CDIO理念在J2EE開發基礎課程中的運用

王云澤 邱曉麗 李 艷

（河北傳媒學院，河北石家莊 051430）

CDIO理念在J2EE開發基礎課程中的運用

王云澤 邱曉麗 李 艷

（河北傳媒學院，河北石家莊 051430）

CDIO是先進的工程教育理念，J2EE開發基礎是軟件工程專業重要的核心課程，針對當前該課程教學中存在的問題，將CDIO理念運用到該課程中。CDIO的4個能力與J2EE培養目標一一對應，因此可以從理論教學、實踐教學和考核方式等三方面構建符合CDIO理念的教學方式，通過明確核心知識點和案例驅動加強和鞏固學生的基礎知識和專業技能，通過項目式教學培養學生的職業技能、人際關系和團隊協作能力，并且將職業道德素質作為非常重要的個人能力在教學過程中有效滲透，以達到提升其工程能力和綜合素質的目標。

CDIO；J2EE；教學改革；職業道德

一、引言

“J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition，Java 2平臺企業版)開發基礎”課程(以下簡稱J2EE課程)是計算機科學與技術專業的核心課程，是Java、靜態網站設計、軟件工程和關系數據庫等課程綜合應用的一門綜合性課程，也是學生畢業后適應軟件企業需求的重要課程，因此這門課程對于學生的綜合知識的運用有著較高的要求[1]。它不僅要求學生了解和掌握J2EE的基礎知識和相關技術，更重要的是要求學生具備較強的實踐動手能力，與網頁網站設計師和軟件設計師等崗位對接。如果采用傳統的教學方式授課，學生的學習熱情容易減退，達不到教學要求。針對J2EE課程的特點，同時為滿足軟件行業人才的需求，應用CDIO工程教育模式對該課程進行相應的教學改革，堅持以知識培養為基礎、能力培養為本位的教學理念，有利于達成著重培養學生基于網絡的開發思想、實際動手能力、職業技能、職業道德、團隊精神和綜合素質的目的。

二、CDIO工程教育模式的基本內容

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，2000年起由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等4所大學組成的跨國研究機構在Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元的巨額資助下展開研究。經過4年的探索研究，形成了CDIO工程教育模式和理念，并于2004年成立了以CDIO命名的國際合作組織[2]。

CDIO四個字母分別代表構思 (Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)與運行(Operate)，是“做中學”原則和“基于項目的教育和學習”的集中體現[3]。

CDIO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工程教育研究的基本理論成果就是CDIO大綱。它是工程師應具備的知識與技能的規格說明，如圖1所示。在CDIO標準中，CDIO的技能常常被概括為“個人的、人與人之間的、構建產品以及系統的技術”。這個系統工程對個人的基礎與專業知識技能、個人能力(包括個人職業技能和個人職業道德修養)、人際交往和團隊合作能力、工程系統綜合能力提出了要求[4]。

三、J2EE課程教學中存在的問題

為什么要在J2EE課程教學中引入CDIO工程教育模式呢？這首先要從J2EE課程教學中存在的問題說起。

（一）重理論輕實踐

在該課程的教學過程中，教師往往側重于講解書本上的知識點，且采用“一言堂”的教學方式，沒有把編程算法和軟件設計作為教學的主線，很少注重動手實踐，使學生的學習處于一種被動的狀態。學生普遍感覺J2EE的技術抽象難以理解，即使課堂上似乎聽明白了，因沒有一個可供立刻驗證的實踐平臺，其掌握程度浮于表面，并不能真正理解。

（二）實踐教學流于形式

盡管教師會安排課余上機或布置書面作業，讓學生進行訓練，但由于學生知識層次差異，底子薄，缺乏自學能力和實踐動手能力，部分學生上機實驗流于形式，沒有真正將理論知識和上機實踐有效地結合起來，對上機實驗作業通常是敷衍了事，達不到通過實踐提高編程能力的預想目的。久而久之學生的編程興趣和信心減退，逐漸產生了厭煩學習的情緒。

（三）課程考核偏重知識

課程考核通常采用規范化、標準化的試卷筆試，以學生知識學習成績的高低來評價學生對教學內容掌握程度。同時，考核內容結構不合理，基礎知識所占比重大，程序設計類題型所占比重小，對實踐能力的考評弱化。

