基于CDIO模式的課程教學設計與實踐

董洋溢++崔巖++張淑麗++陳世亮

摘 ?要 基于CDIO工程教育理念，以“軟件工程”專業“Project開發”課程教學實踐改革為例，培養學生的知識、能力、素質全面協調發展，將理論教學與實踐教學進行一體化設計，以項目案例為驅動，設置專業課程體系，細化課程項目知識導圖，將知識傳授與能力培養融合在一起，在“做中學”，激發學生的學習興趣，提高學習主動性、創新能力及團隊溝通和合作精神。實踐表明，這種嘗試取得良好的教學效果。

關鍵詞 CDIO;工程教育;課程教學

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）01-0059-03

1 引言

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品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。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標[1]。

國內目前應用這項先進工程教育模式的高校才剛剛起步，每年也有很多的高校正在加入到CDIO這支隊伍中來。汕頭大學工學院在CDIO的基礎上，提出了EIP-CDIO培養模式。大連東軟信息學院在CDIO能力培養大綱的基礎上調整并增加了部分能力指標，構建了TOPCARES-CDIO能力指標體系。

汕頭大學和大連東軟信息學院的教改實踐給CDIO的本土化做出了可貴的教育嘗試，提供了寶貴的經驗。然而每所學校的具體情況不同、專業不同、課程不同及學生素養不同，仍需要在借鑒的基礎上設計出一套適合本校實際情況CDIO教育模式。基于CDIO工程教育思想，本文將主要圍繞軟件工程專業中的Project開發課程進行課程層面的CDIO模式的課程教改實踐情況進行探討，以期對正在進行此類嘗試的同行們有所幫助和借鑒。

2 基于CDIO工程教育模式的軟件工程專業課程體系設計

在CDIO模式下的軟件工程專業人才培養要求

1）具有較系統地掌握本專業領域的理論基礎知識（主要包括計算機原理、程序設計、軟件工程、網絡技術、軟件開發）的能力。

2）具有本專業必需的文獻檢索能力、計算機軟硬件操作等基本技能，以及較好的軟件開發和外語應用能力。

3）具有本專業領域內所必需的專業知識，對本學科前沿及發展趨勢有一定的了解;并具有較強的自學能力、技術創新和產品創新的意識和較高的綜合素質。

4）具有終身學習能力以及運用現代信息技術獲取相關信息和新技術、新知識的能力。

5）具有一定的組織管理能力、表達能力、獨立工作能力、人際交往能力和團隊合作能力。

6）具有良好的人文和社會科學基礎，強烈的社會責任感，良好的心理素質、職業道德和團隊精神。

基于CDIO的核心課程體系設計 ?在CDIO工程教育思想的指導下，軟件工程專業的一體化課程體系設計需要進行精心構思、設計、實施和運行，將項目和課程相融合，將項目進行拆分及集成分布在課程體系的各個階段[4]。

在此提出，軟件工程專業的課程體系以項目為中心，分為四個階段和三級項目：

第一階段是入學階段，設計公共通識課程及專業導論類課程，同時進行一級項目（翼卡通數字化校園DUS）的簡單導引;

第二階段是初級學習階段，對一級項目進行拆分，拆分后項目為三級項目，每一個項目對應的知識點分別對應不同的具體課程;

第三個階段是深入學習階段，已經完成了許多三級項目，學習了多門課程，此時可以將部分三級項目進行融合、集成，構成二級項目;

第四階段是畢業前的實習階段，可以對二級項目進行集成，合并成一個完整的大型項目，既可以是一級項目，也可以是畢業實習項目或畢業設計項目等。

圖1給出部分軟件工程專業基于CDIO的課程體系魚骨圖。

3 基于CDIO模式的課程教學設計

Project開發屬于CDIO課程魚骨圖中的二級項目課程。該課程以項目案例為驅動，遵循“特色專業—特色課程”的整體建設規劃，在“做中學”，通過動手設計和實現一個完整的軟件項目——校園新聞發布系統，將所學的軟件工程、數據庫原理與設計、Web界面設計、面向對象程序設計等課程的內容進行綜合運用。以CDIO工程教育模式為理念，以案例的設計和實現過程來逐步組織知識點，并在實踐中使學生了解到軟件工程開發的各個環節，以及相關的應用架構、設計模式和各種輔助開發工具的使用。同時在實踐的過程中注重團隊合作、創新能力及溝通表達等方面的培養。

