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篇1

關鍵字： CDIO模式和理念；軟件工程；課程改革；教學做一體化；建構主義；實踐

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.056

本文著錄格式：[1]陳巧莉.基于CDIO理念的教學做一體化軟件工程課改構思和實踐[J].軟件，2313，34（7）：148-151

0 引言

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，是基于工程項目全過程的學習模式，是對以課堂講課為主的教學模式的一種創新改革，CDIO思想源于早期的建構主義思想。俗語說，“觀念更新通百變”，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。中國教育部也十分重視CDIO工程教育模式，并給予了一定經費支持。我院在《C#程序設計》和《項目教學》兩門課程中首先試行[1]，效果比較滿意，并推廣到《軟件工程》課程的教學和實踐之中。

1 CDIO理念的全局意識

CDIO是英文Conceive（構思）、Design（設計）、Implement（實現）、Operate（運作）首字母的縮寫，它是現代工業產品從構思研發到運行改良乃至終結廢棄的生命全過程，CDIO工程教育理念就是要以這個全過程為載體培養學生的工程能力。所以我們在《軟件工程》課程教學中也嘗試引入并實踐了CDIO工程理念的實施，軟工課程作為軟件技術專業和計算機等專業的一門專業核心基礎課程，其工程性更加突出，引入CDIO模式和理念及教學做一體化的思想，對于培養學生采用不同的計算機語言進行各種類型的軟件開發均有著非常重要的指導意義。

CDIO的基本內容包括“1個愿景”，“1個大綱 ”和“12條標準”。“1個愿景”是指CDIO教育在產品、過程或系統的構思、設計、實施、運行的背景環境下強調基礎知識的學習。這個愿景的突出特點是：教育是基于明確的、經利益相關者確認的專業目標和學習效果目標；學習效果目標通過一系列一體化的學習經驗來實現。“1個大綱 ”，是指對學生4個層面的能力要求，包括：一是技術知識和推理能力；二是個人能力、職業能力和態度；三是人際交往能力：團隊工作和交流能力；四是在企業和社會環境下構思、設計、實施、運行系統的能力。“12條標準”是指對是否實踐CDIO教學理念的判定標準，對培養計劃、課程結構、教學方法、教學評估和學生考核等方面進行指導。

要達成CDIO理念的全局意識，還要做到上下級想法一致，才能獲得成功。首先領導層要有CDIO的認識和規劃，其次，教師要拿出CDIO實施的方案和行動，第三，學生要主動參與CDIO的學習和實踐活動，并能提高對本課程學習的效果，從而對以后的就業活動產生積極良好的影響，并在全社會達成共識，形成良性支持CDIO學習和實踐活動的熱潮，并推廣到其它課程的學習和實踐活動之中。

2 一體化培養模式和實施計劃

一體化培養模式包括CDIO的全局一體化培養方案和教學做一體化培養方案兩種形式。CDIO的全局一體化培養方案包括的具體計劃內容有結構化的分析-設計-編碼實現-運行測試和維護的CDIO及面向對象的分析-設計-編碼實現-運行測試和維護的CDIO兩種實現類型，具體針對具體的項目案例來進行具體的分析和靈活選取。

而教學做一體化培養方案是在CDIO的全局一體化培養方案的基礎上進行的，所謂“教、學、做”一體化，是指“教、學、做合一”，即教中有學和做，學中有做，做中有學，學和做中有評價。我院正是籍于這樣的思想將軟件工程的教學與工作環境盡可能融為一體，宏觀上一體化實施基于CDIO的教學做一體化全過程，并遵循“講練結合、邊學邊做，融理論于實踐，從實踐中獲取知識”的原則，讓“教、學、做”盡可能一體化進行，這樣，學生不僅技術逐漸學會了，技能也得到了不斷加強。

教學做一體化培養計劃具體內容是指從軟件系統的立項、需求分析、系統設計、系統實施、系統運行到系統維護的整個項目開發周期，經歷著構思、設計、實現、運作的全過程，正好和 CDIO的理念和主旨不謀而合[2]。項目的開發過程不僅培養了學生的軟件工程基礎知識和個人專業能力，而且培養了學生的人際交流和團隊能力及軟件工程系統綜合運用能力，而這四點正是CDIO大綱中的四條所要求的。具體：①CDIO中的構思-設計-實現-運行的過程正好體現了CDIO 學中做的思想；②復雜抽象的軟件工程系統中的原理、方法、技術的掌握則體現了教中有學和做及學中知的思想；③基于軟件工程環境的團隊合作和交流則體現了學生共同學習。即學中做和做中學的思想；④在企業和社會環境下C、D、I、O系統的能力，可以提高和評價一個人的綜合運用能力，即個人能力。則體現了學和做中有評價的思想。

