基于CDIO的工程型實踐教學體系研究與實踐

摘要：本文總結了廣東輕工職業技術學院軟件專業基于CDIO工程教育理念的教學改革經驗，對工程型軟件專業的實踐教學體系進行了一番探討，以有效提升高職軟件專業學生的工程能力。

關鍵詞：高職；CDIO工程能力；實踐教學

軟件行業的國際標準化和工程規范化趨勢，使得工程能力成為從業人員的必備素質之一，同時也對軟件人才的培養提出了新的要求，即既要掌握專業技術知識，又要具有系統構建和協作溝通的工程能力。目前，大多數高職院校工科類專業已確立了應用型工程人才的培養目標，并加大實踐教學的力度，但在實施過程中，未能突破學科教育體系，仍以理論知識為主，而上機實踐的目的大多為了加深理解理論，這致使畢業生雖掌握專業知識，但不具備現代工程環境下所要求的諸多能力。近年來，廣東輕工職業技術學院成功引入西方國家的CDIO工程教育理念，并在充分考慮產業需求前提下，為工程人才的培養提出了全面系統的能力大綱以及可操作的實施指引。本文在CDIO理念指導下，結合軟件專業的特點，探討了新的軟件專業實踐教學體系——以工程能力為導向的工程型實踐教學體系。

一、CDIO理念下的工程教育再認識

CDIO意為構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)與操作(Operate)，是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概括和抽象表達。其蘊涵的核心理念是以產品、過程或系統的構思、設計、實施和操作為工程教育的環境，以項目為載體，將專業知識學習、技能訓練、綜合素質養成、分析解決問題和學習創新能力訓練等融入項目設計實施過程中，引導學生通過主動學習實踐，不斷積累知識和經驗，從而培養學生的工程能力，成為合格的工程師。

CDIO理念認為，工程教育應以產品研發周期為情境、以工程能力為導向，引導學生通過主動的、實踐的和有機聯系的方式學習工程。這里的產品可以是系統或過程，它代表不同領域的工程師所創造的不同“事物”，也是不同問題解決方案的呈現。由此而確定工程師角色的核心職責是設計和實施問題的解決方案，此過程包括對問題的理解分析、查找可利用的技術、設計實施解決方案以及操作運行，對于不同的行業，其過程也有差異。因此，工程能力即是設計和實施問題的解決方案能力，主要包括學習應用知識能力、分析解決問題能力、工程實踐創新能力、協作溝通能力以及標準規范意識等方面。

二、基于CDIO的工程型實踐教學體系

為了培養高職軟件專業學生的工程能力，在CDIO理念指導下，我校軟件專業樹立以職業為導向，工程能力與職業素質并重的教學理念，把能力培養作為實踐教學的核心。通過分析軟件工程師的角色職責確定實踐目標，建立梯階式工程能力培養架構，并在此框架下，以項目為載體，設計多個“工程能力套餐”，從而構建工程型實踐教學體系。

1.采取梯階式工程能力培養架構。高職生對于操作性強的學習內容有較好的主動性，但理論學習能力及學習可持續性偏弱，因此，我校將工程能力目標（實踐教學目標）進行分解，而后分析研究歸納為三個層次的子能力目標，并通過相對應的三個實踐階段來實現，每個階段設定一個能力目標，前階段是后階段的基礎，而后階段則是前階段的提升，從而形成能力梯階架構，循序漸進地培養學生的工程能力。

2.設置工程能力套餐。CDIO是一個“自頂向下”的模型，對新產品和新系統的構思是由顧客和社會需求驅動的。受此啟示，對于階段實踐教學，我校以能力目標為需求，驅動實踐教學內容的選取、組織以及實施，并以項目作為教學的載體。根據階段的能力目標和學生情況，設計工程訓練項目，選取技術知識，搭建相匹配的實踐環境，制訂實施管理考核辦法，構成工程能力訓練的組合“套餐”。

三、基于CDIO的工程型實踐教學體系的構建

CDIO是一個通用標準，若應用于具體專業，必須結合其行業特點、教育基礎以及學生的發展特征，才能有效地推進此專業的實踐教學改革。因此，我校在構建軟件專業實踐教學體系過程中，首先要調查分析軟件產業的需求，了解軟件產品從研發到運行的生命周期，明確軟件專業的工程教育環境——需求分析（C）、功能設計（D）、編碼測試（I）和部署運行（O），爾后，在此基礎上進行以下幾個方面的探索。

