认为CDIO模式值得在其他课程中作进一步的推广和研究。

[本文为基金项目：黑龙江省高等教育协会高等教育科学研究“十一五”规划课题（115C-955）；黑龙江科技学院校内科研启动基金项目]

参考文献:

1.查建中.中国工程教育改革三大战略[M].北京:北京理工大学出版社,2008

2.韩智,张振虹,李兴娟.基于CDIO理念的软件工程课程教学改革[J].计算机教育,2010(11)

3.查建中.CDIO:颠覆性的工科教育模式改革[J].中国远程教育,2009,(3)

4.查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008,(3)

5.Worldwide CDIO Initiative.CDIO Syllabus[EB/OL]. [2010-4-26].

www.省略/ framework-benefits/cdio-syllabus.

（作者单位：黑龙江科技学院 黑龙江哈尔滨 150027）

（责编:吕尚）