3 如何實施CDIO的理念和模式到軟工教學中

軟工課程教學改革是在案例項目教學的驅動下進行的，以案例項目的開發貫穿整個理論和實踐教學過程之中。并在案例項目的驅動教學中完成軟件工程的理論和實踐教學任務，教改成功的關鍵是在CDIO理念提出的12條標準（見表1所示）的指導下逐一進行的。為此，課改的方案和實施策略具體如下。

3.1軟工課程的定位目標要明確可行

軟件工程課程在軟件技術專業課程群中占具相當重要的地位，它屬于核心專業基礎課程，它的先行和同開基礎課程是《計算機基礎》、《C語言》、《VB程序設計》等；同樣，對其他專業課程（如《C#程序設計》、《JAVA語言》、《程序設計》、《J2EE》等）及其課程設計、畢業設計的學習和開展均有指導作用。而且軟件工程課程對學生畢業后的工學結合就業崗位都有不同程度指導作用，也就是說這些崗位都有可能用到軟件工程的理念和模式指導相關實際工作的開展。

根據本課程的要求和學生畢業后可能從事的企業崗位要求：軟件公司所需要的人才應該是對項目有宏觀認識，不僅有基本的分析設計的技能，還要有遇到問題多層次、多角度、靈活地處理問題的能力；不僅需要在技術方面有扎實的基本功，還必須擁有良好的團隊協作精神、實踐能力和自學能力[4]。我們制訂了如下保障措施：一是教材的選取要合理合需：教材是課程的基本建設，是高職院校教師實施項目化教學的重要資源，我們早先選用過的教材有《軟件工程實用技術》、《現代軟件工程》等，這些教材要么太抽象不便于理解，要么缺少案例項目的指導，不便于驅動理論和實驗教學或實訓教學的開展，為此我們編寫并出版了基于CDIO理念和模式的項目化教材《現代軟件工程技術》，該教材圍繞一個真實的案例項目——高校學生信息管理平臺展開教學，由淺入深地介紹了軟件工程課程所涵蓋的所有知識點，并將理論知識點介紹和建模實訓技能訓練進行了有機結合，融CDIO理念和“教-學-做”三者為一體，符合軟件藍領崗位能力的要求和學生的認知規律。二是項目教學的實施盡可能在多媒體一體化教室開展；三是要讓學生選擇一些配合項目教學需要的必要的軟件工程參考資料

3.2完善好課程標準及相關教學計劃

傳統軟件工程教學的弊端是采用傳統的授課方式已不能滿足高職軟件技術專業學生教學的需要；學生缺乏自主學習、自主實踐的能力，與高職學生的喜歡操作性相悖，畢業生往往不能滿足社會和工業界的要求。另外，由于大部分工程師的學習都是從具體到抽象，例如：從操作ROSE軟件到理解ROSE理論概念；又如，對于剛上大學的高職學生缺乏動手能力，設計（I）-實現（O）活動及其它形式的體驗式學習可以為學生建立認知框架，對于學生學習軟件系統和過程的構建能力，及對加深技術知識的理解均有積極的作用，這樣的學習方式稱為“建構主義”。其含義是指：知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得，“情境”、“協作”、“交流”和“意義建構”是學習環境中的四大要素[5]。

其具體思想是：1）以學生為中心，強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動建構。即學習不是由教師把知識簡單地傳遞給學生，而是由學生自己主動建構知識的意旨的過程。以學生為中心，強調的是“學”；以教師為中心，強調的是“教”，這正是與傳統教學的教育思想、教學觀念最根本的分歧點。2）CDIO工程教育模式的理論基礎是經驗學習理論，正是植根于建構主義和認知發展理論的，建構主義知識觀、學習觀為CDIO教學模式提供了教育思想的理論基礎。3）建構主義教學觀認為CDIO教學模式的建立提供了方法意義指導，建構主義者認為教學應該是激發學生原有的知識經驗，以其作為知識的生長點來促進學生知識的建構。4）建構主義教學模式和方法是CDIO 12條標準形成的基礎，CDIO教學設計的每個環節都滲透著建構主義教學設計的影子 [6]。按照以上指導思想，我們制定并完善了《軟件工程》課程的課程標準（其中創設了10個學習情景，激發學生的學習興趣），并參考課程組編寫的《現代軟件工程技術》教材，制訂和完善了軟件工程的理論教學計劃和實訓教學計劃，使學生學習過程的最終目的是為了促成對知識意義的建構。

