CDIO二級項目“大型軟件項目設(shè)計與實施”的研究

劉彥瑞+孫勝娟

摘要：本文以“軟件工程”、“數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用”、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”三門專業(yè)核心課程為基礎(chǔ)，設(shè)計并構(gòu)建CDIO二級項目“大型軟件項目設(shè)計與實施”，介紹了CDIO二級項目的項目內(nèi)容、實施過程、項目的管理與組織形式和學生考核等方面，旨在提高學生對專業(yè)知識的綜合運用能力、學生的創(chuàng)新思維能力與系統(tǒng)的掌握和調(diào)控能力。

關(guān)鍵詞：CDIO二級項目；核心課程；創(chuàng)新思維能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）44-0071-03

CDIO（Conceiving-Designing-Implementing-Operation）作為國際高等工程教育的一種創(chuàng)新模式，以構(gòu)思、設(shè)計、實施及運作全過程為載體來培養(yǎng)學生的工程實踐能力，該能力不僅包含個人的學術(shù)知識，還包含學生的終生學習能力、團隊交流能力和大系統(tǒng)掌控能力。在英國貝爾法斯特女王大學，采用CDIO工程教育理念，對“三點受力彎曲——米衡量試驗”進行了設(shè)計、建造和測試，深受學生歡迎。美國麻省理工學院的學生以CDIO理念為指導，自行設(shè)計了兩個兩公斤重的能在太空中進行通信的自治機器人，取得了良好的效果。瑞典皇家工學院航空與運載器系的學生，嚴格按照構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行四個環(huán)節(jié)，完成了運載器的研發(fā)，得到業(yè)界的一致好評[1-3]。在國內(nèi)，汕頭大學機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學生，通過對一個實例產(chǎn)品的設(shè)計與實現(xiàn)，分析其構(gòu)成與原理，了解了本專業(yè)核心知識與實際產(chǎn)品的關(guān)系，從而以一個工程師的角度去面對專業(yè)課學習，激發(fā)學習興趣，展示創(chuàng)新思維與構(gòu)思，并建立起一定的整體概念[4]。成都信息工程學院在“電路與電子技術(shù)”課程的CDIO教學模式改革中，安排了豐富的設(shè)計性和綜合性實驗內(nèi)容，讓學生親自動手和全身心投入，把電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字邏輯電路相關(guān)聯(lián)的課程知識有機地結(jié)合起來，學生認識到有機和關(guān)聯(lián)的知識群而不是孤立的知識點[5]。2008年12月，在“CDIO工程教育模式試點工作會議”中確定了我國第一批18所CDIO試點高校，我校的計算機科學與技術(shù)專業(yè)也在第一批CDIO試點之列。經(jīng)過充分調(diào)研和討論，我校計算機科學與技術(shù)專業(yè)已經(jīng)按照CDIO大綱和CDIO標準的要求修訂了專業(yè)人才培養(yǎng)方案，并依據(jù)CDIO提出的能力要求制訂了專業(yè)大綱，結(jié)合地方行業(yè)特色修訂了本專業(yè)人才培養(yǎng)方案。并將CDIO項目按規(guī)模和范圍劃分為三級，一級為包含本專業(yè)主要核心課程和能力要求的項目，要求能完整的、有銜接的貫穿于整個本科教學階段，使學生系統(tǒng)地得到構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作的整體訓練；二級為包含一組相關(guān)核心課程、能力要求的項目，通過多個二級項目將整個課程體系有機地結(jié)合起來，既是對相關(guān)課程群的綜合，也是對整個教學體系的補充，主要培養(yǎng)學生綜合應(yīng)用相關(guān)課程內(nèi)容的能力，特別注重學生的創(chuàng)新思維能力與終生學習能力的培養(yǎng)。本文對計算機科學與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案中的二級項目“大型軟件項目設(shè)計與實施”展開研究，主要包括項目內(nèi)容的設(shè)計、實施過程的管理和學生考核標準的建立等方面，旨在提高學生對專業(yè)知識的綜合運用能力、學生的創(chuàng)新思維能力與系統(tǒng)的掌握和調(diào)控能力。

一、項目目標

以“軟件工程”、“數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用”、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”三門專業(yè)核心課程為基礎(chǔ)，設(shè)計并構(gòu)建二級項目“大型軟件項目設(shè)計與實施”，其目的是使學生能夠?qū)⒃谡n程中學到的專業(yè)知識綜合應(yīng)用，提高構(gòu)思、設(shè)計、實施系統(tǒng)的工程能力。使學生認識到有機和關(guān)聯(lián)的知識群而不是孤立的知識點，對三門核心課程形成較清醒的總體認識。CDIO大綱給出了培養(yǎng)學生4個層面的能力，分別是技術(shù)知識和推理能力、個人能力和職業(yè)能力以及職業(yè)道德、人際交流能力、在企業(yè)和社會環(huán)境下構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行系統(tǒng)的能力。二級項目主要是對CDIO大綱的2、3、4層面的能力有培養(yǎng)要求。表1給出了各種能力在CDIO二級項目的設(shè)計與實施中的培養(yǎng)。

