基于CDIO的軟件工程專業實踐教學體系創新實踐

摘 ?要：實踐教學是理論聯系實際的重要環節，對學生工程意識和創新思維的培養，以及動手能力、分析問題、解決問題能力的培養具有非常重要的作用。本文運用CDIO方法學，打破以知識結構為主線的課程體系，制訂用項目引導課程，體現多元化、多層次的一體化創新實踐教學體系。闡述在課程、項目、畢業設計、課外活動等一系列活動中，培養學生達成所需能力的具體實施路徑，改革實踐體系的評價要素，建立以能力培養為導向的多元實踐考核體系。采用基于項目的教學策略，實施案例式、啟發式、討論式等混合教學方法。實踐表明，該教學體系切實加強了實踐環節設置的針對性和科學性，提高了人才的培養質量。

關鍵詞：CDIO;一體化;多元化;多層次;創新實踐教學體系

中圖分類號：TP391.41 ? ? 文獻標識碼：A

Abstract：As an important link between theory and practice，practical teaching plays a very important role in cultivating students' engineering awareness，innovative thinking，practical ability，problem analysis and problem-solving ability.This paper adopts CDIO methodology to break the curriculum system with knowledge structure as the main line，formulates project-oriented curriculum，and embodies the diversified and multi-level integrated innovative practical teaching system.This paper expounds the specific implementation path of cultivating students' required abilities in a series of activities，such as courses，projects，graduation projects and extracurricular activities，reforms the evaluation elements of the practice system，and establishes a multiple practice assessment system oriented to ability cultivation，adopting project-based teaching strategies and implementing mixed teaching methods such as case-based teaching，heuristic teaching and discussion teaching.It is shown that the teaching system has made the setting of practical links more targeted and scientific，and improved the quality of talent cultivation.

Keywords：CDIO;integration;diversification;multi-level;innovation practice teaching system

1 ? 引言（Introduction）

在CDIO教育理念中，強調以產品生產或項目開發過程為主線，將產品或項目開發的過程融入學習過程，從而將學生工程實踐和課程學習進行有機整合[1]。CDIO要求學生能通過實踐，提高動手能力，同時讓學生在項目實踐中循序漸進，掌握系統項目開發所具備的基本能力。實踐教學體系的核心就是解決學校與企業的供需矛盾，使高校能夠培養出滿足軟件企業需求的合格人才。CDIO強調的是一體化，是把學生要培養的能力和要提升的素質貫穿于四年學習的各個方面[2]。在大連東軟信息學院的教學改革中，學校要求所有課程都要以具體的實踐項目貫穿教學，讓學生在項目實踐中循序漸進，系統掌握八大核心能力。本文探討如何在CDIO教育理念的引導下進行實踐教學改革。改革現有的實踐教學模式、創新實踐教學方法、建立課堂教學評價機制、跟蹤機制、持續改進機制，提升教學效果，增強學生創新能力。

2 ?基于CDIO一體化創新實踐教學體系的目標? ?（Objectives of the CDIO-based integrated?? ? ?innovative practical teaching system）

本文在深化CDIO改革的背景下，通過借鑒國內外成功的實踐教學經驗，構建軟件工程專業多元化、多層次的一體化創新實踐教學體系。在課程實踐環節、實踐學期項目開發、課外活動，以及畢業設計等一系列活動中，培養學生自主學習和解決實際問題能力，提高學生的目研發能力和實踐動手能力，同時注重學生創新思維與創業能力的培養[3]。改革的主要目標如下：

（1）提高實踐課程與工程實踐結合的緊密程度。目前對應用創新型軟件技術人才培養內涵理解不足，忽視工程能力和創新能力培養，導致理論與實踐脫離，實踐與工程實際脫離。

（2）改革實踐教學模式，縮小與企業對人才培養要求的差距。充分發揮學生的主體作用，課堂教學結合工程實際;考核重能力，輕知識，考核形式多樣，提高學生應用創新能力培養。

（3）改革實踐教學資源內容，使其跟上軟件產業的最新發展，滿足學生應用創新能力培養的需要，提高學生工程實踐能力。

（4）改善現有產學融合不夠深入問題。充分發揮企業在人才培養過程中的作用，讓企業深度參與到人才培養的全過程，校企協同培養，提高人才培養質量。

3 ? 一體化創新實踐教學體系內容（Contents of the? ? ? integrated innovative practical teaching system）

