CDIO教學模式在Java系列課程實踐教學體系建設中的應用

劉冰月 劉蕾

摘 ?要：針對目前我國工科教育模式中存在的一些重點問題，如重理論輕實踐、強調個人學術能力而忽視團隊合作精神、重視理論知識的講授而忽視創新創造能力的培養等問題，為盡快培養與實際市場需求接軌的軟件工程應用型人才，軟件工程專業依托“教育創造學生價值”的理念，重點強調知識運用的重要性，探索適合學校和本專業發展的CDIO教育模式，讓學生以自發的、實踐的、課程之間有機聯系的方式進行學習。在深入分析企業開發崗位的人才需求的基礎上，確定了Java系列課程的知識體系構成以及相應的課程體系結構，開展了面向應用型高校的開放式Java系列課程實踐教學體系建設。

關鍵詞：知識運用;CDIO;應用型高校;Java系列課程實踐教學體系

中圖分類號：TP31 ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract：At present，there are many problems in the practice of engineering education in China，such as emphasizing on theory while neglecting practice，emphasizing personal academic ability while neglecting teamwork spirit，and paying attention to theoretical knowledge teaching while ignoring innovation ability cultivation.In order to cultivate application-oriented talents meeting the requirements of software engineering industry，this paper explores the CDIO education mode suitable for school and professional development.Based on the idea of Education Creates the Value of Student，we emphasize on the importance of knowledge utilization to motivate students to study in an active and practical way and to find out connections among relevant courses.Based on an in-depth analysis of the talent demands for software development in enterprises，the paper decides the knowledge system structure of the Java courses and the corresponding curriculum architecture，presenting the construction of practical teaching system for application-oriented universities.

Keywords：knowledge utilization;CDIO;application-oriented colleges;practical education system of Java courses

1 ? 引言（Introduction）

CDIO是英文Conceive（構思）、Design（設計）、Implement（實現）、Operate（操作）首字母的縮寫，它繼承和發展了歐美20多年來的工程教育改革理念，代表了國際工程教育的發展方向。

從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究機構經過四年的探索研究，創立了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO不僅繼承和發展了歐美20多年來工程教育改革的理念，更重要的是系統地提出了具有可操作性的能力培養、全面實施，以及檢驗測評的12條標準[1]。

2 在Java實踐教學體系中應用CDIO的必要性（Necessity of using CDIO in Java practical education system）

大連東軟信息學院建校以來，一直強調知識的運用比知識的擁有更重要。在這樣的理念驅動下，學院開始探索適合學校發展和學生發展的CDIO教育模式。探討課程體系的合理構成和承前啟后的關系，讓學生以自發的、實踐的、課程之間有機聯系的方式開展學習。

為了配合學院教學改革，軟件工程專業的Java系列課程實踐教學體系也開始進行以CDIO理念為指導思想的教學資源體系建設，其必要性主要有以下幾點：

其一，符合當前企業實際用人需求標準。隨著全球產業對IT人才日益增長的需求，與之相反的，各大高校相關專業的畢業生就業率卻呈現下降趨勢，產生這一矛盾的本質原因在于，一方面目前高校重理論輕實踐的教學導向導致培養的畢業生實際動手能力和工程實踐能力不足，畢業后無法無縫對接企業的實際用人需求;另一方面，IT企業的用人標準從單純考慮人才本身業務能力，漸漸過渡到越來越注重人才的團隊合作、專業道德、創新創造能力等非業務方面的素質。因此，如何培養出業務能力和其他非業務能力素質“雙高”的應用型IT人才已經成為目前高校教育改革的焦點問題，也將成為教育教學改革發展的必然趨勢。

其二，與大連東軟信息學院本身的發展定位密切相關。為了充分發揮學院產學辦學的優勢和特色，盡早實現有特色、高水平IT應用型大學的建設目標，對傳統的教學方法進行深入改革已經成為非常重要并且是首要的任務。定位為IT應用型大學的大連東軟信息學院，從建校以來便致力于培養本領域內的應用型人才，奉行“做中學、學中做、精講多練”的教學思路，注重培養學生的實踐能力和工程能力，多年的實踐教學探索積累的豐富經驗和成果，為CDIO教學改革打下了非常堅實的基礎。