表注：對于表中第二列所列技能應(yīng)對照CDIO大綱全文來理解。目標欄內(nèi)以A、B、C、D來表示對此條能力要求達到的程度，A為最高要求，無要求則留空。接觸指在教、學活動中有所提及但沒有訓練和測試要求；訓練指有明確要求并有測試項目；應(yīng)用指在教、學中有所應(yīng)用而不論是否曾給予相關(guān)訓練或考核。

二、項目內(nèi)容和實施方案的設(shè)計

首先由教師講解學生在項目開發(fā)各階段的輸入、活動說明和輸出。項目的整個生命周期會覆蓋計劃、分析、設(shè)計、編碼、測試和提交等基本要素，其中存在操作困難的，如與客戶進行需求調(diào)研，只講解開發(fā)方法并直接發(fā)放相關(guān)資料。項目過程中所有文檔由教師統(tǒng)一發(fā)放文檔模板，同時發(fā)放各階段的詳細過程指導。對于生命周期中的各基本要素的實施擬采用如下的處理方式：①職業(yè)素質(zhì)。首先從軟件工程師的知識體系、軟件工程職業(yè)與道德規(guī)范、職業(yè)化素養(yǎng)等三個方面對學生進行軟件工程職業(yè)素質(zhì)訓練，在后續(xù)的項目實施過程中要求學生以其為標準，要求和鍛煉自己，從而體提升自身的職業(yè)素質(zhì)。②項目計劃。教師講解項目管理方式和開發(fā)流程，使學生充分了解企業(yè)級軟件項目與學習中完成的小應(yīng)用的本質(zhì)區(qū)別；學生通過教師的講解，完成的項目計劃包括：項目開發(fā)計劃、測試計劃、配置管理計劃；配置管理員建立項目組的配置服務(wù)器；教師組織進行《項目計劃》評審。③項目分析。學生理解需求，并建立需求用例規(guī)約；測試負責人組織書寫測試用例；教師組織進行用例模型的同行評審。④設(shè)計。教師提供《概要設(shè)計說明書》模板，并講解要點；學生在此基礎(chǔ)上建立UML模型，包括用例圖、活動圖、類圖等；數(shù)據(jù)庫管理員進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計，并負責建立數(shù)據(jù)庫、表、視圖等；教師組織進行UML模型和測試用例的同行評審。⑤編碼。編碼前，教師根據(jù)學生情況講解項目中關(guān)鍵技術(shù)點；編碼中嚴格按照配置管理方式進行配置管理；教師組織開發(fā)人員進行代碼走查。⑥測試。測試人員按測試計劃和測試用例進行測試；編碼人員必須及時修改測試人員測試出來的缺陷；教師組織進行測試報告的評審。⑦項目交付。項目總結(jié)，每個學生提交工作，每個項目組提交基線庫，各組演講項目總結(jié)；項目開發(fā)的整個過程中，要求學生寫工作日志，同時寫工作周報。工作周報由項目經(jīng)理監(jiān)督管理，教師抽查；項目結(jié)束，教師提供項目組和項目組成員的考核成績。endprint

三、項目管理和組織形式。

模擬公司管理，上下班簽字，配帶胸卡，學生角色與公司項目組角色一致。每天添寫工作日志，每周進行周總結(jié)，充分體現(xiàn)在軟件公司中工作的氛圍與工作方式。每個班的學生組成軟件開發(fā)項目組個數(shù)，每個項目組均以真實項目為背景，演練一個項目立項、計劃、需求分析、設(shè)計、編碼、測試和交付的全過程，按照軟件企業(yè)的正規(guī)開發(fā)流程組織實施，讓學生熟悉軟件工程在企業(yè)中的具體應(yīng)用方法。項目總監(jiān)由實訓老師來擔任，控制項目的進度和質(zhì)量，學生通過直接扮演項目開發(fā)組中的成員角色，來了解在軟件項目開發(fā)團隊中的角色、過程、規(guī)范和執(zhí)行方法，以及在團隊合作中溝通能力的重要性，養(yǎng)成良好的職業(yè)習慣。表2是學生扮演的角色的主要職責說明，學生可以根據(jù)自己在學校的學習情況扮演角色。