鑒于教學過程中存在的問題，迫切要求將CDIO工程教育模式引入J2EE課程教學過程中。

四、CDIO提出的4個能力與J2EE培養目標存在對應關系

CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為4個，分別為基礎與專業知識技能、個人能力(包括個人職業技能和個人職業道德修養)、人際交往和團隊合作能力、工程系統綜合能力。 CDIO培養大綱要求以綜合的培養方式使學生在這4個層面達到預定目標[5]，實踐表明，按此培養模式培養的學生深受IT界的歡迎。

J2EE課程的教學目標，是通過教學，使學生能夠利用Java語言進行基于網絡的程序分析與設計。此目標又可細分為4個子目標，分別是知識目標、能力目標、專業素質目標和工程師目標。知識目標是學生能夠掌握J2EE技術的基礎知識，如JSP(Java Server Pages，Java 服務器頁面)、Servlet(小服務程序)、JavaBean(Java 類)、JDBC(Java Data Base Connectivity，Java數據庫連接)等基本技術的相關知識；能力目標是能熟練使用IDE環境(Integrated Development Environment，集成開發環境)如Eclipse、MyEclipse，結合數據庫進行簡單的基于網絡的軟件開發，并在開發過程中具備良好的職業技能和職業道德；專業素質目標是養成科學規范的編程風格，具備良好的團隊合作精神；工程師目標是具有綜合的工程思維和能力以及軟件的分析與設計能力，從而具備項目管理的能力。

圖1 CDIO知識與技能的規格

通過J2EE課程的4個教學目標與CDIO的4個能力對比可以發現，二者具有一一對應的關系，即J2EE課程的知識目標的培養與CDIO的工程基礎知識技能對應，J2EE課程的能力目標培養與CDIO的個人能力對應，J2EE課程的專業素質目標培養與CDIO的人際交往和團隊合作能力對應，J2EE課程的工程師目標培養與CDIO的工程系統綜合能力對應，對應模型如圖2所示。

這種對應關系，使J2EE課程教學具有引入和應用CDIO工程教育模式的客觀可能。

五、基于CDIO工程教育理念的J2EE課程教學改革措施

J2EE課程的主要教學環節是理論教學和實踐教學，教學效果的主要評價辦法是課程考核。根據J2EE課程教學目標，結合CDIO工程教育理念，須著重對J2EE課程的理論教學、實踐教學、課程考核等3個方面進行改革，以達到J2EE技術人才須具備CDIO 4個能力的要求。

（一）J2EE課程的理論教學改革

通過理論教學改革，達到J2EE課程的知識教學目標，即達到 CDIO的工程基礎知識目標，同時，針對上文提出的教師教學方面和學生學習方面的問題，教學改革應主要采取以案例為依托進行教學內容的設計。須重點抓住兩個環節。

首先，應明確J2EE課程的核心知識點。J2EE課程的知識點很多并且非常瑣碎，在有限的教學時間內要求學生對每個知識點面面俱到地掌握是非常困難的。因此，應該從龐雜的知識點中尋找普遍規律，找出它的核心知識點，幫助學生在有限的時間內掌握這些知識點，為學生在后續課程中迅速領略新的程序設計技術奠定基礎。經過多年教學和開發實踐，筆者主張，該課程的核心知識點應以模塊的方式予以劃分和確定，可分為Servlet模塊、JSP模塊、JavaBean模塊和JDBC模塊。

其次，以案例教學牽引教學方法改革。在授課過程中，采用案例教學的方法，貫徹“學中做、做中練、練中會”的教學理念，淡化理論課與實踐課之間的區別，像IT培訓企業一樣，在多媒體實驗室講授知識點。教師將“學生信息管理系統”的增量式開發作為組織內容的主線，以這條主線串接各個理論知識點，強調知識點間的關聯以及知識點與實際工程項目的關聯；知識點授課完成后，引導和組織學生進入實戰演練環節，此環節主要針對本節課教師授課知識點進行課堂練習，幫助學生逐步了解“怎么做更好”，讓學生通過每個案例的“整體、連續”的行動過程，使學生的動手能力逐步提高[6]。

（二）J2EE課程實踐教學的新模式

J2EE課程的實踐教學環節可安排在全部理論課程學習完成之后進行，較為適宜的是在課程教學的最后兩周。采用模擬開發企業項目的方式，達到J2EE的職業技能素養培養目標，亦即達到CDIO的工程系統能力培養目標。在項目實踐的具體實施過程中，可主要分為5個環節或階段。