課程支撐案例設計 ?Project開發課程案例項目為“校園新聞發布系統的設計與實現”。該系統主要包括撰寫新聞、新聞管理、發布通知、通知管理、新聞事業管理、密碼修改、用戶登錄、匿名登錄，還具有分享、收藏、瀏覽、發布新聞的功能。用戶分為普通用戶和管理員用戶。

項目實施過程中主要撰寫的技術文檔包括需求說明書、數據庫設計、概要設計、詳細設計、測試計劃、測試用例、測試記錄及測試結果文檔等。項目的主要開發流程包括問題定義、需求分析、總體設計、詳細設計、編碼、測試、提交及維護等。項目的開發工具及平臺如表1所示。

課程知識點組織 ?Project開發課程案例“校園新聞發布系統”項目的開發順序為：模塊一，Project項目開發技術入門及主頁設計;模塊二，數據庫系統的設計和連接;模塊三，通知詳情查看、新聞視野;模塊四，管理員主頁及撰寫新聞;模塊五，新聞管理及新聞視野管理;模塊六，發布通知和管理通知;模塊七，管理員修改密碼及項目擴展。endprint

圍繞項目開發模塊順序來組織知識點，具體的教學內容和順序如下。

1）介紹當前主要的應用系統開發架構，ASP.NET3.5的運行原理，主流的開發平臺，ASP.NET的特點和配置使用方法，軟件工程的開發模型，“校園新聞發布系統”總體架構及Web設計要點。

2）數據庫的設計和實現技術（E-R圖、SqlSever數據庫），數據庫和Web頁面的連接，DataGrid控件的使用，System.Data.SqlClient類的使用。

3）Response對象常用屬性和方法，Request對象常用屬性和方法，Session對象常用屬性和方法，利用System.Data.SqlClient中的方法對數據庫進行查詢操作。

4）網站后臺管理Web設計，撰寫新聞模塊Web設計，使用Connection對象連接數據庫，使用Command對象操作數據庫，使用Command對象調用存儲過程，使用DataSet對象和DataAdapter對象、DataSet與DataReader在為用戶查詢時的區別，對數據庫的Insert操作。

5）數據庫的Update、Delete操作，RequiredField-

Validator控件實現數據的非空驗證，Comparevalidator控件實現數據的比較驗證，RegularExpressionValidator控件實現數據的輸入格式驗證，RangeValidator控件實現數據的范圍驗證、ValidationSummary控件實現驗證錯誤信息提示。

6）發布通知和管理通知Web窗體頁面設計，數據庫的Insert、Update、Delete操作，創建母版頁、創建內容頁、創建嵌套母版頁、訪問母版頁中的控件及相關屬性。

7）設計管理員密碼Web頁面，進行數據庫連接及Up-date操作;對項目進行擴展，增加用戶注冊頁面、新聞評論頁面等。

將項目所涉及的知識點逐步分解，融入每一個模塊的課程教學內容中，課程內容學習反過來幫助完成項目，兩者相互融合滲透，讓學生一開始就目標明確，這樣更有利于激發學生的興趣和信心。

4 課程CDIO教學實踐

在項目實施過程中，采用團隊模式開發。學生模擬公司成立項目組，每個學生在組內有不同的角色。在項目實踐過程中充分發揮學生的積極性，大膽參與實踐和創新，在項目的各個階段對項目進行創新的改造和擴展，在鍛煉專業能力的同時，培養團隊溝通和合作精神。

在項目課程結束后，所有團隊均完成一個軟件項目的完整開發過程，提交各類設計文檔，掌握多門課程之間的知識和技能的融合，在團隊合作中大家相互探討和幫助，調動學生的學習積極性和興趣，培養能力。

圖2、圖3是部分學生在項目實踐結束后提交的作品的截圖。

5 結論

作為一種工程教育教學模式，CDIO理念在強調學生理論基礎知識的同時，注重培養學生的理論應用能力、團隊合作能力及工程系統掌控能力。將CDIO理念引入教學，改變了以往課程理論過多、學生有枯燥感的局面，彌補了課堂教學與實際應用間的斷層，提高了教學質量。

參考文獻

[1]顧佩華.CDIO大綱與標準[M].廣東：汕頭大學出版社，

2008.

[2]顧佩華，等.從CDIO到EIP-CDIO：汕頭大學工程教育與人才培養模式探索[J].高等工程教育研究，2008（1）.

[3]溫濤.基于TOPCARES-CDIO的一體化人才培養模式探索與實踐[J].計算機教育，2010（11）.

[4]顧春琴，等.面向CDIO的《數據結構》教學改革與實踐[J].現代計算機，2010（11）.

[5]才智，張學金.基于CDIO模式的軟件工程課程群教學改革[M]//Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Training.2010.endprint