基于Competition—CDIO的卓越軟件工程師培養(yǎng)模式研究

摘要：針對在師范院校中如何培養(yǎng)卓越軟件工程師的問題，將競賽與CDIO工程教育模式相結(jié)合，提出了基于Competition-CDIO的卓越軟件工程師培養(yǎng)模式，即在培養(yǎng)人才的過程中采用CDIO工程教育模式，并鼓勵學(xué)生參加各種競賽，通過競賽取得優(yōu)秀的成績來證明師范院校也可以培養(yǎng)出卓越的軟件工程師，并詳細闡述了該培養(yǎng)模式的具體方案。本校軟件工程專業(yè)教學(xué)改革實踐表明，該培養(yǎng)模式具有一定的特色，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到了很大的提高。

關(guān)鍵詞：師范院校;卓越軟件工程師;CDIO;培養(yǎng)模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0049-03

2011年國家教育部提出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[1]（簡稱“卓越計劃”），目的在于培養(yǎng)和造就一大批創(chuàng)新能力強、能夠適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)。玉林師范學(xué)院為了更好地貫徹落實卓越計劃，于2012年在本校創(chuàng)辦了四個“卓越人才教育培養(yǎng)實驗班”，軟件工程專業(yè)的“卓越軟件工程師培養(yǎng)實驗班”就是其中的一個。那么，如何才能培養(yǎng)出卓越的軟件工程師？通過研究近年來國際工程教育模式改革的成果，確定了培養(yǎng)卓越軟件工程師的教育模式主要采用CDIO工程教育模式。[2]

CDIO工程教育模式是近年來國外關(guān)于工程教育模式改革的一個重要成果，CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）的縮寫[3]，是由麻省理工學(xué)院等四所大學(xué)通過幾年的研究、探索和實踐建立的工程教育模式，它是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達。CDIO工程教育模式以產(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)，不僅有助于工程教育課程的設(shè)置及教育方法的研究，而且還推動考核標準的制訂，為我國現(xiàn)行的高等工科教育提供了一定的借鑒作用，但是理論與實踐的結(jié)合是具體的、歷史的結(jié)合，我國的教育教學(xué)改革在借鑒CDIO工程教育模式的時候，必須考慮本國的國情和每個學(xué)校的具體情況，客觀分析CDIO工程教育模式的利與弊，研究并提出適合本土化的CDIO工程教育模式。[4-9]本校是一個師范院校，對存在于師范院校中的非師范專業(yè)軟件工程專業(yè)而言，外界肯定會對師范院校是否能培養(yǎng)出卓越的軟件工程師存在質(zhì)疑，為了解除外界對師范院校培養(yǎng)出卓越軟件工程師的疑惑，最好的方法就是通過參加各種競賽獲得優(yōu)秀的成績來證明師范院校也可以培養(yǎng)出卓越的軟件工程師，所以結(jié)合本校的實際情況提出了基于Competition-CDIO的卓越軟件工程師培養(yǎng)模式，即以競賽為導(dǎo)向的CDIO的卓越軟件工程師培養(yǎng)模式。

一、確定培養(yǎng)目標

CDIO工程教育模式的培養(yǎng)大綱認為人才培養(yǎng)必須以專業(yè)理論為基礎(chǔ)，關(guān)注實踐，強調(diào)卓越工程師培養(yǎng)的核心信念是個人、人際交往的能力以及產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的建造能力，必須在真實的工程實踐和解決問題的過程中取得。

當(dāng)前社會對于軟件工程人才的需求主要考慮人才的專業(yè)能力和關(guān)鍵能力。從專業(yè)能力方面而言，軟件工程人才應(yīng)該掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、數(shù)據(jù)庫、軟件工程等知識，具備編程能力;而從關(guān)鍵能力方面而言，軟件工程人才應(yīng)該有參加項目或者實習(xí)的經(jīng)歷，具有職業(yè)道德和團隊合作的精神，具備自主學(xué)習(xí)能力、獨立解決問題能力和語言溝通能力。

