基于CDIO模式的軟件工程與UML建模課程教學(xué)改革探索

何婕

【摘要】本文以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)，從CDIO提出的四個層面的能力培養(yǎng)出發(fā)。以軟件工程與UML課程為載體，闡述從基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力培養(yǎng)過程的設(shè)計和實施。教學(xué)改革實踐證明，我們培養(yǎng)的學(xué)生不僅有深度的理解和學(xué)習(xí)能力，同時具備企業(yè)所需要的工程和實用性等素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】CDIO;軟件工程;能力培養(yǎng)

1 背景與理念

CDIO工教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），它以產(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)工程。

CDIO包括了三個核心文件：1個愿景、1個大綱和12條標準。它的愿景為學(xué)生提供一種強調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運行（CDIO）過程的背景環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育。它的大綱將工程師必須具備的工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和整個CDIO全過程能力以逐級細化的方式表達出來，使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統(tǒng)性。它的12條標準對整個模式的實施和檢驗進行了系統(tǒng)的、全面的指引，使得工程教育改革具體化、可操作、可測量，并對學(xué)生和教師都具有重要指導(dǎo)意義。。

《軟件工程與UML建模》課程是軟件技術(shù)專業(yè)提高綜合能力的一門課程，它在學(xué)生具有對局部問題的解決能力的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生解決全局問題的能力，訓(xùn)練和積累“工程經(jīng)驗”。CDIO工程教育模式，特別適合《軟件工程與UML建模》這類綜合性課程，構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）正對應(yīng)了軟件開發(fā)流程的整個生命周期。

2 教學(xué)改革與實踐

CDIO 工程教育理念提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)教學(xué)大綱，包括 4 類一級能力、17 組二級能力（如表 1 所示）、以及 73 種具體能力，范圍涵蓋了學(xué)生的理論知識，個人素質(zhì)和發(fā)展能力、協(xié)作能力以及大系統(tǒng)適應(yīng)和調(diào)控能力。

表1 CDIO能力大綱

一級能力

二級能力

1?技術(shù)知識和推理能力

1.1?基礎(chǔ)科學(xué)知識

1.2?核心工程基礎(chǔ)知識

1.3?高級工程基礎(chǔ)知識

2?個人職業(yè)技能和職業(yè)道德

2.1?工程推理和解決問題

2.2?實驗中探尋知識

2.3?系統(tǒng)思維

2.4?個人技能和態(tài)度

2.5?職業(yè)技能和道德

3?人際交往技能：團隊協(xié)作和交流

3.1?團隊精神

3.2?交流

3.3?外語交流

4?企業(yè)和社會的構(gòu)思，設(shè)計，實施和運行（CDIO）系統(tǒng)

4.1?外部和社會環(huán)境

4.2?企業(yè)及商業(yè)環(huán)境

4.3?構(gòu)思與工程系統(tǒng)（conceiving and engineering system）

4.4?設(shè)計

4.5?實施

4.6?運行

2.1 基礎(chǔ)知識

對于軟件工程與UML建模課程，基礎(chǔ)知識的教學(xué)是至關(guān)重要的。在這個環(huán)節(jié)我們采取的策略主要體現(xiàn)在兩個方面：一是，根據(jù)學(xué)生的實際情況，選擇教學(xué)的重點內(nèi)容，選擇適當(dāng)?shù)陌咐灤┙痰膬?nèi)容;二是，在面授過程中，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源有效地培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、掌握信息、運用信息和處理信息的能力，同時采取啟發(fā)式教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)習(xí)者的主動性和參與性，為應(yīng)用能力的提高提供保證。