1.實踐教學工程化。根據CDIO理念，工程師的核心職責是設計和實施問題的方案，創造“事物”。以此為核心目標，軟件專業應以軟件產品的需求分析、系統設計、編碼測試和部署運行作為工程教育的環境，將工程項目作為實踐教學載體，引入工程師思考解決問題的模式，即理解分析問題、搜尋可用技術、解決問題和總結反思，通過多個不同層次項目的訓練，使學生逐步掌握規范的、工程化的項目設計實現能力，同時利用項目團隊，培養學生協作溝通能力。通過將項目看作是產品，以檢驗產品質量的方式評價學生的學習效果，以實現實踐教學的工程化。

2.三階段梯階式工程能力培養。將整個實踐教學過程分為三個階段，基礎技能（一至四學期）、項目技能（第五學期）以及崗位技能（第六學期）。第一階段是針對一、二年級學生，主要進行基礎知識的運用、相關課程知識貫穿應用以及建立工程概念的訓練，培養學生基本工程實踐和協作能力，基本掌握思考分析解決問題的方法，養成科學、規范的學習研究習慣。第二階段是針對三年級學生，在仿真企業環境中，采用典型應用領域的實際應用系統作為訓練項目，通過工程化的項目設計實施訓練，提高學生的工程能力和綜合素質，同時引入企業管理模式，實現過程監控、進度控制和績效考核等方面的管理。第三階段則在企業真實環境中，逐步適應企業工作環境和運作機制，并在實際工作中進一步提高項目能力和工程能力。

3.構建以學期為單元的工程能力套餐 。根據不同階段的能力目標，以學期為單元，有針對性地設計訓練項目，搭建工程實踐環境，制訂實施管理方案，構成一個個的“工程能力套餐”。由于一至四學期主要進行基本技能方面的訓練，為此，將軟件產品生命周期的I和O部分作為該階段的工程教育環境，采用專業機房的實踐環境，以教師引導學生模仿的方式，通過小型項目訓練，使學生逐步掌握分析解決問題、知識應用、信息搜索、工程實施等方法，并積累一定的團隊合作經驗。第五學期是對工程能力的強化訓練階段，以軟件產品的C-D-I-O為工程教育環境，采用仿真企業環境，以學生實踐教師輔助的方式，按照規范的工程設計實施流程進行，通過大型項目的訓練，提升學生的工程能力。第六學期通過頂崗實習，學生在企業中積累了工作經驗，也適應了工作環境，工程能力和綜合素質也得到了明顯的提高。

4.建立以工程能力為核心的多維度考核評價機制。對學生實踐能力的考核是衡量學生學習成果的重要手段，也是對實踐教學質量和改革成效的有效檢驗。軟件專業從考核方式、考核內容、評價人以及考核標準等方面著手，重點關注實訓過程中學生的表現和工程能力，將原有單一地提交項目代碼由教師進行評分的方式，改為以工程能力為核心的多維度考核評價方式，這種新型的考核方式以過程表現、項目成果質量和項目答辯為考核內容，以項目需求、技術要求、項目相關文檔、項目代碼和團隊協作成效為依據，以企業的項目工程規范和質量標準為考核標準，采用教師、企業兼職教師、學生三方參與評價的方式，實現以能力為核心的、多維度的考核評價。

在充分研究高職教育特點和行業需求的基礎上，根據CDIO工程教育理念，我校結合高職軟件人才培養目標，對軟件專業的實踐教學體系進行了工程化改造。通過構建以工程能力為核心、以學期為單元的“工程能力套餐”，制訂多維度的考核評價方案，采取基本技能、項目技能和崗位技能的分階段項目訓練，使學生獲得較強的工程能力，能夠很快進入工作角色，深受企業歡迎。在此基礎上，我校將進一步探索教師企業實踐機制，更好地提升教師的工程能力，以完善工程型實踐教學體系。

[本文系廣東省教育科學“十一五”規劃課題（2010tjk132）基金項目：《“做中學”IT高技能人才培養模式探索和研究》及廣東輕工職業技術學院教改項目（JG201046）：《軟件專業“CDIO階段遞進式”實踐教學體系研究》的研究成果之一]

（作者單位：廣東輕工職業技術學院）

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責任編輯何麗華