其三，長期以來，編程類課程更多的是聚焦于基礎知識、語法結構的講解，而作為項目開發中非常重要的團隊合作、項目工程經驗的積累往往被忽視[2]。尤其在國內，目前大多數教材都是傳統的編撰方式，以講解語法為主，每個知識點配置的案例過于簡單，沒有實際的項目應用場景的構思和設計，缺乏對學生項目工程能力方面的培養和訓練。為了培養學生良好的團隊協作精神、系統分析及實際動手能力，可以在畢業后更快地適應企業真實工作氛圍，并盡可能地貼近企業實際用人需求，那么在大學期間將CDIO教學理念引入到Java程序設計系列實踐課程中，就是十分必要的，對于培養學生的實踐能力、工程能力、合作能力等都具有深遠的意義。

3 ?Java系列課程實踐教學體系的建設（The construction of Java practical education system）

3.1 ? Java系列課程實踐教學體系建設思路

（1）建立完整的實踐教學體系

在對當前企業開發崗位人才需求的充分調研基礎上，確定了人才培養的知識構成，以及相應的課程體系結構，逐漸形成一個由Java語言程序設計、Java技術項目訓練、Web開發技術（Java）、軟件體系結構與架構技術、移動互聯網應用開發技術（Android）、項目實訓（Java）等六門課程組成的Java系列實踐課程體系。

這六門課程同屬于Java體系，分別針對Java項目開發的不同領域，課程目標不同但前后聯系非常緊密，由它們共同構成了培養Java軟件開發人才的核心課程體系[3]。這六門課程涵蓋了Java技術的主要應用領域，保障了學生對Java這一體系的主流開發技術的學習和運用。這六門課程相互配合，承前啟后，構成了Java系列開發技術的一個較為系統的基礎理論體系和實踐技能體系。

（2）在實踐教學中貫穿始終的CDIO工程教育理念

Java系列課程的教學重點必然是學生的實踐能力的培養。強化訓練學生的實踐能力，從始至終倡導“做中學”“學中做”的教學方法，在課堂教學中強調“精講多練”，以項目為導向，引入企業真實項目案例，將CDIO工程教育理念滲透到課堂教學過程中，以實踐為重點，采用小組成員共同完成項目等形式激發和訓練學生的實踐能力和團隊合作能力，并將項目的設計和實現貫穿整個大學四年的教學中。

（3）采用遞進式的五步人才培養模式

在人才培養過程中，采用遞進式的五步人才培養模式。

第一步，在學生修完Java語言程序設計課程基礎上，具備了計算機基本理論基礎和初級編程能力的前提下，通過大二實踐學期的Java技術項目訓練，著重訓練學生關于Java圖形界面編程、網絡通信編程和數據庫編程等方面的能力。

第二步，在學生修完Web開發技術（Java）課程的基礎上，掌握了JSP、Servlet、MVC模式等Java Web開發技術前提下，通過大三這一個學期的軟件體系結構與架構技術課程著重訓練了學生關于Java Web開發和基于第三方框架開發的能力。

第三步，在學生修完移動互聯網應用開發技術的基礎上，掌握了Android核心組件的前提下，通過大四這一個學期的Java項目實訓，將前面課程的內容綜合起來，著重培養了學生對完整項目包括Web端和App端兩種應用程序的設計能力和實現能力，并且對大四下半年的畢業設計也起到了良好的鋪墊作用。圍繞實訓內容建設了符合CDIO工程教育的可教學化的Java實訓資源體系，對企業的案例進行修改和調整以適應教學需求。在接下來的畢業設計期間，學生可以獨立設計和開發一個完整的Web項目或App項目，透徹了解項目開發流程和提升實踐能力。

第四步，在學生具備了一定的開發能力之后，可以進入創新創業學院或校企合作基地進行實際項目開發，承接真實項目任務，真正實現針對市場需求的能力培養和企業人才定制培養。

第五步，具備高水準開發能力的學生最終可直接輸送到公司或企業進行實習，實現端到端復合型人才培養模式，通過資源優勢互補的方式，緊緊圍繞企業和行業需求，真正培養出IT行業迫切所需的工程應用型人才。