2.2 ?個人職業(yè)能力

在課程教學(xué)中，通過案例的實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能，同時培養(yǎng)其職業(yè)道德。首先，我們要幫助學(xué)生樹立一種思想——工程必須經(jīng)過多次回顧、反復(fù)修正、不斷創(chuàng)造及深入探索，是一種不斷追求卓越的過程。其次，提倡自主的構(gòu)思、設(shè)計、實踐和操作。鼓勵學(xué)生把軟件工程的思想時時刻刻的用于自己平時的各項軟件相關(guān)的活動中，把各種課程設(shè)計和校內(nèi)實踐活動都當(dāng)作實質(zhì)的工程項目，自行安排進度和控制。這種方式能更好的提升學(xué)生的工程能力。

2.3 人際團隊能力

任何一個優(yōu)秀的作品都是一個集體智慧的結(jié)晶，軟件開發(fā)更是離不開軟對的協(xié)作和交流。我們在課程中強調(diào)小組的概念，無論是學(xué)生在課堂講解，還是課程實踐項目，均以組為單位，鍛煉學(xué)生的協(xié)作能力。同時對組里的學(xué)生角色進行周期調(diào)換，讓學(xué)生理解項目組中的不同角色，從不同角度增加協(xié)作和溝通能力。課程評價中也以組為單位，這樣增加了學(xué)生的小組意識。

2.4 工程系統(tǒng)能力

在上述三點的基礎(chǔ)上，最終需要著手于項目的設(shè)計、實施，保證學(xué)生的知識和能力的雙重獲取，旨在提高學(xué)生的“創(chuàng)新能力”和“具有工程實踐能力” 的要求，達到市場所需的軟件工程師的標準。因此，項目的選擇在整個教學(xué)過程中起著舉足輕重的作用。

項目要求既能涵蓋盡可能完整的理論要求，又能讓學(xué)生通過努力的情況下順利完成。我們主要采取以下幾種方式進行項目的選擇：一是，通過校企合作企業(yè)開發(fā)完畢的現(xiàn)有小型項目，指導(dǎo)學(xué)生再次開發(fā)，這是比較好的一種開發(fā)項目選擇，每個評審階段可以將學(xué)生的文檔與項目原文檔比較學(xué)習(xí)，學(xué)生能更有針對性的學(xué)習(xí)和理解各個階段文檔的重要性和寫作規(guī)范;二是，承接小型項目開發(fā)。這個項目開發(fā)課題是沒有先例可查，具有一定的風(fēng)險和挑戰(zhàn)難度，對于沒有軟件工程經(jīng)驗的學(xué)生來說，具有一定的挑戰(zhàn)意義，對教師的個人技術(shù)素質(zhì)要求也比較高，實施起來難道相對比較大;三是，從自身需求獲得項目需求，比如學(xué)生宿舍管理、課程管理，教師管理系統(tǒng)，小型圖書管理系統(tǒng)等等。這樣的項目一般相對需求簡單，易于理解，相對容易實施。

3 總結(jié)

本文主要是借鑒CDIO工程教育理念，以軟件工程與UML建模課程為載體，培養(yǎng)學(xué)生CDIO所要求具備的多種能力。通過對學(xué)生進行訪談發(fā)現(xiàn)，學(xué)生普遍反映這種融合CDIO理念的教學(xué)方法非常適合他們的學(xué)習(xí)，案例教學(xué)很好的促進了他們對基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，并且對以工程化的思想開發(fā)軟件有了深刻的認識，基于項目和基于小組學(xué)習(xí)的實踐教學(xué)的安排促進了學(xué)生的團隊協(xié)作和溝通能力的提高，實際的軟件開發(fā)能力和項目組織與管理的能力也得到了極大的鍛煉和提高。

參考文獻：

[1]CDIO簡介.http：//www.chinacdio.cn/

[2]韓智.基于 CDIO 理念的軟件工程課程教學(xué)改革[J].2010

[3]陶永芳，商存慧.CDIO 大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006（11）：81-83

[4]查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO” 與產(chǎn)學(xué)合作和國際化[J].中國大學(xué)教育，2008（5）：16-19.

基金項目：重慶工商職業(yè)學(xué)院重點教改項目（項目編號：GZJG1202904）