3.3不斷提升教師的CDIO能力和教學能力

為了開展好軟件工程教學做一體化教學的要求，主講任課教師必須要進行好CDIO的工程思想和教學模式的培訓才能承擔本課程的教學任務，其中也包含了建構主義理論和教學模式的培訓及相關教學能力方面的提升。除前已述及之外，在建構主義理論和教學模式中主要推介了三種教學方法值得任課教師的重視：

3.3.1“支架式”教學：支架原本指建筑行業中使用的腳手架，在這里用來形象地描述一種教學方式，其教學思想是以前蘇聯著名心理學家維果斯基的“最近發展區”理論為依據的。它由以下幾個環節組成：①搭手腳架；②進入情境；③ 獨自探索；④協作學習；⑤效果評價。本方法適于軟件工程理論和實驗教學。

3.3.2“拋錨式”教學：本教學思想要求建立在有感染力的真實事件（或問題）的基礎之上，確定這類真實事件或問題被形象地比喻為拋“錨”，所以有時也被稱為“實例式教學”或“情境性教學”或“基于問題的教學”。它由以下幾個環節組成：①創設情境；②確定問題（即“拋錨”）；③自主學習；④協作學習；⑤效果評價。本方法適用于軟件工程案例項目教學、實驗和實訓教學。

3.3.3“隨機進入教學”：隨機進入教學思想源自建構主義學習理論的一個新分支—“彈性認識理論”。這種理論的宗旨是要提高學習者的理解能力和其知識遷移能力。對同一教學內容在不同時間、不同情境下，為不同的目的，用不同方式加以呈現。它主要包括以下幾個環節：①呈現基本情境；②隨機進入學習；③思維發展訓練；④小組協作學習；⑤學習效果評價。本方法適于軟件工程實驗和實訓教學。

從上述三種教學方法中不難看出建構主義教學模式和方法是CDIO 12條標準形成的基礎，CDIO教學設計的每個環節（C-D-I-O）都滲透著建構主義教學設計的背景。建構主義教學方法的意旨與CDIO大綱對學生的4個層面的能力要求是完全一致的。

3.4課程的重點難點明確，并有可行的解決辦法

3.4.1讓CDIO的理念走進課堂，課程的理論教學架構的確定

本課程在軟件技術專業每學年開設一次，課改為盡可能在一體化教室進行，課程教學主要采用邊教邊學邊建模的方式和基于案例項目的CDIO及問題情景導向學習（PBL）的教學模式，即主要采用的教學方法有“支架式”教學和“拋錨式”教學。其中，理論教學共計64～78學時，每周6個學時，其中有22個實驗（即崗位訓練）學時，可用于“做中學”和“學中做”訓練，其余42～56個學時用于“教中學和做”（即理論融合實踐）的教學和訓練。課程的重點是軟件開發模型的正確選擇，Visio或ROSE建模方法 ，結構化的 （分析、設計 、編碼 ）方法，面向對象的 （分析、設計、編碼） 方法，軟件體系結構及軟件重用，軟件測試和維護，新型軟件開發方法，CDIO各實踐環節。課程的難點是課程豐富的工程經驗要求與學生缺乏工程體驗及行業背景知識之間的矛盾，具體表現在需求分析、軟件設計與建模、軟件項目管理和CDIO實踐環節等方面。解決方法是：一是通過項目案例教學 ，讓學生直觀地感受軟件開發和軟件工程的基本原理，讓學生具有感性認識。二是通過啟發式和PBL教學模式，加強與學生的交流，建立互動精品課程學習網站和豐富生動的PPT，促進學生自主學習、主動地學習。三是軟工課程與C#及項目一體化教學的區別是前者理論抽象性較強，工程應用性較弱，需要在實踐中多具體化到案例項目和所用到的程序設計語言。四是通過 CDIO人才培養模式和“建構主義”教學方法的靈活運用，加強軟工實驗訓練環節，并進一步踐行“教-學-做”一體化過程。最后通過讓學生到企業調研和生產實習，促進對社會、市場和技術的真正理解，逐步解決學生缺乏工程體驗及行業背景知識的問題。

