CDIO工程教育思想在Java教學中的實踐

摘要：利用CDIO（構思—設計—實現—運作）的高等工程教育思想，以培養學生的創新實踐和提高就業競爭力為目標，改革和創新了“Java程序設計”課程的教學方法，強化了對學生應用實踐能力的培養，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：Java；CDIO；教學方法；教學實踐

作者簡介：李瑞生（1976-），男，甘肅白銀人，甘肅政法學院公安技術學院，講師；王秋云（1963-），女，甘肅蘭州人，甘肅政法學院公安技術學院，教授。（甘肅蘭州730070）

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）10-0094-02

CDIO先進教育思想是麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經過四年的探索形成的研究成果，國外和國內部分高校近年來先后將CDIO思想應用于教育教學實踐并取得了良好的應用效果。[1]

CDIO即“構思—設計—實現—運作”的工程教育思想。其中包含12條重要的標準，[1-2]概括起來主要包括：教學中能否最大程度上體現和反映對軟件開發的構思、設計、實施和運作的背景；在課程標準的制定上能否體現出對學生工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力的培養；培養計劃是否包含不同能力層次的劃分和實施；有沒有保證CDIO培養模式開展和實施的工程實踐場所；有沒有將學科學習和工程職業訓練融合在一起的綜合性學習經歷和主動學習經歷；有沒有具備實施CDIO思想的高素質師資；學生學習方式是否轉變為主動學習和具備持續學習能力；對學生的考核和評價體系是否與CDIO的培養目標一致等。

針對計算機專業學生學習了“Java程序設計”課程后，獨立分析和解決實際應用問題能力、團隊協作、實際應用開發能力以及就業競爭力不強等問題，將CDIO思想引入到Java教學中，并對CDIO思想在Java教學過程中的應用和實踐展開論述。

一、Java課程體系規劃和實施

1.基于應用實踐能力培養的Java課程體系規劃

聘請有能力的軟件開發企業中資深的Java項目人才與學校一起根據企業的需求制定人才培養方案和教學大綱，一方面及時了解前沿技術的變化，另一方面及時了解企業對用人需求的變化，根據這些變化及時調整課程體系并選擇相關案例，滿足企業現在和將來的用人需求。[3]

為了適應社會對高級Java EE、Java ME程序設計人才的迫切需求，必須設置合理的課程體系模塊，體現完整的Java程序員的技術路線，在授課中時時處處體現實際應用需求，以進行實際應用項目開發為最終教學目的，將實際應用開發的環節、技術和知識點分布和滲透到課堂教學中。

因此，將“Java程序設計”課程體系劃分為如圖1所示，即在學習了Java SE程序設計后，針對不同的學生興趣和不同的就業取向，開設Java EE或Java ME。

2.理論與實踐教學環節的“階段式”實施

以Java EE教學為例，按表1規劃教學“知識點”、“知識單元”、“應用案例”及達到的“目標層次”。

按照如圖2所示的學習情境創建—引入學習任務—講授與互動的方法完成理論環節的教學任務。

傳統的實驗教學方式主要是教師針對課堂理論教學中的一個知識點的驗證性實驗。[4]這樣進行的實驗會導致以下問題：學生只練習了孤立的知識點，沒有建立起知識點之間的聯系，沒有樹立“所學知識是為開發應用項目服務的觀念”；在完成試驗后，不能體會和理解這些知識點如何運用到實際項目中；沒有實際問題的驅動，學生缺乏對實驗的興趣、積極性和主動性。

因此，針對理論教學知識點和實際應用項目開發需求，以實際應用項目為出發點，將其分解為若干應用模塊，每個模塊相對獨立構成一次實驗教學內容，最后將單獨的模塊集成為完整系統的思路精心設計實驗項目，引導和培養學生獨立地、逐步地進入實際應用開發的殿堂。

將實踐教學環節滲透到學生的整個培養計劃的各個階段，如圖3所示。

二、培養學生實際應用項目開發能力的場所

1.創新實驗室及專業實踐基地的建設與運作

近年來，甘肅政法學院創辦了計算機專業創新實驗室，為保障CDIO工程教育思想在計算機專業教學中的貫徹實施提供了場所和儀器設備保障。創新實驗室中Java項目開發團隊在指導教師的帶領下，由學生組成若干個開發小組，嚴格按照對實際應用項目“構思—設計—實現—運作”的思路，結合軟件工程的開發流程，承攬和完成了一系列來自于校內或社會的實際項目開發。這部分從事過實際項目開發的學生畢業后，分別就職于全國各大中小城市以及地方的軟件開發公司，跟蹤調查顯示，他們在各自的崗位上業務能力強，實踐創新能力突出，得到用人單位的廣泛認可。

