基于CDIO理念的軟件工程專業改革探索

劉敏娜 張晉平

軟件工程專業是2002年國家教育部新增專業。隨著計算機應用領域的不斷擴大及中國經濟建設的不斷發展，軟件工程專業已經成為一個新的熱門專業。在國家政策的支持下，軟件工程專業的就業前景廣闊，依托學院雖然培養了大批的掌握一定軟件開發技術的專業人才，但是人才的素質和質量得不到滿足。為了提升人才培養的質量，我們結合軟件工程專業培養目標，學生特點，崗位需求和教學實際，以CDIO國際先進工程教育模式為主線，對培養符合崗位需求的高素質技能型，創新型人才的培養方法進行探索和實踐[1]。

軟件工程專業培養目標與特點

1.專業培養目標：軟件工程專業以計算機科學與技術學科為基礎，注重軟件開發的工程性，培養學生在掌握計算機科學與技術方面知識和技能的基礎上熟練掌握從事軟件需求分析、設計、軟件測試、軟件維護和項目管理所必需的基礎知識和基本技能，突出對學生專業知識和專業技能的培養，培養能夠從事軟件開發、測試、維護和軟件項目管理的高級專門人才。

2.學生基本情況：以咸陽師范學院信息工程學院為例，受多種因素的影響，本院軟件工程專業學生的學習能力、學習興趣、基礎知識掌握的能力都存在著很大的差異。尤其是剛進校的學生學習積極性不強，對專業認識模糊，計算機操作能力比較差。

3.教學的現狀：采用傳統的課上教師講授，課后學生練習的教學方法的弊端早已暴露出來。具體表現在如下幾個方面：

①學生的動手能力差。②自我解決問題能力弱，學生遇到難題不會借助網絡，通過同學之間的相互討論解決問題。③創新能力低。在教學中體現不出創新性。作業、實驗都是緊密圍繞課本展開，毫無創新而言。④團隊協作意識淡薄。傳統的教學中涉及的實驗題目都比較少，由學生個人完成，沒有提供小組合作的平臺，不利于學生培養分工和合作的精神的培養。

4.目前的主修課程：宏觀上看這個專業的主修課程偏重于理論知識的培養，而對工程能力培養的課程偏少。微觀方面，這些課程學習時過于孤立，體現不出課程之間、課程群之間的關系和聯系。

綜上所述，軟件工程專業教學中存在的問題是學生的動手能力差，系統構建能力弱，高校畢業的學生不能適應企業崗位需求，無法零距離實現與企業的對接等問題。擺在高校教學者面前的是如何改變這種局面。

CDIO工程教育模式

CDIO（conceive,design,implement,operate，構思，設計，實現，運作）是由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等4所院校在2004年提出的一種工程教育模式。這種工程教育模式重視工程基礎理論知識的積累，重視扎實的專業知識的培養和良好的團隊協作能力的培養，讓學生以主動的、實踐的方式學習工程[2]。CDIO模式培養的學生深受社會與企業歡迎，原因在于采用了CDIO工程教育理念組織教學之后，學生的自學能力、解決問題的能力和協作溝通的能力都得到了提高。

基于CDIO的軟件工程專業改革

如何借鑒CDIO的工程教學模式，學習同類院校在CDIO改革過程中取得的經驗，改革創新，找到適合軟件工程人才培養的新理念，需要進行全面的研究。在研究時，應該以學生畢業時知識的掌握程度、能力的大小、具備哪些素質和掌握何種程度，以及如何更好地讓學生學到這些知識和能力等問題為切入點來研究改革方案。

我們教學研究小組在經過大量的調研和對改革經驗的總結之后，確定了如下的改革方案：

1.教學大綱的改革，制訂基于CDIO工程培養模式的大綱，在大綱中突出能力培養的目標，技術培養目標和CDIO能力培養目標[3]

培養的能力包括：①掌握技術基礎知識的能力。②分析問題，解決問題的能力。③領導新產品、過程或系統的開發與運行的能力。④團隊協作能力。⑤創新能力。

2.制訂符合軟件工程專業特點的軟件系統生命周期模型

軟件工程專業的核心培養目標是使學生具備一定的編程能力。結合軟件工程思想和CDIO工程模式的特點確定了生命周期模型[4]，在模型中將構思——設計——實施——運行作為產品、過程和系統的生命周期。此模型分為4個階段：①構思階段，通過經濟可行性、技術可行性的調研來確定軟件系統是否具有開發的必要；②設計階段，主要負責采集系統的需求，并將需求建模分析，得到評審文檔，對系統進一步進行概要設計和詳細設計；③實現階段通過使用某種編程語言根據詳細設計確定的模塊結構編碼實現系統，對編程實現的模塊通過測試來確定能夠實現預定的功能；④運作階段負責對系統進行維護和改進。