從CDIO工程教育模式培養(yǎng)大綱和社會對軟件工程人才的需求來看，兩者對于人才的培養(yǎng)應(yīng)該具備的能力要求是一致的，均強調(diào)了人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在于個人的努力，而努力的方向就是要通過不斷地在項目中進行實踐探索，只有在實踐探索過程中不斷積累工程經(jīng)驗才能獲取卓越人才所具備的能力，因此根據(jù)CDIO工程教育模式的培養(yǎng)大綱和社會對軟件工程人才的需求制定了本校軟件工程專業(yè)人才的培養(yǎng)目標是：旨在培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，掌握計算機軟件理論基礎(chǔ)和基本技能，具有工程實踐能力，能運用先進的工程化方法、技術(shù)和工具從事軟件分析、設(shè)計、開發(fā)、維護等工作，具有軟件開發(fā)和項目組織的能力與經(jīng)驗，具有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)意識，具有競爭和團隊精神，具有良好的外語運用能力，能適應(yīng)技術(shù)進步和社會需求變化的應(yīng)用型與復(fù)合型卓越軟件工程師。

二、構(gòu)建課程體系

CDIO工程教育模式的實踐過程主要包括了四個階段，即構(gòu)思階段、設(shè)計階段、實現(xiàn)階段和運行階段。根據(jù)這四個階段的特點，將軟件工程專業(yè)的專業(yè)課程劃分為四種不同類型的課程，即專業(yè)基礎(chǔ)課程、開發(fā)設(shè)計課程、實踐訓(xùn)練課程和實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計，并關(guān)聯(lián)到級別不同的競賽，構(gòu)建出軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。課程體系結(jié)構(gòu)的實施過程是自下向上進行的，通過對專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)和參加校級的競賽使得學(xué)生能夠掌握基礎(chǔ)知識，對軟件工程專業(yè)有一定的認識了解，同時開始關(guān)注軟件產(chǎn)品，并在使用軟件的過程中學(xué)會思考各種軟件的優(yōu)缺點;對各種軟件的優(yōu)缺點有了認識，就有想自己進行開發(fā)設(shè)計軟件的想法，接下來就進入到開發(fā)設(shè)計課程的學(xué)習(xí)，循序漸進地不斷學(xué)習(xí)和掌握開發(fā)設(shè)計軟件各門課程的知識和工具，并參加省級競賽進一步提高自己對開發(fā)設(shè)計的熟練程度;掌握開發(fā)設(shè)計軟件的知識和工具，下面就開始進入實踐訓(xùn)練課程，將已掌握的知識和工具進行整合，通過不斷地進行實踐訓(xùn)練積累開發(fā)經(jīng)驗，同時參加國家級競賽來驗證自己的實力;經(jīng)過一定時間的實踐訓(xùn)練，學(xué)生的實踐動手能力有了很大的提高，想到企業(yè)進行實戰(zhàn)鍛煉，于是進入到實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計階段。通過將CDIO工程教育模式的四個實踐階段、專業(yè)課程和競賽級別進行有機的聯(lián)系，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高了，增強了學(xué)習(xí)的信心，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，從而達到人才培養(yǎng)的目標。