3.2 ? Java系列課程實踐教學體系建設路線和實施方案

（1）調整課程授課內容

為了適應CDIO工程教育理念的特點，計劃對原來培養方案中的Java系列課程進行改造，形成了以項目為導向、貫穿整個大學四年學習的Java系列課程實踐教學體系。

首先對《Web開發技術（Java）》課程內容進行調整，加入貫穿整個課程始終的項目內容，以項目為導引講授知識點和語法;為了強化學生的綜合Web應用開發能力，調整《軟件體系結構與架構技術》課程內容，綜合運用之前所學Java系列技術完整體驗從項目需求分析、設計、編碼到測試的整個項目開發流程，引入流行的第三方開發框架，深入滲透MVC思想和熟悉基于框架開發的開發模式，為后來的Java項目實訓和畢業設計做好鋪墊;為了提高學生對項目的設計能力和開發能力。對《項目實訓（Java）》的授課模式進行調整，讓學生組建團隊，以團隊合作的形式完成項目的設計和實現工作，并且重新開發基于SSM框架的一級項目，引入Bootstrap改進頁面實現，以更適應現在企業的實際需求;為了使學生能夠更好地掌握Java的基本語法。調整《Java技術項目訓練》的項目內容，在充分考慮了對整個Java系列課程知識點的分析結果的基礎上來確定這門課程的定位和內容，實踐證明這種做法對提高學生實踐能力并對后續課程的學習確實有顯著的幫助。

（2）修訂TOPCARES-CDIO培養方案、教學大綱和教材

為深化TOPCARES-CDIO的教學改革，重新修訂面向Java方向的專業培養方案;根據課程內容的調整情況，重新修訂了《Java語言程序設計》《Web開發技術（Java）》《軟件體系結構與架構技術》《移動互聯網應用開發技術》等四門課的教學大綱，以及《Java技術項目訓練》《項目實訓（Java）》的項目大綱;計劃出版《軟件體系結構與架構技術》《移動互聯網應用開發技術》課程的CDIO教材。

（3）建設試題庫、項目庫和案例庫

教學資源建設是加強學校專業建設的有效手段，其中項目庫和案例庫的建設則是教學資源建設的重要組成之一。建立和完善項目庫和案例庫，對加強專業建設有著重要的現實意義。項目庫建設引入企業真實項目或模擬仿真企業項目，系統設計和開發適合本專業培養目標的基本訓練、專項訓練、綜合訓練項目。

擬對《項目實訓（Java）》建設一級綜合訓練項目，它需要覆蓋本專業主要核心課程的內容和能力要求。項目實訓期間，主要提供機會讓學生對完整的項目工程進行系統的分析、設計、實現、測試以及運行，并且訓練學生的團隊合作能力和溝通能力，以團隊合作的形式完成完整的項目設計與開發工作。項目來源包括教師主持的科研項目、企業合同項目、校企合作項目等。

擬對《Java技術項目訓練》和《軟件體系結構與架構技術》建設二級專項訓練項目，該項目覆蓋多個課程核心內容，包含了這些課程的能力要求。它把這些相互關聯課程的知識有機地結合起來，讓學生在完成項目的過程中體會到各門課程之間是有機的和關聯的知識群，而不是孤立的知識點，培養學生綜合運用知識的能力，能夠將之前各個課程中學到的知識綜合應用于實踐，由此把知識學習與能力培養結合起來[4]。

擬對《Java語言程序設計》《Web開發技術（Java）》《移動互聯網應用開發技術》等課程建設三級基本訓練項目。項目引導學生運用所學到的知識要點和能力要點，形成解決實際問題的思路和方法。每個三級項目都服務課程目標的實現，在整個課程體系中也具有特定的作用。

案例是為實現學生知識、技能和素質的養成，對教育教學過程中的一個實際情境的描述。在這個情境中，包含有一個或多個問題或疑難情境，同時包含有引導學生解決問題的途徑。案例庫建設以課程為單位，以專業核心課為重點，建設完善的案例庫。

為了更好地實施教考分離，擬對Java實踐課程體系中的各個課程實施試題庫建設，初步參與試題庫建設的課程為《Java語言程序設計》及《Web開發技術（Java）》，根據建設情況，依次對其他課程實施建設。

（4）承接實際項目，籌備和參加Java系列程序設計競賽

以Java軟件工程師工作室為依托，承接實際項目進行開發，更好地鍛煉及檢驗教師及學生的實踐能力。

通過組織和參加Java系列的知識性、趣味性的比賽，培養學生正向競爭意識，鍛煉實踐能力，調動學生的學習興趣和積極性，使學生的專業知識得到實際運用，增強程序設計能力，提升學生的創新精神、實踐能力和團隊合作意識。