四、學生考核

學生考核應(yīng)確保能力評價過程的合理性和有效性，采用不同的方法評價不同的能力。考核方法主要包括筆試、口試、學生行為觀察、等級量表、學生反思、日記、檔案袋評價、同學評價和自我評價等。掌握專業(yè)知識能力的評價可通過筆試和口試；而“設(shè)計-實現(xiàn)”能力的評價用行為考察、等級量表的方式。采用多種評價方法適用面較廣，可增加評價數(shù)據(jù)的信度和效度。

擬采取的主要研究方法、技術(shù)路線：首先制定“大型軟件項目設(shè)計與實施”的項目大綱，包括項目實施的目標，內(nèi)容安排及學時安排；依據(jù)目標確定項目內(nèi)容；在此基礎(chǔ)上，制定項目的實施方案以及學生考核標準；在教師的指導下，學生實施軟件項目，期間學生需對項目的進展情況作詳細報告、對實施過程中的遇到的問題進行研討，并提交階段性文檔，由指導教師進行考核；最后通過分析學生考核的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)教學實施過程中存在的不足，改進項目的實施過程。如圖1。

五、結(jié)論

本項目的實施既培養(yǎng)學生的個人和人際能力，又提高學生對產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建的能力，充分體現(xiàn)“知識+能力+素質(zhì)”的并行培養(yǎng)，實現(xiàn)與社會的無縫連接。本文在CDIO模式的實際應(yīng)用領(lǐng)域作了有益嘗試，對CDIO的本土化改革起到了積極推動作用，并對CDIO教學模式改革的后續(xù)工作具有重要的借鑒意義。

參考文獻：

[1]E.Crawleyetc.Rethinking Engineering Education[M].2007，Springer.

[2]Edward F.Crawley.The CDIO Syllabus：A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education [EB/OL]. http：//cdio.org/cdio2syllabus2rept/index.html，2008.07.

[3]John Malmqvist Kristina Edstrm，Svante Gunnarsson，S..ren stlund The application of CDIO Standards in the evaluation of Swedish engineering degree programmes[J].World Transaction on Engineering and Technology Education（2）2006，2：3612364.

[4]顧佩華.以設(shè)計為導向的EIP一CDIO創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式[J].中國高等教育，2009，（3）.

[5]閻守華.CDIO模式下電路與電子技術(shù)課程教改的探討[J].成都信息工程學院學報，2009，24（5）.

作者簡介：劉彥瑞（1980-），女，碩士，主要研究方向：軟件工程。endprint

三、項目管理和組織形式。

模擬公司管理，上下班簽字，配帶胸卡，學生角色與公司項目組角色一致。每天添寫工作日志，每周進行周總結(jié)，充分體現(xiàn)在軟件公司中工作的氛圍與工作方式。每個班的學生組成軟件開發(fā)項目組個數(shù)，每個項目組均以真實項目為背景，演練一個項目立項、計劃、需求分析、設(shè)計、編碼、測試和交付的全過程，按照軟件企業(yè)的正規(guī)開發(fā)流程組織實施，讓學生熟悉軟件工程在企業(yè)中的具體應(yīng)用方法。項目總監(jiān)由實訓老師來擔任，控制項目的進度和質(zhì)量，學生通過直接扮演項目開發(fā)組中的成員角色，來了解在軟件項目開發(fā)團隊中的角色、過程、規(guī)范和執(zhí)行方法，以及在團隊合作中溝通能力的重要性，養(yǎng)成良好的職業(yè)習慣。表2是學生扮演的角色的主要職責說明，學生可以根據(jù)自己在學校的學習情況扮演角色。

四、學生考核

學生考核應(yīng)確保能力評價過程的合理性和有效性，采用不同的方法評價不同的能力。考核方法主要包括筆試、口試、學生行為觀察、等級量表、學生反思、日記、檔案袋評價、同學評價和自我評價等。掌握專業(yè)知識能力的評價可通過筆試和口試；而“設(shè)計-實現(xiàn)”能力的評價用行為考察、等級量表的方式。采用多種評價方法適用面較廣，可增加評價數(shù)據(jù)的信度和效度。

擬采取的主要研究方法、技術(shù)路線：首先制定“大型軟件項目設(shè)計與實施”的項目大綱，包括項目實施的目標，內(nèi)容安排及學時安排；依據(jù)目標確定項目內(nèi)容；在此基礎(chǔ)上，制定項目的實施方案以及學生考核標準；在教師的指導下，學生實施軟件項目，期間學生需對項目的進展情況作詳細報告、對實施過程中的遇到的問題進行研討，并提交階段性文檔，由指導教師進行考核；最后通過分析學生考核的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)教學實施過程中存在的不足，改進項目的實施過程。如圖1。

五、結(jié)論

本項目的實施既培養(yǎng)學生的個人和人際能力，又提高學生對產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建的能力，充分體現(xiàn)“知識+能力+素質(zhì)”的并行培養(yǎng)，實現(xiàn)與社會的無縫連接。本文在CDIO模式的實際應(yīng)用領(lǐng)域作了有益嘗試，對CDIO的本土化改革起到了積極推動作用，并對CDIO教學模式改革的后續(xù)工作具有重要的借鑒意義。

參考文獻：

[1]E.Crawleyetc.Rethinking Engineering Education[M].2007，Springer.