我校采取“1321”的教學模式已有多年，“1321”即指1年分3個學期、2個理論學期及1個實踐學期。其中，實踐學期是我校的一個特色，在實踐學期，學生每天花費4個學時的時間，在教師的帶領下開發項目。統籌安排課程的綜合項目、實踐學期的訓練項目以及專業的綜合實訓項目，實現課內實踐與集中實踐、課上實踐與課外實踐、校內實踐與企業實踐相結合。同時，通過校企協同育人機制，聘請企業人員參與實踐教學環節，不斷提高學生工程實踐能力和應用創新能力是實踐教學體系的主要研究內容。

3.1 ? 設計CDIO特色的“層次化”的實踐教學體系

基于CDIO人才培養模式及我校的辦學特色，設計“層次化”的實踐教學體系，逐漸培養學生的實踐動手能力[4]。“層次化”實踐教學體系對提高軟件人才的質量非常重要。第一層是課程的三級項目。課程的三級項目涵蓋專業課程，通過全面、系統的課程項目訓練，鞏固相應的理論知識.掌握項目開發的方法及技能，學會正確編寫項目文檔，培養學生嚴肅認真的項目開發作風。第二層是課外實踐環節，課外實踐是不占學時的自主型提高性實踐，學生通過獨立查閱資料、調研，進行設計、開發，以鍛煉其運用專業知識獨立分析問題、解決問題的能力。第三層是—二級項目設計環節。通過實踐學期的二級項目培養學生在專業領域里分析問題和解決問題的能力，撰寫規范化開發文檔能力。第四層是工程化實訓環節。工程化實訓要求學生4—6人組成開發小組，遵循軟件開發過程管理規范，完成具有一定規模的軟件應用性項目，并安排到企業實訓，進行軟件工程實踐，了解企業文化，培養團隊合作精神等。以上各個層次之間環環相扣，層層遞進，形成從點到線再到面的立體實踐教學體系。目前軟件工程專業的綜合項目是一個典型的移動互聯網項目，如圖1所示。項目的技術特征和業務特點分解到第6、9、10的三個實踐學期中來實施。

3.2 ? 建立以CDIO實踐能力培養為特色的教學資源體系

（1）建立和完善真實性、多樣性的CDIO項目庫。專業的一級項目應具有以下特點：選題應盡量選用企業的實際開發項目，做到真實性和多樣化，使學生能根據自己的興趣和特長進行選擇，充分發揮學生的個人能動性?？蓮慕處煹臋M縱向項目、競賽項目、大創項目中選擇符合以上特點的項目，也可引入企業優質項目進行教學化改造形成項目庫。

（2）模塊化設計實踐學期及實訓項目。對每個學期的項目采用模塊化設計，以正在建設的軟件工程項目訓練為例，將課程設計為20個授課單元，每個授課單元有獨立的任務目標、學習資源、成果物、擴展任務。擴展任務主要是一些針對當前主流技術準備的專題，學生可以選擇自己感興趣的擴展知識深入學習研究，并應用個人項目中來，對于這部分內容，在課程考核里有明確評分標準。

3.3 ? 建立以能力培養為導向的多元實踐考核體系

由注重終結考核轉為“過程+終結”考核并重，由單純理論考核轉為“理論+實踐”“知識+技術”的考核，形成了適合課程OBE-TC能力導向的考核主體多元化（如學生自評互評、企業評價、專業教師評價、素質教師評價）、考核形式多樣化（如開閉卷考試、上機考試、答辯、項目成果物）、考核內容多元化（如知識、能力、素養、溝通表達、態度習慣、責任感等）的多元考核體系及考評辦法[5]。

引入基于學習結果的教育（Outcomes-Based Education，OBE）理念，以學生預期學習結果為中心來組織、實施和評價。采用主動學習、協作學習、探究式學習、基于問題學習和基于項目學習的教學方式。明確課程預期學習結果，細化可測評的課程學習目標。圍繞學習目標設計學習任務和學習活動（作業、實驗、期終考試、案例分析、知識點討論等），細化學習活動。評估實際的學習效果，細化評分標準和評估過程?；趯W習結果評估的反思與持續改進：