從圖1中可以看到軟件工程專業(yè)的專業(yè)課程有四種不同類型的課程，即專業(yè)基礎(chǔ)課程、開發(fā)設(shè)計課程、實踐訓(xùn)練課程和實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等，其中專業(yè)基礎(chǔ)課程是本專業(yè)學(xué)生在校期間必修的課程，主要包括的課程有：計算機導(dǎo)論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機組成與匯編語言、數(shù)據(jù)庫原理、操作系統(tǒng)原理、計算機網(wǎng)絡(luò)、軟件工程導(dǎo)論、軟件體系結(jié)構(gòu)、Web應(yīng)用技術(shù)、軟件測試理論、軟件項目管理、軟件工程經(jīng)濟學(xué)、企業(yè)管理信息系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)、Linux技術(shù)、計算機安全、電子商務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等;開發(fā)設(shè)計課程是本專業(yè)學(xué)生要求掌握的開發(fā)設(shè)計的工具，主要包括的課程有：高級語言程序設(shè)計（C語言）、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計、算法設(shè)計與分析、軟件測試工具、移動應(yīng)用程序設(shè)計等;實踐訓(xùn)練課程是通過理論的學(xué)習(xí)后，要求學(xué)生能夠應(yīng)用理論知識做相應(yīng)課程的實踐訓(xùn)練，通過實踐訓(xùn)練來提高實踐動手能力，實踐訓(xùn)練課程占總學(xué)分的31%，通過加大實踐課程比重，倡導(dǎo)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)，主要包括的課程有網(wǎng)頁制作工程實訓(xùn)、程序設(shè)計工程實訓(xùn)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用工程實訓(xùn)、應(yīng)用軟件架構(gòu)工程實訓(xùn)、軟件項目實踐工程實訓(xùn)等;實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計則是學(xué)生通過在校的學(xué)習(xí)后作為考查學(xué)生三年來所學(xué)到的知識的課程，主要包括的課程有專業(yè)綜合技能、企業(yè)見習(xí)、實習(xí)，畢業(yè)設(shè)計等。在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，安排經(jīng)驗豐富的教師指導(dǎo)學(xué)生參加各級各類不同的競賽來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，鞏固課程知識的學(xué)習(xí)。而學(xué)生參加的競賽主要分為三類：校級競賽、省級競賽和國家級競賽。通過循序漸進地從級別較低的競賽向級別更高的競賽邁進。校級競賽一般適合大學(xué)一年級的學(xué)生參加，比如硬件識別與裝機大賽、網(wǎng)頁設(shè)計大賽、計算機裝機大賽和基礎(chǔ)技能大賽等，在學(xué)習(xí)了專業(yè)基礎(chǔ)課程后就可以參加相應(yīng)的比賽，學(xué)校通過搭建全民參與“勤動手、練技能、長本領(lǐng)”的大練兵、大比武的技能競賽平臺，為學(xué)生構(gòu)筑了展示和提升自我能力的學(xué)科競賽平臺，形成了“以競賽促學(xué)風(fēng)，以競賽提素質(zhì)”的良好氛圍。省級競賽和國家級競賽一般適合大學(xué)二年級以上的學(xué)生參加，參加校級競賽后讓學(xué)生增強了信心，為了讓學(xué)生在競賽中取得更多的滿足感和成就感的同時，我們注重突出重點、樹立標桿，重點組織學(xué)生參加全國、全區(qū)知名度較高、影響力較大的專業(yè)競賽，如“紅旗杯”全國大學(xué)生開源軟件技術(shù)競賽（國家級）、“藍橋杯”全國軟件專業(yè)人才設(shè)計開發(fā)與創(chuàng)業(yè)大賽（國家級）、全國計算機仿真大賽（國家級）、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽（國家級）、中國“軟件杯”大學(xué)生軟件設(shè)計大賽（國家級）、廣西計算機應(yīng)用大賽（省級）和“挑戰(zhàn)杯”廣西大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽（省級）。通過參加省級競賽和國家級競賽來打造本校專業(yè)競賽的亮點，以競賽建設(shè)品牌，達到“以賽促學(xué)”的目的。

三、完善管理模式

CDIO工程教育模式提出了評估結(jié)果的12條標準[10]，分別為：背景環(huán)境、學(xué)習(xí)效果、一體化課程計劃、工程導(dǎo)論、設(shè)計實現(xiàn)的經(jīng)驗、工程實踐場所、一體化學(xué)習(xí)經(jīng)驗、主動學(xué)習(xí)、提高教師工程實踐能力、提高教師的教學(xué)能力、學(xué)習(xí)考核、專業(yè)評估。這12條標準主要強調(diào)評估三方面，即學(xué)生、教師和環(huán)境資源，因此將采用CDIO教育模式的評估標準分別從學(xué)生、教師和環(huán)境資源三方面建立相應(yīng)的管理模式，從而保障人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