[2]Edward F.Crawley.The CDIO Syllabus：A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education [EB/OL]. http：//cdio.org/cdio2syllabus2rept/index.html，2008.07.

[3]John Malmqvist Kristina Edstrm，Svante Gunnarsson，S..ren stlund The application of CDIO Standards in the evaluation of Swedish engineering degree programmes[J].World Transaction on Engineering and Technology Education（2）2006，2：3612364.

[4]顧佩華.以設(shè)計為導向的EIP一CDIO創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式[J].中國高等教育，2009，（3）.

[5]閻守華.CDIO模式下電路與電子技術(shù)課程教改的探討[J].成都信息工程學院學報，2009，24（5）.

作者簡介：劉彥瑞（1980-），女，碩士，主要研究方向：軟件工程。endprint

三、項目管理和組織形式。

模擬公司管理，上下班簽字，配帶胸卡，學生角色與公司項目組角色一致。每天添寫工作日志，每周進行周總結(jié)，充分體現(xiàn)在軟件公司中工作的氛圍與工作方式。每個班的學生組成軟件開發(fā)項目組個數(shù)，每個項目組均以真實項目為背景，演練一個項目立項、計劃、需求分析、設(shè)計、編碼、測試和交付的全過程，按照軟件企業(yè)的正規(guī)開發(fā)流程組織實施，讓學生熟悉軟件工程在企業(yè)中的具體應(yīng)用方法。項目總監(jiān)由實訓老師來擔任，控制項目的進度和質(zhì)量，學生通過直接扮演項目開發(fā)組中的成員角色，來了解在軟件項目開發(fā)團隊中的角色、過程、規(guī)范和執(zhí)行方法，以及在團隊合作中溝通能力的重要性，養(yǎng)成良好的職業(yè)習慣。表2是學生扮演的角色的主要職責說明，學生可以根據(jù)自己在學校的學習情況扮演角色。

四、學生考核

學生考核應(yīng)確保能力評價過程的合理性和有效性，采用不同的方法評價不同的能力?？己朔椒ㄖ饕üP試、口試、學生行為觀察、等級量表、學生反思、日記、檔案袋評價、同學評價和自我評價等。掌握專業(yè)知識能力的評價可通過筆試和口試；而“設(shè)計-實現(xiàn)”能力的評價用行為考察、等級量表的方式。采用多種評價方法適用面較廣，可增加評價數(shù)據(jù)的信度和效度。

擬采取的主要研究方法、技術(shù)路線：首先制定“大型軟件項目設(shè)計與實施”的項目大綱，包括項目實施的目標，內(nèi)容安排及學時安排；依據(jù)目標確定項目內(nèi)容；在此基礎(chǔ)上，制定項目的實施方案以及學生考核標準；在教師的指導下，學生實施軟件項目，期間學生需對項目的進展情況作詳細報告、對實施過程中的遇到的問題進行研討，并提交階段性文檔，由指導教師進行考核；最后通過分析學生考核的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)教學實施過程中存在的不足，改進項目的實施過程。如圖1。

五、結(jié)論

本項目的實施既培養(yǎng)學生的個人和人際能力，又提高學生對產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)構(gòu)建的能力，充分體現(xiàn)“知識+能力+素質(zhì)”的并行培養(yǎng)，實現(xiàn)與社會的無縫連接。本文在CDIO模式的實際應(yīng)用領(lǐng)域作了有益嘗試，對CDIO的本土化改革起到了積極推動作用，并對CDIO教學模式改革的后續(xù)工作具有重要的借鑒意義。

參考文獻：

[1]E.Crawleyetc.Rethinking Engineering Education[M].2007，Springer.

[2]Edward F.Crawley.The CDIO Syllabus：A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education [EB/OL]. http：//cdio.org/cdio2syllabus2rept/index.html，2008.07.

[3]John Malmqvist Kristina Edstrm，Svante Gunnarsson，S..ren stlund The application of CDIO Standards in the evaluation of Swedish engineering degree programmes[J].World Transaction on Engineering and Technology Education（2）2006，2：3612364.

[4]顧佩華.以設(shè)計為導向的EIP一CDIO創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式[J].中國高等教育，2009，（3）.

[5]閻守華.CDIO模式下電路與電子技術(shù)課程教改的探討[J].成都信息工程學院學報，2009，24（5）.

作者簡介：劉彥瑞（1980-），女，碩士，主要研究方向：軟件工程。endprint