第一個環節是將學生分組。首先讓學生自由結合組成項目小組，較適宜的是每5人一個小組，每組推選出一名組長。教師根據實際情況進行適當調整，保證每組好、中、差學生搭配合理。

圖2 CDIO4個能力與J2EE課程培養目標對應模型

第二個環節是選題及分工。每組學生根據自己的興趣和能力模擬開發一個真實的軟件系統。可以在老師推薦的題目中任選其一，也可以提出自己的想法，由教師對其評估后確定自選題目。組內成員在完成一個項目時，須合理分工，每個人完成相應的任務。學生在項目的開發過程中分別扮演不同的角色，以此加強與他人的交流，從而培養學生的團隊協作能力。

第三個環節是開題答辯。在正式開展項目實踐前，每個小組分別闡述自己選擇的題目、完成的目標和內容、分工、進度計劃及技術準備情況，撰寫項目可行性報告，由教師審核。

第四個環節是項目實施。學生在組長的帶領下，根據小組的進度計劃以及分工開展項目實踐，教師在項目的某些關鍵步驟作適當的指導，并對設計過程中出現的偏差及時糾正，指導學生最終完成項目。

此環節承載學生主動完成任務能力培養的功能，它與課堂的案例教學相輔相成，注重構思與設計兩個環節。這種教學方式有助于發揮學生的主觀能動性及創新思維，培養學生綜合運用課程模塊知識的能力和實踐動手能力[7]。

同時，這個環節也是CDIO中人際交往和團隊協作能力集中體現的過程，組員之間需要溝通、交流和互相協作，組長需要進行各方面的協調，只有這樣才能夠順利地完成全部項目，而考核階段也須對這幾方面進行相應的評價。

第五個環節是項目成果展示。教師組織學生以小組為單位，由組長選派一人進行匯報交流與本小組作品的展示，匯報內容包括每個小組成員的工作量、項目成果的展示、作品的設計思路以及實現方法等，其他的小組成員可以在其答辯過程中進行必要的補充。

（三）考核方式的改革

課程考核是對整個教學進行全面、總結性的檢查和評定。一次期末考試不足以涵蓋所有知識點和相關能力，要提高考核的可信程度，應采用分階段的考核方式，由理論教學階段考核和實踐教學階段考核共同構成最終評定成績。

1.理論教學階段考核。在此階段考核中，采用傳統的試卷測試方法，主要評價學生對基礎知識、基本理論和基本技術等的掌握程度。

2.實踐教學階段考核。實踐教學階段考核在項目成果展示階段實施，考核過程分為兩個步驟。

第一步驟為教師評價和組間互評。在項目展示環節，教師和每個組組長根據匯報小組項目完成質量、項目演示和答辯情況打分，得出的平均分乘以該小組的人數，最后得分即為該小組的分數。

第二步驟為組內互評。評價時應以第一步驟中所得出的小組分數為依據，小組成員之間互相評價，主要考核點為每個成員的工作量、項目開發過程中的團隊合作、交流表達、組織協調等；將小組分數按照每個成員貢獻大小和表現實施分配，每個人的分數范圍為0～100分，小組中每個成員的分數之和等于該小組的總分數。每個成員的最后分數由小組集體討論得出，該分數即為其實踐教學階段的考核得分。小組和小組成員的考核項目、考核點和所占比例分配如表 1 所示[8，9]。

新的考核方式中理論教學考核所占比例可設計為30%，而實踐教學考核所占比例提高到70%；不僅僅考查學生基礎知識、基本理論的掌握程度，更要考核其編程能力以及軟件分析和設計的能力。把考核過程作為鍛煉學生交流表達能力、組織協調能力、團隊合作能力和創新能力的形式和過程，促進學生的綜合素質和能力的提升。

六、重視學生職業道德培養

全面考察CDIO教育理念，可以發現，該教育模式在個人能力層次中除了注重培養學生所需的職業技能、能力外，職業道德培養也給予了應有的地位。職業道德是個人在職業活動中形成的、具有個性的道德素質，能夠對職業行為進行調節的專門領域，包括職業操守和社會責任感[10]。