學(xué)生方面，主要采用“3+1”管理模式、雙導(dǎo)師制和競賽制。“3+1”模式要求學(xué)生在本科培養(yǎng)階段必須保證3年在校學(xué)習(xí)理論知識和實踐操作訓(xùn)練的時間和累計1年在企業(yè)學(xué)習(xí)的時間。在校學(xué)習(xí)理論的時間主要學(xué)習(xí)軟件專業(yè)的全部課程，在企業(yè)學(xué)習(xí)的時間主要進行操作技能，軟件工程師崗位能力必需的培訓(xùn)。雙導(dǎo)師制是指每位學(xué)生從入校時就指派一名學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師，按照“術(shù)業(yè)專攻，雙劍合并，分工協(xié)作，有機配合”的原則充分發(fā)揮校內(nèi)導(dǎo)師與企業(yè)導(dǎo)師的優(yōu)勢，共同負責(zé)培養(yǎng)學(xué)生的全過程。學(xué)校導(dǎo)師每周與學(xué)生見一次面進行溝通交流，引導(dǎo)學(xué)生樹立良好的學(xué)風(fēng)，明確目標，積極向上，促使學(xué)生身心的健康成長，同時進行專業(yè)指導(dǎo)，解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難。企業(yè)導(dǎo)師則由有豐富工程實踐經(jīng)驗的企業(yè)工程人員來擔(dān)當(dāng)，主要指導(dǎo)學(xué)生在企業(yè)實踐階段的培訓(xùn)，布置開發(fā)項目的任務(wù)，鼓勵學(xué)生積極參與到項目中，為學(xué)生提供知識、技術(shù)方面的指導(dǎo)，讓學(xué)生能夠真正參加工程實踐，感受真實的企業(yè)生產(chǎn)文化。競賽制是指要求學(xué)生在第六學(xué)期必須通過“全國軟件專業(yè)人才設(shè)計與開發(fā)大賽”預(yù)選賽三等獎及以上，或取得計算機技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格（水平）考試初級資格級別，通過參加競賽或考試來促使學(xué)生認真學(xué)習(xí)，獲取比賽優(yōu)秀證書或取得相應(yīng)的技術(shù)資格證書，為今后找工作打下堅實的基礎(chǔ)。

教師方面，主要采用“引進來”和“送出去”的管理模式。”“引進來”是指引進高學(xué)歷，有科研工作經(jīng)驗和具備一定團隊組織能力的高素質(zhì)的人才，通過“引進來”可以活躍學(xué)校的學(xué)科與科研氛圍，促進學(xué)校的學(xué)科建設(shè)和科研發(fā)展，給學(xué)校注入新的活力，還可以促使在職的教師自覺加強學(xué)術(shù)交流、提高科研能力，增強學(xué)科意識，不斷完善自己、提升自己。“送出去”是指將教師送到企業(yè)去鍛煉，讓教師能夠及時了解行業(yè)的新技術(shù)和新設(shè)備，了解企業(yè)的需求，并能夠參與到企業(yè)的工程實踐活動中，如企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計以及維護，從而使得教師能夠提高教師自身的工程素質(zhì)和工程教育能力，只有這樣才能給予學(xué)生足夠的實踐指導(dǎo)，避免學(xué)生走向誤區(qū)。此外還可以通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式，讓教師與企業(yè)開展橫向科研課題，共同參與企業(yè)的攻關(guān)項目，促進科研成果向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，同時使教師獲得實際工程的經(jīng)驗。

環(huán)境資源方面，把學(xué)校最好的資源提供給實驗班的學(xué)生進行使用，為學(xué)生提供了專門的教室和實踐基地，使得學(xué)生可以在固定的場所學(xué)習(xí)，充分地進行課外的溝通交流，共同協(xié)作完成項目。學(xué)校加強與行業(yè)內(nèi)大企業(yè)的合作，如工信部國信藍點咨詢有限公司、深圳達內(nèi)軟件有限公司、云南思普實習(xí)基地、上海智翔信息科技股份有限公司、中國移動公司、中國電信公司、深圳計算機協(xié)會等，成立了專業(yè)指導(dǎo)小組，共同制定培養(yǎng)模式，每年均安排學(xué)生到這些大企業(yè)進行見習(xí)或?qū)嵙?xí)，讓學(xué)生提前與社會接軌，了解企業(yè)的運作，明確企業(yè)所需人才應(yīng)具備的能力。

四、創(chuàng)新教學(xué)方法

CDIO是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”的集中表達，它為工程教育創(chuàng)造出了一個合理、完整、通用、可概括的教學(xué)目標，其重點是將個人的、社會的和系統(tǒng)的制造技術(shù)和原理相結(jié)合，使之適合工程學(xué)的所有領(lǐng)域。針對培養(yǎng)卓越軟件工程師的要求，為了達到人才培養(yǎng)的目標，結(jié)合軟件工程專業(yè)的特點，根據(jù)CDIO工程教育模式的教學(xué)理念制定了人才培養(yǎng)的教學(xué)方針是堅持以學(xué)生為中心，理論為支撐，實踐為索引。