小循環：本節課的調整、下次課的調整、下一階段教學調整。

大循環：下一輪課程教學調整。

3.4 ? 實踐基于MOOC+SPOC+翻轉課堂的混合式教學模? ? ? ? ?式，提升學生自主學習能力

以“學生的能力達成”和“促進學生自主學習”為目標，改革教學模式，為學生提供足夠的課下學習支持保障，提升課程教學效果。積極探索教學組織形式，有效利用信息化手段輔助教學實施，加強課程師生交互設計，調動學生的學習主動性。探索與實踐“MOOC+SPOC+課堂”混合式教學模式，采取翻轉課堂方式，激發學生課下學習熱情，有效利用課堂，提升課程教學的廣度和深度[6]?？沙浞掷脟鴥韧猬F有的MOOC資源，建立各課程自己的SPOC，課堂上采取翻轉課堂的組織形式。建設包括《Java語言程序設計》《Web網站開發》等8門專業核心課程的立體化慕課資源，借助學校NeuMooc平臺，實踐了MOOC+SPOC+翻轉課堂的混合式教學模式。實踐學期、專業實訓等實踐性較強課程，采用項目驅動的分組教學組織形式，融合軟件工程思想，從項目設計、模塊化思想應用等多個方面改革實踐教學，提高自主學習能力，培養團隊合作精神。

4 ?基于CDIO一體化實踐教學體系具體措施? ? ?（Concrete measures based on the CDIO integrated? ? ?practical teaching system）

（1）以CDIO為指導理念，以OBE教育教學改革為出發點對課程進行整體設計。采用由課程的培養目標逆向推導出課程的各個環節，包括教學目標、學生預期學習成果、教學內容、實施方式等，使其符合學生的認知規律和職業能力培養規律?；贠BE教育理念制定課程的預期學習結果，同時建立整個課程的概念圖，提高學生自學的能力，發現問題和解決問題的能力，管理時間和資源的能力等。要以學生為主體，充分發揮學生的主觀能動性，教師在項目中開發階段做好輔助和指導，設計大致的技術路線或者目標，由學生自己了解項目背景知識，并自行設計項目的具體方案，然后進行項目開發。學生形成具體的項目目標后，由學生和教師共同討論方案的可行性。在項目設計過程中，發揮學生的創造性，擴展思維活動空間，提高學生的學習興趣。

（2）設計適應新工科培養要求的課程能力指標和支撐能力指標的課程內容。例如實訓課程分為基礎知識串講、案例項目剖析及自選項目開發三個階段。在知識串講階段，主要講解核心課程的重點內容，通過小案例消化知識點。在案例項目剖析階段，教師通過帶領學生共同完成一個架構優良的移動電商服務平臺項目，使學生掌握項目開發流程、核心技術點及提高解決問題能力。這個階段不僅重構了軟件架構，更重要的是著眼于軟件工程、自動化測試等領域。第三階段是學生分組自選題目完成項目開發，開發過程使用騰訊敏捷開發平臺TAPD來管理開發流程。項目著眼于企業級應用，同時要求在項目中融入當前主流技術如人工智能、大數據物聯網等。

（3）以學生為中心，依托云時代優質的學習資源，進行開放式教學，引導學生自主提升實踐、創新和創業能力，同時注重學生創新思維與創業能力的培養。把以教師為中心的教學理念轉變為以學生為中心，提高學生學習的主動性與參與性，引導學生自主學習;依托云時代優質的學習資源（MOOC等）進行開放式教學，采取引導式、訪談式雙向交流的教學方式，充分利用互動教學、體驗教學、學科競賽、SOVO實踐、頂崗實習等教學模式和方法，提升學生的實踐能力，循序漸進地培養大學生的創新創業意識和能力，如圖2所示。

（4）深化校企協同育人，充分發揮企業的重要作用。推進專業教學緊貼技術進步和企業生產實際，有效開展實踐性教學，加大對學生創新創業實踐活動的支持和保障力度。①建立可參與本專業教學（特別是實踐教學）的企業人力資源數據庫;理清工程技術人員、市場人員、管理人員等能參與專業的課程、項目、專題、活動（大賽），以及他們可以參與這些環節的教育活動的時間。②建立企業可以共享的案例、工具并建立相應的資源庫。研究它們可嵌入到的課程、項目，研究是嵌入還是替代，是在基礎階段、專業基礎階段還是專業課階段，還是大四的實訓階段，需要多少學時。