為了方便交流和學習，建立了Java編程愛好者網站，以師生共建的方式提供大量的可共享的Java技術學習資料，形成師生共同探討Java技術、互相推介Java最新技術和開發技巧的網絡平臺；邀請與學校有校企合作關系的Java工程師、已經從事Java相關開發工作的畢業生在其上開辟空間，給在校學習Java的學生提供一線開發的經驗和技術支持。

為了調動學生對Java技術的興趣，組建了Java編程愛好者社團，讓學生共同學習、共同實踐、共同提高。對于其中表現突出者，讓其加入創新實驗室參與實際應用項目的開發。形成高年級學生對低年級“傳、幫、帶”的傳統，不斷吸收新同學參與其中，保持社團旺盛的生命力。

2.讓學生在實際應用項目開發中學習

CDIO工程化教育思想以工程項目從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。[2]因此，布置給學生的每個階段的任務，如實驗任務、課程設計任務、學年設計任務、畢業設計任務等，都以實際應用項目為背景，以軟件工程方法中軟件開發生命周期為指導，以提高學生自身應用開發能力、團隊協作能力和工程能力為根本，鍛煉學生主動學習，勇于實踐，善于創新的良好習慣和開發實際軟件應用項目的能力。

由主講Java課程的教師團隊牽頭，走出學校，積極承接實際應用軟件開發項目，組織學生開發團隊進行實際軟件項目開發。

積極與各軟件開發企業保持長期合作機制，給學生創建穩定的Java實習基地，讓學生走出去并深入到軟件開發企業中進行項目實戰的鍛煉。

三、師資力量的強化

為了能夠真正將CDIO思想貫徹落實在Java教學中，Java教師應同時具備Java軟件工程師的能力。但目前由于主客觀條件的限制，講授“Java程序設計”的高校教師中，仍普遍存在著沒有經過系統的項目開發培訓和沒有從事過完整大型項目開發經驗積累的現象。

為了有利于“雙師型”教師的培養，學校應鼓勵教師走出去，從事軟件工程師資質認證、項目開發培訓和實戰，并將這些經歷納入教師績效考核和評定的條件。

加強校企合作，聘任軟件開發企業中資深的Java項目工程師兼任技術顧問，對學生實際應用項目開發提供技術指導和評估。

四、學生學習方式的轉變

Java教學的最終目的在于培養學生具備獨立分析實際問題并運用Java開發技術創造性解決問題的能力。因此，讓學生真正體現學生主體地位，將被動學習和無興趣學習轉變為主動學習和積極學習非常重要。

在Java教學中涉及的每個知識點、知識單元、項目案例都要以問題的形式呈現給學生，讓學生意識到需要解決什么問題，讓他們先考慮解決辦法，再啟發式地引導學生學習陌生的新知識和新方法。

引進企業的真實項目案例，采用多個小案例來驅動，先以需求和案例作為切入點，學生才有前進的目標，才會為這個目標奮斗，從而充分發揮學生的學習主動性。

五、改革學生課程考核方式

考核方式由單一的筆試或機試轉變為以完成實際課程設計或應用開發項目的方式；采用“學生自評+學生互評+教師評價”等環節對學生的成績進行綜合評價；以“用戶評價+專家鑒定”來綜合考量實際運用項目的質量。

六、提高學生就業競爭力

通過系統化的基于CDIO思想培養的學生，已經在日常學習過程中潛移默化地掌握了Java實際應用項目開發的流程并積累了一定的項目經驗。可將自己平時完成的完整項目保留下來，在就業面試階段展示給用人單位。這鍛煉了學生實際應用項目開發能力，使其快速進入Java軟件工程師角色。

七、結語

在“Java程序設計”教學中，深入體現和貫徹CDIO從“做中學”，以實際應用項目開發為背景，以社會對Java人才需求為導向，以培養學生實際應用項目開發的能力為目標的新教學體系和方法，有利于進一步提高教學質量，促進學生實際應用項目開發的綜合能力。

參考文獻：

[1]cdio百度百科[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/2402813.htm.

[2]馬曉梅，張劍飛，喬付.CDIO模式下高等工程教育的改革與探索[J].計算機教育，2010，(12):132-133.

[3]唐振明，徐建民，蔣唯游，等.CDIO 工程教育模式在校企合作中的實踐[J].計算機教育，2010，(11):42.

[4]李善壽.“CDIO”工程教學模式在實踐教學中的實施方法研究[J].重慶科技學院學報(社會科學版)，2010，(20):164.

（責任編輯：孫晴）