（5）建設Java系列課程精品MOOCs

結合目前新興的MOOCs在線教育模式，對Java系列課程實踐教學體系中的各個課程進行全面的慕課資源建設，先期建設了兩門試點課程《Java語言程序設計》和《移動互聯網應用開發技術》，目前已完成這兩門課程的全部章節的微課視頻錄制和配套練習、作業、測試等資源的建設工作[5]。

計劃在Java系列課程中推行“翻轉課堂”“周推制學習”“碎片化教學”等教學方法[6]，在講授某些章節內容時引入線上線下混合式教學方式，提前布置課前學習任務，在課堂上主要進行核心問題討論，教師對共性問題統一進行指導答疑，充分利用線上資源輔助提升課堂教學效果。

（6）建設具備工程應用能力的Java系列課程實踐教學體系的師資隊伍

教師要成功地完成符合CDIO思想的以項目為導引的教學任務，首先要對所講授的知識非常熟練，并深刻了解軟件項目的開發流程，最好具備實際的項目開發經驗和管理經驗。我們已經建立了一個相對穩定的Java系列課程實踐體系內課程的主講教師隊伍，這樣做的好處是使授課教師可以將全部精力都集中于幾門課上，有利于授課經驗快速充實、豐富和知識的沉淀積累。而且，教師在講授聯系相對緊密的課程群課程時，能夠觸類旁通并且讓本系列課程的各類知識融會貫通，這樣可以在更高的層面上對所講授課程的知識體系進行宏觀的把控和講解，對教學效果有著質的提升。另外，由于建立了一支相對穩定的Java系列課程教師隊伍，也可以專門的針對教師隊伍進行本領域內的技術研討、科研。

為了迅速提升教師的軟件開發經驗和項目開發能力，對教師隊伍中的教師進行了分批次的“企業輪崗實習”，進入真正的企業開發環境，積累實際項目開發經驗，幫助教師提高實踐能力。同時也申報并成功立項了一系列相關教學軟件開發項目，在鍛煉了教師實踐能力的同時，也很好地完成了教學管理信息化的改革。另外，還組織了大量Java相關技術的培訓，利用寒暑假時間聘請專業培訓教師來我校進行集中技術培訓，同時也根據教學需要安排了相關教師出去進行專業進修或培訓。

4 ? 結論（Conclusion）

綜上所述，基于CDIO理念對Java系列課程實踐教學體系進行改革，是符合當前教育教學改革發展趨勢的，也是十分必要的。現階段，我們已經在Java系列課程實踐教學體系建設工作中取得了一些成果，其中包括教學團隊的專業培訓和師資梯隊建設、各門課程的課程標準的制定和修訂、以項目為導向的CDIO教材的撰寫、Java系列課程的慕課資源建設、在兩門試點課程中引入混合式教學改革的嘗試等，已經為接下來繼續深化教學改革積累了非常多的寶貴經驗，打下了堅實的基礎。在下一階段，將繼續深入探討和研究教學改革措施，在夯實當前改革成果的基礎上，繼續鋪開對整個Java系列課程實踐教學體系的建設工作，完成剩余課程的全部慕課資源制作，并繼續在更大范圍內深入推進基于CDIO理念的混合式教學改革。

參考文獻（References）

[1] 李忠武，陳麗清.基于CDIO理念的匯編語言程序設計教學改革探討[J].網友世界，2014（1）：108.

[2] 李健軍，王萌.基于CDIO理念的程序設計類課程教學改革探索[J].中國外資，2011（22）：219.

[3] 陳觀林，翁文勇，楊起帆，等.基于需求導向的Java應用型人才培養探索與實踐[J].計算機時代，2013（11）：66-69.

[4] 張兵.基于TOPCARES-CDIO的IT創新型人才培養模式的研究與實現[C].計算機應用技術交流會，2014.

[5] 劉冰月.面向應用型高校的Java系列精品MOOCs建設[J].軟件工程師，2015，18（07）：36-38.

[6] 何昊，李艷花.慕課課程設計探究——學習場景碎片化的影響[J].教育觀察，2018，7（11）：136-137;141.

作者簡介：

劉冰月（1978-），女，碩士，教授.研究領域：計算機系統結構，軟件開發.

劉 ?蕾（1978-），女，碩士，副教授.研究領域：數據挖掘，大數據.