（5）采用多階段多形式的考核方式，以研究成果導向、發展導向的課程評價方法，需要結合創新型、綜合化、全周期工程教育理念建立新的考核評機制。新技術層出不窮、日新月異，因此評價機制不再關注學生掌握了多少知識和技術，而是關注了知識獲取方法和實踐能力，具體可從以下三個方面進行考核：①學生學習能力的綜合體現，即在項目開發過程中，有多少知識和技能是學生在實踐過程中自行學習得到的;②“宏思維”的體現，即課程之外的社會、經濟、科技、工程等多方面的重大問題的觀察、思考及領悟能力，從系統的角度，建立課程與其他學科關聯性的能力;③反思能力，學生對于數據、結論、信息來源、證據，以及邏輯關系要有獨立思辨的能力，善于抓住問題中的矛盾。例如對于二級項目四個階段，采用基于OBE的能力培養，每個能力都對應到學生的考核標準上來。例如第六學期的第一階段的考核標準如下：

（6）建設適合OBE教學理念的優質課程資源。每個學期的項目采用模塊化設計，將課程設計為若干個授課單元，每個授課單元有獨立的任務目標、學習資源、成果物、擴展任務。擴展任務主要是一些針對當前主流技術準備的專題，學生可以選擇自己感興趣的擴展知識深入學習研究，并應用到個人項目中來，對于這部分內容，在課程考核里有明確評分標準。

（7）課堂教學質量評價機制、跟蹤機制、持續改進機制。加強課程的反思與持續改進，建立課堂教學質量評價機制、跟蹤機制、持續改進機制。通過對課程目標（學生預期學習成果）達成情況進行定量與定性結合的分析，進行教學反思;對影響學習效果的因素進行分析，提出存在的具體問題與針對性改進措施;結合外部反饋，提出其他有助于進一步提升效果的持續改進措施等。

5 ? 結論（Conclusion）

實踐教學是人才培養的“核心”和“突破口”，它關系到人才培養的適應性，關系到學生的就業，關系到計算機教育的生存與發展。以就業為導向、以企業為依托、以學生為主題、以實用為中心的科學合理的“創新創業”復合型人才的一體化實踐教學體系的構建，將會培養出符合企業真正需要的軟件人才[7]。本文提出了多元化、多層次的一體化創新實踐教學體系，探討了培養學生達成所需能力的具體實施路徑，同時改革實踐體系的評價要素，建立以能力培養為導向的多元實踐考核體系。改革了實踐教學方法，采用基于項目的教學策略，實施案例式、啟發式、討論式等混合教學方法。本套教學體系的目標與軟件工程專業培養目標一致，切實在一定程度上提高了軟件工程專業的人才培養質量。

參考文獻（References）

[1] 王宏祥，曾紅.基于CDIO模式強化課程實踐教學探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2016（10）：196-199.

[2] 張銀麗，呂延慶.基于CDIO理念的電子商務專業實踐教學體系建設[J].洛陽師范學院學報，2017（10）：85-87.

[3] 付麗梅，李緒成，任長寧.基于OBE的軟件工程專業一體化實踐教學體系該給[J].計算機教育，2018（9）：145-149.

[4] 張景華，吳國新，劉一飛，等.構建實踐教學體系促進創新人才培養[J].實驗技術與管理，2017（2）：25-27.

[5]車戰斌，韓玉民，賈曉輝.河南省軟件學院實踐教學體系調研與改革措施[J].計算機教育，2018（1）：17-21.

[6] 孫士明，劉新平，張曉東.競賽驅動的物聯網工程專業實踐教學體系[J].計算機教育，2016（1）：153-156.

[7] 戴紅玲，胡鋒平，彭小明，等.工程教育認證視閾下專業實踐教學體系的構建與實踐[J].實驗技術與管理，2017（11）：225-228

作者簡介：

付麗梅（1977-），女，碩士，副教授.研究領域：計算機圖像處理.