從目前情況看，職業道德教育往往是被忽視的。如果大學培養的學生有很強的專業能力，但在職場中卻不懂得尊重和遵守職業道德，缺乏職業精神和社會責任感，不能誠實誠信地待人接物等等，他就不可能在職場安身立命，更不用說有所發展了。鑒于此，J2EE課程借鑒CDIO教育理念實行教學改革，絕不可買櫝還珠，只看到能力培養而忽視甚至無視其職業道德培養的寶貴理念。因此，在J2EE課程中的各個環節應始終貫徹職業道德培養。

（一）在理論課程中潛移默化職業道德

理論課教學中的職業道德教育既是實現教學目標的重要環節，也是教學內涵的重要組成部分。教師教專業知識與進行職業道德教育是相輔相成的兩個方面，二者是辯證統一的。因此，教師必須在傳授專業知識的過程中潛移默化地實施職業道德養成教育。

“師者，所以傳道授業解惑也。”教師的責任除了要傳授知識和科學的方法，還有一項很重要的社會責任，就是要教給學生做人的道理，以此來培養學生的職業道德素養。教師在授課過程中可以引入有關職業道德素養的案例或者現實中發生的事例，圍繞社會熱點和社會突出的矛盾點加以探討和引導，使學生能夠從案例和熱點問題中挖掘蘊含的職業道德素養內容，進而約束自己的職業道德行為。

其次，教師可以在課件中嵌進一些名言警句，讓學生接受相應的文化熏陶。例如，在介紹代碼行縮進、注釋、空白這些容易被忽視的編程規范的幻燈片中，嵌進“細節決定成敗”的名言；在介紹異常處理的幻燈片中，嵌進“任何測試都無法保證程序的正確性，必須考慮異常處理”的警句等等，從而培養學生持續學習、精益求精、崇尚創新的職業精神。

表1 J2EE課程實踐考核評價表

（二）在實踐中培養軟件工程師職業道德

該課程實踐環節的最終目標為通過完成項目，模擬軟件開發的全過程，達到J2EE第4個層次目標——工程師目標的培養，因此在這個環節中應注重軟件工程師職業道德培養。

1.遵守編碼規范。軟件開發需要團隊合作，而且開發和維護可能由不同技術人員擔任，這就要求程序應該易理解、易測試、易維護，因此，學生在編碼時要注重共性收斂個性，遵循源程序代碼規范。這是軟件工程師最基本的職業道德。

2.盡責的異常處理機制。如果在程序設計過程中只考慮一切正常順利的情況，不考慮程序運行中可能出現的異常和錯誤，這樣的程序是非常脆弱甚至在真實環境中無法使用，將會帶給用戶無盡的煩惱。因此，要求學生在編程時負責任地加進異常處理代碼，以此培養學生對工作的責任心，強化學生的社會責任意識。

3.友好的用戶界面設計。用戶界面設計的質量直接影響用戶使用軟件的正確性、效率和感受。教師可介紹用戶界面設計的一些原則，如信息顯示完整清晰、減輕記憶負擔、保持界面一致、減小輸入量等，并要求學生在設計用戶界面運用這些原則，不怕麻煩，設身處地為用戶著想，設計出讓用戶得心應手的界面。

4.公正無私的團隊合作。IT行業的一個重要特點就是講究團隊合作，而在團隊合作的時候，就要求做到公正無私。該課程的實踐教學環節為分組完成項目，組長應仔細分析任務的大小、輕重緩急，更要了解自己組員的能力情況，合理分工，對每個組員要做到公正。對于組員來說，一方面要注意做好自己的工作而不能總是指望其他人，另一方面又要在合作中主動去幫助同組的其他同學，做到對他人的無私。因此，教師應始終跟蹤學生的實踐活動，及時發現學生在實踐中表現出來的行為道德方面的不足，及時加以引導和糾正，這樣才能讓學生在不斷的學習中進步。

5.正確處理競爭關系。分組完成項目除了合作關系外，還存在小組成員間相互競爭的關系，但任何一種競爭都應該是公平競爭。對每個競爭者來說，應本著公平競爭的法則參與競爭，如果在競爭中采取不正當手段，輕者違背道德良心，重則觸犯法律。因此教師要培養學生消除嫉妒心理，培養健康的競爭意識，秉著參與競爭的目的在于超越自我的準則，更好地開發潛能，激發學習熱情，提高工作效率，取長補短。