3.調整課程體系

根據CDIO大綱的四個層次，我們將軟件工程專業分為基礎模塊、專業模塊訓練。基礎模塊更關注學生的課程基礎知識的掌握程度、CDIO工程基礎能力和個人能力的培養。將若干有一定聯系的課程組合在一起形成課程群，專業模塊訓練是對課程群設計相應的實訓。

(1)基礎模塊：基礎模塊是針對單門課程來設計相應的能力培養要求和培養目標[5]。根據CDIO大綱的第一層次對基礎能力的要求，我們將軟件工程專業的課程進行調整，確定了如表1所示的專業基礎模塊。

在基礎模塊學習中，注重學生編程能力的培養和基礎知識原理的掌握。通過大量的課程隨堂實訓，使學生對技術基礎知識掌握的能力有所提高。

(2)專業模塊設置。專業模塊將多門課程進行打包，形成課程群，課程群圍繞CDIO的工程師培養大綱要求，將軟件工程專業培養方案中具有邏輯聯系的若干課程整合構建為有機的課程體系。課程群由三種類別的課程組成，分別是前驅課，當前課程，后續課程。每個課程群設置一定規模的實訓項目，由4名學生組成項目開發小組為單位，來策劃、設計、編輯、編譯、調試和運行程序，通過協作完成項目[6]。

在課程群中設置的實訓題目應該具有一定的綜合性，能全方位地培養學生分析問題、解決問題的能力，使學生通過開發項目，能將相關聯的課程的知識點能融會貫通。在開發項目的過程中，4名學生組成團隊，每個團隊完成一個具體的項目，從項目的策劃，系統設計，詳細設計，直到運作過程，經歷一個構思、設計、實現和運作的過程。訓練學生團隊協作能力，溝通能力和組織能力，這也是CDIO大綱的第三個層面上的要求。

4.多種途徑提高學生學習的主動性

課程中引入討論環節，鼓勵學生大膽思考，積極發言；增加課外調研活動，以報告書的形式匯報調研結果。

5.改革考核方式，建立個人能力、團隊合作能力為主體的考核體系

個人能力的測試：根據教師制訂的要求，要求學生在規定的時間內(例如1天)獨立完成作品，并按照一定評分標準進行成績評定。

團隊合作能力測試：將4名同學組成 1組，每個小組根據教師給出的開發要求，在規定的時間內(例如4周)合作完成作品，作品完成后需要小組參加答辯，根據答辯表現和作品質量評定成績[7]。

結束語

本文針對高等院校軟件工程專業中普遍存在的團隊協作能力欠缺，溝通能力、創新精神匱乏等現象，提出了基于CDIO工程模式的專業改革方案，采用這種方案組織教學，能培養學生的個人編程能力，團隊協作能力，系統構建能力和創新能力。作者已經將這種教學模式應用在咸陽師范學院2011級軟件工程專業，經過實踐證明這種教學模式能提高學生的學習主動性，培養學生自我解決問題的能力。

[1]高林，鮑潔.高等職業教育專業課程體系改革與創新[M].北京:人民郵電出版社,2009.

[2]查建中.論“做中學”戰略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究,2008,16(3).

[3]Woollacott L C.Validating the CDIO syllabus for engineering education using ths taxonomy of engineering competencies[J].European JournalofEngineering Education,2009,34(6):545-559.

[4]顧佩華,包能勝等.CDIO在中國[J].高等工程教育研究,2012,3:24-38.

[5]周勇,夏士雄,陳岱等.電子信息科學與技術專業層次性創新型實踐教學體系改革[J].西北工業大學學報(社會科學版),2010,30(105）：18-20.

[6]張筱云.應用電子技術專業人才培養模式的探索與實踐[J].教育與職業,2013,2(750):101-103.

[7]劉道廣,史玲華.基于CDIO理念下的高職教學改革[J].教育與職業,2012,35(747)：106-107.