3.4.2 讓CDIO的理念走進項目實踐，課程的實踐教學架構的確定

高職軟件工程課程實訓大約30多個學時，用于案例項目“教學做一體化”訓練和實踐訓練，基本采用邊教邊學邊做項目的實際訓練方法和基于案例項目的CDIO教學模式，即主要采用的教學方法有 “拋錨式”教學和“隨機進入教學”。實踐教學活動用于進一步強化學生對軟件工程基本概念及原理的理解，著力培養學生以下能力要求。

①系統分析能力：通過案例項目實踐的分析過程，培養學生對現實世界的抽象描述和建模能力，使他們能夠系統地完成由現實到抽象，由抽象到設計，再由設計到實現環節的轉換。

②工程實踐能力：推行CDIO工程教育的理念和模式及建構主義方法，讓學生實際經歷和實現軟件工程過程的各個環節，學習并掌握軟件工程理論、方法、原理、技術、工具和過程。

③交流、表達與文檔撰寫能力：學生要善于與團隊成員及客戶進行溝通，并能正確而恰當地表達自己的思想，同時能規范地完成相關文檔的撰寫，利用業界主流的建模工具來進行表達。

④自我學習能力：案例項目的實訓教學也培養了學生不斷學習、終身學習的能力，尤其是在項目開發實踐中自我學習的能力和師徒傳幫帶的關系，能為今后工作奠定良性基礎。

⑤團隊精神和組織能力：通過團隊合作完成實現項目，培養學生的團隊精神和合作意識；通過設立項目經理培養學生的組織能力和協調能力，為今后實施大型軟件工程項目奠定基礎。

⑥不斷創新能力和應對挑戰的能力：通過案例項目實訓教學，培養學生的創新性思維，并能應用到所開發的項目中，從而加以實現。工程實踐總會有需求與條件變更，市場運作必定要面對許多困難與風險。通過設置障礙、變更需求等方式，培養學生建立正確的心態，以便應對危機化解難題[3]。

3.5對學生進行正確的考核和評價

本課程考核內容包括平時考核、實訓項目考核及期末考試，其中平時成績占總評成績的20%，項目實踐占30%，期未考試占50%，項目實踐要求學生按小組完成一個比較完整的項目模擬，并以書面報告的形式上交。

教學效果評價方式采用教師過程評價、組員之間相互評價及學生自我評價結合的方式進行。其中評價內容主要圍繞三個方面：學生的自主學習能力、團隊合作學習中做出的貢獻及是否達到案例項目建構的要求，側重考查學生的思維過程。

采用前面考核方法和教學評價結合的方式，軟件工程教學必能取得較為理想的教學效果，學生普遍能夠完成所選定項目的基本任務和基本要求，期末考核能夠達到預期的要求，課程考核評價方法合理，考核目標與培養目標也能取得一致的要求。

4 結語

總之，CDIO在我國的高職高專教學中的試點是成功的，在軟工課程教學中，其中的C代表構思（即系統分析），D代表設計（即概要設計和詳細設計），I代表實現（若不能實現，要測試到系統實現為止），O代表運作（若系統運作不正常，維護到系統正常運作為止）。C-D-I-O的每一個環節對于教師和學生同等重要，但對于教師和學生的強調各有側重：CDIO思想對于學生更強調I和O；而對于教師則更強調C和D，及部分I和O。希望本文能起到拋磚引的作用，能為更多的高職院校的軟件工程及其它課程的教改提供幫助作用。

參考文獻

[1]陳巧莉，宮護震等.基于CDIO的教學做一體化課改和實踐[J]，軟件，2012，33（12）

[2]李瑩瑩，孫全玲.CDIO理念下項目驅動的軟件工程教學改革方案的探討[J]，福建電腦，2011，（12）

[3]李彤，趙娜.基于CDIO的軟件工程國家精品課程建設[J].計算機教育，2012，（1）

[4]石冬凌.結合CDIO理念的“做中學”—軟件工程課程教學方法的探討[J]，教育教學論壇，2010，（3）