（三）考核中體現職業道德評價

在理論考核階段，試卷中可以加入有關職業道德修養的相關試題，這樣既可以讓學生充分認識到職業道德的重要性，又可以從一定程度上評價學生的職業道德水平和職業判斷能力。

在實踐考核階段，代碼設計的規范、異常處理和友好的用戶界面等都可以作為項目成果質量的考核方面，以此來規范學生的軟件設計行為；而實踐考核中的組內互評環節主要是針對學生的協調能力、溝通能力、交流能力和團隊合作能力這些方面進行評價，以此培養學生作為軟件工程師的職業道德修養。

（四）教師的榜樣作用

教師不僅要通過課堂教學深入淺出地講授以滲透職業道德教育，更重要的是要通過自身的模范行動去感染學生。在道德教育中，榜樣的力量是無窮的。教師健康的人格和良好的職業素養是學科教學中職業道德教育滲透的重要課程資源，是直接展示給學生的最豐富、最生動、最具有感染力的“教科書”。因此，教師須以身作則，起到示范和榜樣作用，讓學生養成良好的職業道德。

教師自覺遵守軟件行業職業道德規范，能起到示范作用。在實踐教學階段，教師介入進行指導或檢查時，自身必須遵循各種文檔的書寫格式規范、良好的項目管理統籌方式、嚴格的代碼審查制度以及適當的異常處理方式等。一旦發現問題，必須通知學生修改，以養成學生誠實坦率、不回避問題的對項目認真負責的態度。

充滿人格魅力、敬業愛生的教師在學生心目中起到的榜樣作用是不可低估的。在理論和實踐階段，教師都應該具有良好的職業態度、職業紀律和職業良心。教師的榜樣作用會讓學生找到正面的參考對象，并在實際項目中以教師的行為和思想作參考，自覺遵循良好的職業道德行為方式。

總之，在J2EE課程中，除了專業技術能力的培養和訓練，職業道德素質也應該在教學過程和考核過程中有效滲透，將職業道德修養與專業知識、專業技能相結合。潤物細無聲，如此的職業道德教育能夠起到非同凡響的效果，真正體現CDIO教學理念的本質和內涵，培養出技能素養皆全面的人才。

七、結語

J2EE是計算機科學與技術專業重要的專業核心課，CDIO是國際最新且成功的工程教育模式，在J2EE的教學過程中引入CDIO理念，符合其教學目標。在理論課程中采用核心知識點講解和基于案例驅動的教學方法，在實踐課程教學過程中采用模擬開發企業項目，可以提升CDIO提出的基礎、專業技能和職業技能教學的質量。而學生的職業道德、人際交往和團隊協作能力也是CDIO理念中一個非常重要的方面，只有以上幾方面的共同作用和提高才能達到最終的工程系統能力的提升。

[1]翟悅，王立娟.基于CDIO模式的Java EE課程改革方案研究[J].電腦知識與技術，2015(19):140.

[2]劉會英，蓋玉先，徐寧.探索適合我國國情的CDIO工程教育模式[J].實驗室研究與探索，2011(7):106.

[3]牛麗.軟件高技能人才CDIO工程能力的培養[J].中國成人教育，2010(3):107.

[4]金偉祖，潘璐，黃杰.CDIO教育理念在課程項目設計中的運用[J].計算機教育，2010(6):120.

[5]朱亞玲，周秀媛，李曉斌.基于CDIO理念的《J2EE框架技術實習》的教學改革[J].自動化與儀器儀表，2015(5):146.

[6]鄭薇薇.基于CDIO的創新型工程科技人才培養模式研究與實踐[D].大連理工大學，2010.

[7]郭皎，鄢沛，應宏，等.基于CDIO的計算機專業實驗教學改革[J].實驗技術與管理，2011(4):155.

[8]李金子.淺談CDIO教育理念在《C語言程序設計》課程中的應用[J].電腦知識與技術，2013(9):71.

[9]趙秋云.CDIO理念在Java系列課程教學改革中的應用[J].電腦知識與技術，2012(8):81.

[10]王雅坤.我校大學生職業道德教育諺語[D].成都電子科技大學，2014.

（責任編輯：杭長釗）

2017-03-02

王云澤，河北傳媒學院信息技術與文化管理學院副教授，教研室主任，碩士，研究方向：軟件工程；邱曉麗，河北傳媒學院信息技術與文化管理學院講師，碩士，研究方向：計算機應用技術；李艷，河北傳媒學院信息技術與文化管理學院講師，碩士，研究方向：計算機應用技術。