根據(jù)人才培養(yǎng)的教學(xué)方針，將CDIO理念中所倡導(dǎo)的產(chǎn)品研發(fā)到運行的工程實踐框架導(dǎo)入到實踐教學(xué)過程中，主要采用案例教學(xué)與任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法等多種教學(xué)方法，改進原來以教師為主體的導(dǎo)入式教學(xué)，引入以學(xué)生為中心的啟發(fā)式教學(xué)。為了培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)協(xié)作精神，引入EEPO有效教學(xué)方式，采用小組合作學(xué)習(xí)方式，根據(jù)學(xué)生的能力進行合理分組，對小組中的每一位成員進行明確的分工，按照項目的人員管理要求設(shè)置項目經(jīng)理，系統(tǒng)分析員，系統(tǒng)設(shè)計員和程序員等角色，明確分工有助于學(xué)生參與到項目的開發(fā)過程中，分工角色也可以轉(zhuǎn)換，以便讓更多的學(xué)生得到更多的鍛煉。課堂的教學(xué)案例設(shè)計主要以與學(xué)生日常生活密切相關(guān)的案例為主，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過將案例與課本中的抽象理論進行聯(lián)系，使得學(xué)生能夠快速理解和掌握理論知識，為了讓學(xué)生將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，與企業(yè)工程師聯(lián)合，將工程實際問題帶入課堂，通過在學(xué)習(xí)小組內(nèi)對設(shè)計方案、成本估算、生產(chǎn)、檢驗等進行交流，為學(xué)生提供思考問題和討論問題的時間和空間，促使學(xué)生采用自主思考和協(xié)作學(xué)習(xí)等方法來主動學(xué)習(xí)，尋找解決問題的方法，同時學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)知識分析、解決工程實際問題的能力，從而使學(xué)生理解理論與應(yīng)用之間的聯(lián)系。

五、結(jié)束語

玉林師范學(xué)院成立軟件工程專業(yè)的“卓越軟件工程師培養(yǎng)實驗班”近兩年時間，本校教師堅持按照基于Competition-CDIO的卓越軟件工程師培養(yǎng)模式來對實驗班的學(xué)生進行培養(yǎng)，經(jīng)過全體師生兩年來的共同努力，實驗班的學(xué)生在自主學(xué)習(xí)能力、動手能力、創(chuàng)新能力、交流能力、協(xié)作能力、社會實踐能力等方面得到了全面提高，學(xué)生正朝著卓越軟件工程師的目標不斷前進，學(xué)校形成了“以賽促學(xué)、以賽促教、以賽育人”的良好局面，促進了課程教學(xué)改革和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高，主要的實踐成果如下：

1.以競賽增強信心和斗志

學(xué)生參加專業(yè)競賽的獲獎人數(shù)及獲獎的級別逐年遞增，學(xué)生的競賽水平、教師指導(dǎo)競賽的水平逐年提升。近兩年來，共有32人次獲得省級以上專業(yè)競賽的獎勵，提高了學(xué)校的知名度。優(yōu)秀的競賽成績鼓舞了學(xué)生參加競賽的興趣和熱情，同時也增強了學(xué)生努力學(xué)好專業(yè)知識和技能的信心與斗志。

2.以競賽帶動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

依托學(xué)校的大學(xué)生創(chuàng)新基地，指導(dǎo)并訓(xùn)練學(xué)生參加專業(yè)競賽，形成了“社團-基地支撐，競賽-項目大賽引領(lǐng)，實戰(zhàn)訓(xùn)練-成功創(chuàng)業(yè)”的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育思路，帶動了更多的學(xué)生參與到科技創(chuàng)新的學(xué)習(xí)、攻關(guān)、創(chuàng)業(yè)實踐和服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展的活動中，實現(xiàn)了競賽與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)一體化的培養(yǎng)。

3.以競賽促進全面發(fā)展

通過競賽，學(xué)生能夠更好地整合專業(yè)知識，將這些知識應(yīng)用于實際生活中，并進行一定的擴展，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，帶動了學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力、獨立分析問題能力和解決問題的能力，增強了競爭意識和團隊合作精神，促進了學(xué)生就業(yè)能力和就業(yè)質(zhì)量的提高。

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（責(zé)任編輯：王祝萍）